空气分级燃烧技术是目前界上较多采用的低NOx 燃烧术之一。它通过将燃烧所需的气分级送入炉内,降低锅炉主烧区的氧气浓度,使其α< 1焰中心的燃烧速度和温度水平应降低,从而降低主燃烧区NOx的生成量;而完全燃烧所需的余空气,则由燃烧中心以外的它部位引入,与主燃烧区生成烟气混合实现完全燃烧。这燃料的燃烧过程在炉内分级分段地来进行,从而控制燃烧过中NOx 的生成反应, 降低锅NOx 的排放浓度。空气分级燃烧主要有轴向径向分级燃烧两种。

1. 1 　轴向空气分级燃烧

图1为轴向分级燃烧示意图。在距燃烧器上方一定位置处开设一层或两层所谓燃尽风喷口,将助燃空气沿炉膛轴向(即烟气流动方向) 分级送入炉内,使燃料的燃烧过程沿炉膛轴向分级分阶段进行。

在第一阶段,将从燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70 %～75 %(相当于理论空气量的80 %左右) ,燃料先在贫氧条件下燃烧,此时,第一燃烧区内过剩空气系数α< 1 ,降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平,这不但延迟了燃烧过程,使燃料中的N 在还原性气氛中转化成NOx 的量减少,而且将已生成NOx 部分还原,使NOx 排放量减少。在燃尽风喷口附近的第二燃烧区内,喷入的空气与第一燃烧区内生成的烟气混合,剩余燃料在α> 1 的富氧条件下完成燃烧过程。

1. 2 　径向空气分级燃烧

将二次风射流轴线向水冷壁偏转一定角度,形成一次风煤粉气流在内,二次风在外的径向分级燃烧。此时,沿炉膛水平径向把煤粉的燃烧区域分成位于炉膛中心的贫氧区和水冷壁附近的富氧区(见图2) 。由于二次风射流向水冷壁偏转,推迟了二次风与一次风的混合,降低了燃烧中心氧气浓度,使燃烧中心α< 1 ,煤粉在缺氧条件下燃烧, 抑制了NOx 的生成,NOx 的排放浓度降低。由于在水冷壁附近形成氧化性气氛,可防止或减轻水冷壁的高温腐蚀和结焦。