(1)燃(ran)料(liao)分(fen)級(ji)燃(ran)燒(shao)或(huo)空氣(qi)分(fen)級(ji)燃(ran)燒(shao)

熱力型(xing)NOx生成很大(da)程度上取決于(yu)燃(ran)(ran)燒溫度。燃(ran)(ran)燒溫度在(zai)當量比為1的情(qing)況下達到最高，在(zai)貧燃(ran)(ran)或者(zhe)富(fu)燃(ran)(ran)的情(qing)況下進行燃(ran)(ran)燒，燃(ran)(ran)燒溫度會下降很多。運(yun)用該(gai)原理開發出了(le)分級燃(ran)(ran)燒技術(shu)。

空(kong)(kong)氣分(fen)級(ji)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)第一(yi)(yi)級(ji)是富燃(ran)(ran)(ran)(ran)料(liao)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)，在第二級(ji)加入過量空(kong)(kong)氣，為(wei)(wei)貧燃(ran)(ran)(ran)(ran)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)，兩級(ji)之間加入空(kong)(kong)氣冷卻以保(bao)(bao)證(zheng)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)溫度不至(zhi)于太(tai)高。燃(ran)(ran)(ran)(ran)料(liao)分(fen)級(ji)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)與空(kong)(kong)氣分(fen)級(ji)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)正(zheng)好相反，第一(yi)(yi)級(ji)為(wei)(wei)燃(ran)(ran)(ran)(ran)料(liao)稀(xi)相燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)，而在第二級(ji)加入燃(ran)(ran)(ran)(ran)料(liao)使(shi)得當量比達到要求的數值。這(zhe)兩種方法最終將(jiang)會使(shi)整個系(xi)(xi)統的過量空(kong)(kong)氣系(xi)(xi)數保(bao)(bao)持一(yi)(yi)個定值，為(wei)(wei)目(mu)前普遍采用的低氮燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)控制技(ji)術。

(2)貧燃預混燃燒(shao)技術

預(yu)(yu)混(hun)燃(ran)(ran)燒(shao)是(shi)(shi)指在(zai)混(hun)合物點燃(ran)(ran)之前燃(ran)(ran)料與氧化劑在(zai)分子(zi)層面上完(wan)(wan)全混(hun)合。對于控(kong)制(zhi)(zhi)NOx的(de)(de)生(sheng)(sheng)成，這項技(ji)術(shu)的(de)(de)優點是(shi)(shi)可以(yi)通過當(dang)量(liang)(liang)比(bi)的(de)(de)完(wan)(wan)全控(kong)制(zhi)(zhi)實現對燃(ran)(ran)燒(shao)溫(wen)度的(de)(de)控(kong)制(zhi)(zhi)，從而降(jiang)低(di)熱(re)力型NOx生(sheng)(sheng)成速率，在(zai)有(you)些(xie)情況下，預(yu)(yu)混(hun)燃(ran)(ran)燒(shao)和部(bu)分預(yu)(yu)混(hun)可比(bi)非預(yu)(yu)混(hun)燃(ran)(ran)燒(shao)減少85%—90%的(de)(de)NOx生(sheng)(sheng)成。另(ling)外，完(wan)(wan)全預(yu)(yu)混(hun)還可以(yi)減少因過量(liang)(liang)空氣(qi)(qi)系數(shu)不均勻性(xing)(xing)所導(dao)致的(de)(de)對NOx生(sheng)(sheng)成控(kong)制(zhi)(zhi)的(de)(de)降(jiang)低(di)。但是(shi)(shi)，預(yu)(yu)混(hun)燃(ran)(ran)燒(shao)技(ji)術(shu)在(zai)安全性(xing)(xing)控(kong)制(zhi)(zhi)上仍(reng)存(cun)在(zai)未解(jie)決(jue)的(de)(de)技(ji)術(shu)難(nan)點：一(yi)是(shi)(shi)預(yu)(yu)混(hun)氣(qi)(qi)體(ti)由于其高(gao)度可燃(ran)(ran)性(xing)(xing)可能(neng)會(hui)導(dao)致回火；二是(shi)(shi)過高(gao)的(de)(de)過量(liang)(liang)空氣(qi)(qi)系數(shu)會(hui)導(dao)致排煙損失的(de)(de)增(zeng)加(jia)，降(jiang)低(di)了鍋(guo)爐熱(re)效率。

(3)外(wai)部(bu)(bu)煙氣再(zai)循環(huan)和內部(bu)(bu)煙氣再(zai)循環(huan)技(ji)術

燃燒(shao)溫度的(de)(de)(de)降(jiang)低可(ke)以(yi)通(tong)(tong)過(guo)(guo)在火焰區域(yu)加入(ru)煙氣(qi)(qi)(qi)(qi)來實現，加入(ru)的(de)(de)(de)煙氣(qi)(qi)(qi)(qi)吸熱從而(er)降(jiang)低了燃燒(shao)溫度。通(tong)(tong)過(guo)(guo)將煙氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)燃燒(shao)產(chan)物(wu)加入(ru)到燃燒(shao)區域(yu)內，不僅(jin)降(jiang)低了燃燒(shao)溫度，減(jian)少(shao)了NOx生(sheng)成；同時加入(ru)的(de)(de)(de)煙氣(qi)(qi)(qi)(qi)降(jiang)低了氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)壓(ya)，這將減(jian)弱(ruo)氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)與氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)生(sheng)成熱力(li)型NOx的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程，從而(er)減(jian)少(shao)NOx的(de)(de)(de)生(sheng)成。根(gen)據(ju)應用原理的(de)(de)(de)不同，煙氣(qi)(qi)(qi)(qi)再循(xun)環有兩種(zhong)應用方式，分(fen)(fen)別(bie)為外部(bu)煙氣(qi)(qi)(qi)(qi)再循(xun)環與內部(bu)煙氣(qi)(qi)(qi)(qi)再循(xun)環。

對(dui)于外部(bu)煙(yan)氣(qi)再(zai)循環技術來(lai)說，煙(yan)氣(qi)從鍋爐的出口通過一個(ge)外部(bu)管(guan)道，重新加入到(dao)爐膛內(nei)。根據研究，外部(bu)煙(yan)氣(qi)再(zai)循環可以減少70%的NOx生成。外循環比(bi)例對(dui)NOx控制效(xiao)果(guo)也有較大影響，隨著(zhu)外循環比(bi)例的增加NOx降低幅(fu)度也更加明顯(xian)，但循環風機電耗也將增加。

對于內(nei)部(bu)煙氣(qi)再循環(huan)(huan)，煙氣(qi)回流(liu)到(dao)燃(ran)(ran)燒(shao)區域(yu)主要通(tong)過燃(ran)(ran)燒(shao)器的氣(qi)體動力學。內(nei)部(bu)煙氣(qi)再循環(huan)(huan)主要通(tong)過高速噴(pen)射火焰的卷吸作(zuo)用或者旋(xuan)流(liu)燃(ran)(ran)燒(shao)器使得氣(qi)流(liu)產生旋(xuan)轉(zhuan)達到(dao)循環(huan)(huan)效果(guo)。

通過(guo)運用一(yi)個(ge)旋流(liu)(liu)(liu)器或者(zhe)切向氣流(liu)(liu)(liu)進口(kou)來生(sheng)(sheng)成一(yi)個(ge)有切向速度(du)(du)的(de)(de)氣流(liu)(liu)(liu)，旋轉過(guo)程即產(chan)生(sheng)(sheng)了(le)渦流(liu)(liu)(liu)。渦流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)強度(du)(du)可(ke)以用一(yi)個(ge)無量綱(gang)數旋流(liu)(liu)(liu)度(du)(du)S表示。當旋流(liu)(liu)(liu)度(du)(du)超過(guo)0.6，氣流(liu)(liu)(liu)中(zhong)(zhong)將會產(chan)生(sheng)(sheng)足夠(gou)的(de)(de)徑(jing)向和軸(zhou)向壓力(li)梯度(du)(du)，這會導致氣流(liu)(liu)(liu)反轉，在火(huo)焰中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)產(chan)生(sheng)(sheng)一(yi)個(ge)環(huan)形的(de)(de)再循環(huan)區(qu)域。中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)再循環(huan)區(qu)域的(de)(de)高溫氣體(ti)將回到(dao)燃燒(shao)器喉部，這確保了(le)對冷的(de)(de)未(wei)燃燒(shao)氣體(ti)的(de)(de)點火(huo)，同時(shi)通過(guo)降低(di)火(huo)焰溫度(du)(du)和降低(di)氧氣分壓減少NOx生(sheng)(sheng)成。

(4)多(duo)孔介質催化燃(ran)燒

降低火焰溫度的另一個辦法(fa)就(jiu)是盡可能快和多(duo)(duo)的加強(qiang)火焰對(dui)外的傳熱(re)。在(zai)燃(ran)燒器內(nei)增加了多(duo)(duo)孔介(jie)質(PIM)，使(shi)得(de)燃(ran)燒反應發生(sheng)在(zai)多(duo)(duo)孔介(jie)質內(nei)，這(zhe)樣從燃(ran)燒器到周圍(wei)環境(jing)的輻射(she)和對(dui)流換熱(re)就(jiu)被加強(qiang)了。實(shi)驗表明(ming)，使(shi)用PIM燃(ran)燒器的燃(ran)燒溫度低于1600K，NOx生(sheng)成量在(zai)5-20ppm左右。

PIM燃(ran)燒(shao)器還(huan)可(ke)以(yi)(yi)在(zai)燃(ran)燒(shao)器入口處添(tian)加催(cui)化(hua)(hua)劑，這樣燃(ran)料分子(zi)和氧化(hua)(hua)劑分子(zi)就會以(yi)(yi)一個比較(jiao)(jiao)低的(de)活化(hua)(hua)能在(zai)催(cui)化(hua)(hua)劑表面(mian)進行(xing)反應(ying)。這樣反應(ying)溫(wen)度相(xiang)比于同類的(de)燃(ran)燒(shao)要更低。由于反應(ying)過(guo)程只在(zai)催(cui)化(hua)(hua)劑表面(mian)進行(xing)，不會產生NOx，這樣催(cui)化(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)的(de)NOx生成可(ke)以(yi)(yi)降至1ppm。催(cui)化(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)的(de)缺(que)點(dian)就是必須保證活性表面(mian)在(zai)一個比較(jiao)(jiao)低的(de)溫(wen)度下不被(bei)氧化(hua)(hua)或蒸(zheng)發，且(qie)催(cui)化(hua)(hua)劑造價相(xiang)對較(jiao)(jiao)高，難(nan)以(yi)(yi)得到工業化(hua)(hua)應(ying)用。

(5)無焰燃燒

傳統的(de)火焰(yan)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)分為預混燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)和擴(kuo)散(san)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)，其主要特點包括：①燃(ran)(ran)料與(yu)氧化劑在高溫下(xia)反應(ying)，溫度越高越有助于(yu)火焰(yan)的(de)穩定；②火焰(yan)面(mian)可視(甲(jia)烷(wan)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)的(de)火焰(yan)一般為藍色(se)，有碳煙產(chan)生(sheng)時為黃色(se))；③大多數燃(ran)(ran)料在很薄(bo)的(de)火焰(yan)層內(nei)完(wan)成燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)，但(dan)是燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)反應(ying)會在下(xia)游的(de)不(bu)可見(jian)的(de)區域(yu)內(nei)完(wan)成。

為了建立一(yi)個火焰(yan)，燃料與(yu)氧(yang)化(hua)劑之(zhi)比必(bi)須(xu)在(zai)(zai)可燃極(ji)限之(zhi)內，同(tong)時需要(yao)(yao)點(dian)火裝置。一(yi)般情況下(xia)，火焰(yan)在(zai)(zai)點(dian)燃以(yi)后一(yi)般自己(ji)充當點(dian)火器，對來(lai)流進行點(dian)火。這(zhe)就需要(yao)(yao)足(zu)夠高的火焰(yan)溫(wen)度(du)來(lai)達到最小點(dian)火能量(liang)，但是高的火焰(yan)溫(wen)度(du)會使得NOx生成增(zeng)加。

經研究，在(zai)爐內溫度為1000℃，空氣預熱到650℃的情況下(xia)，燃(ran)料在(zai)無(wu)焰(yan)的情況下(xia)燃(ran)燒，一氧化(hua)碳低于(yu)1ppm，NOx接近于(yu)零排放。

為了(le)穩定火(huo)焰，可視的燃(ran)燒(shao)過程(cheng)需要在(zai)(zai)燃(ran)燒(shao)后產生很強的煙(yan)(yan)氣(qi)回(hui)流(liu)；對于無焰燃(ran)燒(shao)，煙(yan)(yan)氣(qi)回(hui)流(liu)發生在(zai)(zai)燃(ran)燒(shao)之前，甚至(zhi)可能在(zai)(zai)燃(ran)燒(shao)器當中，這樣再(zai)循環的煙(yan)(yan)氣(qi)加(jia)熱了(le)預混(hun)的燃(ran)料，降低了(le)爐膛溫(wen)度，擴大了(le)反應區域。

無(wu)焰(yan)(yan)燃(ran)(ran)燒火焰(yan)(yan)分(fen)布均(jun)勻(yun)，燃(ran)(ran)燒溫度(du)低，同時羥基生成少，這使得(de)NOx產生更少。無(wu)焰(yan)(yan)燃(ran)(ran)燒需要(yao)以(yi)下條件(jian)：①分(fen)別射入高動量(liang)的空氣和燃(ran)(ran)料流；②大量(liang)內部(bu)的或者外部(bu)的高溫燃(ran)(ran)燒產物循環；③熱(re)量(liang)的快速移(yi)除，以(yi)保證爐(lu)膛內各處均(jun)未(wei)達到(dao)絕(jue)熱(re)火焰(yan)(yan)溫度(du)。無(wu)焰(yan)(yan)燃(ran)(ran)燒不需要(yao)傳統的穩燃(ran)(ran)裝置或條件(jian)(比如強渦)。

山(shan)東新澤儀器有限(xian)公司-hz