近年来，德阳低氮燃烧器环境污染问题日益严重，其重要性也越发凸显，因此对于石化工业污染物排放要求也越来越严格，因此大量燃烧设备出于环境保护的原因被废弃、改造，低氮燃烧器也因此得到广泛使用。各种工艺的加热炉形式多样，针对不同加热介质的需求，低氮燃烧器的设计也没有统一标准。随着NOx排放标准的不断提高，对低氮燃烧器设计的要求也越来越高。下面，新普小编为大家分享一下低氮燃烧器设计要求有哪些吧。
一、燃气分级
燃气分级即将燃气从一个喷嘴喷出分散为多个喷嘴喷出，多根喷枪具有多种不同的阵列方式。分级的方法也相应地分为圆周方向分级，中心向外围层式分级以及根据燃气喷枪喷射方向和伸入炉膛距离的轴向分级。
燃气分级的目的主要是将燃气的燃烧区域进行分散，从而在燃烧区域避免热负荷集中，降低局部燃烧温度，达到控制NOx排放的目的。另一方面，燃气的分级有利于空气与燃气的混合。燃气分级后，火焰在切面上呈现“花瓣”状，从而增大了火焰锋面的面积，增加了空气与燃气的接触面积，从而提高了空气和燃气的混合，降低了局部温度，使得燃烧区域的热负荷分布较为均匀。
二、空气分级
空气分级一般是指从燃烧器中心向外围的层式分级。此外，空气分级还包括旋流空气与直流空气的配合以及在直流风中增加火焰分割挡板的分级。
空气分级主要用于形成不同的燃烧区域。其中层式分级与旋流风和直流风配合分级相结合，可以在燃烧区域形成特殊的流场形式，中心风采用旋流可以降低空气在水平方向的流速，提高中心风与中心燃气的混合。同时，旋流形成的外张的流场又在中心区域形成了一个内部烟气回流。回流的高温烟气有助于维持中心燃气点火所需的能量，提高中心火焰的稳定程度。二次旋流在中心旋流风的流型外形成了包裹的旋流风，为外围的燃气提供过量的空气，通过旋流提高空气与燃气的燃烧时间。在外侧采用直流风有助于在火焰根部形成炉膛内部的高温烟气回流。烟气回流一方面提高火焰根部的温度，提高火焰的稳定性，另一方面回流烟气稀释了燃气浓度，降低燃气热值，减缓燃气的燃烧速率。
三、分级燃烧区域
分级燃烧区域的形成主要通过燃气分级与空气分级相配合来实现。通过空气分级和燃气分级相结合，将燃烧器的燃烧区域分成几个不同工况的燃烧区域。从燃烧器出口向外依次为富燃料燃烧区和贫燃料燃烧区。要想形成分级燃烧区域，要严格控制空气的供给，改变燃气喷枪的喷射角度和喷射量，将燃气枪错位前后布置。
贫燃料燃烧区的空气供给主要来自于一次空气，因此一次空气与中心燃气量的配比应低于化学当量比。由于空气不足，虽然燃料较为集中，但是很难形成高温区。
在贫燃料区后，空气的供给特别足量，这部分空气的供给主要通过二次风和三次风。大量的冷空气喷入该区域，虽然空气过量，燃烧良好，但是由于大量冷空气的喷入，对该区域也起到了一定的冷却效果。这种分级燃烧区域的形成主要是为了降低燃烧区域的局部高温的形成，从而降低热力型NOx的生成率。
四、烟气循环
烟气循环包括炉内烟气循环和炉外烟气循环两种。在这里主要介绍炉内烟气循环。
由于主燃气枪布置在燃烧器外围，因此外围的烟气回流对NOx排放的影响更加显著。除之前介绍的通过在外侧增加直流风形成烟气回流外，还有增加套筒人为形成回流的案例。
随着烟气回流量的提高，燃烧温度相应下降。NOx的降低更为显著。由此可见，燃烧器设计烟气回流罩将可能大幅降低NOx排放。但是在高温环境下该回流罩的材料选择以及增加回流罩之后对火焰长度的影响仍然有待验证。
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