燃气锅炉低氮燃烧与环保技术

随着国家大气污染防治政策持续收紧，燃气锅炉NOx排放限值已从早期的150mg/m³逐步降至30mg/m³（重点地区新建锅炉），北京、河北等地更要求低于30mg/m³。燃气锅炉NOx生成主要有热力型和快速型两种机制，其中热力型NOx占总量90%以上，生成速率随温度升高呈指数增长。

低氮燃烧器技术是目前应用最广泛的源头减排手段。通过分级燃烧、浓淡燃烧、烟气再循环等方式降低火焰峰值温度并缩短高温停留时间。分级燃烧将燃烧过程分为富燃区和燃尽区，富燃区因氧浓度低抑制NOx生成；浓淡燃烧使部分燃烧器过浓、部分过淡，整体NOx排放可降低40%~60%。烟气外部再循环（FGR）技术将部分低温烟气引回燃烧器入口与助燃风混合，有效降低氧浓度和火焰温度，配合低氮燃烧器可将NOx控制在30mg/m³以下，但FGR会带来风机功耗增加和燃烧稳定性下降等副作用。

全预混金属纤维表面燃烧技术代表了燃烧器发展的前沿方向。燃气与空气在进入燃烧头之前充分预混，经金属纤维编织体均匀逸出后在表面迅速燃烧，火焰面薄且温度分布均匀，无局部高温热点，NOx原始排放可低至15~20mg/m³，同时辐射传热比例提高，换热效率进一步提升。该技术对燃气压力和组分波动较为敏感，对控制系统要求较高。

当单一燃烧技术无法满足超低排放要求时，需加装SCR选择性催化还原装置进行尾部脱硝。在320~420℃温度窗口内，以氨或尿素为还原剂，在V₂O₅-WO₃/TiO₂等催化剂作用下将NOx选择性还原为N₂和H₂O，脱硝效率可达85%~95%，出口NOx浓度可控制在10mg/m³以下。SCR系统投资和运行成本较高，一般适用于20t/h以上的大型燃气锅炉。