摘 要：本文介绍了NOx的生成机理，分析了低氮燃烧的两种控制措施，并将燃烧中NOx的控制（一次措施）作为研究的重点，解剖一次措施，并针对其中的问题提出改造的建议。
关键词：低氮燃烧；一次措施；改造设计
随着我国经济的迅猛发展，国内工业对于能源的需求及消耗直线上升，同时氮氧化物（以下称NOx）的排放也是造成了严重的污染问题，为此我国制定了控制NOx排放的严格标准，低氮燃烧技术已然成为环保的热点课题。目前低氮燃烧技术的研究主要分为两部分：一次措施，即燃烧过程中控制NOx生成的措施；二次措施，即燃烧后控制NOx还原的措施。
1 NOx的生成机理
由于燃烧中NOx生成的机理不同，可以分为三种：热力型NOx、燃料型NOx以及瞬态型NOx。
热力型NOx指的是空气中的氮在1500℃以上高温时与氧气反应生成的NOx，这种反应遵循阿累尼乌斯定律，NOx的生成速度与温度的升高成正比例，而在温度低于1500℃时，NOx基本不会产生氧化反应。
燃料型NOx指的是燃料自身所固有的氮化合物通过燃烧在600-800℃时产生的形态，燃料型NOx的生成很大程度上与燃料的特性、结构以及燃烧的条件有密切关系，燃料型NOx比热力型NOx更加容易形成。
瞬态型NOx指的是氮分子在碳氢化合物的影响下，转化形成的NOx，它所占的分量微乎其微，一般不作为研究对象。
2 一次措施的分类
NOx的控制分为三部分，燃烧前控制、燃烧中控制和燃烧后控制，但是由于燃烧前控制难度较大基本上仅处于研究阶段，并没有实际的应用，所以业界基本上将燃烧前的控制排除，仅保留两部分即燃烧中控制和燃烧后控制。
通过对NOx生成机理的分析能够得出抑制燃烧中NOx生成的技术主要应当集中在以下几个方面，控制燃烧区的温度，降低氧的浓度，缩短燃料在高温区的时间。燃烧后脱硝主要方法是SCR技术、SNCR技术以及SCR-SNCR混合技术。本文将抑制燃烧中NOx生成的技术作为研究重点。
2.1 空气分级燃烧技术
空气分级燃烧技术主要分为两种，垂直分级和水平分级。垂直分级指的是将空气总量的10%-20%从主燃烧器中抽离出来，通过燃烧器的上部送进炉膛，这部分空气被称为燃烬风（OFA），这样由于对原有的空气做了部分抽离，主燃烧区的氧的含量得到降低，从而NOx也就减少了生成，同时燃烧的温度得到了控制，热力型NOx排量也就得到控制。水平分级指的是控制二次风和一次风的混合程度，将二次风的喷射与一次风形成不同角度的切线，从而实现空气的分级。
2.2 燃料分级燃烧技术
燃料分级燃烧也被称为三级燃烧技术，指的是将燃料燃烧分为三个区域，主燃烧区通过燃烧生成NOx，然后将再燃燃料送入还原区，在高温和还原性气氛（过剩空气系数α<1）下，形成的碳氢原子团与NOx进行反应，生成N2，然后将再燃燃料送进燃烬区，在燃烬风的帮助下充分燃烧。燃料分级燃烧技术比空气分级燃烧技术效果要明显，燃料分级将炉膛分为三个区域，这样缩短了燃料在高温区内的逗留时间。
3 一次措施的改造设计
一次措施主要集中在空气分级燃烧和燃料分级燃烧两方面，由于这两种技术可操作性强、成本低的特点，使得两种技术成为应用最广泛的低氮燃烧技术。
3.1 低氮燃烧器型式选择
低氮燃烧器的设计主要分为两种类型：旋流式和直流式，这两种类型所应用的场合也有所区别，旋流式主要通过双调二次风以达到低氮燃烧的目的，而直流式主要应用在四角切圆的煤粉锅炉上，也是应用最广的类型，它主要通过控制煤粉的浓淡分离来实现低氮燃烧目的。
3.2 边界风的改造设计
边界风的改造主要集中在四角切圆的锅炉上，边界风的作用是能够提高水冷壁区域的氧浓度，降低了飞灰可燃物的含量，防止水冷壁管的结焦，降低了因高温造成的腐蚀倾向。
3.3 燃烬风喷口改造
在传统锅炉系统的主燃烧器上层一般都会有燃烬风（OFA）喷口，这种喷口一般都会反切来减弱炉膛内部气流旋转的程度，在原有锅炉结构基础上进行改造，尽量弄够将旧物再利用。
4 低氮燃烧技术改造的影响因素
在进行低氮燃烧技术改造时不单单要考虑技术的可行度，还要考虑其他多方面的因素，如改造的价格、施工量和工期、改造者的指标承诺等都是考虑对象。
首先，改造的价格是关键因素，并不是按照改造价格合适就可以进行改造设计的，对于电厂来讲要考虑的是本年度的支出计划、资金状况等，而对于改造者来讲，价格因素不仅仅是获利的多少，还需要考虑成本、人工等多种因素。
其次，电厂的有严格的业绩指标，而进行低氮燃烧技术改造所耗费的工期长短直接影响业绩的成败，因为在进行技术改造中是无法正常进行生产的，那就需要等待工期完成，这也往往是电厂等生产单位不愿进行技术改造的原因。
最后，生产者进行技术改造前要考虑改造者提出指标承诺，主要包含：改造后锅炉NOx的排放值；锅炉运行参数保证、烟气生成量、排烟温度等等。
5 结语
低氮燃烧技术有两个层面，一次措施，这是本文研究的重点；二次措施，这是脱硝技术的重要方面。本文首先分析了NOx生成机理，这有助于进一步了解低氮燃烧技术的工作原理，从而有利于技术改造的研究。在燃煤过程中会排放大量的污染物，但是在众多污染物中，只有NOx可以通过燃烧加以控制，所以研究低氮燃烧技术有助于环境的保护，有很强的必要性和可行性。
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