NOx抑制技术优化方案

工业炉抑制NO_x生成量的措施可归纳为燃料措施和燃烧措施两类。

1.燃料措施

抑制NO_x生成量的燃料措施主要有选用不含氮或少含氮燃料、采用乳化燃料和燃料混烧等措施。

（1）选用不含氮或少含氮燃料措施 气体燃料中无氮化合物，燃料油的含氮量较少，平均为0.02%～0.27%，而煤的含氮量则达0.5%～2.5%。就燃料燃烧中排出NO_x的倾向来说，燃沥青最高，其次为燃料油和轻油，最低是燃烧煤气，所以煤气是低污染型燃料。

（2）采用乳化燃料措施 将油、水和活性乳化剂三者用混合器搅拌混合，使水的微滴均匀散布在油中（油中水滴型），或油的微滴被水包围（水中油滴型），成为乳状体的乳化油燃料，即通常的油掺水燃烧技术。乳化燃料能抑制NO_x生成量的原理是：油在燃烧时，水滴汽化而吸收热量，从而抑制了火焰局部高温的形成。另外，水滴汽化所形成的蒸汽与火焰中的碳粒子化合后生成H₂和CO，该反应属吸热反应，不仅有利于抑制NO_x的产生，且能减少烟气中的碳黑。

制造乳化油的掺入率以20%左右为宜，掺水率提高可进一步减少NO_x，但影响着火性和燃烧的稳定性，且烟气带走的物理热将增多。经实测：一台三段连续式加热炉使用乳化油燃料后，NO_x的生成量（体积分数）由150×10^-6降低至60×10^-6。

（3）燃料混烧措施　以一台烧燃料油的炉子为例，按热量1∶1的比例采用煤气、燃料油混烧后，NO_x生成量（体积分数）由159×10^-6降低至93×10^-6，烟气含尘量由0.012g/10⁶kJ降低至0.002g/10⁶kJ。

2.燃烧措施

NO_x生成量随燃料燃烧生成气的温度、生成气在高温区停留的时间及燃烧气体的含氧浓度而变化。在诸项燃烧措施中主要采取通过燃烧管理降低NO_x和使用低NO_x烧嘴两种方法。

（1）燃烧管理　尽量燃用低热值燃料，不过高地提高炉温值和空、煤气的预热温度，能减少烟气中的NO_x量。采用高温空气低氧燃烧技术是有效的积极措施，使燃料在空气温度1000℃以上、O₂体积分数3%～15%条件下着火燃烧，通过采取燃料分级燃烧和高速气流卷吸炉内燃烧产物的措施，能消除传统燃烧过程中的局部高温区，从而能大幅度地降低NO_x的排放浓度。

（2）使用低NO_x烧嘴　使用低NO_x烧嘴具有投资少而降低NO_x生成量的效果却较为显著，因此这一方法目前已成为用以降低NO_x的主要措施。已实用化的低NO_x烧嘴有以下几类。

1）二段燃烧型低NO_x烧嘴。该型烧嘴是将助燃空气分两次供入烧嘴内：一次空气量占理论空气量的20%～45%进行不完全燃烧；其余作为二次空气量进行完全燃烧，这种烧嘴对抑制高温NO_x和燃料NO_x均有良好效果。用于高温炉时，一次空气量取较小值；用于低温炉时取较大值。图13-13所示为一次空气量可变的二段燃烧型低NO_x烧嘴简图，图13-14所示为其特性曲线。(www.xing528.com)

2）烟气再循环型低NO_x烧嘴。该型烧嘴是借助风机将烟气的一部分混入助燃空气中，使助燃空气中的O₂分压降低，用控制火焰温度的方法抑制NO_x。当烟气循环量达20%时，降低NO_x的效果开始明显，这种方法一般用于使用辐射管进行间接加热的炉子。由于烟气的输送需采用耐热风机和流量控制装置，所以设备投资较高。

图13-13 二段燃烧型低NO_x烧嘴简图

图13-14 二段燃烧型烧嘴的NO_x特性曲线

1—液化石油气 2—燃料油

注：空气温度450℃，炉温1300℃，空气系数（一次）0.25。

3）自身烟气再循环型低NO_x烧嘴。这种烧嘴的全部助燃空气均由环形缝隙或多个小孔喷出，在喷射作用下吸引烟气回流循环。图13-15所示为R型、RO型、FO型三种自身烟气再循环型低NO_x烧嘴结构简图。

图13-15 自身烟气再循环型低NO_x烧嘴结构简图

a）R型 b）RO型 c）FO型