天然氣工業爐低氮燃燒技術研究與應用

曹文宣，徐杰，王子兵，秦培禾

(華北理工大學 冶金與能源學院，河北 唐山 063200)

0 引言

隨著我國工業爐對天然氣資源開發利用的力度不斷加大，其燃燒后排放的主要污染物(氮氧化物)被愈發重視。由于其帶來的種種危害，近年來，我國對燃氣工業爐氮氧化物排放制定越來越嚴格的標準，各大城市已經相應出臺30 mg/m3的氮氧化物排放標準[1]，未來還將更加嚴格，現有的低氮燃燒技術難以滿足實際需要。因此如何降低氣體燃燒過程中的氮氧化物排放是當前低氮燃燒技術及新型低氮燃燒器設計面臨的重要課題。

本文通過對各種天然氣低氮燃燒技術的綜述與分析，提出實現超低氮排放的關鍵技術路線，為新型低氮燃燒器的設計與開發提供理論參考。

1 NOx分類及影響因素

根據NOx的產生機理，將其分為3種類型：燃料型氮氧化物、熱力型氮氧化物和快速型氮氧化物。因天然氣中含氮量非常少，故天然氣燃燒氮氧化物以熱力型和快速型為主。其中熱力型NOx占比一般為—90%以上，快速型占比一般為—不到10%[2]。

在實際生產中，影響NOx排放的因素有很多，主要有燃燒溫度，過量空氣系數，停留時間及火焰加熱速度等。其具體影響如表1所示[3-5]。

表1 熱力型NOx與快速型NOx影響因素對比

實踐表明，對于快速性氮氧化物，其生成基本都和碳氫化合物有關，它在貧氧富燃料區和低溫區比較常見。并且，與一般情況不同[2]，在采用在低NOx燃燒技術的燃燒條件下快速型NOx的生成量與熱力型NOx的生成量近似相同[6]，所以為實現超低氮排放，快速型 NOx同樣應當受到重視。……