燃烧器改造低氮:3 大核心原理拆解,助力企业达标环保要求

  随着环保政策对氮氧化物(NOx)排放限值的不断收紧,工业锅炉、窑炉等设备的燃烧器低氮改造已成为企业可持续运营的必答题。不少企业在改造前都会面临选型难、原理不清、成本把控难等问题 —— 别担心,我们拥有 10 年以上燃烧器改造经验,可根据您的设备型号、燃料类型(天然气、液化气等)定制专属低氮改造方案,现在联系我们,即可免费获取详细报价与技术评估,让改造少走弯路!

  要理解燃烧器低氮改造的逻辑,核心是抓住 “氮氧化物生成的关键条件”—— 高温、高氧浓度、燃料与空气混合不均。目前主流的改造技术,本质都是通过优化燃烧过程,从源头抑制 NOx 生成。以下是 3 类最常用的改造原理,覆盖 90% 以上的工业场景:

  原理一:优化燃烧器结构,实现 “分级燃烧”

  传统燃烧器的燃料与空气往往一次性充分混合,燃烧时局部区域温度过高(超过 1500℃),容易触发 “热力型 NOx” 生成(占 NOx 总量的 60%-80%)。分级燃烧的核心是 “分阶段供给燃料 / 空气”,通过降低局部火焰温度,切断热力型 NOx 的生成路径。

  具体改造方式有两种:

  空气分级燃烧:将助燃空气分为 “一次风” 和 “二次风”。一次风仅提供燃料燃烧所需空气的 70%-80%,让燃料在 “缺氧” 状态下初步燃烧,此时火焰温度较低;二次风则从火焰外围缓慢补充,确保燃料完全燃烧的同时,避免整体温度飙升。

  燃料分级燃烧:先将大部分燃料(80%-90%)与空气混合燃烧,再将剩余燃料(10%-20%)从火焰下游喷入。未完全燃烧的烟气会与后续燃料反应,消耗局部氧气并降低温度,进一步抑制 NOx 生成。

  这种改造无需更换整套燃烧器,只需调整风嘴结构、增加二次风通道,成本较低,适合中小型锅炉的初步低氮改造(可将 NOx 排放降至 80mg/m³ 以下)。

  原理二:引入 “烟气再循环(FGR)”,稀释氧浓度 + 降低火焰温度

  如果想实现更严格的低氮目标(如 NOx≤30mg/m³),“烟气再循环” 是目前最成熟的技术之一。其原理是将燃烧后产生的部分低温烟气(温度约 150-250℃),通过管道重新送回燃烧器的进风口,与新鲜空气、燃料混合后再次燃烧。

  这一过程能从两个维度抑制 NOx:

  稀释氧浓度:烟气中含有的氮气、二氧化碳等惰性气体,会降低助燃空气中的氧气含量(从 21% 降至 18%-20%),减缓燃烧反应速度,避免局部高温;

  降低火焰温度:低温烟气与高温火焰混合,能直接将火焰峰值温度从 1600℃以上降至 1400℃以下 —— 而热力型 NOx 的生成量与温度呈指数关系,温度每降低 100℃,NOx 生成量可减少 50% 以上。

  不过,FGR 改造需要配套烟气管道、风机和控制系统,需根据燃烧器功率匹配循环比例(通常为 15%-30%),避免因循环比例过高导致燃烧不稳定。

  原理三:采用 “预混燃烧技术”,让燃料与空气充分均匀混合

  传统燃烧器的 “扩散燃烧” 模式中,燃料与空气边混合边燃烧,容易出现局部 “富燃料” 或 “富氧” 区域 —— 富氧区域温度高,易生成 NOx;富燃料区域则可能产生不完全燃烧产物(如 CO)。而预混燃烧技术的核心,是让燃料与空气在进入燃烧室前就完成充分、均匀的混合,从根本上消除局部浓度差。

  预混燃烧器的改造关键点在于 “预混腔” 的设计:空气和燃料会先进入一个专门的混合腔,通过扰流板、喷嘴等结构实现均匀混合,再以稳定的 “预混气” 形式喷入燃烧室燃烧。这种燃烧方式的优势很明显:

  火焰温度分布均匀,无局部高温点,热力型 NOx 生成量大幅降低;

  燃烧效率高,能减少 CO、未燃烃等污染物,同时降低能耗;

  火焰稳定性好,可适应不同负荷的调节需求。

  目前,预混燃烧技术已广泛应用于低氮要求严格的场景(如 NOx≤20mg/m³),但对燃料纯度、空气过滤精度要求较高,需配套完善的进气过滤系统。

  写在最后:低氮改造不是 “一刀切”,适配才是关键

  不同企业的燃烧器类型(如大气式、鼓风式)、燃料种类、设备负荷差异极大,适合的改造原理也不同 —— 比如小型燃气锅炉可能用 “分级燃烧” 即可达标,而大型工业窑炉则可能需要 “FGR + 预混” 的组合方案。

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2025年10月14日 09:38
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