的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種循環(huán)流化床中控制NOx排放的裝置及方法，屬于循環(huán)流化床技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]燃煤電廠鍋爐排放的污染氣體主要包括S0X、NOx等，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和環(huán)保要求的日益提高，對燃煤電站鍋爐的NOx排放進(jìn)行有效的控制，不僅具有顯著的環(huán)境效益，而且也具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，是目前亟待解決的環(huán)境問題。
[0003]勵^咸排方法主要分兩大類:爐內(nèi)低NO 燒技術(shù)(在爐內(nèi)抑制NO x生成)和煙氣脫硝技術(shù)(在尾部還原已生成的N0X)。現(xiàn)有的低NOJl燒技術(shù)主包括:低NOx燃燒器技術(shù)、空氣分級燃燒技術(shù)、低過量空氣燃燒技術(shù)、煙氣再循環(huán)技術(shù)、燃料分級燃燒技術(shù)等。在上述的低氮燃燒技術(shù)中，空氣分級燃燒技術(shù)被廣泛采用，燃料分級燃燒雖然能夠顯著降低NOx排放，但燃料分級燃燒主要應(yīng)用于煤粉爐和層燃爐中。公開號為CN101050853A、公開日為2007年10月10日、名稱為《煤粉鍋爐混燒氣體燃料降低氮氧化物的方法》的發(fā)明專利公開了一種煤粉爐中將空氣分級燃燒、燃料分級燃燒和水平濃淡風(fēng)結(jié)合的降低NOx排放的方法?？諝夥秩壱耄魅紖^(qū)采用水平濃淡風(fēng)技術(shù)，主燃區(qū)的上部引入二級氣體燃料形成還原性氣氛的再燃區(qū)，降低主燃區(qū)產(chǎn)生的NOx，三次風(fēng)從再燃區(qū)的上部引入，補(bǔ)充燃料燃盡所需的空氣。授權(quán)公告號為CN202993174U、授權(quán)公告日為2013年06月12日、名稱為《一種燃煤燃?xì)饨M合型高效低排放層燃燃燒裝置》公開了一種在層燃爐中采用外加燃?xì)庠偃紒斫档蚇Ox排放的方法。通過引入燃?xì)?天然氣，煤氣)，在主燃區(qū)上方形成富燃料區(qū)，強(qiáng)化還原N0X。這兩種方法在燃料分級燃燒中都采用了天然氣作為再燃?xì)怏w，但鍋爐自身無法產(chǎn)生天然氣，而且天然氣的價格很高，這使得運(yùn)行成本大幅增加。
[0004]目前在循環(huán)流化床中應(yīng)用的脫硝技術(shù)主要是空氣分級燃燒技術(shù)和爐內(nèi)SNCR技術(shù)，沒有采用燃料分級燃燒技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種空氣分級與燃料分級耦合控制循環(huán)流化床裝置及方法，它將空氣分級燃燒技術(shù)和燃料分級燃燒技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，通過“自產(chǎn)”的燃?xì)庾鳛樵偃細(xì)怏w，大幅降低噸排放濃度，成本低廉。
[0006]實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
本發(fā)明的空氣分級與燃料分級耦合控制循環(huán)流化床NOx的裝置，包括爐體、旋風(fēng)分離器、回料閥及連接管；所述的爐體為循環(huán)流化床，所述的空氣分級與燃料分級耦合控制循環(huán)流化床NOx的裝置還包括氣化室和氣化室風(fēng)室；
爐體內(nèi)的下方為主床風(fēng)室，爐體的底部設(shè)有主床一次風(fēng)口，爐體的前墻下部位于主床風(fēng)室的上方布置一級燃料給料口，爐體上位于一級燃料給料口上方布置下二次風(fēng)口，爐體上位于下二次風(fēng)口上方布置上二次風(fēng)口，所述的下二次風(fēng)口與上二次風(fēng)口之間的區(qū)域?yàn)樵偃紖^(qū)，所述的主床一次風(fēng)口與下二次風(fēng)口之間的區(qū)域?yàn)橹魅紖^(qū)，所述的上二次風(fēng)口以上的區(qū)域?yàn)槿急M區(qū)；爐體的后墻外側(cè)設(shè)置有氣化室，所述的氣化室的下方設(shè)置有氣化室風(fēng)室，爐體的后墻上設(shè)有與主燃區(qū)及氣化室相通的半焦入口，爐體的后墻上設(shè)有與爐體和氣化室相通的燃?xì)馊肟?，所述的燃?xì)馊肟谖挥谙露物L(fēng)口與上二次風(fēng)口之間，爐體的燃盡區(qū)出口與旋風(fēng)分離器連通，所述的旋風(fēng)分離器底部通過回料閥及連接管與氣化室連通，所述的連接管上設(shè)有二級燃料給料口。
[0007]本發(fā)明的循環(huán)流化床空氣分級和燃料分級耦合控制NOx排放的方法，所述的方法包括如下步驟:
步驟一:向二級燃料給料口內(nèi)加入二級燃料，所述的二級燃料為粒徑小于Imm的細(xì)粉煤顆粒，二級燃料與旋風(fēng)分離器分離下的高溫循環(huán)物料在氣化室內(nèi)充分混合；所述的高溫循環(huán)物料的溫度為850~950°C ；
步驟二:從氣化室底部引入空氣或者蒸汽或者空氣加蒸汽做為氣化室的流化介質(zhì)，將進(jìn)入氣化室內(nèi)的高溫循環(huán)物料與二級燃料的混合物良好流化，在過量空氣系數(shù)遠(yuǎn)小于I的條件下，產(chǎn)生燃?xì)猓?br> 步驟三:燃?xì)鈴纳隙物L(fēng)口和下二次風(fēng)口之間的燃?xì)馊肟谶M(jìn)入爐體內(nèi)，在主燃區(qū)的上部形成一個還原性氣氛的再燃區(qū)，使主燃區(qū)生成的N0x被還原成N2。
[0008]需要說明的是，循環(huán)流化床鍋爐的給料中通常含有20-40%的Imm以下的細(xì)粉顆粒，這些細(xì)粉是在煤破碎過程中產(chǎn)生的，將其中部分或全部1_以下的細(xì)粉顆粒篩分出來作為氣化室的給料，用于產(chǎn)生燃?xì)庾鳛樵偃嫉臍怏w燃料是可行的，而且容易實(shí)現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有如下有益效果:
一、將空氣分級燃燒和燃料分級燃燒技術(shù)相結(jié)合，在保證循環(huán)流化床的燃燒效率的同時，可以大幅降低呢的排放量，使NOx的排放低于100mg/m3。
[0010]二、燃料分級燃燒中采用的燃?xì)猓怯杉?xì)煤顆粒氣化得到，由裝置自己生產(chǎn)，成本低廉。
[0011]三、主燃區(qū)采用空氣分級送入，使得主燃區(qū)整體在低過量空氣系數(shù)下燃燒，減小了主燃區(qū)NOx生成，而燃?xì)鈴奈挥谏隙物L(fēng)口和下二次風(fēng)口之間的燃?xì)馊肟谶M(jìn)入爐膛，在主燃區(qū)的上部形成一個還原性氣氛的再燃區(qū)，進(jìn)一步降低了 NOx排放。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的空氣分級與燃料分級耦合控制循環(huán)流化床NOx的裝置主視圖；
圖2是圖1的D-D剖視圖。
[0013]其中，主床一次風(fēng)口 1-2、主床風(fēng)室2、一級燃料給料口 3、下二次風(fēng)口 4-1、上二次風(fēng)口 4-2、爐體5、旋風(fēng)分離器6、二級燃料給料口 7、回料閥8、氣化室9、氣化室風(fēng)室10、半焦入口 11、燃?xì)馊肟?12、主床排渣口 14、氣化室排渣口 15、主燃區(qū)A、再燃區(qū)B、燃盡區(qū)C。
【具體實(shí)施方式】
[0014]【具體實(shí)施方式】一:如圖1和圖2所示，空氣分級與燃料分級耦合控制循環(huán)流化床NOx的裝置，包括爐體5、旋風(fēng)分離器6、回料閥8及連接管16 ;所述的爐體5為循環(huán)流化床，其特征在于:所述的空氣分級與燃料分級耦合控制循環(huán)流化床NOx的裝置還包括氣化室9和氣化室風(fēng)室10 ；
爐體5內(nèi)的下方為主床風(fēng)室2，爐體5的底部設(shè)有主床一次風(fēng)口 1-2，爐體5的前墻下部位于主床風(fēng)室2的上方布置一級燃料給料口 3，爐體5上位于一級燃料給料口 3上方布置下二次風(fēng)口 4-1，爐體5上位于下二次風(fēng)口 4-1上方布置上二次風(fēng)口 4-2，所述的下二次風(fēng)口 4-1與上二次風(fēng)口 4-2之間的區(qū)域?yàn)樵偃紖^(qū)B，所述的主床一次風(fēng)口 1-2與下二次風(fēng)口 4-1之間的區(qū)域?yàn)橹魅紖^(qū)A，所述的上二次風(fēng)口 4-2以上的區(qū)域?yàn)槿急M區(qū)C ;爐體5的后墻外側(cè)設(shè)置有氣化室9，所述的氣化室9的下方設(shè)置有氣化室風(fēng)室10，爐體5的后墻上設(shè)有與主燃區(qū)A及氣化室9相通的半焦入口 11，爐體5的后墻上設(shè)有與爐體5和氣化室9相通的燃?xì)馊肟?12，所述的燃?xì)馊肟?12位于下二次風(fēng)口 4-1與上二次風(fēng)口 4-2之間，爐體5的燃盡區(qū)C出口與旋風(fēng)分離器6連通，所述的旋風(fēng)分離器6底部通過回料閥8及連接管16與氣化室9連通，所述的連接管16上設(shè)有二級燃料給料口 7 ;所述的主床排渣口 14的上端與爐體5的主燃區(qū)A的底部相通，主床排渣口 14的下端穿出主床風(fēng)室2設(shè)置在主床風(fēng)室2的外部；所述的氣化室排渣口 15的上端與氣化室9的底部相通，氣化室排渣口 15的下端與穿出氣化室風(fēng)室10設(shè)置在氣化室風(fēng)室10的外部。
[0015]本實(shí)施方式是在現(xiàn)有循環(huán)流化床的基礎(chǔ)上，使循環(huán)物料進(jìn)入氣化室9 (鼓泡床)內(nèi)。所述的氣化室9 (鼓泡床)安裝在爐體5后側(cè)，并通過連接管16與回料閥8連通，產(chǎn)生的燃?xì)鈴脑O(shè)置在下二次風(fēng)口 4-1和上二次風(fēng)口 4-2之間的燃?xì)馊肟?12進(jìn)入爐體5內(nèi)的再燃區(qū)B。
[0016]【具體實(shí)施方式】二:如圖1所示，【具體實(shí)施方式】一所述的空氣分級與燃料分級耦合控制循環(huán)流化床NOx的裝置，所述的空氣分級與燃料分級耦合控制循環(huán)流化床裝置還包括SNCR脫硝裝置13 ;所述的SNCR脫硝裝置13安裝在爐體5的燃盡區(qū)C的出口處。
[0017]本實(shí)施方式中，由于在爐體5的燃盡區(qū)C的出口處安裝了 SNCR脫硝裝置13，以尿素為還原劑，從分離器6入口將尿素水溶液霧化后噴入煙道內(nèi)，在分離器6內(nèi)與煙氣強(qiáng)烈混合，進(jìn)一步降低NOx的排放，可使最終的NO ,排放低于50mg/m 3。
[0018]【具體實(shí)施方式】三:如圖1和圖2所示，利用【具體實(shí)施方式】一或二所述的裝置實(shí)現(xiàn)空氣分級與燃料分級耦合控制循環(huán)流化床NOx排放的方法，所述的方法包括如下步驟:
步驟一:向二級燃料給料口 7內(nèi)加入二級燃料，所述的二級燃料為粒徑小于Imm的細(xì)煤粉顆粒，二級燃料與旋風(fēng)分離器6分離下的高溫循環(huán)物料在氣化室9內(nèi)充分混合；所述的高溫循環(huán)物料的溫度為850~950°C ；
步驟二:從氣化室9底部引入空氣或者蒸汽或者空氣加蒸汽做為氣化室9的流