1、低氮燃燒理論基礎
氮氧化物NOx是燃煤電廠煙氣排放三大有害物(S02，NOx及總懸浮顆粒物TSP)之一。從污染角度考慮的氮氧化物主要是NO和N02，統稱為NOx。隨著我國對SO：治理工作地不斷深入，NOx可能取代S02成為我國大氣酸性降雨的主要污染源。在絕大多數燃燒方式下，主要成分是NO，約占NOx的90%多。NO是無色、無刺激氣味的不活潑氣體，在大氣中的NO會迅速被氧化成N02。NO2是棕紅色有刺激性臭味的氣體。NOx可刺激肺部，使人較難抵抗感冒之類的呼吸系統疾病，呼吸系統有問題的人士如哮喘病患者，較易受二氧化氮影響，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
1.1氦氧化物生成原理及其影響因素
燃煤鍋爐生成的氮氧化物(NOx)主要是NO和少量的NO:，NO占有90qo以上，N02占5—10%。對于煤粉爐(爐內溫度低于2000K)，NOx生成類型有3種：燃料型最多，約占總量75—80%；熱力型次之；快速型最少，不作討論。
(1)燃料型NOx，是燃料中的氮化合物在燃燒過程中發生熱分解，并進一步氧化生成的（同時還伴隨NO的還原反應）。影響燃料型NOx生成的因素主要是煤質（含氮量、揮發分、燃料比等）與燃燒設備運行參數兩方面的因素。鍋爐燃燒運行方面的因素主要是燃燒區的氧濃度（即過量空氣系數a）和火焰溫度等。a越高，煙氣中氧含量越高。研究表明，燃料型NOx生成速率與燃燒區的氧氣濃度的平方成正比。
(2)在高溫環境下，由空氣中的氮氧化生成的NOx稱為熱力型。熱力型NOx主要的影響因素是溫度和反應環境中的氧濃度。溫度對生成速率的影響呈指數函數關系(正比于t-o.s)。在1350C以下時，熱力型NOx生成量很少，但隨著溫度的升高，NOx生成量迅速增加，當溫度達到1600℃時，熟力型NO。生成量可占爐內NOx生成總量的25～30%。研究表明，熱力型NOx生成速率與氧濃度的平方根成正比。陣低火焰峰值溫度，降低最高溫度區域的局部氧濃度，降低燃料在最高溫度區域的停留時間，是抑制熱力型NOx生成的基本策略。
1.2低氮燃燒技術簡介
氮氧化物控制技術可分為兩大類，即燃燒中控制技術和燃燒后控制技術。出于200MW脫硝成本考慮，這里只介紹幾種常用的燃燒中控制技術：
1.2.1低NOx燃燒器
低NOx燃燒器是根據NOx的形成機理，通過特殊設計的燃燒器結構，以及通過改變燃燒器的風煤比例，可以將空氣分級、燃料分級和煙氣再循環降低NOx濃度的原理應用于燃燒器，以盡可能地降低著火區氧的濃度，適當降低著火區的溫度，達到最大限度地抑制NOx生成的目的。因此，低NOx燃燒器不僅要能保證煤粉著火和燃燒的需要，而且要能有效地抑制NOx的生成。根據所采取的措施的不同，各種不同類型的低NOx燃燒器可以達到的NOx降低率一般在30~60%。一般低NOx燃燒器可使煙氣中的NOx減少48%左右，加上分級燃燒后，總的NOx可減少68%左右。低NOx燃燒器不僅能保證煤粉著火和燃燒的需要，并且能有效地抑制NOx的生成。由于低NOx燃燒器能在煤粉的著火階段就抑制NOx的生成，可以達到更低的NOx排放量，因此低NOx燃燒器得到了廣泛的開發和利用。
1.2.2空氣分級燃燒
空氣分級燃燒法是目前使用最為普遍的低NOx燃燒技術之一。空氣分級燃燒的基本原理為：將燃燒所需的空氣量分成兩級送入，使第一級燃燒區內過量空氣系數在0,8左右，燃料先在缺氧的富燃料條件下燃燒，使得燃燒速度和溫度降低，因而抑制了熱力型NOx的生成。同時，燃燒生成的CO與NO進行還原反應，以及燃料N分解成中間產物（如NH、CN、HCN和NH3等）相互作用或與NO還原分解，抑制了燃料型NOx的生成。在二級燃燒區內，將燃燒用的空氣的剩余部分以二次空氣輸入，成為富氧燃燒區。此時空氣量雖多，一些中間產物被氧化生成NO。但因火焰溫度低，生成量不大，因而總的NOx生成量是降低的，最終空氣分級燃燒可使NOx生成量降低30—40qo。當采用空氣分級燃燒后，火焰溫度峰值明顯比不采用空氣分級燃燒時降低，故熱力型NOx降低。燃燼風(OFA)是燃燒室內空氣分級燃燒的一種基本形式。
1.2.3燃料再燃技術
即利用碳氫化合物降低NOx排放。早期實驗發現，將甲烷(CH4)在主燃燒區的下游（緊貼主燃燒區的地方）作為燃料噴入的話，可以使NOx的排放降低50%。
此外，還有煙氣再循環、低過量空氣燃燒、濃淡偏差燃燒等技術。
2、低氮燃燒改造實例
此外，廣州某電廠2臺300MW機組配套SC -1025/16.7 -M313UP型直流燃煤鍋爐，采用空氣分級、結合二次風燃燒器偏轉技術，對燃燒系統進行改造。改造后．NOx排放濃度由850.37mg／m3下降到437.5mg/m3，降低了48.55%。改造前，年均排放氮氧化物10800t，繳納排污費640萬元。改造后，年節約排污費252萬元。改造總費用為655.51萬元，約2年7個月收回改造投資。
3、低氮燃燒調整方法
3.1某廠200MW機組鍋爐設備簡介
某廠的1、2、3號火力發電機組配套鍋爐均由哈爾濱鍋爐廠生產，于上世紀八十年代末投產，型號為HC-670/140-13型超高壓參數帶一次中間再熱單汽包自然循環鍋爐，π型布置，四角切圓燃燒，設計煤種為山西混煤，固態排渣。制粉采用中速鋼球磨，正壓直吹式系統。四角布置直流式燃燒器，配風方式如下表：
2009年度氮氧化物排放量約1.65g/kWh，按照每排放lkg氮氧化物繳納0.63元排污費計算，是筆不小的開支．
3.2調整方法
(1)不改造現有設備。合理配煤使煤種含氮量降低，使用低過量空氣燃燒技術，可以在一定程度上降低NOx捧放。
有文獻指出，對固態排渣爐而言，有80%的NOx是由燃料中的氮生成的。某廠的設計煤種應用基氮為0.91%，現階段經常燃燒的神華煤約為0.7%，印尼煤約為0.77%，應盡量使用含氮量低的單一煤種作為燃料，或通過配煤降低燃料氮含量，以減少煙氣捧放中的氮氧化物。
此外，在維持負荷、配風、磨煤機組合不變的前提下，調整過量空氣系數也是一種可行的方法。這是由于過量空氣系數降低，則燃燒區域氧量降低，顱內燃燒溫度降低，熱力NOx生成量減步：同時，燃燒區域氧濃度的降低也減少了燃料中氮的中間產物與氧反應的可能性，燃料NOx的生成量隨之減少，所以總的NOx排放量減少。但是，隨著入爐總風量的降低，飛灰可燃物顯著上升，燃燒效率也降低了。兩方面因素綜合考慮，需要在一個有限范圍內多次試驗，精心調整，才能找到一個既降低NOx排放又不影響鍋爐效率的合理過量空氣系數。
(2)改造現有設備。在200MW機組上試驗成功的低氮改造方案眾多，其中一些改造方案能兼顧200MW機組被調峰時的低負荷條件下穩燃要求和低氮排放要求，一舉兩得。下面舉一改造實例，以測試數據說明調整方法。
一臺200MW發電機組配套的670t/h鍋爐，原設計煤種是貧煤，四角切圓燃燒，燃燒器配風為一次風集中布置，采用上下兩組，自上而下分別為三、二、一、一、二，油配風器、二、一、一、二。現采用優質煙煤，對燃燒器進行改造，采用均等配風燃燒器，配風方式自上而下改為三、二、一、二、一、二、油配風器、二、一、二、一、二。通過燃燒調整試驗，鍋爐性能試驗和污染物排放試驗，考察改造后運行工況對NOx排放濃度的影響：
鍋爐負荷：鍋爐負荷變化范圍均為90~200MW，燃用三種不同的煤種，NOx排放濃度均隨負荷升高而增加。鍋爐負荷提高，爐內燃燒溫度提高，會生成更多的NOx;而同時，氧量減少，NOx隨之減少。從試驗數據看，氧量的影響不及溫度，兩種因素同時作用的結果是NOx增加。
熱風溫度：熱風溫度由307℃增加到331C，排放濃度由549mg/m3提高到652mg，m3。爐內溫度提高，著火提前，揮發性氮轉化為NOx，且熱力型NOx生成更多。故低溫燃燒較好。
制粉系統投運：制粉系統通過三次風的不同配風運行方式左右NOx的生成。試驗數據證明制粉系統全投時，NOx排放最低。這是由于三次風投運時，其它配風尤其是二次風會相應減少，相當于增加燃盡風或分級燃燒。且三次風溫度較低，利于降低相應區域溫度水平。
燃燒器配風方式：試驗中，集中配風燃燒器NOx排放數據始終小于均等配風。因為集中配風使得燃燒前期煤粉濃度相對集中，形成缺氧燃燒，熱力型NOx不易生成，燃料型NOx易分解，己生成的部分NOx被還原。而均等配風相對無缺氧燃燒的效果。
煤粉濃淡：改造前的一次風噴嘴為普通方形，改造后，其中兩層一次風噴嘴使用濃淡燃燒器。濃淡燃燒相當于燃燒前期煤粉濃縮，降低NOx排放的道理與上一條相同。
以上是通過理論和實例得出的調整方法，煤粉鍋爐的NOx排放還與其它因素有關，如爐膛固有結構決定的容積熱負荷、煤粉細度等，但出于方案可行性、改造成本與效益考慮，就不再做過多論述。此外，一些文獻稱在線測量技術能更精確的進行燃燒調整，減輕了運行人員的調整操作強度，效果良好，值得關注。
國家“十二·五”能源規劃中，將氮氧化物排放作為繼脫硫之后的下一個重點進行控制。對于目前仍在運行的200MW機組，綜合機組壽命、改造成本、施工難度、操作簡易性、維護成本等因素，及節能發電調度排序的影響，應及早著手準備脫氮實施方案，避免發生邊際效應，讓200MW機組創造出更多、更久的經濟效益，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
