1、甲烷-空气燃烧历程氮化学基来源理
燃烧理论将NOx的生身分为热力型NOx(Thermal NOx)、快速型NOx(Prompt NOx)和燃料型NOx(Fuel NOx) 。天然气中含氮量较低，因此，燃料型NOx不是其主要的控制类型 。热力型NOx是指燃烧用空气中的N2在高温下氧化生成NOx 。关于热力型NOx的生成机理一般接纳捷里道维奇机理：当温度低于1500℃时，热力NOx的生成量很少;高于1500℃时，温度每升高100℃，反应速度将增大6~7倍 。在实际燃烧历程中，由于燃烧室内的温度漫衍是不均匀的，如果有局部高温区，则在这些区域会生成较多的NOx，它可能会对整个燃烧室内的NOx生成起要害性的作用 �？焖傩�NOx在碳氢燃料燃烧且富燃料的情况下，反应区会快速生成NOx 。在实际的燃烧历程中种种因素是单独变革的，许多参数均处于不绝的变革中，纵然是简单的气体燃料的燃烧，也要经历燃料和空气相混淆，燃烧爆发烟气，直到离开炉膛 。炉膛的温度、燃料和空气的混淆水平、烟气在炉内停留时间等这些对NOx排放有较大影响的参数均处于不绝的变革之中 。
燃料和空气混淆物进入炉膛后，由于受到周围高温烟气的对流和辐射加热，混淆物气流温度很快上升 。当抵达着火温度时，燃料开始燃烧，这时温度急剧上升到近于绝热温度水平 。同时，由于烟气与周围介质间的对流和辐射换热，温度逐渐降低，直到与周围介质温度相同，也即烟气边冷却边流过整个炉膛 。由此可见，炉内的火焰温度漫衍实际上是不均匀的 。通常，离燃烧器出口一定距离处的温度，在其前后的温度都较低，即保存局部高温区 。由于该区的温度要比炉内平均温度水平高得多，因此它对NOx生成量有很大的影响：温度越高，NOx生成量越多 。因此，在炉膛中，为了抑制NOx的生成，除了降低炉内平均温度外，还必须设法使炉内温度漫衍均匀，制止局部高温 。
2、海内外燃气工业锅炉NOx控制技术现状
现有低NOx燃烧技术主要围绕如何降低燃烧温度，减少热力型NOx生成开展的，主要技术包括分级燃烧、预混燃烧、烟气再循环、多孔介质催化燃烧和无焰燃烧 。
(1)燃料分级燃烧或空气分级燃烧
热力型NOx生成很洪流平上取决于燃烧温度 。燃烧温度在当量比为1的情况下抵达，在贫燃或者富燃的情况下进行燃烧，燃烧温度会下降许多 。运用该原理开发出了分级燃烧技术 。
空气分级燃烧级是富燃料燃烧，在第二级加入过量空气，为贫燃燃烧，两级之间加入空气冷却以包管燃烧温度不至于太高 。燃料分级燃烧与空气分级燃烧正好相反，级为燃料稀相燃烧，而在第二级加入燃料使恰当量比抵达要求的数值 。这两种要领终将会使整个系统的过量空气系数坚持一个定值，为目前普遍接纳的低氮燃烧控制技术 。
(2)贫燃预混燃烧技术
预混燃烧是指在混淆物点燃之前燃料与氧化剂在分子层面上完全混淆 。关于控制NOx的生成，这项技术的优点是可以通过当量比的完全控制实现对燃烧温度的控制，从而降低热力型NOx生成速率，在有些情况下，预混燃烧和部分预混可比非预混燃烧减少85%—90%的NOx生成 。另外，完全预混还可以减少因过量空气系数不均匀性所导致的对NOx生成控制的降低 。可是，预混燃烧技术在宁静性控制上仍保存未解决的技术难点：一是预混气体由于其高度可燃性可能会导致回火;二是过高的过量空气系数会导致排烟损失的增加，降低了锅炉热效率 。
(3)外部烟气再循环和内部烟气再循环技术
燃烧温度的降低可以通过在火焰区域加入烟气来实现，加入的烟气吸热从而降低了燃烧温度 。通过将烟气的燃烧产品加入到燃烧区域内，不但降低了燃烧温度，减少了NOx生成;同时加入的烟气降低了氧气的分压，这将减弱氧气与氮气生成热力型NOx的历程，从而减少NOx的生成 。凭据应用原理的差别，烟气再循环有两种应用方法，划分为外部烟气再循环与内部烟气再循环 。
关于外部烟气再循环技术来说，烟气从锅炉的出口通过一个外部管道，重新加入到炉膛内 。凭据研究，外部烟气再循环可以减少70%的NOx生成 。外循环比例对NOx控制效果也有较大影响，随着外循环比例的增加NOx降低幅度也越创造显，但循环风机电耗也将增加 。
关于内部烟气再循环，烟气回流到燃烧区域主要通过燃烧器的气体动力学 。内部烟气再循环主要通过高速喷射火焰的卷吸作用或者旋流燃烧器使得气流爆发旋转抵达循环效果 。
通过运用一个旋流器或者切向气流进口来生成一个有切向速度的气流，旋转历程即爆发了涡流 。涡流的强度可以用一个无量纲数旋流度S体现 。当旋流度凌驾0.6，气流中将会爆发足够的径向和轴向压力梯度，这会导致气流反转，在火焰中心爆发一个环形的再循环区域 。中心再循环区域的高温气体将回到燃烧器喉部，这确保了对冷的未燃烧气体的燃烧，同时通过降低火焰温度和降低氧气分压减少NOx生成 。
(4)多孔介质催化燃烧
降低火焰温度的另一个步伐就是尽可能快和多的增强火焰对外的传热 。在燃烧器内增加了多孔介质(PIM)，使得燃烧反应爆发在多孔介质内，这样从燃烧器到周围情况的辐射和对流换热就被增强了 。实验标明，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外貌进行反应 。这样反应温度相比于同类的燃烧要更低 。由于反应历程只在催化剂外貌进行，不会爆发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包管活性外貌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，难以获得工业化应用 。
(5)无焰燃烧
古板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，有碳烟爆发时为黄色);③大大都燃料在很薄的火焰层内完成燃烧，可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，同时需要燃烧装置 。一般情况下，火焰在点燃以后一般自己充当燃烧器，对来流进行燃烧 。这就需要足够高的火焰温度来抵达小燃烧能量，可是高的火焰温度会使得NOx生成增加 。
经研究，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，可视的燃烧历程需要在燃烧后爆发很强的烟气回流;关于无焰燃烧，烟气回流爆发在燃烧之前，甚至可能在燃烧器当中，电动平车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 。
无焰燃烧火焰漫衍均匀，燃烧温度低，同时羟基生成少，这使得NOx爆发更少 。无焰燃烧需要以下条件：①划分射入高动量的空气和燃料流;②大宗内部的或者外部的高温燃烧产品循环;③热量的快速移除，以包管炉膛内各处均未抵达绝热火焰温度 。无焰燃烧不需要古板的稳燃装置或条件(好比强涡) 。
