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我国工业燃料中天然气的用气量逐年递增，天然气燃烧过程中产生的NOx不容忽视。近年来各地纷纷出台锅炉大气污染物排放标准，严格限制NOx排放，其中最严格的标准要求新建燃气锅炉NOx排放值低于30mg/m3。外部烟气再循环燃烧技术是目前广泛使用的低氮燃烧技术之一。
本文以350kW燃气锅炉为研究对象，在全预混燃烧和扩散燃烧两种方式下，通过实验和数值模拟，研究了烟气再循环对NOx排放量和燃烧不稳定现象的影响，为工程应用提供技术支持。
实验研究发现，对于金属纤维表面燃烧器，负荷对NOx排放影响不明显，过量空气系数恒定时，负荷从50%增大至100%，NOx排放量波动在5%以内；结合烟气再循环燃烧技术，全预混金属纤维燃烧器能够在过量空气系数1.3、烟气再循环率23%时NOx排放降低至30mg/m3(3.5%O2)；增大烟气再循环率在降低NOx排放的同时容易出现燃烧不稳定，出现燃烧不稳定现象对应的烟气再循环率随负荷升高而增大。
对于扩散燃烧器，烟气再循环对其火焰结构没有明显影响，增大烟气再循环率至20%能将NOx排放降至30mg/m3。同样，当烟气再循环率较高时，出现较严重的燃烧不稳定现象直至吹熄；低负荷时应采用较大的烟气再循环率，实验中过量空气系数1.2条件下，50%负荷时保证火焰稳定且NOx排放较低的最佳烟气再循环率为20%，而100%负荷时最佳值仅为13%。在过量空气系数接近1时且无烟气再循环时，会发生严重的不完全燃烧，排烟CO含量较高，采用烟气再循环有助于完全燃烧；模拟研究发现，烟气再循环主要降低热力型NOx的生成，对快速型NOx生成影响较小；火焰稳定情况下，扩散燃烧器采用烟气再循环燃烧技术能够缩短火焰长度12%左右；
针对在工程中应用烟气再循环燃烧技术时遇到的烟气再循环率的测量和精准控制困难的问题，提出了双氧法间接测量烟气再循环率的方法。结合实验数据和部分假设，对有、无冷凝的工况下该测量方法的测量不确定度进行了详细的评定。在无冷凝时双氧法的相对合成标准不确定度为5.5%，有冷凝时对计算方法进行了修正，修正后的相对合成标准不确定度为5.9%。对各不确定度分量进行贡献度分析，发现烟气-空气混合气中氧气体积分数分量占88.54%，因此在工程中应用双氧法时，须保证混合气氧含量测量精确。
本文以350kW燃气锅炉为研究对象，在全预混燃烧和扩散燃烧两种方式下，通过实验和数值模拟，研究了烟气再循环对NOx排放量和燃烧不稳定现象的影响，为工程应用提供技术支持。
实验研究发现，对于金属纤维表面燃烧器，负荷对NOx排放影响不明显，过量空气系数恒定时，负荷从50%增大至100%，NOx排放量波动在5%以内；结合烟气再循环燃烧技术，全预混金属纤维燃烧器能够在过量空气系数1.3、烟气再循环率23%时NOx排放降低至30mg/m3(3.5%O2)；增大烟气再循环率在降低NOx排放的同时容易出现燃烧不稳定，出现燃烧不稳定现象对应的烟气再循环率随负荷升高而增大。
对于扩散燃烧器，烟气再循环对其火焰结构没有明显影响，增大烟气再循环率至20%能将NOx排放降至30mg/m3。同样，当烟气再循环率较高时，出现较严重的燃烧不稳定现象直至吹熄；低负荷时应采用较大的烟气再循环率，实验中过量空气系数1.2条件下，50%负荷时保证火焰稳定且NOx排放较低的最佳烟气再循环率为20%，而100%负荷时最佳值仅为13%。在过量空气系数接近1时且无烟气再循环时，会发生严重的不完全燃烧，排烟CO含量较高，采用烟气再循环有助于完全燃烧；模拟研究发现，烟气再循环主要降低热力型NOx的生成，对快速型NOx生成影响较小；火焰稳定情况下，扩散燃烧器采用烟气再循环燃烧技术能够缩短火焰长度12%左右；
针对在工程中应用烟气再循环燃烧技术时遇到的烟气再循环率的测量和精准控制困难的问题，提出了双氧法间接测量烟气再循环率的方法。结合实验数据和部分假设，对有、无冷凝的工况下该测量方法的测量不确定度进行了详细的评定。在无冷凝时双氧法的相对合成标准不确定度为5.5%，有冷凝时对计算方法进行了修正，修正后的相对合成标准不确定度为5.9%。对各不确定度分量进行贡献度分析，发现烟气-空气混合气中氧气体积分数分量占88.54%，因此在工程中应用双氧法时，须保证混合气氧含量测量精确。