專利名稱：一種用生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝的燃燒方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤粉鍋爐低NOx排放的燃燒方法及其裝置，尤其涉及利用生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝的燃燒方法及其裝置。
背景技術(shù)：
煤粉燃燒是形成氮氧化物排放的重要來源，低NOx的燃燒器的脫硝率一般低于50％，因此不能滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。再燃燒法的脫硝率可以達(dá)到70％以上，但目前國外在再燃脫硝方面主要采用天然氣。我國天然氣資源主要分布在西部，因此東部和沿海地區(qū)發(fā)展天然氣再燃脫硝受到限制。有關(guān)研究表明，生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝效率比天然氣更高。但利用生物質(zhì)熱解氣脫硝的方法和設(shè)備目前幾乎沒有。美國FW公司在芬蘭開發(fā)生物質(zhì)氣化爐，它作為煤粉爐的一個附床，熱解氣化后的氣體噴到煤粉爐的火焰中心燃燒掉，其目的是處理生物質(zhì)，沒有利用生物質(zhì)熱解氣體的脫硝功能。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝的燃燒方法及其裝置，它利用易得的生物質(zhì)為原料，進(jìn)行再燃脫硝，通過簡單的裝置，實(shí)現(xiàn)高脫硝效率。
為了達(dá)到上述的發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn)一種用生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝的燃燒方法，其步驟為(1)煤粉通過循環(huán)流化床中煤粉爐內(nèi)的煤粉燃燒器進(jìn)入煤粉爐的爐膛底部即主燃區(qū)燃燒，在該區(qū)形成含有NOx的氣體；(2)煤粉爐尾部煙道來的部分熱煙氣作為空氣進(jìn)入循環(huán)流化床的熱解氣化爐內(nèi)，生物質(zhì)在循環(huán)流化床的氣化爐內(nèi)進(jìn)行熱解氣化反應(yīng)；(3)氣化爐內(nèi)進(jìn)行熱解氣化反應(yīng)后的熱解氣體噴入煤粉爐爐膛的中上部還原區(qū)，不完全燃燒形成碳?xì)浠衔锊⑴c從煤粉爐下部燃燒形成的NO反應(yīng)形成N2；(4)從煤粉爐爐膛的還原區(qū)上部噴入空氣，形成燃盡區(qū)，使沒有完全燃燒的碳?xì)浠衔锿耆紵?。其中步驟(1)所述的主燃區(qū)過量空氣系數(shù)為1.0-1.2。其中步驟(3)所述的還原區(qū)過量空氣系數(shù)為0.8-0.9。其中步驟(4)所述的燃盡區(qū)過量空氣系數(shù)為1.0-1.2。
在上述方法中，煤粉爐爐膛內(nèi)煤的發(fā)熱量占80％-85％，生物熱解質(zhì)占發(fā)熱量的15％-20％。
實(shí)現(xiàn)上述的一種用生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝的燃燒方法的裝置，它主要由氣化爐、煤粉爐及其之間的連接構(gòu)成，氣化爐由氣化室進(jìn)風(fēng)管道、風(fēng)機(jī)、進(jìn)料口、旋風(fēng)分離器、返料料腿、出灰蛟籠及出風(fēng)管道構(gòu)成，進(jìn)料口及出灰蛟籠與氣化室連通，風(fēng)機(jī)安裝于進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)，氣化室的上部連通至旋風(fēng)分離器中，返料料腿將旋風(fēng)分離器與氣化室下部連通；氣化爐外敷有保溫材料層；煤粉爐主要由爐膛、燃燒器、煙道和內(nèi)部的換熱器、除塵器、引風(fēng)機(jī)構(gòu)成，爐膛內(nèi)分三個區(qū)域，即主燃區(qū)、還原區(qū)、燃盡區(qū)，燃燒器位于主燃區(qū)處，還原區(qū)有再燃燃料噴口，爐膛燃盡區(qū)處帶有燃盡風(fēng)噴口；氣化爐的進(jìn)風(fēng)管道和煤粉爐的尾部煙道相通；氣化爐的出風(fēng)管道通過煤粉爐上的再燃燃料噴口與煤粉爐的還原區(qū)連通。
該裝置在應(yīng)用時，部分煙氣通過進(jìn)風(fēng)管道中的風(fēng)機(jī)作用進(jìn)入氣化爐中，在此與從生物質(zhì)進(jìn)料口進(jìn)入氣化爐的生物質(zhì)發(fā)生熱解氣化反應(yīng)，形成的熱解氣化氣體經(jīng)過旋風(fēng)分離器后，通過與氣化爐連接的出風(fēng)管道及煤粉爐爐膛的再燃燃料噴口進(jìn)入煤粉爐爐膛，沒有反應(yīng)完畢的生物質(zhì)通過旋風(fēng)分離器和返料料腿再返回至氣化爐的氣化室內(nèi)。而在煤粉爐內(nèi)，主燃區(qū)燃燒形成的含有NOx的氣體進(jìn)入還原區(qū)后，與熱解氣化氣體發(fā)生反應(yīng)形成含N2的氣體，該氣體進(jìn)入燃盡區(qū)后，由于有部分空氣通過燃盡風(fēng)噴口進(jìn)入該區(qū)，因此沒有燃燒完全的熱解氣體及煤粉在該區(qū)進(jìn)一步燃燒，熱的煙氣分別經(jīng)過過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器進(jìn)行熱交換，最后經(jīng)除塵器凈化，在引風(fēng)機(jī)的作用下經(jīng)過煙囪排出。由于氣化爐的氣體來自煤粉爐的高溫?zé)煔?，氣化爐出來的氣體進(jìn)入煤粉爐上部，從而實(shí)現(xiàn)再燃脫硝和煙氣再循環(huán)脫硝的雙重功能。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較所具有的優(yōu)點(diǎn)是1、利用現(xiàn)有的豐富的生物質(zhì)資源，在基本不影響煤粉爐原來燃燒狀況的條件下，有效降低氮氧化物的排放，可以減少氮氧化物的排放量80％以上；2、易于對現(xiàn)有鍋爐進(jìn)行改造，且不受地區(qū)資源限制；3、該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)施上方便易行，運(yùn)行可靠。
本發(fā)明主要適用于煤粉鍋爐，尤其適合于大中型鍋爐，具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是應(yīng)用本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的俯視圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例如圖1、2所示的裝置，該裝置采取用生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝的方法。該裝置主要包括氣化爐2、煤粉爐20、過熱器、尾部煙道19、除塵器15及引風(fēng)機(jī)16構(gòu)成。氣化爐2主要用于生成生物質(zhì)熱解氣，其主要包括氣化室21、進(jìn)風(fēng)管道17、風(fēng)機(jī)6、生物質(zhì)的進(jìn)料口1、旋風(fēng)分離器3、返料料腿4、出灰蛟籠5及出風(fēng)管道22構(gòu)成，氣化室21為氣化爐的核心部件，其一側(cè)帶有進(jìn)料口1，底部帶有出灰蛟籠5，氣化室21與旋風(fēng)分離器3相連通，旋風(fēng)分離器3上端通過出風(fēng)管道22與煤粉爐20連接，下端通過返料料腿4通至氣化室21內(nèi)，風(fēng)機(jī)6安裝于進(jìn)風(fēng)管道17內(nèi)，進(jìn)風(fēng)管道17將氣化室21與尾部煙道19連接。煤粉爐20的爐膛18內(nèi)主燃區(qū)安裝有燃燒器7，在還原區(qū)帶有再燃燃料噴口8，在燃盡區(qū)帶有燃盡風(fēng)噴口9，出風(fēng)管道22與煤粉爐20上的再燃燃料噴口8連接。煤粉爐20上部通至與煤粉爐連通的過熱器中，過熱器包括屏式過熱器10，高溫對流過熱器11及低溫對流過熱器12，過熱器與尾部煙道19連接，尾部煙道內(nèi)安裝有省煤器13、空氣預(yù)熱器14，尾部煙道19與除塵器15連接，除塵器15通過引風(fēng)機(jī)16與通往大氣的煙囪連通。在氣化爐2的外部敷有保溫材料層23。
該裝置所采用的燃燒方法是(1)煤粉通過煤粉燃燒器7進(jìn)入煤粉爐20的爐膛18底部即主燃區(qū)A中燃燒，形成含有NOx的氣體，該區(qū)的過量空氣系數(shù)為1.0-1.2；(2)以煤粉爐尾部煙道19中的煙氣作為空氣，生物質(zhì)在循環(huán)流化床的氣化爐內(nèi)2進(jìn)行熱解氣化反應(yīng)，還原區(qū)B的過量空氣系數(shù)為0.8-0.9；(3)熱解氣體通過出風(fēng)管道22噴入煤粉爐爐膛18的中上部的還原區(qū)B，不完全燃燒形成碳?xì)浠衔锊⑴c從煤粉爐下部燃燒形成的NO反應(yīng)形成N2；(4)從還原區(qū)B上部的燃盡風(fēng)噴口9噴入空氣，使沒有完全燃燒的碳?xì)浠衔锿耆紵?，這個區(qū)域形成燃盡區(qū)C，所述的燃盡區(qū)C的過量空氣系數(shù)為1.0-1.2。
在實(shí)施過程中，煙氣通過風(fēng)機(jī)6的作用進(jìn)入氣化爐2并與由生物質(zhì)進(jìn)料口進(jìn)入氣化爐2的生物質(zhì)發(fā)生熱解氣化反應(yīng)，形成的熱解氣化氣體經(jīng)過旋風(fēng)分離器3分離后，通過再燃燃料噴口8進(jìn)入煤粉爐爐膛18，沒有反應(yīng)完畢的生物質(zhì)通過旋風(fēng)分離器3和返料料腿4再循環(huán)入循環(huán)流化床氣化爐2；煤粉通過煤粉燃燒器7進(jìn)入煤粉爐爐膛18主燃區(qū)A中，形成含有NOx的氣體并與熱解氣化氣體在還原區(qū)B中發(fā)生反應(yīng)，部分空氣通過燃盡風(fēng)噴口9進(jìn)入煤粉爐爐膛18，在燃盡區(qū)C中完全燃燒，煙氣分別經(jīng)過熱器10、高溫對流過熱器11，低溫對流過熱器12，省煤器13、空氣預(yù)熱器14、除塵器15、引風(fēng)機(jī)16到煙囪。其中氣化爐2外敷保溫材料層23，可以保證生物質(zhì)熱解氣化所必需的溫度?，F(xiàn)場的生物質(zhì)一般含有較多水分，生物質(zhì)不需要先干燥而直接進(jìn)入氣化爐2內(nèi)，水分蒸發(fā)后參加氣化過程，形成碳?xì)浠衔?。氣化爐2所需要空氣為煤粉爐尾部煙道19來的煙氣，煙氣中有一定溫度，同時含氧量不多，保證熱解氣化的進(jìn)行。
在煤粉爐20內(nèi)的燃燒過程中，主燃料煤粉的發(fā)熱量占80％-85％，而來自氣化爐2的生物熱解后氣體占發(fā)熱量15％-20％。
采用上述的方法及其裝置可同時實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝和煙氣再循環(huán)脫硝，有效降低NOx的排放，使脫硝率達(dá)80％以上，且不受地區(qū)資源所限，利用到處可見的生物質(zhì)原料即可達(dá)到減少污染，保護(hù)環(huán)境的目的，容易對現(xiàn)有鍋爐進(jìn)行改造，以符合環(huán)保要求，由此該項(xiàng)技術(shù)具有廣泛的推廣、使用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種用生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝的燃燒方法，其步驟為(1)煤粉通過煤粉爐的燃燒器進(jìn)入煤粉爐爐膛底部即主燃區(qū)燃燒，該區(qū)形成NOx的氣體；(2)煤粉爐尾部煙道來的部分熱煙氣作為空氣進(jìn)入循環(huán)流化床的熱解氣化爐內(nèi)，生物質(zhì)在循環(huán)流化床的氣化爐內(nèi)進(jìn)行熱解氣化反應(yīng)；(3)氣化爐內(nèi)進(jìn)行熱解氣化反應(yīng)后的熱解氣體噴入煤粉爐爐膛的中上部還原區(qū)，不完全燃燒形成碳?xì)浠衔锊⑴c從煤粉爐下部燃燒形成的NO反應(yīng)形成N2；(4)從煤粉爐爐膛的還原區(qū)上部噴入空氣，形成燃盡區(qū)，使沒有完全燃燒的碳?xì)浠衔锿耆紵?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝的燃燒方法，其特征是步驟(1)所述的主燃區(qū)過量空氣系數(shù)為1.0-1.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝的燃燒方法，其特征是步驟(3)所述的還原區(qū)過量空氣系數(shù)為0.8-0.9。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝的燃燒方法，其特征是步驟(4)所述的燃盡區(qū)過量空氣系數(shù)為1.0-1.2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝的燃燒方法，其特征是煤粉爐爐膛內(nèi)煤的發(fā)熱量占80％-85％，生物熱解質(zhì)發(fā)熱量占15％-20％。
6.一種實(shí)現(xiàn)用生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝的燃燒方法的裝置，它主要由氣化爐、煤粉爐及其之間的連接構(gòu)成，氣化爐由氣化室進(jìn)風(fēng)管道、風(fēng)機(jī)、進(jìn)料口、旋風(fēng)分離器、返料料腿、出灰蛟籠及出風(fēng)管道構(gòu)成，進(jìn)料口及出灰蛟籠與氣化室連通，風(fēng)機(jī)安裝于進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)，氣化室的上部連通至旋風(fēng)分離器中，返料料腿將旋風(fēng)分離器與氣化室下部連通；氣化爐外敷有保溫材料層；煤粉爐主要由爐膛、燃燒器、煙道和內(nèi)部的換熱器、除塵器、引風(fēng)機(jī)構(gòu)成，爐膛內(nèi)分三個區(qū)域，即主燃區(qū)、還原區(qū)、燃盡區(qū)，燃燒器位于主燃區(qū)處，還原區(qū)有再燃燃料噴口，爐膛燃盡區(qū)處帶有燃盡風(fēng)噴口；其特征在于氣化爐的進(jìn)風(fēng)管道和煤粉爐的尾部煙道相通；氣化爐的出風(fēng)管道通過煤粉爐上的再燃燃料噴口與爐粉爐的還原區(qū)連通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用生物質(zhì)熱解氣再燃脫硝的燃燒方法及其裝置，解決了再燃脫銷領(lǐng)域中沒有利用過生物質(zhì)熱解氣體的脫硝功能。其方法是利用從煤粉爐尾部煙道來的部分熱煙氣進(jìn)入熱解氣化爐內(nèi)使其中生物質(zhì)熱解氣化；熱解氣體噴入煤粉爐還原區(qū)，使?fàn)t內(nèi)的NOx反應(yīng)形成N
文檔編號F23C10/00GK1415891SQ01134298
公開日2003年5月7日 申請日期2001年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月31日
發(fā)明者沈伯雄, 姚強(qiáng), 項(xiàng)光明, 劉惠永, 廖洪強(qiáng), 徐紀(jì)清 申請人:清華大學(xué), 清華同方股份有限公司