氮氧化物是化石燃料与空气在高温燃烧时产生的，包括NOx（一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2))、氧化二氮(N2O)等。在氮氧化物中，NO占有90%以上，二氧化氮占5%-10%。

　　NOX按生成机理的不同分为三类：热力型、快速型和燃料型，其中燃料型占60%～95%。

　　研究表明，煤中氮几乎全部以有机物的形式存在。形态主要是吡咯型、吡啶型和季氮，其中吡咯型氮和吡啶型氮是煤中氮的主要存在形式。

　　在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中氮气反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成。

　　近几年投运的新机组,大多已采用了先进的低氮燃烧技术，基本没有改造空间，但还可通过燃烧优化降低NOx排放。

　　低氮燃烧的基本原则：控制燃烧温度以减少“热力”型NOx的生成，和（或）减少燃料氮与燃烧空气中氧的混合，通过形成富燃区域将燃料NOx还原成N2，以减少“燃料”型NOx，在煤热解完成后，再将二次风分级送入以完成焦炭燃烧。

　　安全稳定燃烧和减排NOx恰好构成了一对矛盾，现行各种低NOx燃烧方法对炉内火焰稳定性和燃料的完全燃烧程度都有明显不利的影响，因此选择合理的NOx控制措施必须兼顾燃烧经济性和安全性的影响。

　　通过燃烧优化试验，在经济性、安全性和低NOx排放之间取得平衡，得到经济运行氧量曲线）轴向空气分级燃烧

　　在燃烧器上方一定位置处开设一层或多层燃尽风喷口，将助燃空气沿炉膛轴向分级送入炉内。在第一阶段，将供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70%～75%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α1，降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平。使燃料中的N在还原性气氛中转化成NOx的量减少，而且将已生成的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α1的富氧条件下完成燃烧过程。

　　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。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α1，煤粉在缺氧条件下燃烧，抑制了NOx的生成。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。同时,在一次风和炉膛水冷壁之间形成一层风膜,达到风包粉的效果,同样起到了防止炉内防结渣的目的。

　　通过燃烧优化试验方法，在炉膛轴向形成下部富燃料、贫氧；上部富氧、贫燃料的燃烧方式。

　　周界风提供煤粉燃烧初期所需的氧量，以及用于保护燃烧器，改变周界风相当于改变二次风沿炉膛轴向的分配。

　　减少周界风量，燃烧器区域的氧化性气氛变弱，还原性气氛增强，燃烧器区生成的NOx量降低。

　　增加运行磨煤机，即增加三次风量，相当于形成分级燃烧，在某种程度上对降低NOx是有利的，但对飞灰可燃物和锅炉热效率有不利影响。

　　也有学者认为三次风的存在导致了相当数量的NOx生成，对降低NOx不利，主要是三次风细粉中的燃料氮在大过剩空气系数下氧化造成，并得到一些试验证明。

　　因此，三次风是否有利于降低NOx，需要根据锅炉的实际情况，如煤种、三次风带粉量、三次风处的过量空气系数等，通过试验确定。

　　磨煤机停运时，提高并投入三次风冷却风，相当于增加了燃烬风，则对降低NOx是有利的；

　　某300MW机组锅炉的三次风冷却风管从Ф154×4.5改造为Ф273×5，NOx排放下降100mg/m3，但效率略有降低。

　　（1）整体炉膛分级燃烧系统即OFA系统，整体炉膛分级燃烧系统以轴向空气分级燃烧为基础。

　　（4）TFS2000燃烧系统（CE公司），采用紧靠最上层一次风煤粉喷口的紧凑布置燃尽风（CCOFA）和远离最上层一次风煤粉喷口的多层分离燃尽风（SOFA）的多级OFA与CFSⅠ的组合形式。

　　TSI2000燃烧系统：融合几种直流燃烧器减排技术措施于一体，可以降低NOx50%～70％。

　　改造设计本着在现有条件下安全可靠的原则，充分利用现有设备，实现大容量燃煤锅炉NOx 排放浓度降低，即从目前的800 多mg/Nm3左右下降到 300～400mg/Nm3 。

　　锅炉具有高的热效率，飞灰含碳量得到良好的控制，且炉内结渣得到控制，没有高温腐蚀增加等趋势，汽温汽压出力达额定值。

　　改造采用分隔燃尽风（SOFA）的空气分级方案。炉内燃烧布置大格局方面，采用深度空气分级技术，紧靠型燃尽风（CCOFA）与分离燃尽风（SOFA）结合。

　　为防止由于炉膛下部由于处于强还原性气氛引起炉膛水冷壁高温腐蚀和结渣事故的发生，下部燃烧器组采用不等切圆的复合型多功能直流系统。

　　不等切圆复合型多功能直流燃烧系统中各二次风的偏转角度各不相同，分离布置燃尽风的水平偏转角度可调。

　　可在炉内的水平方向形成分级燃烧，中心区域为高燃烧强度区，水冷壁周围为具有较高氧浓度，较低温度，低的CO含量和低的颗粒浓度，从而起到防止结渣和高温腐蚀的作用。

　　采用SOFA三层布置有利于使SOFA不全投条件下，SOFA的中心标高提高，而且在后部风道面积一定的条件下，SOFA的风速更高，从而达到降低NOx 的效果更好。

　　SOFA风采用三层布置相对于两层布置来说，各SOFA风喷口的高宽比较小，有利于保证SOFA风的刚性，提高SOFA风的穿透性，从而降低NOx和飞灰含碳量。

　　改造前满负荷下锅炉的NOx排放浓度为850.37 mg/Nm3（三磨运行），而改造后三磨运行的＃6锅炉的NOx排放浓度为437.5 mg/Nm3，减排48.6％；

　　改造前后飞灰含碳量基本持平，水冷壁安全性提高后可实现低氧燃烧，锅炉效率有所升高。

　　炉内无明显结渣、高温腐蚀，炉膛水冷壁没有超温现象，炉膛出口烟温偏差30℃以下，锅炉汽温汽压出力均达设计值。

　　因此，无烟煤锅炉低氮燃烧改造相对于烟煤锅炉来说要困难一些，改造不好容易带来锅炉效率降低和燃烧稳定性变差。