今天探讨的主题是“环保治理脱硝改造之低氮燃烧器”，对几个词进行分析解释。
一、硝的消息
脱硝的硝是指氮（ 如氮气）被氧化后的氧化物或硝酸盐类物质，硝石是盐类，经过燃烧会产生硝烟，可用于制作火药、软化皮毛。
脱硝是指将氮氧化物除去或减小氮氧化物的产生，从而降低它们对空气的污染。氮氧化物一般用NOx来表示，其中的小x是指每个分子氧化物中氧（O）的分子数，NOx主要包括氧化亚氮（N2O）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、 亚硝酸（HNO2）、硝酸（HNO3），还有少量三氧化二氮（N2O3）、四氧化二氮（N2O4）、三氧化氮（NO3）和五氧化二氮（N2O5）等。由于有些物质很不稳定，转化成 NO 和 NO2，所以氮氧化物（NOx）主要是指 NO 和 NO2 的总称。
不脱硝则危害性极大，在阳光照射下，氮氧化物（NOx）和挥发性有机化合物（VOCs）经由一连串的光化学反应生成臭氧（O3）、甲醛、乙醛等多种二次污染物。臭氧有鱼腥气味的淡蓝色气体，又是氧气的兄弟，所以叫臭氧，在高空可以吸收阳光中的紫外线，是地球的一道绝佳屏障。臭氧有强氧化性，可用于杀菌消毒，但它在空气中成为每日穿梭我们的呼吸系统的时候，就成为巨大的祸害——引狼入室了。另外，氮氧化物（NOx）本身对人体和动植物有危害，破坏人和动物的免疫系统，造成土壤的酸化，导致酸雨，引起生态系统失衡。
听到这些，是不是谈虎色变了？
别担心，我们有许多方法来脱硝，但先了解一下它从哪里来的。
二、硝的家乡
氮氧化物（NOx）来源是燃料（如生物质、燃油、燃气-液化气天然气等、煤炭）燃烧时，空气中的氮气（N2）在高温下被氧化而产生的。如汽车排放的尾气、火力发电的电厂烟气、工厂的锅炉废气等等。
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"。NO可以与含氮原子中间产物还原反应成NO2。
知道硝的来源后，可以通过多种方式来脱硝。
三、脱硝的方式
由于NOx是由燃烧产生的，可改变燃烧方法和燃烧条件来降低NOx，如何改变燃烧方法、提供怎样的燃烧条件是脱硝的关键。低氮燃烧器就是符合这两个条件的燃烧设备，低氮燃烧器也叫低氮燃烧机。
四、脱硝设备——低氮燃烧器
现在隆重推出脱硝的主角——低氮燃烧器，它是通过调节燃烧空气和燃烧头，获得最佳的燃烧效果，高热值低氮氧化物（NOx）。比如，传统的天然气锅炉燃烧器通常的NOx排放在120-150mg/m³，而低氮燃烧器通常的NOx排放在30-80mg/m³。除了低氮燃烧器处，还有超低氮燃烧器，当NOx排放在30mg/m³以下时，通常称为超低氮燃烧器。
根据燃料的不同可这样分类：低氮燃烧器根据工作用燃油锅炉、燃气锅炉、生物质锅炉的不同而有燃油低氮燃烧器、燃气低氮燃烧器、生物质低氮燃烧器。
根据燃烧的阶段不同而低氮氧化物燃烧器大致分为以下几类：
1、阶段燃烧器
根据分级燃烧原理设计的阶段燃烧器，使燃料与空气分段混合燃烧，由于燃烧偏离理论当量比，故可降低NOx的生成。
2、自身再循环燃烧器
一种是利用助燃空气的压头，把部分燃烧烟气吸回，进入燃烧器，与空气混合燃烧。由于烟气再循环，燃烧烟气的热容量大，燃烧温度降低，NOx减少。
另一种自身再循环燃烧器是把部分烟气直接在燃烧器内进入再循环，并加入燃烧过程，此种燃烧器有抑制氧化氮和节能双重效果。
3、浓淡型燃烧器
其原理是使一部分燃料作过浓燃烧，另一部分燃料作过淡燃烧，但整体上空气量保持不变。由于两部分都在偏离化学当量比下燃烧，因而NOx都很低，这种燃烧又称为偏离燃烧或非化学当量燃烧。
4、分割火焰型燃烧器
其原理是把一个火焰分成数个小火焰，由于小火焰散热面积大，火焰温度较低，使“热反应NO”有所下降。此外，火焰小缩短了氧、氮等气体在火焰中的停留时间，对“热反应NO”和“燃料NO”都有明显的抑制作用。
5、混合促进型燃烧器
烟气在高温区停留时间是影响NOx生成量的主要因素之一，改善燃烧与空气的混合，能够使火焰面的厚度减薄，在燃烧负荷不变的情况下，烟气在火焰面即高温区内停留时间缩短，因而使NOx的生成量降低。混合促进型燃烧器就是按照这种原理设计的。
6、低NOx预燃室燃烧器
预燃室是近10年来我国开发研究的一种高效率、低NOx分级燃烧技术，预燃室一般由一次风（或二次风）和燃料喷射系统等组成，燃料和一次风快速混合，在预燃室内一次燃烧区形成富燃料混合物，由于缺氧，只是部分燃料进行燃烧，燃料在贫氧和火焰温度较低的一次火焰区内析出挥发分，因此减少了NOx的生成。
任何一种低氮燃烧技术实质都是对燃烧过程进行管控的技术。根据欧美国家低氮燃烧器20年的使用经验，工业锅炉要实现真正持续可靠的低氮燃烧，仅仅更换或改造燃烧器是不够的，还需要对燃烧管控装置进行升级，如加装“及时控”燃烧管控装置。
在具体的应用中，有如下燃烧器，满足不同的指标参数。
1、表面燃烧超低氮燃烧器：预混表面燃烧器（目标＜30mg/Nm3）
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30mg/m³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：扩散分级LLNB（目标＜65-80mg/Nm3 ）
分级燃烧器通常能够将NOx在全火范围内控制到65mg/m³，极限大约在40mg/m³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：FGR-LNB（目标＜30mg/Nm3）
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20mg/m³水平，同时控制氧含量在3%以内，最大化燃烧效率。其主要短处是设备成本提高。
