低氮燃烧器及低氮氧化物燃烧器，是指燃料燃烧过程中NOx排放量低的燃烧器，采用低NOx燃烧器能够降低燃烧过程中氮氧化物的排放。在燃烧过程中所产生的氮的氧化物主要为NO和NO2，通常把这两种氮的氧化物通称为氮氧化物NOx。
大量实验结果表明，燃烧装置排放的氮氧化物主要为NO，平均约占95%，而NO2仅占5%左右。一般燃料燃烧所生成的NO主要来自两个方面：一是燃烧所用空气（助燃空气）中氮的氧化；二是燃料中所含氮化物在燃烧过程中热分解再氧化。在大多数燃烧装置中，前者是NO的主要来源，我们将此类NO称为"热反应NO"，后者称之为"燃料NO"，另外还有"瞬发NO"。
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燃烧时所形成NO可以与含氮原子中间产物反应使NO还原成NO2。实际上除了这些反应外，NO还可以与各种含氮化合物生成NO2。在实际燃烧装置中反应达到化学平衡时，[NO2]/[NO]比例很小，即NO转变为NO2很少，可以忽略。降低NOx的燃烧技术NOx是由燃烧产生的，而燃烧方法和燃烧条件对NOx的生成有较大影响，因此可以通过改进燃烧技术来降低NOx。
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低氮燃烧器通常是指NOx排放在30~80毫克的燃烧器；NOx排放在30毫克以下的通常称为超低氮燃烧器；
低氮燃烧器常基于下列技术：
1.电子比例调节和氧含量控制技术，来控制氧含量；
2.全预混的表面燃烧技术，来降低火焰温度和实现充分燃烧；
3.FGR烟气再循环技术，来降低火焰温度和氧含量；
目前市场的低氮燃烧器主要分为以下类型：
1.表面燃烧超低氮燃烧器；
表面燃烧超低氮燃烧器通常能够将NOx在全火范围内控制到30毫克以内，其优点是安装简单，不需要FGR烟气再循环管道；其主要缺点是需要过滤空气，加大了维护工作量；同时氧含量在7%左右，降低了部分燃烧效率；
2.分级燃烧器；
分级燃烧器通常能够将NOx在全火范围内控制到65毫克，极限大约在40毫克左右，进一步降低NOx排放可能导致燃烧不稳定，或者牺牲可调比等弊端；
3.分级燃烧器 FGR烟气在循环技术；
分级燃烧器 FGR烟气在循环技术结合了分级燃烧器NOx控制优点和FGR降氧含量优点，可以实现在全火范围控制NOx到20毫克水平，同时控制氧含量在3%以内，化燃烧效率。其主要短处是设备成本提高。
经过长达3年的理论分析、设计改进、我们的研发团队终于成功研发出了适合我国低氮燃烧的燃烧机，并成功应用于600MW亚临界控制循环锅炉工程。实测数据表明：采用该燃烧机，锅炉的氮氧化物排放降到了水平。
低氮燃烧技术性能特征及其燃烧器的分类一、低氮燃烧技术及性能特征 1、单段火、两段火、两段火渐进式/比例调节 2、能适应任何类型的燃烧室。 3、空气和燃气在燃烧头混合。 4、通过调节燃烧空气和燃烧头，可以获得的燃烧参数。 5、无须把燃烧器从锅炉上拆下，就可直接取下混合装置，从而可以方便的进行维修***。 6、采用伺服电动机来进行一、二段空气流量调节，并且当燃烧器停止运行时，风门关闭以减少炉内热量损失。 7、可以给阀组加一个阀的密封控制装置。 8、采用一个法兰和一个绝缘密封圈与锅炉连接固定;配有一个4孔和7孔联接器。 9、根据要求可提供大于标准长度的鼓风管。 二、低氮燃烧器分类 1、按燃料分为重油燃烧器，燃气燃烧器以及双燃料燃烧器(轻油/燃气或重油/燃气)； 2.按运行和操作方式分为:燃烧器有一级、两级、渐进两级式和带比例调节器的渐进两级式等(后者实行比例调节运行)； 3.工业燃烧器系列:均为大功率燃烧器，专为特殊工业应用而设计。低氮燃烧器的工作原理 低氮燃烧器及低氮氧化物燃烧器，利雅路燃烧机，是指燃料燃烧过程中氮排放量低的燃烧器，采用低氮燃烧器能够降低燃烧过程中氮氧化物的排放。 氮是由燃烧产生的，而燃烧方法和燃烧条件对氮的生成有较大影响，因此可以通过改进燃烧技术来降低氮，其主要途径如下： 选用N含量较低的燃料，包括燃料脱氮和转变成低氮燃料； 降低空气过剩系数，***过浓燃烧，来降低燃料周围氧的浓度； 在过剩空气少的情况下，降低温度峰值以减少“热反应NO”； 在氧浓度较低情况下，增加可燃物在火焰前峰和反应区中停留的时间。 减少氮的形成和排放通常运用的具体方法为：分级燃烧、再燃烧法、低氧燃烧、浓淡偏差燃烧和烟气再循环等。低氮燃烧器的分级燃烧及浓淡燃烧技术 由于热力型NOx的排放量受燃烧温度、氧气浓度跟停顿时光的影响：当燃烧温度低于1500℃时，简直监测不到NOx的生成，当燃烧温度高于1500℃时，NOx的生成速度按指数倍敏捷增加；氧气浓度越高，燃烧温度越高，NOx的生成量越年夜；燃烧时光愈长，NOx生成量越大。 低氮燃烧器采用分级燃烧及浓淡燃烧技巧：助燃风由低氮燃烧器助燃风入口进入，在燃烧器喷嘴处设置有差别的助燃风通道，针对低热值的兰炭尾气，该类低氮燃烧器设置有***助燃风（一级配风）、浓燃烧旋流风（第二级配风）及氮燃烧旋流风（第三级配风）地区，分别与对应的三级燃气地区停止混杂，实现浓淡及分级燃烧，到达平衡炉膛温度场、降低热力型氮氧化物的目的。 根据系统燃用燃料及功率请求，每台锅炉配4台燃烧器。燃烧器分前墙双层支配，高低各2台。低氮燃烧器是基于轴向动力学特征跟燃料分段补给道理，运用涡旋与非流线形体联合感化的后果，使燃料及助燃气氛散布平均，同时实现燃料与气氛的超级混杂，从而使火焰温度平均，降低热力型NOx的发生。 除燃烧器本体及喷嘴外，该系统还包括有燃气管路部分、助燃风部分以及控制部分。 燃气管路由主管路及支管路造成，主管路部分包括手动关断阀、压力表等。燃气支管路部分由手动阀、压力表等造成；燃烧系统助燃风，需与现场现实情形贴合，并在主风道上设置有风门实行器，用于负荷变更时实现助燃风量的自动调节。低氮燃烧器中一体机与多体机低氮燃烧器及低氮氧化物燃烧器，是指燃料燃烧过程中氮排放量低的燃烧器，采用低氮燃烧器能够降低燃烧过程中氮氧化物的排放。在燃烧过程中所产生的氮的氧化物主要为NO和NO2，通常把这两种氮的氧化物通称为氮氧化物NOx。大量实验结果表明，燃烧装置排放的氮氧化物主要为NO，平均约占95%，而NO2仅占5%左右。 一般燃料燃烧所生成的NO主要来自两个方面：一是燃烧所用空气（助燃空气）中氮的氧化；二是燃料中所含氮化物在燃烧过程中热分解再氧化。在大多数燃烧装置中，前者是NO的主要来源，我们将此类NO称为“热反应NO”， 后者称之为“燃料NO”，另外还有“瞬发NO”。燃烧时所形成NO可以与含氮原子中间产物反应使NO还原成NO2。实际上除了这些反应外，NO 还可以与各种含氮化合物生成NO2。在实际燃烧装置中反应达到化学平衡时，[NO2]/[NO]比例很小，即NO转变为NO2很少，可以忽略。降低氮的燃烧技术NOx是由燃烧产生的，而燃烧方法和燃烧条件对NOx的生成有较大影响，因此可以通过改进燃烧技术来降低NOx，其主要途径如下：选用N含量较低的燃料，包括燃料脱氮和转变成低氮燃料；降低空气过剩系数，***过浓燃烧，来降低燃料周围氧的浓度；在过剩空气少的情况下，降低温度峰值以减少“热反应NO”；在氧浓度较低情况下，增加可燃物在火焰前峰和反应区中停留的时间。减少NOx的形成和排放通常运用的具体方法为：分级燃烧、再燃烧法、低氧燃烧、浓淡偏差燃烧和烟气再循环等。
1 NO 治理现状 国内外已对NO 的危害、燃煤发电燃烧过程中NO 的生成机理和降低NO 技术进行了较为充分的研究，可分为三种：热力型NO 、燃料型NO 和快速型NO ；其中，燃料型NO 约占80-90%，是各种低NO 技术控制的主要对象；其次是热力型，主要是由于炉内局部高温造成，快速型NO 生成量很少。NO 的控制方法可分为燃烧之前的处理、燃烧过程中的处理和燃烧后的处理。燃烧前脱氮是指把燃料转化为低氮燃料，技术复杂，难度大，成本高，因此现在处于研究阶段；燃烧中脱氮主要有：一是***燃烧中NO 的形成，二是还原已形成的NO ；燃烧后脱氮主要是指烟气脱硝：包括选择性催化还原法、选择性非催化还原法等。 目前被大家公认，并已在各燃煤机组锅炉上广为应用的降NO 方法，主要是燃烧中脱氮的低氮燃烧技术加燃烧后脱氮的烟气脱硝技术；燃烧中脱氮是根据NO 的生成机理采取的低氮燃烧技术主要是：低氧燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环等，该技术的主要机理就是将燃烧器通过纵向布置形成氧化还原、主还原、燃尽三区，对于四角切圆燃烧锅炉还可通过横向双区布置形成近壁区和中心区两个区域，从而实现燃料与配风在炉膛内分区、分级、低温、低氧燃烧，降低煤粉燃烧过程中NO 生成量。 2 低氮燃烧技术应用改造后存在问题及原因分析 从低氮燃烧技术在大量电站燃煤锅炉应用实践证明，这项技术对于减少NO 的产生量是非常有效的。但是，在实际工作中，由于锅炉使用的煤种不同，而且锅炉型号也不同，使得NO 的产生量也各不同，产生的问题也不尽相同。 2.1 增加灰和炉渣可燃物，导致炉效降低 改造低氮燃烧器后，NO 的产生量降低很多，但是在使用同一种煤种时，飞灰可燃物升幅也较大。主要原因是低氮燃烧技术使用的是低温和低氧燃烧方式，主燃区的温度就会下降较多，煤粉是否着火就被控制并且推迟，并降低着火区的氧量，使煤粉燃烬能力下降，燃烧的过程被加长，飞灰和炉渣可燃物变多。部分锅炉改造时改变了燃烧器的一、二次风喷口和燃尽风喷口的面积发生变化，致使一次风和二次风的混合推迟，这不利于煤粉的气流着火和燃烧。 2.2 蒸汽参数偏离设计值，过热器减温水量增加或再热器超温 锅炉采用空气分级低氮燃烧技术改造后，一方面，燃烧延迟，火焰中心上移，炉膛出口烟温上升，锅炉的过热汽温、再热汽温上升，对于原来存在过热汽温、再热汽温超设计值的问题则加剧，过、再热减温水量增加。而另一方面，主燃区温度降低，炉内温度分布更加均匀，对于原来炉膛水冷壁的沾污结渣情况严重的则会改善，水冷壁吸热增加，燃烧机，炉膛出口烟温降低，过热器温升、再热器温升下降，对于原来存在过热汽温、再热汽温低的问题则更达不到超设计值。 低氮燃烧技术改造后，产生锅炉过热器减温水量增大的问题较多，由于煤粉燃烧的过程变长，加上燃尽风的使用，使得炉膛出口的烟气温度变高，这时炉膛的温度变低，炉膛水冷壁的辐射吸热量就会降低，形成对流的受热面的吸热量就会增加，使得过热器减温水量增加。 2.3 锅炉内部燃烧环境变坏，配煤、配风、稳燃性变低 因采用低温、低氧燃烧，炉膛温度下降，在低温缺氧的环境下煤粉就会推迟着火，而且燃为灰烬的能力也会变弱，锅炉内的燃烧环境和改造之前比变差。 在锅炉改造前使用的配煤、配风方式很大程度上不适用，不仅会对锅炉的各项指标产生影响，还会使锅炉低负荷稳燃的能力变低。 2.4 锅炉对煤的种类适应性变差 低氮燃烧器改造后，大力优化调整燃烧，在很大程度上可以很好地匹配NO 的排放水平和锅炉的经济性。但锅炉燃用煤种发生变化后，就会打破一开始锅炉的经济指标和环保指标的平衡关系。若使用高热值、高挥发的煤种时，NO 的排放浓度虽略有增加但较易调整控制；若使用的煤种是劣质的或者含的水分较多会稍许减少NO 的排放量，但是比较难控制。 3 锅炉低氮燃烧器改造后存在问题的应对策略 现在燃煤电厂的锅炉低氮燃烧器的改造还未全部完成，同时该技术的应用中出现的问题正逐渐暴露。针对已经出现的问题，提出以下解决策略： 3.1 改造前的充分评估 锅炉的各项排放指标都很重要，尤其是NO 的排放浓度与煤种、锅炉选型、燃烧器型式密切相关，对于在运锅炉，炉型已确定，但由于近年来，燃煤电厂为了自身利益，锅炉燃用的煤质大多进行掺混且劣于原设计煤种，因此，在使用低氮燃烧技术改造之前，首先应充分评估锅炉现有主要燃用煤种和常用煤种，燃烧机，在改造可行性论证中由于煤种选定不当造成改造后NO 减排效果不明显并产生新的问题的不乏其数，其次是对在运锅炉进行摸底试验，充分评估锅炉运行中存在的燃烧性能、蒸汽参数、受热面壁温、结焦结渣、运行调整、热工自动等方面的问题，提出科学合理改造预期目标，权衡锅炉经济指标和环保指标，逐渐解决现有问题，杜绝新问题出现。 3.2 优化调整，使用科学的燃烧方法 锅炉低氮燃烧器经过改造后，燃烧器的型式已确定，但是在锅炉不同的条件下，燃烧不同的煤种产生的 NO 的量也会不同，由此可见起主导作用的是锅炉的运行方式。因此，为了降低 NO 的排放量，必须人们优化调整燃烧方法，并且在满足环保排放要求的前提下要程度兼顾运行经济性。 3.2.1 锅炉内分层配煤混合燃烧 在保证排放气体的浓度符合环保要求并且燃烧稳定的情况下，要使用的煤种，在炉内分层燃烧，既可保证锅炉的稳定性也可以控制 NO 的产生。 3.2.2 优化热工的自动控制 利用低氮技术改造后，锅炉内的燃料燃烧时间变长，因此要优化调整热工的控制系统和控制曲线。根据锅炉在实际工作中出现的问题，应该优化所需的控制曲线及控制系统，改善其在有负荷时的响应能力。 3.2.3 持续燃烧优化调整 锅炉低氮燃烧技术改造后，除与燃用煤种有关外，主要与锅炉的运行方式有关，锅炉运行氧量、配风方式、磨煤机运行组合方式等在煤种变化和负荷变化后都要进行摸索优化，根据锅炉燃烧优化调整试验，当煤质有较大变化后，一般需近两个月的调整，才能摸索出环保排放指标和运行经济指标均兼顾的规律，因此持续燃烧优化调整是必不可少。 4 结束语 改造锅炉低氮燃烧器的时间较短，问题暴露的还不完全，同时我们对问题的认识还不充分，对处理问题的经验还不足，为缓解燃煤发电厂的环保压力，降低NO 的减排技术沿需进一步研究和发展，燃油燃烧机，减少发电厂的环保压力，更为重要的是在新的减排技术和环保设施应用后产生的问题处理能力要进一步提升，为燃煤发电厂的可持续发展争取更大的环保效益。
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