用流化床燃燒固體燃料的方法
2023-06-21 08:25:06
專利名稱：用流化床燃燒固體燃料的方法
技術領域：
本發明涉及對用流化床燃燒如煤、油焦、油頁巖等固體燃料的方法的改進。
下面參照圖6說明用流化床燃燒固體燃料的現有方法。在該圖中，通過裝有流動材料如砂子、石炭巖等的流化床1底部的主迴路空氣進口，送入主迴路空氣，使流動材料流化，同時通過燃料進口3裝入固體燃料如煤等，使它燃燒。使水或蒸汽流過流化床1裡的熱交換器管4來控制流化床1的溫度。此外在上方空間5裡安裝了一個對流式熱交換器6，讓水或蒸汽流過該熱交換器來採集廢氣具有的熱量。此外為了抑制NOX氣體的生成量和CO氣體的排放，讓第二迴路空氣由第二迴路空氣入口7送入。通常為了減少CO氣體的產生，流化床1是在主迴路空氣形成的空氣量與理論空氣量的比大約為1.0的條件下工作的。其理由是流化床燃燒是在800-900℃的較低溫度下進行的，上方空間5的溫度要低到500-700℃，因此，如果固體燃料在流化床上以1.0的低空氣比值或更低的比值燃燒，那末甚至用了第二迴路空氣也會出現使生成的CO氣體不能完全燃燒而排放到外邊去的不利現象。因此，在實際工作條件下，限度是把主迴路空氣在流化床1裡形成的空氣量與理論空氣量的比減小到1.0左右，從而流化床不是還原氣氛，結果NOX氣體的生成量增多(150-200ppm，相當於6%O2)。
要指出的是，用除塵器8或其他類似裝置把從流化床噴飛出來的未燃盡煤灰收集並儲存在儲存室9。為了提高燃燒效率，把一部分收集到的未燃燒盡煤灰通過未燃燒盡煤灰進料器10和循環管道11，以每公斤煤0.1-0.5公斤煤灰的循環比例重新送回流化床1，但是其餘的未燒盡煤灰通過煤灰排放口12排出。
未燒盡煤灰在除塵器8裡被分離。燃燒產生的廢氣經除塵器的出口13排放。
根據用現有技術的流化床燃燒固體燃燒的上述方法，一般獲得下述性能①NOX氣體的生成量為150-250ppm(相當於6%O2)，②燃燒效率為90-95%。
由現有技術的燃燒方法所能達到的上述性能水平使人不滿意。
因此本發明的目的是提供一種用流化床燃燒固體燃料的改進方法，其中NOX氣體的生成量少而燃燒效率高。
根據本發明的一個特徵，提供了一種用流化床燃燒固體燃料的方法，該方法包括以下各個步驟通過流化床上的主迴路空氣入口送入主迴路空氣，使流化床裡的空氣量與理論空氣量的比大約為0.6-0.8;通過流化床上方空間的第二迴路空氣入口送入第二迴路空氣，使送入第二迴路空氣後空氣量與理論空氣量的比可到0.8-1.0左右;通過上方空間裡的第二迴路空氣入口以上的第三迴路空氣入口送入第三迴路的空氣，使送入該空氣後的空氣量與理論空氣量的比可達1.0或更高;以及使從流化床飛出的未燃盡煤灰重新循環回流化床。
根據本發明，由於除了以前用的第二迴路空氣進口外，在流化床燃燒爐的上方空間裡還有第三迴路空氣進口，並且使由主迴路空氣在流化床裡形成的空氣量與理論空氣量的比為0.6-0.8，流化床裡因缺少空氣而呈現出還原性燃燒，因此抑制了NOX氣體的產生。通過經流化床上方空間的第二迴路空氣入口送入第二迴路的空氣，使在流化床裡生成的未燃燒氣體部分地燃燒，且其溫度達到900-1000℃。即使在送入第二迴路空氣以後，該空氣量與理論空氣量的比才為0.8-1.0左右，這表示它是一種還原氣氛。而且由於該部分的溫度是900℃或900℃以上的高溫，這將發生NOX氣體的還原和NH3、HCN氣體分解。此後，通過經過空間裡第二迴路空氣入口上方的第三迴路空氣入口送入第三迴路的空氣，使未燃燒的CO氣體燃燒，這樣燃燒過程就完成了。
從流化床噴飛出的未燃盡煤灰的循環不僅提高了燃燒效率，而且由於往流化床裡添進了未燃燒的碳而近一步加強了流化床裡的還原氣氛，因而有效地使NOX氣體還原。
關於流化床裡的溫度，其溫度越低，就越能抑制流化床裡NOX氣體的生成量，因此，從抑制NOX氣體的產生量來看，較低溫度是較好的。
結合附圖通過下面對本發明一個最佳實施例的說明，可使本發明的上述和其他目的、特徵和優點更顯而易見。
在附圖中，
圖1是本發明一個最佳實施例的用流化床燃燒固體燃料的方法的示意圖，圖2表示出由主迴路空氣形成的空氣量的比值與NOX氣體生成量之間的關係曲線，圖3表示送入第二迴路空氣後的空氣量的比與NOX生成量之間的關係曲線，及該空氣量的比與上方空間溫度的關係曲線，圖4表示循環比與NOX氣體生成量的關係曲線，及該循環比與燃燒效率之間的關係曲線，圖5表示流化床內的溫度與NOX氣體生成量之間的關係曲線，圖6是現有技術用流化床燃燒固體燃料的方法簡圖。
現在參照圖1按照本發明的一個最佳實施例說明用流化床燃燒固體燃料的方法。
在圖1中，和圖6相同的數字表示相同的作用和名稱。現在參看圖1。把主迴路空氣經過在裝了流動材料(如砂子、灰石等)的流化床1的底部主迴路空氣進口送入，使流動材料流化，然後把如煤或其他類似固體燃料經裝料口3裝入。由控制裝置(圖中未畫出)調節主迴路空氣的流量使流化床裡的空氣量與理論空氣量的比大約等於0.6-0.8。
調節流過流化床1裡的熱交換器管道4的流體流量使流化床1裡的溫度保持在800-1000℃。
在流化床1裡，由於空氣量與理論空氣量的比為0.6-0.8而呈現出還原氣氛，所以生成未燃燒氣體，但是經流化床1的上方空間靠下部分5a附近的第二迴路空氣入口7送入的第二迴路空氣使一部分未燃燒氣體燃燒。因此，上方空間靠下部分5a的溫度大約在900-1100℃。要指出的是通過調節從第二迴路空氣的入口7送入的空氣量使該區域的空氣量與理論空氣量的比達到大約0.8-1.0。
再有，為了使其餘未燃燒氣體(主要是CO)燃燒，把第三迴路的空氣經流化床1上方空間的靠上部分5b附近的第三迴路空氣入口14送入，並且使燃燒過程在該部分完成。
要指出的是通過調節第三迴路的空氣流量使送入第三迴路後的空氣量與理論空氣量的比達到1.0左右或更高。
用對流式熱交換器6冷卻並且從除塵器8裡未燃燒盡煤灰中分離出的燃燒產生的廢氣從除塵器的排放口13排入大氣。在除塵器8裡分離出來的未燃燒盡煤灰被儲存在儲存室9，然後把它們以等於或大於1的循環比例經未燃燒盡煤灰加料器10和循環管道11送回流化床1，此外把與裝到燃燒系統裡的煤所含煤灰含量相應的煤灰經儲存室9的煤灰排放口12排放到外邊。
為了參照起見，將主迴路空氣形成的空氣量與理論空氣量的比和NOX生成量之間的關係曲線示於圖2。正如從圖2所示曲線所見，當由主迴路的空氣形成的空氣量與理論空氣量的比減小時，NOX的生成量也減少，並且當該空氣量的比在0.6-0.8時，NOX的生成量最少。如果由主迴路的空氣形成的空氣量的比近一步減小，未燃燒氣體將增加，同時由於上方空間裡未燃燒氣體的增加，使NOX的生成量也增加。因為這個理由主迴路的空氣在流化床1裡形成的空氣量與理論空氣量的比被調整在0.6-0.8左右。
圖3表示出送入第二迴路空氣後的空氣量與理論空氣量的比同NOX生成量之間的關係曲線以及主迴路空氣量的比為0.7時送入第二迴路空氣後的空氣量與理論空氣量的比同上方空間的溫度之間的關係曲線。
如由圖3所示曲線所見，當送入第二迴路空氣後的空氣量的比調到0.8-1.0時，呈現還原性氣氛的上方空間的溫度要升高，並且NOX的生成會減少。
此外，圖4表示未燃燒煤灰的循環比例與NOX生成量之間的關係曲線以及前者和燃燒效率之間的關係曲線。如圖4所示曲線所見，增加循環比例，NOX的生成量將減少，燃燒效率增加。要指出的是循環比例等於或大於1時，各種效果幾乎都達到飽和，所以循環比例要等於或大於1。
再有，圖5表示流化床裡的溫度與NOX生成量之間的關係曲線，正如由圖5所示曲線所見，由於降低了流化床的溫度，所以NOX的生成量減少了。但是如果流化床的溫度降得過低，燃燒效率將變低，因此流化床的溫度最好選在800-1000℃之間。
如上詳細所述，按照本發明，NOX的生成量與當前燃燒方法的相比大大減少了，而且大大提高了燃燒效率。這些改進可用數字更具體地說明如下(1)NOX的生成量降低了而且在燒普通煤時，NOX的生成量為100ppm(6%O2)或更少些。
(2)燃燒效率提高到95-99%左右。
儘管上面用本發明的一個最佳實施例說明了本發明的原理，當然在不違背本發明實質前提下可以舉出本發明的無數個不同實施例。
權利要求
1.一種用流化床燃燒如煤、油焦及油頁巖等固體燃料的方法，其特徵在於包括以下各個步驟(1)把主迴路的空氣經流化床上的主迴路空氣入口送入，使該流化床裡的空氣量與理論空氣量的比為0.6-0.8左右，(2)把第二迴路的空氣經流化床的上方空間裡的第二迴路空氣入口送入，使送入第二迴路的空氣後的空氣量與理論空氣量的比達到0.8-1.0左右，(3)把第三迴路的空氣經該上方空間裡的第二迴路入口以上的第三迴路空氣入口送入，使送入第三迴路空氣後的空氣量與理論空氣量的比等於或大於1.0。
2.一種如權利要求1的燃燒固體燃料的方法，其特徵是把從流化床噴飛出的未燃燒盡煤灰重新送回流化床。
全文摘要
改進的用流化床燃燒固體燃料的方法，減少NO
文檔編號F23C10/10GK1035173SQ8910017
公開日1989年8月30日 申請日期1989年1月12日 優先權日1988年1月12日
發明者山內康弘, 荒川善久, 藤間幸久, 竹永清昌, 日野裕一 申請人:三菱重工業株式會社