一種降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法，其包括步驟：從鍋爐二次風(fēng)中抽出一部分作為旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)；所述旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)包括兩部分，將其中第一部分按照第一速度直接送入鍋爐爐膛上部空間，將剩余的第二部分升壓后再按照第二速度送入鍋爐爐膛上部空間。本發(fā)明所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法可以在保證鍋爐燃燒效率且確保燃燒狀態(tài)穩(wěn)定的前提下，大幅度地降低鍋爐的有害氣體NOx的排放總量。
【專利說(shuō)明】一種降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種鍋爐燃燒工藝，尤其涉及一種鍋爐分級(jí)燃燒工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)的頒布，我國(guó)對(duì)于燃煤產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)的排放要求變得更為嚴(yán)格。在鍋爐燃燒中所產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)是一種對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害較大且較難處理的大氣污染物，因此減少鍋爐煙氣中NOx的含量,從而減少NOx有害氣體的排放是一項(xiàng)重要且艱巨的任務(wù)。
[0003]鍋爐燃燒過(guò)程中生成的NO和NO2統(tǒng)稱為N0X。根據(jù)NOx的生成機(jī)理，可將其分為熱力型N0X，燃料型NOx和快速型NOx，其中，熱力型NOx是空氣中的氮?dú)庠谌紵^(guò)程中當(dāng)爐膛溫度高于1350°C時(shí)被大量氧化生成的；燃料型NOx是燃料中的氮化合物在燃燒過(guò)程中氧化生成的；而快速型NOx則是煤料中的碳?xì)浠衔锖涂諝庵械牡獨(dú)庠谌紵跗陬A(yù)先混合后燃燒生成的。對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐來(lái)說(shuō)，燃燒溫度一般控制在850-950°C左右，所以幾乎沒(méi)有熱力型NOx的生成，但是其所生成的燃料型NOx卻高達(dá)95% ;對(duì)于煤粉爐來(lái)說(shuō)，燃燒溫度通常在1500°C左右，熱力型NOx約占NOx總排放量的20%左右，然而燃料型NOx的排放量則要占到NOx排放總量的75%左右。快速型NOx是在燃燒初期生成的，生成時(shí)間極短，因此，其生成量小于5% ο
[0004]目前對(duì)于燃煤鍋爐主要采用低NOx燃燒技術(shù)來(lái)控制NOx的生成，主要包括:低氧燃燒、濃淡分離以及分級(jí)燃燒等方法。前述方法的基本原理為:通過(guò)創(chuàng)造爐內(nèi)整體或局部低氧環(huán)境，使燃料在還原氣氛中燃燒從而抑制NOx的生成。在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，低氧燃燒法一般能獲得20%左右的NOx減排效果，但易使飛灰可燃物增加，燃燒效率降低，產(chǎn)生爐膛結(jié)焦等副作用；煤粉濃淡分離燃燒法，一般能獲得20-45%的NOx減排效果，但易對(duì)燃燒性能產(chǎn)生較大影響，當(dāng)煤粉過(guò)濃時(shí)還易造成燃燒器的燒結(jié)，從而影響鍋爐運(yùn)行的可靠性?？諝夥旨?jí)燃燒法是一種有效且簡(jiǎn)單可行的降低NOx排放量的技術(shù)方法，一般能獲得30-50%的NOx減排效果，但是現(xiàn)有的分級(jí)燃燒法會(huì)由于燃燒不充分而使得飛灰的含碳量增加，降低鍋爐的效率及爐膛火焰上移，出口區(qū)域結(jié)焦等后果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法，該方法可以在保證鍋爐燃燒效率且確保燃燒狀態(tài)穩(wěn)定的前提下，大幅度地降低鍋爐的有害氣體NOx的排放總量。
[0006]根據(jù)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出了一種降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法，其包括:
[0007]從鍋爐二次風(fēng)中抽出一部分作為旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)；所述旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)包括兩部分，將其中第一部分按照第一速度直接送入鍋爐爐膛上部空間，將剩余的第二部分升壓后再按照第二速度送入鍋爐爐膛上部空間。[0008]本發(fā)明所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法是從鍋爐二次風(fēng)中抽出一部分作為旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)，再將旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)再次分配成兩部分，其中一部分直接引自鍋爐二次風(fēng)(不另行升壓)，另一部分經(jīng)過(guò)增壓風(fēng)機(jī)升壓，然后通入鍋爐爐膛上部空間，形成強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)對(duì)沖擾動(dòng)，其是通過(guò)優(yōu)化分級(jí)燃燒來(lái)擴(kuò)大鍋爐的分級(jí)空間，這樣能夠?yàn)橹魅紵齾^(qū)創(chuàng)造貧氧燃燒的較強(qiáng)的還原性氣氛，進(jìn)一步還原部分已經(jīng)生成的燃料型N0X，同時(shí)保證燃料中的未燃盡碳在低于主燃燒區(qū)溫度的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)充分燃燒，避免了未燃盡碳在高溫環(huán)境中燃燒而生成大量的熱力型N0X。
[0009]另外，由于燃燒爐的爐膛上部經(jīng)常會(huì)發(fā)生燃料燃燒不完全、不充分的現(xiàn)象，不同于現(xiàn)有的分級(jí)燃燒法，本發(fā)明的技術(shù)方案將旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)中的第二部分進(jìn)行升壓后再通入鍋爐爐膛上部空間的目的在于提高燃燒爐內(nèi)的物料混合程度且增加燃燒爐內(nèi)的湍流程度，使得爐內(nèi)的溫度場(chǎng)和物料場(chǎng)的分布更為均勻，以改善爐內(nèi)的煙氣溫度分布，物料分布以及熱量吸收，促使?fàn)t內(nèi)CO的氧化和爐膛上部分燃料的燃燼，從而在燃料的燃燒過(guò)程中充分利用了爐膛的整個(gè)容積進(jìn)行燃燒。
[0010]本發(fā)明所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法采取了分級(jí)燃燒措施，拉長(zhǎng)了爐內(nèi)主燃燒區(qū)的火焰高度，令主燃燒區(qū)的還原性氣氛停留時(shí)間加長(zhǎng)，大大避免了燃料中的未燃盡碳在高溫環(huán)境(高于1350°C時(shí))中燃燒而生成大量的熱力型N0X，以從源頭上抑制NOx的生成，從而大幅度地降低鍋爐的NOx排放量，同時(shí)對(duì)旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)中的第二部分升壓，通過(guò)產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍流，以增加燃料和煙氣的充分混合，延長(zhǎng)燃料在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，使得燃料燃燒更為充分徹底，降低了機(jī)械不完全燃燒損失和化學(xué)不完全燃燒損失，提高了鍋爐的燃燒效率。
[0011]進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法中，從上述鍋爐二次風(fēng)中抽出占其體積分?jǐn)?shù)的20%-40%作為所述旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)。
[0012]例如，可以從鍋爐二次風(fēng)中抽出占其體積分?jǐn)?shù)的1/3 (占其體積分?jǐn)?shù)的33%左右)的含量作為旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)。
[0013]進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法中，上述第一部分占所述旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)體積分?jǐn)?shù)的40%-70%。
[0014]當(dāng)旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)中的第一部分占其總體積分?jǐn)?shù)的40%_70%時(shí)，旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)中經(jīng)過(guò)升壓后的第二部分則占其總體積分?jǐn)?shù)的30%-60%。不同于未升壓的第一部分，升壓后的第二部分能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)渦流，其打破了爐內(nèi)上部空間的大片層狀流動(dòng)，防止?fàn)t膛燃燒截面產(chǎn)生溫度偏差，避免爐內(nèi)的燃料局部積聚，使得溫度場(chǎng)和物料場(chǎng)的分布更為均勻，也就是說(shuō)，在燃燒爐內(nèi)的燃料和煙氣可以充分混合、徹底燃燒，這樣既保證了鍋爐的燃燒效率，又保障了爐內(nèi)的穩(wěn)定燃燒。
[0015]進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法中，上述第二部分升壓的幅度為2KPa_7KPa。
[0016]進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法中，上述第一速度為 20_40m/s。
[0017]進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法中，上述第二速度為70-150m/s，以進(jìn)一步地提高爐內(nèi)的物料混合程度，并且提高爐內(nèi)的湍流程度。
[0018]進(jìn)一步地，在本發(fā)明所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法中，將旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)進(jìn)入鍋爐內(nèi)的進(jìn)風(fēng)口設(shè)置于爐膛的前后墻或兩側(cè)。
[0019]在采用本發(fā)明所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法時(shí)，進(jìn)入鍋爐的二次風(fēng)量相對(duì)減少，其改善了現(xiàn)有鍋爐的燃燒特性，其所具備的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0020]I)大幅度地減少了 NOx的排放量，提高了 NOx的去除效率；
[0021]2)控制煙氣中的未燃燼物的含量，從而降低了其他有害氣體的排放量；
[0022]3)優(yōu)化鍋爐燃燒過(guò)程，減少不完全燃燒的熱損失，提升鍋爐的燃燒效率；
[0023]4)減少了燃燒所需要的總風(fēng)量，提高了鍋爐整體的熱效率；
[0024]5)所需能耗為現(xiàn)有技術(shù)的1/3-1/4，降低生產(chǎn)制造成本。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將根據(jù)具體實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法做進(jìn)一步說(shuō)明，但是具體實(shí)施例和相關(guān)說(shuō)明并不構(gòu)成對(duì)于本發(fā)明的技術(shù)方案的不當(dāng)限定。
[0026]在實(shí)施例1-5中，降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法包括以下步驟:
[0027]I)從鍋爐二次風(fēng)中抽出約占其體積分?jǐn)?shù)20%_40%的含量作為旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)；
[0028]2)將該旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)進(jìn)行再分配，將其分為第一部分和第二部分，其中第一部分占旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)總量的 40%-70% (按體積分?jǐn)?shù)計(jì))，而第二部分則占旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)總量的30%-60% (按體積分?jǐn)?shù)計(jì))；
[0029]3)將第一部分以20-40m/s的速度，通過(guò)設(shè)置于燃燒爐爐墻上的多個(gè)擺動(dòng)式噴口集成箱直接送入鍋爐爐膛上部空間，以在主燃燒區(qū)內(nèi)形成貧氧燃燒的還原氣氛，從而避免生成大量的NOx ；
[0030]4)將剩余的第二部分在經(jīng)過(guò)升壓后以第二速度70-150m/s，通過(guò)上述噴口集成箱直接送入鍋爐爐膛上部空間以產(chǎn)生高動(dòng)能射流，從而形成強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)渦流，其中，升壓的幅度為2KPa_7KPa ；
[0031]5)燃燒爐內(nèi)的燃料充分混合、徹底燃燒，并且爐內(nèi)排出的有害氣體NOx的總量減少。
[0032]表1顯示了本案實(shí)施例1-5中風(fēng)量和風(fēng)速的具體參數(shù)。
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法，其特征在于，包括步驟: 從鍋爐二次風(fēng)中抽出一部分作為旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)；所述旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)包括兩部分，將其中第一部分按照第一速度直接送入鍋爐爐膛上部空間，將剩余的第二部分升壓后再按照第二速度送入鍋爐爐膛上部空間。
2.如權(quán)利要求1所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法，其特征在于:從所述鍋爐二次風(fēng)中抽出其體積分?jǐn)?shù)的20%-40%作為所述旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)。
3.如權(quán)利要求1所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法，其特征在于:所述第一部分占所述旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)體積分?jǐn)?shù)的40%-70%。
4.如權(quán)利要求1所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法，其特征在于，所述第二部分升壓的幅度為2KPa_7KPa。
5.如權(quán)利要求1所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法，其特征在于，所述第一速度為20-40m/s。
6.如權(quán)利要求1所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法，其特征在于，所述第二速度為 70-150m/s。
7.如權(quán)利要求1所述的降低鍋爐燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的方法，其特征在于，將旋轉(zhuǎn)對(duì)沖燃盡風(fēng)進(jìn)入鍋爐內(nèi)的進(jìn)風(fēng)口設(shè)置于爐膛的前后墻或兩側(cè)。
【文檔編號(hào)】F23L9/02GK103672940SQ201410008393
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】張寶源 申請(qǐng)人:上海衛(wèi)源節(jié)能環(huán)保科技有限公司