低氮燃烧技术在燃气熔铝炉上的应用：实现超低排放的路径

文/李工，高级工程师，十二年铝合金熔炼炉热工与燃烧系统设计经验

2025年深秋，广东佛山一家年产三万吨铝型材厂的梁厂长，晚上九点多打电话来，声音低沉得有些不对劲：“李工，市环保局今天来人了，现场抽测我三号炉，报告刚发过来——氮氧化物248mg/m³。他们说新的排放标准明年7月实施，氮氧化物要控制在100mg/m³以下，我这炉子到时候得停！”我听得见电话那头他重重的叹气声。

这台蓄热式熔铝炉是2020年底投用的，设计时就按当年的排放要求做了常规配置。可这几年排放标准一降再降，当年还算先进的设备，如今已经站在了合规的红线上。国内铝熔炼炉普遍采用蓄热式燃烧器，节能表现不错，但烟气排放的氮氧化物浓度普遍都在250mg/m³以上，很难满足越来越严格的环保排放要求-20。梁厂长遇到的不是个例，这正是整个行业面临的共性问题。

一、为什么低氮改造成了燃眉之急？

数据最能说明问题。华中科技大学团队在一座25吨蓄热式熔铝炉上做了现场测试，发现炉膛温度处于800℃以上的时间占总熔炼时间约90%，当炉膛温度达到最高点时，NO排放峰值高达1197mg/m³，远超已有排放标准。

一方面是排放限值在不断收紧。重点区域的铝熔炼炉，NOx限值已经设得很低了。2026年7月1日起，江西省发布的《工业炉窑大气污染物排放标准》（DB36/2187-2025）正式实施，江浙沪地区执行的特别排放限值更是严苛

另一方面，铝冶炼行业已纳入全国碳市场。根据生态环境部印发的配额分配方案，铝冶炼企业覆盖化石燃料燃烧产生的CO₂、四氟化碳和六氟化二碳，实行基于碳排放强度控制的免费配额分配，产品碳排放越低的企业配额盈余率越高。熔炼环节的碳排放不止影响环保合规，还直接决定碳配额是盈还是亏。2026年3月31日前完成2025年度温室气体排放报告，年底前完成配额清缴，时间表就在这里卡着。

双重压力叠加，低氮燃烧已经不是可选项，而是所有在产燃气熔铝炉的必答题。

二、落实低氮燃烧的五条路径

路径一：分级燃烧——从源头掐住NOx

分级燃烧是在燃烧器设计层面抑制NOx生成的有效手段。具体做法是控制初始燃烧区过量空气系数小于1，形成缺氧环境，待主燃区降温后再补入足量空气完成燃尽。分级燃烧能降低氮氧化物生成量，是更换低氮烧嘴时的关键技术之一-。

目前在铝型材熔炼炉、再生铝熔炼炉等反射炉型上，分级燃烧技术已经有了不少成功应用案例。对于正在做低氮改造的老炉子来说，更换带分级燃烧功能的低氮烧嘴，是比较实惠的第一步。

路径二：蓄热式贫氧燃烧——节能与降氮同步推进

蓄热式燃烧系统本身是为了回收烟气余热、降低能耗。但如果将它与分级燃烧结合，就能在节能的基础上控制氮氧化物。系统在炉墙上布置A、B两组蓄热器和一组燃料喷嘴，配合换向阀自动切换空气和烟气流向，将助燃风加热到700℃以上再送入炉膛。同时采用燃料分级燃烧和高速气流卷吸炉内燃烧产物，使炉膛维持低氧气氛，避免产生局部高温高氧区。

四会雄信铝业是蓄热式贫氧燃烧技术的典型案例。两家日产20吨的熔炼炉改造后，天然气单耗从改造前的110m³/吨降到了70m³/吨以下，节能效果超过36%；同时氮氧化物排放大幅削减，还降低了铝的氧化损失-2。

重庆尚丽德的实践也很有说服力。该公司展出的双蓄热式智能化熔铝炉，依托自主研发的燃烧技术，实现了最高40%的节能率和氮氧化物排放低于80mg/m³，烟气余热回收效率已达国际领先水平。单台设备年均可减少碳排放约200吨，在一体化压铸和再生铝生产线都拿到了实际数据。

路径三：烟气再循环——废气也要“物尽其用”

FGR是从烟囱尾部引回一部分低温烟气掺入助燃空气，稀释氧浓度、降低火焰峰值温度。FGR一般与分级燃烧配合使用，效果更明显。广东的尚丽德科技等企业已经应用这一方案，达到了氮氧化物稳定排放和节能减排的双重成效-。也有专利技术通过热风通道与燃气通道偏心的结构设计，让燃烧区域从烧嘴出口附近延伸到炉膛更大空间内，进一步降低局部高温点对热力型NOx生成的影响。

路径四：纯氧/富氧燃烧——从大材小用到精准节能源头

林德与华峰铝业签署了熔铝炉纯氧改造及气体供应合同，在林德的ALUMELT系列无焰纯氧燃烧技术中，与传统的空气助燃方式相比，纯氧代替空气从氮气源头上消除了热力型NOx生成，最高可降低约50%的能耗及削减约80%的烟气排放量。对铝合金中高端产品有差异化竞争需求的企业来说，纯氧助燃系统尽管投资不低，但综合节能减排收益相当可观。

路径五：在线监测与末端脱硝兜底

如果前端低氮措施做到极致仍无法满足特别排放限值要求（如NOx≤30mg/m³），尾部SCR脱硝就是最后一道防线。广东省环保研究总院已梳理过典型的炉窑SCR脱硝治理流程，通过催化剂将烟气中的NOx还原为N₂和水，可达到超低排放水平。熔铝炉烟气脱硝治理尚处于起步阶段，但相关的研发和示范工程正在加速推进【30†L1-L2】。

三、改造成本与投资回报

一台燃天然气的熔铝炉，换低氮烧嘴加上其他改造，总投入在十几万到几十万元之间。以年产1万吨的熔铝炉为例，合理改造后吨铝燃气可节省10-15m³。按当前工业气价3.6元/立方米计算，每年仅燃气就能省下三十万到五十万元，再加上减少二氧化碳排放对应的碳配额收益和规避环保处罚的隐形省钱效应，投资回收期一般不会超过两年。采购低氮燃烧系统的同时，可同步申报中央大气污染防治专项资金和各地节能技改项目补贴，分配合规的前置条件提前规划后会降低企业自付成本。

四、选型建议与趋势展望

综合上述分析，给出四点具体建议：

基础配置：优选内置分级燃烧功能的低氮烧嘴（如Kromschroder、Honeywell、斯世燃烧等品牌），并配备燃气/空气比例调节阀和烟气分析仪，初投资适中，适合作为低氮改造的第一步。

深度节能：新建或大修复烧时优先选用蓄热式燃烧系统，如尚丽德、江苏东恒等厂家的双蓄热一体化熔炉，吨铝天然气消耗可大幅下降，有效控氮。

末级净化：在特别排放限值严苛的重点区域（NOx≤30-50mg/m³），蓄热式+分级燃烧+SCR脱硝的组合方案将成为必不可少的选项。

碳合规驱动：铝冶炼碳市场已于2026年正式运行，低氮方案直接影响碳排放强度。2025年度碳排放强度已作为基准纳入2026年及以后配额分配计算-32。建议尽早建立月度碳排放统计制度，利用烟气在线监测数据持续修正燃烧控制策略，为参与碳交易打好数据基础。

当前，国内外铝行业正在快速推进低氮燃烧、纯氧及氢能燃料等多种技术路线，以满足严苛的环保趋势和碳配额成本管控。谁先在低氮和碳核算两方面做到提前布置，谁就能在未来的生产线竞争中占据领先身位。

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关于作者： 李工，高级工程师，从事铝合金熔炼炉热工与燃烧系统设计十二年，目前担任“好熔炉”平台特聘燃烧系统技术顾问。

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