国内外燃气工业锅炉NOx控制技术现状（下）

（4）多孔介质催化燃烧  

降低火焰温度的另一个办法就是尽可能快和多的加强火焰对外的传热。Zepter在燃烧器内增加了多孔介质（PIM），使得燃烧反应发生在多孔介质内，这样从燃烧器到周围环境的辐射和对流换热就被加强了。实验表明，使用PIM燃烧器的燃烧温度低于1600K，NOx生成量在5-20ppm左右。  

PIM燃烧器还可以在燃烧器入口处添加催化剂，这样燃料分子和氧化剂分子就会以一个比较低的活化能在催化剂表面进行反应。这样反应温度相比于同类的燃烧要更低。由于反应过程只在催化剂表面进行，不会产生NOx，这样催化燃烧的NOx生成可以降至1ppm。催化燃烧的缺点就是必须保证活性表面在一个比较低的温度下不被氧化或蒸发，且催化剂造价相对较高，难以得到工业化应用。  

（5）无焰燃烧  

传统的火焰燃烧分为预混燃烧和扩散燃烧，其主要特点包括：①燃料与氧化剂在高温下反应，温度越高越有助于火焰的稳定；②火焰面可视（甲烷燃烧的火焰一般为蓝色，有碳烟产生时为黄色）；③大多数燃料在很薄的火焰层内完成燃烧，但是燃烧反应会在下游的不可见的区域内完成。  

为了建立一个火焰，燃料与氧化剂之比必须在可燃极限之内，同时需要点火装置。一般情况下，火焰在点燃以后一般自己充当点火器，对来流进行点火。这就需要足够高的火焰温度来达到最小点火能量，但是高的火焰温度会使得NOx生成增加。  

Wuenning J.G等在实验室内观察到了一种无焰的燃烧，如图4-5所示。在炉内温度为1000℃，空气预热到650℃的情况下，燃料在无焰的情况下燃烧，一氧化碳低于1ppm，NOx接近于零排放。  

为了稳定火焰，可视的燃烧过程需要在燃烧后产生很强的烟气回流；对于无焰燃烧，烟气回流发生在燃烧之前，甚至可能在燃烧器当中，这样再循环的烟气加热了预混的燃料，降低了炉膛温度，扩大了反应区域。  

无焰燃烧火焰分布均匀，燃烧温度低，同时羟基生成少，这使得NOx产生更少。无焰燃烧需要以下条件：①分别射入高动量的空气和燃料流；②大量内部的或者外部的高温燃烧产物循环；③热量的快速移除，以保证炉膛内各处均未达到绝热火焰温度。无焰燃烧不需要传统的稳燃装置或条件（比如强涡）。

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