天然气低氮燃烧器
工作原理
预混燃烧：在燃烧前，将天然气与适量的空气预先混合，使二者在进入燃烧室之前就达到较为均匀的分布状态。这样在燃烧时，燃料和氧气能更充分且高效地反应，减少局部高温区域的产生，而高温是导致氮氧化物生成的关键因素之一。例如，通过精确设计的预混装置，可控制天然气与空气的混合比例在理想范围内，一般空燃比控制精度能达到 ±3%，有效抑制热力型 NOx 的生成。
分级燃烧：将燃烧过程分为多个阶段。首先，在第一级燃烧区，供给少量空气，使天然气进行不完全燃烧，由于氧气不足，燃烧温度相对较低，此时生成的 NOx 量较少。然后，在后续阶段，再补充剩余的空气，使未完全燃烧的产物继续燃烧。通过这种方式，避免了在单一区域内高温富氧环境的长时间存在，从而降低了 NOx 的总体生成量。分级燃烧通常可将燃烧过程分为两级或三级，不同级别之间的空气分配比例根据燃烧器的设计和实际应用场景进行优化。
烟气再循环（FGR）：从燃烧后的烟气中抽取一部分，通过特定的管道和装置送回到燃烧器入口，与新鲜空气和天然气混合后再次参与燃烧。由于烟气中含有大量的惰性气体（如氮气、二氧化碳等），这些气体的混入降低了燃烧区域的氧气浓度和火焰温度，抑制了 NOx 的生成。一般来说，烟气再循环率在 10% - 30% 之间，可有效降低 NOx 排放 30% - 60%。
结构组成
预混装置：负责将天然气和空气按设定比例均匀混合。它通常包含混合室、调节阀门和流量传感器等部件。混合室的设计要保证气体能够充分混合且流动顺畅，调节阀门可根据燃烧需求精确控制天然气和空气的流量，流量传感器则实时监测气体流量，反馈给控制系统以实现精准调节。
燃烧头部：是燃烧发生的核心区域。其结构设计独特，能够保证预混气体稳定着火和高效燃烧。燃烧头部通常采用耐高温、耐腐蚀的材料制造，如陶瓷或特殊合金。它还配备有火焰稳定器，防止火焰在燃烧过程中出现脱火或回火现象，确保燃烧过程的稳定性和安全性。
控制系统：对燃烧器的运行进行全面监控和精确调节。它可以根据实际工况（如负荷变化、温度要求等）自动调整天然气和空气的供给量，保持最佳的燃烧状态。控制系统还具备故障诊断功能，能够实时监测燃烧器的运行参数，一旦发现异常（如火焰熄灭、温度过高、压力异常等），立即采取相应的保护措施，如切断燃料供应、启动报警装置等。
烟气再循环系统：包括烟气抽取管道、冷却装置、调节阀和混合器等。烟气抽取管道从烟囱或烟道中抽取高温烟气，冷却装置对抽取的烟气进行降温处理，防止高温烟气对燃烧器其他部件造成损坏。调节阀用于控制再循环烟气的流量，混合器则将冷却后的烟气与新鲜空气和天然气充分混合，使其参与燃烧过程。
优势
低氮排放显著：相较于传统燃烧器，天然气低氮燃烧器可将 NOx 排放降低至 30mg/m³ 甚至更低，满足了日益严格的环保法规要求。这对于改善空气质量、减少酸雨和光化学烟雾等环境问题具有重要意义。在一些对环保要求极高的地区，如北京、上海等城市，新建的燃气锅炉必须安装低氮燃烧器，以确保 NOx 排放达标。
燃烧效率高：通过优化燃烧过程，使天然气充分燃烧，热效率一般可达到 90% 以上。这不仅提高了能源利用率，降低了能源消耗成本，还减少了因不完全燃烧产生的其他污染物排放。例如，在工业加热炉中使用低氮燃烧器，可在保证生产工艺要求的同时，大幅降低燃料成本。
适应性强：能够适应不同类型的燃气锅炉、工业炉窑等设备，无论是新建项目还是对现有设备的改造都较为方便。同时，它可以根据不同的工况和负荷需求，灵活调整燃烧参数，保证设备在各种条件下都能稳定运行。
应用场景
供热行业：在城市集中供热的燃气锅炉中广泛应用。随着冬季供暖需求的增加，大量的燃气锅炉投入运行，使用天然气低氮燃烧器可在满足供暖需求的同时，有效减少对环境的污染。例如，一些大型供热站采用了低氮燃烧器后，NOx 排放大幅降低，周边空气质量得到明显改善。
工业生产：在食品加工、纺织印染、化工等行业的工业炉窑中发挥重要作用。这些行业的生产过程需要大量的热能，燃气炉窑使用低氮燃烧器，既能保证生产过程的稳定运行，又能符合环保要求，避免因排放超标而面临停产整顿等风险。例如，食品加工厂的烘焙炉使用低氮燃烧器，可精确控制炉内温度，同时减少氮氧化物排放，保障食品质量安全和生产环境合规。
酒店、医院等商业场所：这些场所的热水供应和供暖系统通常采用燃气锅炉，安装天然气低氮燃烧器可提升设备的环保性能，减少对周边环境和人员的影响。酒店和医院作为人员密集场所，对空气质量要求较高，低氮燃烧器的使用有助于营造舒适、健康的环境。