传统的旋流燃烧器,由于燃烧初期的气流扰动强及二次风很快混入,易形成富氧燃烧区,而且火焰短,放热集中,火焰温度高,所以NOx排放量高于切圆燃烧的普通直流燃烧器。空气分级是为了达到推迟混合和控制燃烧过程的目的。在一次燃烧区仅送入维持稳定着火和挥发分燃烧所需要的空气量,形成浓相核心火焰,降低火焰温度峰值; 由于推迟二次风的混入,形成了还原区,能使部分NOx还原。其余空气从燃烧器外环分级送入,包围浓相核心火焰,并通过与其混合实现完全燃烧。和普通旋流燃烧器相比,这种燃烧器至少使NOx的排放量降低40%,而且对于炉膛腐蚀、燃尽度和传热性能未发现有明显的副作用。美国B&W公司双调风旋流燃烧器B&W公司设计制造的大型电站锅炉都采用双调风的低NOx旋流燃烧器,有双调风燃烧器(DRB)、着火增强型双调风燃烧器 (EI-DRB)、一次风置换型双调风燃烧器 (PAX-DRB) 以及轴向控制低NOx双调风燃烧器等类型。前三种型式在我国电站锅炉上均有使用。(1) DRB燃烧器。DRB型旋流燃烧器的主要特点是将二次风分成内、外两部分,实现分级送风。燃烧器有三个同心的环形喷口,中心是一次风喷口,一次风占总风量的15%~20%。由于进口弯头的影响,煤粉集中在一次风管上侧。文丘里管作为混合装置,可使煤粉沿周向均匀分布并产生内浓外淡的浓淡分离效果。在一次风喷口的外侧,依次为内、外二次风喷口。此外,在一次风喷口周围还有一股冷空气或烟气,除用于冷却喷口外,对抑制燃烧初期NOx的生成也有较大作用。内二次风通道内装有由可调轴向叶片组成的内调风器,其作用是促进一次风煤粉气流的着火和稳定火焰,形成富燃料燃烧区。手动调节轴向叶片可改变内二次风的旋流强度,控制煤粉与空气的混合。在外二次风喷口的入口处,装有由可调切向叶片组成的外调风器。外二次风的作用是向火焰供风以保证煤粉的燃尽。此外,旋转的二次风吸引的热烟气回流也能改善火焰的稳定性。二次风所占的比例较大,可以有效地将燃烧中心的还原性气氛与炉墙水冷壁分隔开,对防止结渣和高温腐蚀有一定作用。由于一次风不旋转,外二次风的旋流强度通常比较低,燃烧过程拖后,使火焰温度降低,有利于抑制NOx的生成。测量结果证实,在距喷口1.2m处,普通旋流燃烧器的火焰温度是1600℃,而这种燃烧器为1400℃。在文丘里管的喉部加装可移动的旋塞,用于改变压降,平衡各燃烧器的流量,实现对一次风量和燃料量的精确控制。V型双调风燃烧器,用扩散器取代了文丘里管,华能南通电厂引进加拿大B&W公司制造的350MW机组锅炉就采用了这种DRB燃烧器。该炉燃用Var= 25.56%、Nar=0.61%、Qar,net=23.4MJ/kg的晋北煤,满负荷时NOx排放量590~675mg/m,比普通旋流燃烧器少300mg/m以上。锅炉有较好的调峰能力,在35%负荷 (相当于133MW电负荷) 能稳定运行,无需投油助燃。但燃烧器的内外二次风风门机构、旋转叶片的调节机构往往因卡涩而无法调节。为燃用反应活性低或者高水分、高灰分的低质煤,北京巴威公司制造的200MW、300MW机组锅炉,有多台采用了EI-DRB型燃烧器,浙江台州发电厂B&WB1025t/h锅炉的EIDRB型燃烧器,它与DRB型燃烧器没有实质区别,只是采用了较低的一次风速和较高的二次风速,以增强燃料的着火能力。台州发电厂收到了较好的使用效果。但是,秦皇岛热电厂的B&WB-670/13.3-M型锅炉也采用了EI-DRB燃烧器,运行中低负荷稳燃能力差,在70%负荷就要投油助燃,飞灰可燃物含量达到7%。究其原因,主要是一次风通道中的均流装置距一次风喷口太远,约3.2m,它对一次风中煤粉气流的浓缩效果在气流到达喷口时已经消失,在燃烧器出口的中心回流区内无法形成富粉流,因此着火晚,导致燃烧不稳定。后对燃烧器做改造,即取消均流装置,在一次风通道内安装带有旋流叶片的中心管,在一次风出口处加装齿形稳燃器,并将一次风喷口的端部外扩,做成扩锥形,这些部件的作用将在DS型燃烧器中介绍。燃烧器改造后,锅炉可在50%负荷不投油而稳定燃烧,飞灰可燃物下降到4%,NOx排放量也从改造前的296×10(V/V) 下降到改造后的224×10(V/V)。(2) PAX-DRB燃烧器。这种PAX (primary air exchange)双调风旋流燃烧器是北京巴威公司在B&W双调风旋流燃烧器的基础上开发出来的,增加了一次风交换装置 (PAX) 和乏气管。磨煤机出口风粉混合物的温度约85℃。进入燃烧器之前,风粉混合物先要流过偏心导管、弯头和分离板。利用偏心导管的导流作用和弯头的离心分离作用,使大量煤粉分离到管道外缘向前流动。另从管道中央将50%左右的乏气抽出,经乏气管直接送入炉膛。乏气喷口布置在相邻两燃烧器之间。乏气中所含煤粉量约占总煤粉量的10%。310℃的热风从二次风箱抽出,经增压风机和增压风管送入燃烧器,补充气粉混合物所缺的风量,并使燃烧器出口处的一次风粉混合物温度上升到200℃左右,达到中间储仓式制粉系统热风送粉的温度水平。根据煤质变化和燃料的着火情况,燃烧器中补充的热风量可以等于或少于抽出的乏气量。因而一次风中的煤粉浓度可能有所提高,再加上一次风温升高的影响,为低挥发分煤种的着火创造了有利条件。