350MW 直流锅炉低氮燃烧优化与NOx 排放控制研究

一、低氮燃烧优化策略

1.1 燃烧器设计优化

在 350MW 直流锅炉低氮燃烧优化及 NOx 排放控制研究过程中，燃烧器设计优化属于重要环节之一，通过精心设计的燃烧器，可以达成燃料与空气的高效混合，进而保证燃烧效率的同时，明显缩减氮氧化物（ NOx ）的生成。采用分级燃烧技术，通过在燃烧器的不同部分设置不一样的空气和燃料比例，可以有效掌控燃烧温度，防止高温区域出现，进而削减热力型 NOx 的产生。相关研究显示，通过改良燃烧器设计， NOx 排放量可缩减 20% 以上。

1.2 燃料与空气配比调整

精准把握燃料和空气的配比，能够有效地减少氮氧化物（ NOx ）的生成。在实际操作当中，借助一些先进的燃烧控制模式来调控燃料同空气的混合比率，譬如采用智能型的燃烧改良系统，以人工智能为主要依据，实时监控并调节燃料与空气混合比率，做到最为合适的燃烧效率，并且最少限度地排放 NOx 。有相关资料表明，如果空气过剩系数被操控在 1.05 到 1.10 这个范围之内，就可以大幅度缩减 NOx 的排放量，但是要保持锅炉的热效率不变。分段燃烧技术的应用也被提及，将燃烧分成几部分进行，每一个时段按照燃料的燃烧属性调整空气用量，如此一来便可以更为细致地调控 NOx 的排放量。

1.3 燃烧温度控制策略

在对 350MW 直流锅炉开展低氮燃烧改善研究时，燃烧温度控制策略属于重要步骤环节，要控制氮氧化物（ NOx ）产生量，就需控制燃烧温度，因为只有降低燃烧温度才能让氮氧化物生成更少。在一项相关研究当中，借助先进燃烧器设计和燃料、空气混合配比，使燃烧温度达 1300^qC 之后，排放出的氮氧化物比传统燃烧法降低 30% ，这个进步成果一方面来自燃烧器设计优良，另一方面源于对燃烧温度的精准把控，这也体现出控制温度策略确实有益于减少氮氧化物的排出量。用MPC 技术来控制燃烧参数，它能随时调整燃烧值，保证燃烧温度为最理想状态，这样在保持锅炉高效率的情况下，进一步削减了 NOx 的产生。

二、NOx 排放控制技术

2.1 烟气再循环技术

烟气再循环技术是控制 NOx 排放的有效手段之一，特别是在 350MW 直流锅炉的低氮燃烧优化方面，它发挥着重要的作用，把部分烟气从锅炉出口重新引导回燃烧区域，可以削减燃烧区的氧气浓度，进而阻止 NOx 的形成。研究显示，当烟气再循环率处于 15% 到 25% 这个区间时，能够使 NOx 排放量缩减大约 30% 到 50% ，如在某个 350MW 直流锅炉的改造项目当中，通过加入烟气再循环系统之后，NOx 排放量从原先的每立方米 450 毫克降到 250 毫克以下，燃烧效率得到提升，环境污染也相应减少。

2.2 选择性催化还原技术

选择性催化还原技术（SCR）是现在控制 NOx 排放最有效的一种技术，对于 350MW 直流锅炉的低氮燃烧改进特别适用，SCR 技术是在锅炉尾部烟气里加入还原剂（一般为氨或者尿素），在催化剂的作用下把 NOx 变成氮气和水蒸气，这样就能大量降低排放。有研究显示，SCR 技术可做到 NOx 削减效率超过90% ，在某个 350MW 直流锅炉的改造项目当中，采用 SCR 技术之后， NOx 排放量从 200mg/Nm³ 降到 50mg/Nm³ 之下，明显符合环保标准。在经济性分析方面，尽管 SCR 技术初期投入和运作成本比较高，但能帮企业免遭因为排放超标而遭受的罚款和经营约束，而且提升了企业的环保声誉。

2.3 选择性非催化还原技术

选择性非催化还原（SNCR）技术借助在燃烧区域之后添加还原剂（氨、尿素等）完成 NOx 的还原工作，它的操作温度范围大约处于 850% 到 1100^qC 之间，在这个温度区间内，还原剂同烟气中的 NOx 发生化学反应，进而形成氮气和水蒸气，如此一来便可以缩减 NOx 的排放量。SNCR 技术的应用也并非全无困难之处，因为其对温度窗口有着较大的依赖性，锅炉运作状况的波动可能会波及

SNCR 的效率情况。从经济性角度来说，SNCR 技术的运行成本同还原剂的使用量有关联，在控制成本方面，要利用准确的计量和注入技术来削减还原剂的使用量，还要保障减排效果。在环境效益方面，SNCR 技术的加入有益于削减NOx 的排放量，而且有益于改善大气质量，减少酸雨和光化学烟雾的产生速率。

三、经济性与环境效益评估

3.1 低氮燃烧优化的经济效益

燃烧器设计改良之后，燃料和空气混合得更好，燃烧效率就有所提高，NOx 的产生也会减少。改良过的燃烧器设计能够把 NOx 排放量削减 15% 到20% ，锅炉热效率大约能提升 1% 到 2% ，这种改进一方面有益于减小对环境造成的损害，另一方面还可以削减燃料消耗的成本。燃料和空气配比的改变也是一项很关键的经济性考虑方面，想要做到完全燃烧，削减 NOx 的产生，必须正确把控燃料同空气的比例。在经济性考量当中，这种改变常常要依靠先进的燃烧管控模型来执行，在使用模型预测控制（MPC）技术的时候，就可以立刻调节燃烧参数，从而达成最佳的燃烧效果并且削减最少的 NOx 排放。经济性分析时，燃烧温度控制策略也不可忽视，燃烧温度控制恰当，可削减热力型 NOx 的生成，以分级燃烧技术为例，可把燃烧过程划分成若干阶段，然后控制每个阶段的温度，从而削减 NOx 的形成。

3.2NOx 排放控制的环境效益评价

NOx 排放控制技术的执行，对于空气质量有着直接的影响，而且对全球气候变化和人类健康也存在着深远的影响。拿选择性催化还原（SCR）技术来说，在实际应用当中，可以将 NOx 排放量降到 50mg/Nm³ 之下，从而大幅度削减了氮氧化物对臭氧层的破坏以及酸雨的产生。按照国际能源署（IEA）所出具的报告，SCR 技术的大范围使用，大概会使全球氮氧化物的排放量缩减大约20% ，这对于改善城市空气质量有着明显的成效。经济性分析显示，尽管 SCR技术初期投入较多，但从长远角度看，它能削减环境治理开支并优化能源利用效率，从而做到经济效益和环境效益双丰收。

3.3 政策法规对低氮燃烧技术的影响

在全世界范围内，由于人们越来越重视环境保护并且相关法规越来越严格，低氮燃烧技术的发展因此得到了很大推动。比如欧盟工业排放指令（IED），它规定所有新锅炉和已有锅炉到 2020 年要达到一定标准的 NOx 排放水平，这就促进了低氮燃烧优化技术快速进步以符合这类法规要求。在 350MW 直流锅炉的例子当中，通过燃烧器设计改良、燃料和空气比例调节以及燃烧温度控制策略的施行，能够明显减少 NOx 排放量。按照一项研究显示，借助这些改良手段，NOx 排放量可削减 30% 以上，选择性催化还原法（SCR）与选择性非催化还原法（SNCR）技术的采用，使得 NOx 排放的控制力度得以加强。

参考文献：

[1] 杨敬池，王菁，王鹏程，王飞，杨凤玲。超临界 350MW 循环流化床锅炉宽负荷 NO_-(x) 排放特性及控制技术 [J]. 洁净煤技术 ,2025,31(1):78-85.

[2] 宋海峰 , 王君峰 , 安仲红 , 兰文祥 , 常健 , 郭金亮 , 郎丽萍 , 柯希玮 , 吕俊复 .350MW 超临界循环流化床煤电机组启停调峰试验 [J]. 热力发电 ,2025,54(7):63-70.