燃?xì)忮仩t燃燒時(shí)排放的廢氣中含有大量的氮氧化合物，此廢氣給人們生活中帶來了很大的危害，同時(shí)導(dǎo)致PM2.5大大提高，從而致使生態(tài)壞境受到嚴(yán)重破壞，為了使鍋爐燃燒時(shí)大大降低氮氧 化合物的生成，從以下幾個(gè)方面來闡述燃?xì)忮仩t在低氮燃燒時(shí)的原理：

一、天然氣成分及種類（LNG、CNG）

    1、LNG簡(jiǎn)介：液化天然氣密度是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下甲烷的625倍。也就是說，1m3液化天然氣可氣化成625 m3天然氣，由此可見貯存和運(yùn)輸?shù)姆奖阈浴NG是一種清潔能源，排放可以達(dá)到歐IIII標(biāo)準(zhǔn)。

    LNG密度：0．42～0．46 g／cm3 根據(jù)單位換算1立方米等于0.45噸

    液化天然氣氣化比是1噸1495標(biāo)方。

    LNG重量?jī)H為同體積水重量的45%

    據(jù)一些資料可得這些燃料的典型熱值及產(chǎn)生的CO2：

    天然氣 8300千卡／m3，產(chǎn)生的CO2為1.885kg；

    標(biāo)準(zhǔn)煤 7000千卡／kg，產(chǎn)生的CO2為3.6kg；

    原油 9200千卡／kg

    原油的碳含量按85％，產(chǎn)生的CO2為3.1kg，

    各發(fā)10000千卡熱量，需天然氣 1.20 m3，產(chǎn)生CO2，2.26 kg；

    原油 1.09kg，產(chǎn)生CO2，3.37 kg； （天然氣比石油CO2排放減少33%）

    標(biāo)準(zhǔn)煤 1.73kg，產(chǎn)生CO2，5.14 kg。（天然氣比石油CO2排放減少56%）

    天然氣與煤炭和石油相比，確實(shí)減少了C排放。而且幅度很明顯。政府推動(dòng)使用LNG和天然氣的動(dòng)力就會(huì)很足，因?yàn)闇p少溫室氣體排放，現(xiàn)在減少C排放是一種政治。

    2、天然氣分類

    按照所使用天然氣燃料狀態(tài)的不同，天然氣可以分為：

    （1）壓縮天然氣（CNG）

壓縮天然氣是指壓縮到20.7—24.8 MPa的天然氣，儲(chǔ)存在車載高壓氣瓶中。壓縮天然氣（CNG）是一種無色透明、無味、高熱量、比空氣輕的氣體，主要成分是甲烷，由于組分簡(jiǎn)單，易于完全燃燒，加上燃料含碳少，抗爆性好，不稀釋潤(rùn)滑油，能夠延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。

    （2）液化天然氣（LNG）

    液化天然氣是指常壓下、溫度為-162度的液體天然氣，儲(chǔ)存于車載絕熱氣瓶中。LNG燃點(diǎn)高、安全性能強(qiáng)，適于長(zhǎng)途運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

    壓縮天然氣（CNG）體積能量密度約為汽油的26%，而液化天然氣（LNG）體積能量密度約為汽油的72%，是壓縮天然氣（CNG）的2.77倍，因而使用LNG的汽車行程遠(yuǎn)，相對(duì)可大大減少汽車加氣站的建設(shè)數(shù)量。 與同功率的燃油車相比，天然氣汽車尾氣中HC（碳?xì)浠衔铮┛上陆?0%，CO降低80%，NOX下降40%；天然氣在溫室氣體減排方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。國(guó)外研究結(jié)果表明，天然氣汽車的CO2排放量與傳統(tǒng)車相比可降低20%以上；

    3、天然氣的其他屬性介紹

    （1）天然氣的熱值：

天燃?xì)饷苛⒎饺紵裏嶂禐?000大卡至8500大卡。每公斤液化氣燃燒熱值為11000大卡。氣態(tài)液化氣的比重為2.5公斤/立方米。每立方液化氣燃燒熱值為25200大卡。這樣可看出一立方液化氣燃燒熱值是天然氣的三倍，但還有報(bào)道說液化氣熱值是天然氣的7倍。

每瓶液化氣重14.5公斤,總計(jì)燃燒熱值159500大卡,相當(dāng)于20立方天然氣的燃燒熱值。

    （2）天然氣的應(yīng)用領(lǐng)域

    1. 民用燃料：天然氣價(jià)格低廉、熱值高、安全性能、環(huán)境性能好，是民用燃?xì)獾氖走x燃料。

    2. 工業(yè)燃料：以天然氣代替煤，用于工廠采暖，生產(chǎn)用鍋爐以及熱電廠燃?xì)廨啓C(jī)鍋爐。

    3. 工藝生產(chǎn)：如烤漆生產(chǎn)線，煙葉烘干、瀝青加熱保溫等。

    4 .化工原料：如以天然氣中甲烷為原料生產(chǎn)氰化鈉，黃血鹽鉀，赤血鹽鉀等。

    5. 壓縮天然氣汽車：用以解決汽車尾氣污染問題。

    （3）主要優(yōu)點(diǎn)

天然氣是較為安全的燃?xì)庵唬缓谎趸?，也比空氣輕，一旦泄漏，立即會(huì)向上擴(kuò)散，不易積聚形成爆炸性氣體，安全性較高。采用天然氣作為能源，可減少煤和石油的用量，因而大大改善環(huán)境污染問題；天然氣作為一種清潔能源，能減少二氧化硫和粉塵排放量近100%，減少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，并有助于減少酸雨形成，舒緩地球溫室效應(yīng)，從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。其優(yōu)點(diǎn)有：

    ① 綠色環(huán)保

    天然氣是一種潔凈環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化碳少于其他化石燃料，造成溫室效應(yīng)較低，因而能從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。

    ② 經(jīng)濟(jì)實(shí)惠

    天然氣與人工煤氣相比，同比熱值價(jià)格相當(dāng)，并且天然氣清潔干凈，能延長(zhǎng)灶具的使用壽命，也有利于用戶減少維修費(fèi)用的支出。天然氣是潔凈燃?xì)?，供?yīng)穩(wěn)定，能夠改善空氣質(zhì)量，因而能為該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新的動(dòng)力，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)繁榮及改善環(huán)境。

    ③ 安全可靠

    天然氣無毒、易散發(fā)，比重輕于空氣，不宜積聚成爆炸性氣體，是較為安全的燃?xì)狻?

    ④ 改善生活

    隨著家庭使用安全、可靠的天然氣，將會(huì)極大改善家居環(huán)境，提高生活質(zhì)量。

    （4）天然氣耗氧情況計(jì)算：

    1立方米天然氣（純度按100%計(jì)算）完全燃燒約需2.0立方米氧氣，大約需要10立方米的空氣。

二、低氮燃燒的原理

     鍋爐低氮燃燒主要是靠燃燒機(jī)及鍋爐產(chǎn)品共同開發(fā)來完成，一是增加爐膛的燃燒面積，二是對(duì)燃燒機(jī)進(jìn)行回流燃燒?，F(xiàn)在從以下幾個(gè)方面來闡述低氮燃燒的原理：

    1、 低氮燃燒機(jī)技術(shù)性能

    ● 單段火、兩段火、兩段火漸進(jìn)式/比例調(diào)節(jié)

    ● 能適應(yīng)任何類型的燃燒室。

    ● 空氣和燃?xì)庠谌紵^混合。

    ● 通過調(diào)節(jié)燃燒空氣和燃燒頭，可以獲得最佳的燃燒參數(shù)。

    ● 無須把燃燒器從鍋爐上拆下，就可直接取下混合裝置，從而可以方便的進(jìn)行維修保養(yǎng)。

    ● 采用伺服電動(dòng)機(jī)來進(jìn)行第一、二段空氣流量調(diào)節(jié)，并且當(dāng)燃燒器停止運(yùn)行時(shí)，風(fēng)門關(guān)閉以減少爐內(nèi)熱量損失。

    ● 可以給閥組加一個(gè)閥的密封控制裝置。

    ● 采用一個(gè)法蘭和一個(gè)絕緣密封圈與鍋爐連接固定；配有一個(gè)4孔和7孔聯(lián)接器。

    ● 根據(jù)要求可提供大于標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的鼓風(fēng)管。

    2、主要分類

    （1）重油燃燒器，燃?xì)馊紵饕约半p燃料燃燒器（輕油/燃?xì)饣蛑赜?燃?xì)猓?

    （2）按運(yùn)行和操作方式分為：歐瑞特燃燒器有一級(jí)、兩級(jí)、漸進(jìn)兩級(jí)式和帶比例調(diào)節(jié)器的漸進(jìn)兩級(jí)式等（后者實(shí)行比例調(diào)節(jié)運(yùn)行）

    （3）工業(yè)燃燒器系列：均為大功率燃燒器，專為特殊工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。

    （4）依據(jù)降低NOx的燃燒技術(shù)的分類

    燃燒器是工業(yè)燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t上面的的重要設(shè)備，它保證燃料穩(wěn)定著火燃燒和燃料的完全燃燒等過程，因此，要抑制NOx的生成量就必須從燃燒器入手。根據(jù)降低NOx的燃燒技術(shù)，低氮氧化物燃燒器大致分為以下幾類：

    a、階段燃燒器

    根據(jù)分級(jí)燃燒原理設(shè)計(jì)的階段燃燒器，使燃料與空氣分段混合燃燒，由于燃燒偏離理論當(dāng)量比，故可降低NOx的生成。

    b、自身再循環(huán)燃燒器

    一種是利用助燃空氣的壓頭，把部分燃燒煙氣吸回，進(jìn)入燃燒器，與空氣混合燃燒。由于煙氣再循環(huán)，燃燒煙氣的熱容量大，燃燒溫度降低，NOx減少。

另一種自身再循環(huán)燃燒器是把部分煙氣直接在燃燒器內(nèi)進(jìn)入再循環(huán)，并加入燃燒過程，此種燃燒器有抑制氧化氮和節(jié)能雙重效果。

    c、濃淡型燃燒器

    其原理是使一部分燃料作過濃燃燒，另一部分燃料作過淡燃燒，但整體上空氣量保持不變。由于兩部分都在偏離化學(xué)當(dāng)量比下燃燒，因而NOx都很低，這種燃燒又稱為偏離燃燒或非化學(xué)當(dāng)量燃燒。

    d、分割火焰型燃燒器

    其原理是把一個(gè)火焰分成數(shù)個(gè)小火焰，由于小火焰散熱面積大，火焰溫度較低，使“熱反應(yīng)NO”有所下降。此外，火焰小縮短了氧、氮等氣體在火焰中的停留時(shí)間，對(duì)“熱反應(yīng)NO”和“燃料NO”都有明顯的抑制作用。

    e、混合促進(jìn)型燃燒器

    煙氣在高溫區(qū)停留時(shí)間是影響NOx生成量的主要因素之一，改善燃燒與空氣的混合，能夠使火焰面的厚度減薄，在燃燒負(fù)荷不變的情況下，煙氣在火焰面即高溫區(qū)內(nèi)停留時(shí)間縮短，因而使NOx的生成量降低?；旌洗龠M(jìn)型燃燒器就是按照這種原理設(shè)計(jì)的。

    f、低NOx預(yù)燃室燃燒器

    預(yù)燃室是近10年來我國(guó)開發(fā)研究的一種高效率、低NOx分級(jí)燃燒技術(shù)，預(yù)燃室一般由一次風(fēng)（或二次風(fēng)）和燃料噴射系統(tǒng)等組成，燃料和一次風(fēng)快速混合，在預(yù)燃室內(nèi)一次燃燒區(qū)形成富燃料混合物，由于缺氧，只是部分燃料進(jìn)行燃燒，燃料在貧氧和火焰溫度較低的一次火焰區(qū)內(nèi)析出揮發(fā)分，因此減少了NOx的生成。

    g、氮氧化合物的生成

    N?+ O? → NO?+ O?→N?O?+ H?O→H?NO?

    注：以上氮氧化合物是在爐膛溫度為1200-1500℃下生成的，而燃?xì)忮仩t的爐膛實(shí)際溫度為1500-1700℃，所以在這種情況下大量的生成氮氧化合物，為了避免氮氧化合物的生成，必須采取以下措施：

    ①將鍋爐爐膛直徑加大、長(zhǎng)度加長(zhǎng)，增大燃燒面積，

    ②增加天然氣與空氣的流速，從而減少氧氣與氮?dú)庠诟邷貐^(qū)域的存留時(shí)間，

    ③降低爐膛溫度（鍋爐的低氮排放與高效燃燒之間本身就存在矛盾）。

    綜上所述，鍋爐低氮燃燒目前是我國(guó)將來勢(shì)在必行的改革發(fā)展方向