[00330410]烟气变压自回吸天然气低氮燃烧技术
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技术详细介绍
成果简介：
钢铁行业“超低排放”是我国能源与环境可持续发展的首要突破口。随着天然气等清洁燃料在钢铁冶金等行业的推广应用，SO2 和粉尘污染逐步得到有效控制，而 NOx 排放成为工业污染治理的瓶颈所在。针对高温冶金过程 NOx 产生排放严重、NOx 末端治理成本高等问题，研发了基于烟气变压自回吸的天然气低 NOx 燃烧方法和燃烧器结构设计方法；基于伯努利原理设计了以收缩-扩张管为特征的新型燃烧器结构，通过在燃烧器空气通道的收缩管段（喉部）侧开孔，形成相对于炉膛的负压区，通过压差驱动炉膛内高温烟气自动回流进入燃烧器空气通道；通过高温烟气与空气的预混，稀释燃烧过程氧气浓度、提高助燃空气温度；通过空气与燃气预混实现弥散燃烧，并解析了低氮燃烧器关键结构参数对燃烧特性、炉膛温度分布与 NOx 浓度特征的影响机制，形成了连续蓄热式天然气清洁燃烧和源头减 NOx 新技术。
推广应用情况：
在中钢集团河冶科技股份有限公司室式炉完成了示范应用，炉温范围 500℃～1300℃内，烟气氮氧化物原始排放浓度≤50mg/m³，在行业内受到广泛认可，并在唐山建龙、中原特钢、通裕重工等应用推广。
技术优势：
1. 烟气自循环稀释燃烧过程 O2 浓度，实现 NOx 源头减排。
2. 空气与燃气预混形成弥散燃烧，提高炉温均匀性和加热品质。
3. 烟气回流量与燃料/空气流量自动匹配。
性能指标：
1. 烟气回流率 20%-50%。
2. NOx 原始排放浓度 50mg/m3。
3. 氧化烧损降低 30%以上。
市场分析：
以天然气等气体燃料代替煤、油燃料是是目前钢铁冶金等工业炉窑节能减排的发展趋势，而进一步降低气体燃料燃烧过程 NOx 原始排放是工业污染深度治理的关键。目前，我国 NOx 排放总量约为 1500 万吨，其中 60%以上来自冶金、建材、电力等工业生产过程。自“十三五”电力行业“超低排放”实施以来，电力行业 NOx 排放得到了有效控制，以钢铁冶金为代表的高温流程工业成为 NOx减排的关键所在。《钢铁工业大气污染物超低排放标准》（DB 13/ 2169—2018）规定了新建加热炉 NOx 的排放限值为 150mg/m³。目前，工业烟气脱硝多采用 SCR、SNCR 等NOx 后处理方法，在一定程度上降低了 NOx 排放。然而，后处理工艺中存在前期投资大、后期维修复杂、减排效果有限、易造成二次污染等问题。比较之下，在 NOx 产生源头对其进行治理，不仅可以减少资金投入，并且在节能潜力、后续污染等方面都有着很大优势。因此，亟需研发以低 NOx 燃烧为核心的源头减排与超低排放技术。
经济效益分析：
本技术可通过天然气燃烧过程调控实现 NOx 源头减排，减少末端治理投资和运维成本。钢铁和有色冶金行业的热加工工艺过程正在全国推广超低排放技术，而本技术通过低 NOx 燃烧过程从源头上控制氮氧化物的产生，具有非常广阔的
推广应用市场。
成果亮点：
1. 具有自主知识产权，研究成果已申请国家发明专利 1 项。
2. 该技术通过收缩-扩张管结构设计实现烟气变压自回吸，降低助燃风中氧气浓度，实现 NOx 源头减排与超低排放，达到国际先进水平。