專利名稱：利用煤粉和生物質(zhì)混合再燃降低no的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用煤粉和生物質(zhì)混合再燃降低NOx排放的方法及鍋爐系統(tǒng)，屬于燃燒技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
再燃燒技術(shù)可以顯著降低NOx排放，其技術(shù)主要特點是將爐內(nèi)燃燒過程沿爐膛高度分成三個燃燒區(qū)，即主燃燒區(qū)、再燃區(qū)和燃燼區(qū)。它是利用燃料分級燃燒技術(shù)，將80％左右的燃料送入主燃燒區(qū)，在氧氣充裕(即α＞1)的環(huán)境中燃燒生成NOx，其余20％左右的燃料送入再燃燒區(qū)，形成缺氧的還原性氣氛(α＜1)。主燃燒區(qū)內(nèi)生成NOx在再燃區(qū)內(nèi)還原性氣氛中發(fā)生還原反應(yīng)，迫使NOx還原為N2，最后在再燃區(qū)的上部的燃燼區(qū)內(nèi)補入部分空氣，保證燃燒產(chǎn)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(zhì)等。天然氣是最佳的再燃燃料，但是由于天然氣價格較高，且儲量有限，不適合大規(guī)模推廣。近幾年研究認(rèn)為褐煤或褐煤焦也是一種很好的再燃燃料，但單純采用煤粉再燃技術(shù)，對煤粉細(xì)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，并優(yōu)化工藝組合，進一步提高再燃技術(shù)中NOx還原效率是亟待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷，提供一種利用煤粉和生物質(zhì)混合再燃降低NOx排放的方法及鍋爐系統(tǒng)。
本發(fā)明利用煤粉和生物質(zhì)混合再燃降低NOx排放的方法，將爐內(nèi)燃燒過程沿爐膛高度分成三個燃燒區(qū)，即主燃燒區(qū)、再燃區(qū)和燃燼區(qū)；將75～85％左右的燃料送入主燃燒區(qū)，在氧氣充裕(即α＞1)的環(huán)境中燃燒生成NOx，其余15～25％左右的燃料送入再燃燒區(qū)，形成缺氧的還原性氣氛(α＜1)；最后在再燃區(qū)的上部的燃燼區(qū)內(nèi)補入部分空氣，保證燃燒產(chǎn)物完全燃燒；其特征是再燃區(qū)分為一級再燃區(qū)和二級再燃區(qū)，向一級再燃區(qū)噴送入煤粉，將生物質(zhì)經(jīng)過干燥、粉磨預(yù)處理后向二級再燃區(qū)噴送；在一級再燃區(qū)內(nèi)主要完成煤粉熱解和焦炭生成過程，在二級再燃區(qū)內(nèi)實現(xiàn)NOx還原反應(yīng)，利用缺氧條件下?lián)]發(fā)份燃燒和焦炭對CO與NO反應(yīng)的催化還原作用，進一步還原主燃區(qū)內(nèi)生成的NOx，達到低NOx排放的目的。
本發(fā)明利用煤粉和生物質(zhì)混合再燃降低NOx排放的鍋爐系統(tǒng)，包含有爐膛，爐膛由下到上分為主燃燒區(qū)、再燃燒區(qū)和燃燼區(qū)；其特征是再燃區(qū)由下到上分為一級再燃區(qū)和二級再燃區(qū)；一次風(fēng)管2與主燃區(qū)噴口5和一級再燃區(qū)噴口4連接，生物質(zhì)加料管6、生物質(zhì)干燥裝置7、生物質(zhì)粉磨裝置8、生物質(zhì)輸送管12和二級再燃區(qū)噴口13依次連接，生物質(zhì)乏氣管9和熱風(fēng)輸送管3與燃燼風(fēng)口14連接，提供燃料完全燃燒所需的燃燼風(fēng)。
優(yōu)化方案是在所述生物質(zhì)粉磨裝置8和生物質(zhì)輸送管12之間依次設(shè)置生物質(zhì)中間儲倉10和生物質(zhì)給料器11。
本發(fā)明實現(xiàn)煤粉和生物質(zhì)混合再燃降低NOx排放的理論基礎(chǔ)是利用煤粉和生物質(zhì)揮發(fā)份析出和焦炭燃燒的特點，將再燃燃料分別設(shè)置在爐膛不同的區(qū)域，并提供相應(yīng)的空氣量，使得揮發(fā)份析出燃燒和焦炭催化燃燒有機結(jié)合，減緩生物質(zhì)揮發(fā)份在二級再燃區(qū)燃燒速度，強化焦炭對CO與NO反應(yīng)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(xiàn)了煤粉和生物質(zhì)混合再燃的低NOx排放。
本發(fā)明的優(yōu)點1)將煤粉和生物質(zhì)分層噴入，可以避免揮發(fā)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(nèi)燃燒影響不大；3)對煤粉粒度無特殊要求，無需增加超細(xì)煤粉粉磨設(shè)備，對鍋爐燃燒設(shè)備改動少，投資省，運行費用低；4)可以利用可再生的生物質(zhì)燃料；5)再燃區(qū)內(nèi)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(fā)明利用煤粉和生物質(zhì)混合再燃降低NOx排放的鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明利用煤粉和生物質(zhì)混合再燃降低NOx排放的鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖(在生物質(zhì)粉磨裝置和生物質(zhì)輸送管12之間依次設(shè)置有生物質(zhì)中間儲倉10和生物質(zhì)給料器)。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
實施例1如圖1所示，利用煤粉和生物質(zhì)混合再燃降低NOx排放的鍋爐系統(tǒng)，包含有爐膛，爐膛由下到上分為主燃燒區(qū)I、再燃燒區(qū)II和燃燼區(qū)III；再燃區(qū)由下到上分為一級再燃區(qū)IIa和二級再燃區(qū)IIb；一次風(fēng)管2與主燃區(qū)噴口5和一級再燃區(qū)噴口4連接，生物質(zhì)加料管6、生物質(zhì)干燥裝置7、生物質(zhì)粉磨裝置8、生物質(zhì)中間儲倉10、生物質(zhì)給料器11、生物質(zhì)輸送管12和二級再燃區(qū)噴口13依次連接，生物質(zhì)乏氣管9和熱風(fēng)輸送管3與燃燼風(fēng)口14連接，提供燃料完全燃燒所需的燃燼風(fēng)。
本實施例為中間儲倉式生物質(zhì)再燃燃料輸送系統(tǒng)。電站鍋爐制粉系統(tǒng)的煤粉由一次風(fēng)管2分成2股，分別連接到一級再燃區(qū)燃料噴口4和爐膛主燃燒器5；生物質(zhì)再燃燃料由加料管6送入生物質(zhì)干燥裝置7，干燥后的生物質(zhì)送入生物質(zhì)粉磨裝置8，粉磨好的細(xì)生物質(zhì)(粒度小于1mm)進入生物質(zhì)中間儲倉10，再經(jīng)生物質(zhì)給料器11，由熱風(fēng)攜帶經(jīng)生物質(zhì)輸送管道12輸送到二級再燃燃料噴口13。生物質(zhì)干燥和粉磨后的乏氣通過乏氣輸送管9與燃燼風(fēng)噴口14連接，不足的燃燼風(fēng)由熱風(fēng)管3送入的熱風(fēng)補充。其特征在于再燃區(qū)的二級布置及相應(yīng)再燃燃料的供給，通過再燃燃料的兩級供給(其中生物質(zhì)約占總?cè)剂瞎┙o10％)，在爐膛內(nèi)部實現(xiàn)了環(huán)境不同的還原性氣氛。對于煤粉而言，在一級再燃區(qū)內(nèi)迅速完成熱解反應(yīng)，其揮發(fā)份同相還原部分主燃區(qū)生成的NOx，在此條件下生成的焦炭隨高溫?zé)煔膺M入二級再燃區(qū)內(nèi)；在二級再燃區(qū)富燃條件下，細(xì)生物質(zhì)在高溫下迅速完成熱解，析出大量的揮發(fā)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(yīng)，迫使更多的NOx被還原成N2。干燥生物質(zhì)的乏氣和部分熱風(fēng)通過燃燼風(fēng)口進入爐膛的燃燼區(qū)，保證燃料在爐內(nèi)的充分燃燒。初步計算表明，僅靠生物質(zhì)干燥乏氣作為燃燼風(fēng)在份額上是不夠的，因此必須摻入部分二次風(fēng)。這種布置方式也有利于在停投生物質(zhì)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(zhì)混合再燃降低NOx排放的鍋爐系統(tǒng)，包含有爐膛，爐膛由下到上分為主燃燒區(qū)I、再燃燒區(qū)II和燃燼區(qū)III；再燃區(qū)由下到上分為一級再燃區(qū)II-1和二級再燃區(qū)II-2；一次風(fēng)管2與主燃區(qū)噴口5和一級再燃區(qū)噴口4連接，生物質(zhì)加料管6、生物質(zhì)干燥裝置7、生物質(zhì)粉磨裝置8、生物質(zhì)輸送管12和二級再燃區(qū)噴口13依次連接，生物質(zhì)乏氣管9和熱風(fēng)輸送管3與燃燼風(fēng)口14連接，提供燃料完全燃燒所需的燃燼風(fēng)。
本實施例為直吹式生物質(zhì)再燃燃料輸送系統(tǒng)。經(jīng)過電站鍋爐制粉系統(tǒng)的煤粉由一次風(fēng)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(zhì)再燃燃料由加料管6送入生物質(zhì)干燥裝置7，干燥后的生物質(zhì)送入生物質(zhì)粉磨裝置8，粉磨好的生物質(zhì)經(jīng)生物質(zhì)輸送管道12直接到二級再燃燃料噴口13。生物質(zhì)干燥后的乏氣通過乏氣輸送管9與燃燼風(fēng)噴口14連接，不足的燃燼風(fēng)由熱風(fēng)管3送入的熱風(fēng)補充。其爐內(nèi)NOx還原的特征與實施例1類似，其主要區(qū)別在于采用生物質(zhì)直吹制粉系統(tǒng)，系統(tǒng)更簡單，生物質(zhì)經(jīng)過干燥，破碎和粉磨等預(yù)處理后，直接送入爐膛參與再燃反應(yīng)，節(jié)省儲存設(shè)備，投資省，費用低。采用該布置同樣可以在生物質(zhì)停運時實現(xiàn)煤粉再燃和分級燃燒操作。
上述兩實施例中的設(shè)備使用燃燒過程，就是本發(fā)明利用煤粉和生物質(zhì)混合再燃降低NOx排放的方法的實施過程。
權(quán)利要求
1.一種利用煤粉和生物質(zhì)混合再燃降低NOx排放的方法，將爐內(nèi)燃燒過程沿爐膛高度分成主燃燒區(qū)、再燃區(qū)和燃燼區(qū)；將75～85％的燃料送入主燃燒區(qū)，在氧氣充裕的環(huán)境中燃燒生成NOx，其余15～25％的燃料送入再燃燒區(qū)，形成缺氧的還原性氣氛；最后在再燃區(qū)的上部的燃燼區(qū)內(nèi)補入部分空氣，保證燃燒產(chǎn)物完全燃燒；其特征是再燃區(qū)分為一級再燃區(qū)和二級再燃區(qū)，向一級再燃區(qū)噴送入煤粉，將生物質(zhì)經(jīng)過干燥、粉磨預(yù)處理后向二級再燃區(qū)噴送；在一級再燃區(qū)內(nèi)主要完成煤粉熱解和焦炭生成過程，在二級再燃區(qū)內(nèi)實現(xiàn)NOx還原反應(yīng)，利用缺氧條件下?lián)]發(fā)份燃燒和焦炭對CO與NO反應(yīng)的催化還原作用，進一步還原主燃區(qū)內(nèi)生成的NOx。
2.一種利用煤粉和生物質(zhì)混合再燃降低NOx排放的鍋爐系統(tǒng)，包含有爐膛，爐膛由下到上分為主燃燒區(qū)(I)、再燃燒區(qū)(II)和燃燼區(qū)(III)；其特征是再燃區(qū)由下到上分為一級再燃區(qū)(IIa)和二級再燃區(qū)(IIb)；一次風(fēng)管(2)與主燃區(qū)噴口(5)和一級再燃區(qū)噴口(4)連接，生物質(zhì)加料管(6)、生物質(zhì)干燥裝置(7)、生物質(zhì)粉磨裝置(8)、生物質(zhì)輸送管(12)和二級再燃區(qū)噴口(13)依次連接，生物質(zhì)乏氣管(9)和熱風(fēng)輸送管(3)與燃燼風(fēng)口(14)連接，提供燃料完全燃燒所需的燃燼風(fēng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用煤粉和生物質(zhì)混合再燃降低NOx排放的鍋爐系統(tǒng)，其特征是在所述生物質(zhì)粉磨裝置(8)和生物質(zhì)輸送管(12)之間依次設(shè)置生物質(zhì)中間儲倉(10)和生物質(zhì)給料器(11)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用煤粉和生物質(zhì)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(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者盧平, 徐生榮, 祝秀明 申請人:南京師范大學(xué)