在锅炉的燃烧过程中,空气是不可或缺的,而在空气中,氮气大约占了78%,氮气在高温条件下,又会和氧气发生反应,产生氮氧化物,造成环境污染。锅炉用天燃气低氮燃烧器结构设计研究主要是通过控制燃烧过程、燃烧环境和燃烧条件,降低燃烧烟气温度,来抑制NOx生成,主要研究工作如下:首先,基于燃气流量满足燃烧器正常燃烧的前提下,将燃气及助燃空气分为两级供入,按中心燃气和主燃气流量的比值分别取1/3、1/4、1/5设计了中心燃气管和主燃气管,按一次风和二次风的比值取22%设计了核心筒以及其调节模块,采用实验验证参与燃烧的燃气浓度和氧气浓度对NOx排放的影响,确定了最佳的气体供入结构。然后,根据拟定的总体结构,设计了轴向直叶片式旋流器和切向弯曲叶片式头部旋流器,在测试条件相同的情况下,对直叶片式旋流器和切向弯曲叶片式旋流器进行了对比实验,分别验证了对点火的成功率、火焰的稳定性、火焰的形状以及燃烧效率等的影响,确定了燃烧器头部旋流器的最佳选型。最后,在保证燃烧器额定出力的前提下,在燃烧区分别引入30%、35%、40%的烟气,对燃烧器进行性能测试,用以研究参与燃烧的烟气浓度对NOx生成的影响,确定了烟气再循环的最佳百分比。