利用煤粉和生物質混合再燃降低no的製作方法
2023-06-03 05:09:36 1
專利名稱：利用煤粉和生物質混合再燃降低no的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用煤粉和生物質混合再燃降低NOx排放的方法及鍋爐系統，屬於燃燒技術領域。
背景技術：
再燃燒技術可以顯著降低NOx排放，其技術主要特點是將爐內燃燒過程沿爐膛高度分成三個燃燒區，即主燃燒區、再燃區和燃燼區。它是利用燃料分級燃燒技術，將80％左右的燃料送入主燃燒區，在氧氣充裕(即α＞1)的環境中燃燒生成NOx，其餘20％左右的燃料送入再燃燒區，形成缺氧的還原性氣氛(α＜1)。主燃燒區內生成NOx在再燃區內還原性氣氛中發生還原反應，迫使NOx還原為N2，最後在再燃區的上部的燃燼區內補入部分空氣，保證燃燒產物完全燃燒。再燃燃料有氣體、液體和固體燃料，如天然氣、油、煤和生物質等。天然氣是最佳的再燃燃料，但是由於天然氣價格較高，且儲量有限，不適合大規模推廣。近幾年研究認為褐煤或褐煤焦也是一種很好的再燃燃料，但單純採用煤粉再燃技術，對煤粉細度要求較高(通常＜10μm)，且飛灰含炭量較大，影響燃燒效率，同時其NOX還原效率難以突破60％。因此，選擇合適再燃燃料，並優化工藝組合，進一步提高再燃技術中NOx還原效率是亟待解決的課題。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的技術缺陷，提供一種利用煤粉和生物質混合再燃降低NOx排放的方法及鍋爐系統。
本發明利用煤粉和生物質混合再燃降低NOx排放的方法，將爐內燃燒過程沿爐膛高度分成三個燃燒區，即主燃燒區、再燃區和燃燼區；將75～85％左右的燃料送入主燃燒區，在氧氣充裕(即α＞1)的環境中燃燒生成NOx，其餘15～25％左右的燃料送入再燃燒區，形成缺氧的還原性氣氛(α＜1)；最後在再燃區的上部的燃燼區內補入部分空氣，保證燃燒產物完全燃燒；其特徵是再燃區分為一級再燃區和二級再燃區，向一級再燃區噴送入煤粉，將生物質經過乾燥、粉磨預處理後向二級再燃區噴送；在一級再燃區內主要完成煤粉熱解和焦炭生成過程，在二級再燃區內實現NOx還原反應，利用缺氧條件下揮發份燃燒和焦炭對CO與NO反應的催化還原作用，進一步還原主燃區內生成的NOx，達到低NOx排放的目的。
本發明利用煤粉和生物質混合再燃降低NOx排放的鍋爐系統，包含有爐膛，爐膛由下到上分為主燃燒區、再燃燒區和燃燼區；其特徵是再燃區由下到上分為一級再燃區和二級再燃區；一次風管2與主燃區噴口5和一級再燃區噴口4連接，生物質加料管6、生物質乾燥裝置7、生物質粉磨裝置8、生物質輸送管12和二級再燃區噴口13依次連接，生物質乏氣管9和熱風輸送管3與燃燼風口14連接，提供燃料完全燃燒所需的燃燼風。
優化方案是在所述生物質粉磨裝置8和生物質輸送管12之間依次設置生物質中間儲倉10和生物質給料器11。
本發明實現煤粉和生物質混合再燃降低NOx排放的理論基礎是利用煤粉和生物質揮發份析出和焦炭燃燒的特點，將再燃燃料分別設置在爐膛不同的區域，並提供相應的空氣量，使得揮發份析出燃燒和焦炭催化燃燒有機結合，減緩生物質揮發份在二級再燃區燃燒速度，強化焦炭對CO與NO反應之間的異相催化還原作用，解決了單純煤粉再燃時燃燼差，NOx還原率低的問題，實現了煤粉和生物質混合再燃的低NOx排放。
本發明的優點1)將煤粉和生物質分層噴入，可以避免揮發份燃燒與焦炭燃燒之間的矛盾，顯著改善燃燒狀況，提高鍋爐燃燒效率；2)再燃燃料噴入點布置在燃燒器上部，對主燃燒器基本不作改動，對爐內燃燒影響不大；3)對煤粉粒度無特殊要求，無需增加超細煤粉粉磨設備，對鍋爐燃燒設備改動少，投資省，運行費用低；4)可以利用可再生的生物質燃料；5)再燃區內的缺氧燃燒以及焦炭的異相還原作用可以顯著降低NOx排放80％左右。
圖1是本發明利用煤粉和生物質混合再燃降低NOx排放的鍋爐系統結構框圖；圖2是本發明利用煤粉和生物質混合再燃降低NOx排放的鍋爐系統結構框圖(在生物質粉磨裝置和生物質輸送管12之間依次設置有生物質中間儲倉10和生物質給料器)。
具體實施例方式
下面結合具體實施例和附圖，對本發明作進一步詳細說明。
實施例1如圖1所示，利用煤粉和生物質混合再燃降低NOx排放的鍋爐系統，包含有爐膛，爐膛由下到上分為主燃燒區I、再燃燒區II和燃燼區III；再燃區由下到上分為一級再燃區IIa和二級再燃區IIb；一次風管2與主燃區噴口5和一級再燃區噴口4連接，生物質加料管6、生物質乾燥裝置7、生物質粉磨裝置8、生物質中間儲倉10、生物質給料器11、生物質輸送管12和二級再燃區噴口13依次連接，生物質乏氣管9和熱風輸送管3與燃燼風口14連接，提供燃料完全燃燒所需的燃燼風。
本實施例為中間儲倉式生物質再燃燃料輸送系統。電站鍋爐制粉系統的煤粉由一次風管2分成2股，分別連接到一級再燃區燃料噴口4和爐膛主燃燒器5；生物質再燃燃料由加料管6送入生物質乾燥裝置7，乾燥後的生物質送入生物質粉磨裝置8，粉磨好的細生物質(粒度小於1mm)進入生物質中間儲倉10，再經生物質給料器11，由熱風攜帶經生物質輸送管道12輸送到二級再燃燃料噴口13。生物質乾燥和粉磨後的乏氣通過乏氣輸送管9與燃燼風噴口14連接，不足的燃燼風由熱風管3送入的熱風補充。其特徵在於再燃區的二級布置及相應再燃燃料的供給，通過再燃燃料的兩級供給(其中生物質約佔總燃料供給10％)，在爐膛內部實現了環境不同的還原性氣氛。對於煤粉而言，在一級再燃區內迅速完成熱解反應，其揮發份同相還原部分主燃區生成的NOx，在此條件下生成的焦炭隨高溫煙氣進入二級再燃區內；在二級再燃區富燃條件下，細生物質在高溫下迅速完成熱解，析出大量的揮發份，形成較強的還原性氣氛，在焦炭異相催化還原作用下，強化了CO和NO的異相還原反應，迫使更多的NOx被還原成N2。乾燥生物質的乏氣和部分熱風通過燃燼風口進入爐膛的燃燼區，保證燃料在爐內的充分燃燒。初步計算表明，僅靠生物質乾燥乏氣作為燃燼風在份額上是不夠的，因此必須摻入部分二次風。這種布置方式也有利於在停投生物質或停投所有再燃燃料時，實施煤粉再燃或空氣分級控制NOx的操作。
實施例2如圖2所示，利用煤粉和生物質混合再燃降低NOx排放的鍋爐系統，包含有爐膛，爐膛由下到上分為主燃燒區I、再燃燒區II和燃燼區III；再燃區由下到上分為一級再燃區II-1和二級再燃區II-2；一次風管2與主燃區噴口5和一級再燃區噴口4連接，生物質加料管6、生物質乾燥裝置7、生物質粉磨裝置8、生物質輸送管12和二級再燃區噴口13依次連接，生物質乏氣管9和熱風輸送管3與燃燼風口14連接，提供燃料完全燃燒所需的燃燼風。
本實施例為直吹式生物質再燃燃料輸送系統。經過電站鍋爐制粉系統的煤粉由一次風管2分成2股，分別連接到一級再燃燃料噴口4和爐膛主燃燒器5；生物質再燃燃料由加料管6送入生物質乾燥裝置7，乾燥後的生物質送入生物質粉磨裝置8，粉磨好的生物質經生物質輸送管道12直接到二級再燃燃料噴口13。生物質乾燥後的乏氣通過乏氣輸送管9與燃燼風噴口14連接，不足的燃燼風由熱風管3送入的熱風補充。其爐內NOx還原的特徵與實施例1類似，其主要區別在於採用生物質直吹制粉系統，系統更簡單，生物質經過乾燥，破碎和粉磨等預處理後，直接送入爐膛參與再燃反應，節省儲存設備，投資省，費用低。採用該布置同樣可以在生物質停運時實現煤粉再燃和分級燃燒操作。
上述兩實施例中的設備使用燃燒過程，就是本發明利用煤粉和生物質混合再燃降低NOx排放的方法的實施過程。
權利要求
1.一種利用煤粉和生物質混合再燃降低NOx排放的方法，將爐內燃燒過程沿爐膛高度分成主燃燒區、再燃區和燃燼區；將75～85％的燃料送入主燃燒區，在氧氣充裕的環境中燃燒生成NOx，其餘15～25％的燃料送入再燃燒區，形成缺氧的還原性氣氛；最後在再燃區的上部的燃燼區內補入部分空氣，保證燃燒產物完全燃燒；其特徵是再燃區分為一級再燃區和二級再燃區，向一級再燃區噴送入煤粉，將生物質經過乾燥、粉磨預處理後向二級再燃區噴送；在一級再燃區內主要完成煤粉熱解和焦炭生成過程，在二級再燃區內實現NOx還原反應，利用缺氧條件下揮發份燃燒和焦炭對CO與NO反應的催化還原作用，進一步還原主燃區內生成的NOx。
2.一種利用煤粉和生物質混合再燃降低NOx排放的鍋爐系統，包含有爐膛，爐膛由下到上分為主燃燒區(I)、再燃燒區(II)和燃燼區(III)；其特徵是再燃區由下到上分為一級再燃區(IIa)和二級再燃區(IIb)；一次風管(2)與主燃區噴口(5)和一級再燃區噴口(4)連接，生物質加料管(6)、生物質乾燥裝置(7)、生物質粉磨裝置(8)、生物質輸送管(12)和二級再燃區噴口(13)依次連接，生物質乏氣管(9)和熱風輸送管(3)與燃燼風口(14)連接，提供燃料完全燃燒所需的燃燼風。
3.根據權利要求2所述的利用煤粉和生物質混合再燃降低NOx排放的鍋爐系統，其特徵是在所述生物質粉磨裝置(8)和生物質輸送管(12)之間依次設置生物質中間儲倉(10)和生物質給料器(11)。
全文摘要
本發明公開了一種利用煤粉和生物質混合再燃降低NO
文檔編號F23B90/06GK1963299SQ200610098040
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月28日 優先權日2006年11月28日
發明者盧平, 徐生榮, 祝秀明 申請人:南京師範大學