低氮燃烧的必要性

“十三五”规划指出：加强燃料清洁高效利用，全面实施超低排放及节能改造。

2017年4月1日起，北京、天津、山东等多地执行新建锅炉的氮氧化物排放必须低于30mg/m³，在用的必须低于80mg/m³。

可以预见的是，未来，全国各地氮氧化物的排放标准必然都会朝着更严格的方向定制与实施。

而煤炭燃烧排放二氧化硫和氮氧化物与空气中其他污染物进行复杂的大气化学反应，形成硫酸盐、硝酸盐二次颗粒，由气体污染物转化成固体污染物，成为PM2.5升高的最主要原因。

美国加州利用CAMQ模型模拟削减一次排放的NO_X对PM2.5的影响，结果是每减少1吨NO_X排放可减少约0.13吨PM2.5。

北京最新研究结果表明，二次粒子是目前PM2.5的主要贡献者，且比2000年有明显上升，主要成分为水溶性离子（占53%）、地壳元素（占22%）、有机质（占20%）和元素碳（占3%），其他未知元素约占2% ，且硝酸分子/硫酸分子比例关系呈现增加趋势。

水溶性离子中以SO₄^2-、 NO₃^-和NH₄^ 为主，三者之和（SNA）达到了PM2.5质量浓度的57.9%，SNA的浓度贡献是造成PM2.5污染的主要原因。

因此，减少NO_X排放是改善空气环境质量的重要任务之一。

对于天然气锅炉来说，NO_X的产生主要来自空气中的氮气和过量氧气产生的热力型NO_X，热力型NO_X的产生和燃烧的温度呈指数型关系，通常在燃烧温度高于1000℃的时候开始产生，而在1400℃以上NO_X的生成速度会急剧增加。

下图反映的是燃煤型锅炉的NO_X排放和温度的关系，其中热力型NO_X的温度关系同样适合于天然气锅炉燃烧器。

基于以上NO_X的生长机制，低氮燃烧器控制NO_X的技术也主要着眼于两个方向：

• 降低火焰温度；

• 降低氧含量；

氮氧化物（NO_X）为一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO₂）的总和。通常NO和NO₂在烟气中的比例是（97% NO，3% NO₂）。由于这个原因，直接测量了NO的浓度就可以基本确定NOX的浓度了。

特别是最新排放标准对NOx氮氧化合物30mg/m³的严格要求，满足标准的燃气壁挂炉烟气中NO₂的含量非常低，低至0.5ppm～0.8ppm。

用传感器直接测量NO₂含量误差特别大。目前为止，超低氮壁挂炉中的NO₂还没有直接测量的成功案例。最为准确的方法是先精确测量NO的含量，烟气分析仪可根据燃料特性和NO的含量精确计算NO₂和NO_X含量。

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