二段燃燒法（Two-stage combustion）為低氮氧化物燃燒技術的一種。第一次供給的空氣量約為理論空氣量的80%～85%，在缺氧條件下燃燒，溫度低，生成NOx少；第二次供給的空氣量約為理論空氣量的20%～25%，過量的空氣與煙氣混合，完成整個燃燒過程。該法既能有效的控制NOx的生成，又保證完全燃燒，是較好的一種低NOx燃燒工藝。
基本介紹
- 中文名：二段燃燒法
- 外文名：Two-stage combustion
- 屬性：一種低氮氧化物燃燒技術
- 特點：空氣分兩次供入
- 套用：適用於大容量煤粉鍋爐
- 優點：燃燒完全且能有效控制NOx生成
簡介,原理,
簡介
二段燃燒法即將所需空氣分兩次供入爐內的燃燒，二段燃燒爐如圖1所示。首先把供給噴燃器的空氣量減少到理論空氣量以下，使燃燒在燃料過濃的條件下進行，然後通過一專門噴口將另一部分剩餘空氣繼續送入爐內，使之與燃料過濃燃燒所生成的煙氣混合併完成整個燃燒過程。由於空氣分二次供給燃燒，所以，稱作二段燃燒，主燃燒器送入的空氣稱作一段空氣；專設噴口送入的空氣稱作二段空氣。相應稱作一段燃燒和二段燃燒。
圖1 二段燃燒爐
該方法在本世紀50年代末期首先套用於美國洛杉磯地區火力發電廠，被公認為降低氮氧化物（NOx）排放量的最有效的燃燒方法之一。由於二段燃燒法在燃料燃燒過程中在最易形成NOx的關鍵時刻，避免使用過剩空氣，故可大幅度減少NOx的生成量。一般適用於大容量煤粉鍋爐。
原理
從NOx的生成機理分析表明，燃燒時只要能避開NOx生成量最大時的空氣過量係數，就可以大幅度減少NOx的生成量。尤其是當過量空氣係數低於1.0時，效果更為明顯。使燃料過濃燃燒對控制溫度型NOx和燃料型NOx都有明顯的效果。這就是二段燃燒法的理論基礎。
在二段空氣送入前，由於空氣不足，一段空氣只能供部分燃料燃燒，因而，火焰溫度較低；另一方面，在火焰中還有大量沒燃燒的燃料和大量的不完全燃燒產物存在。空氣中的氮氣和原子氧的反應，由於活化能大，要在燃料基本燃燒完之後才能進行，因而，在這種情況下，NOx的生成量一定很少。對燃料型NOx的生成，由於缺氧，中間產物也不能進一步氧化成NO。所以，燃料過濃燃燒同樣能有效地控制其生成。在二段空氣送入時，由於爐內的冷卻作用，煙氣溫度已經降低，雖然氧氣已剩餘，但由於溫度低，NO的生成反應很慢，也可以有效地控制NO的產生。當溫度較高時，用降低溫度來使NOx減少是困難的，而是利用了氮和氧的反應活化能比碳與氧反應活化能高的特點，使燃燒在空氣不足的條件下進行，從而取得較好的控制效果；在必須供應足夠的空氣以保證完全燃燒時，選擇煙氣溫度較低的位置送入空氣，這時，雖然空氣有了剩餘，但由於溫度已經降低，從而有效地抑制了NO的產生。
