天然氣低氮燃燒器
工作原理
預(yù)混燃燒：在燃燒前，將天然氣與適量的空氣預(yù)先混合，使二者在進(jìn)入燃燒室之前就達(dá)到較為均勻的分布狀態(tài)。這樣在燃燒時(shí)，燃料和氧氣能更充分且高效地反應(yīng)，減少局部高溫區(qū)域的產(chǎn)生，而高溫是導(dǎo)致氮氧化物生成的關(guān)鍵因素之一。例如，通過精確設(shè)計(jì)的預(yù)混裝置，可控制天然氣與空氣的混合比例在理想范圍內(nèi)，一般空燃比控制精度能達(dá)到 ±3%，有效抑制熱力型 NOx 的生成。
分級(jí)燃燒：將燃燒過程分為多個(gè)階段。首先，在第一級(jí)燃燒區(qū)，供給少量空氣，使天然氣進(jìn)行不完全燃燒，由于氧氣不足，燃燒溫度相對(duì)較低，此時(shí)生成的 NOx 量較少。然后，在后續(xù)階段，再補(bǔ)充剩余的空氣，使未完全燃燒的產(chǎn)物繼續(xù)燃燒。通過這種方式，避免了在單一區(qū)域內(nèi)高溫富氧環(huán)境的長時(shí)間存在，從而降低了 NOx 的總體生成量。分級(jí)燃燒通常可將燃燒過程分為兩級(jí)或三級(jí)，不同級(jí)別之間的空氣分配比例根據(jù)燃燒器的設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用場景進(jìn)行優(yōu)化。
煙氣再循環(huán)（FGR）：從燃燒后的煙氣中抽取一部分，通過特定的管道和裝置送回到燃燒器入口，與新鮮空氣和天然氣混合后再次參與燃燒。由于煙氣中含有大量的惰性氣體（如氮?dú)狻⒍趸嫉龋?，這些氣體的混入降低了燃燒區(qū)域的氧氣濃度和火焰溫度，抑制了 NOx 的生成。一般來說，煙氣再循環(huán)率在 10% - 30% 之間，可有效降低 NOx 排放 30% - 60%。
結(jié)構(gòu)組成
預(yù)混裝置：負(fù)責(zé)將天然氣和空氣按設(shè)定比例均勻混合。它通常包含混合室、調(diào)節(jié)閥門和流量傳感器等部件?；旌鲜业脑O(shè)計(jì)要保證氣體能夠充分混合且流動(dòng)順暢，調(diào)節(jié)閥門可根據(jù)燃燒需求精確控制天然氣和空氣的流量，流量傳感器則實(shí)時(shí)監(jiān)測氣體流量，反饋給控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。
燃燒頭部：是燃燒發(fā)生的核心區(qū)域。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特，能夠保證預(yù)混氣體穩(wěn)定著火和高效燃燒。燃燒頭部通常采用耐高溫、耐腐蝕的材料制造，如陶瓷或特殊合金。它還配備有火焰穩(wěn)定器，防止火焰在燃燒過程中出現(xiàn)脫火或回火現(xiàn)象，確保燃燒過程的穩(wěn)定性和安全性。
控制系統(tǒng)：對(duì)燃燒器的運(yùn)行進(jìn)行全面監(jiān)控和精確調(diào)節(jié)。它可以根據(jù)實(shí)際工況（如負(fù)荷變化、溫度要求等）自動(dòng)調(diào)整天然氣和空氣的供給量，保持最佳的燃燒狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)還具備故障診斷功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測燃燒器的運(yùn)行參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)異常（如火焰熄滅、溫度過高、壓力異常等），立即采取相應(yīng)的保護(hù)措施，如切斷燃料供應(yīng)、啟動(dòng)報(bào)警裝置等。
煙氣再循環(huán)系統(tǒng)：包括煙氣抽取管道、冷卻裝置、調(diào)節(jié)閥和混合器等。煙氣抽取管道從煙囪或煙道中抽取高溫?zé)煔猓鋮s裝置對(duì)抽取的煙氣進(jìn)行降溫處理，防止高溫?zé)煔鈱?duì)燃燒器其他部件造成損壞。調(diào)節(jié)閥用于控制再循環(huán)煙氣的流量，混合器則將冷卻后的煙氣與新鮮空氣和天然氣充分混合，使其參與燃燒過程。
優(yōu)勢
低氮排放顯著：相較于傳統(tǒng)燃燒器，天然氣低氮燃燒器可將 NOx 排放降低至 30mg/m3 甚至更低，滿足了日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求。這對(duì)于改善空氣質(zhì)量、減少酸雨和光化學(xué)煙霧等環(huán)境問題具有重要意義。在一些對(duì)環(huán)保要求極高的地區(qū)，如北京、上海等城市，新建的燃?xì)忮仩t必須安裝低氮燃燒器，以確保 NOx 排放達(dá)標(biāo)。
燃燒效率高：通過優(yōu)化燃燒過程，使天然氣充分燃燒，熱效率一般可達(dá)到 90% 以上。這不僅提高了能源利用率，降低了能源消耗成本，還減少了因不完全燃燒產(chǎn)生的其他污染物排放。例如，在工業(yè)加熱爐中使用低氮燃燒器，可在保證生產(chǎn)工藝要求的同時(shí)，大幅降低燃料成本。
適應(yīng)性強(qiáng)：能夠適應(yīng)不同類型的燃?xì)忮仩t、工業(yè)爐窯等設(shè)備，無論是新建項(xiàng)目還是對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的改造都較為方便。同時(shí)，它可以根據(jù)不同的工況和負(fù)荷需求，靈活調(diào)整燃燒參數(shù)，保證設(shè)備在各種條件下都能穩(wěn)定運(yùn)行。
應(yīng)用場景
供熱行業(yè)：在城市集中供熱的燃?xì)忮仩t中廣泛應(yīng)用。隨著冬季供暖需求的增加，大量的燃?xì)忮仩t投入運(yùn)行，使用天然氣低氮燃燒器可在滿足供暖需求的同時(shí)，有效減少對(duì)環(huán)境的污染。例如，一些大型供熱站采用了低氮燃燒器后，NOx 排放大幅降低，周邊空氣質(zhì)量得到明顯改善。
工業(yè)生產(chǎn)：在食品加工、紡織印染、化工等行業(yè)的工業(yè)爐窯中發(fā)揮重要作用。這些行業(yè)的生產(chǎn)過程需要大量的熱能，燃?xì)鉅t窯使用低氮燃燒器，既能保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運(yùn)行，又能符合環(huán)保要求，避免因排放超標(biāo)而面臨停產(chǎn)整頓等風(fēng)險(xiǎn)。例如，食品加工廠的烘焙爐使用低氮燃燒器，可精確控制爐內(nèi)溫度，同時(shí)減少氮氧化物排放，保障食品質(zhì)量安全和生產(chǎn)環(huán)境合規(guī)。
酒店、醫(yī)院等商業(yè)場所：這些場所的熱水供應(yīng)和供暖系統(tǒng)通常采用燃?xì)忮仩t，安裝天然氣低氮燃燒器可提升設(shè)備的環(huán)保性能，減少對(duì)周邊環(huán)境和人員的影響。酒店和醫(yī)院作為人員密集場所，對(duì)空氣質(zhì)量要求較高，低氮燃燒器的使用有助于營造舒適、健康的環(huán)境。