專利名稱：一種超細(xì)化煤粉再燃低氮氧化物燃燒技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃燒技術(shù)，特別提供了一種超細(xì)化煤粉再燃低NOx燃燒技術(shù)。
背景技術(shù)：
煤炭資源在中國一次能源構(gòu)成中占據(jù)重要的地位，約占目前已探明的礦物能源資源的90％。據(jù)專家預(yù)測，到2010年，中國一次能源消費(fèi)構(gòu)成中煤炭仍占60％左右，到2050年煤炭將占到50％左右，也就是說，中國以煤為主的能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)在相當(dāng)長的時間內(nèi)不會有根本性的變化。
中國以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)造成了大氣環(huán)境質(zhì)量的嚴(yán)重惡化，在經(jīng)濟(jì)上使我們付出高昂的代價。盡管這幾年我國政府在包括加大環(huán)境污染治理力度等方面作出積極的努力，但中國的能源工業(yè)仍面臨著結(jié)構(gòu)調(diào)整、環(huán)境污染治理和能源安全供應(yīng)的三大主要任務(wù)。
我國燃煤電廠氮氧化物排放的控制任務(wù)還相當(dāng)艱巨和繁重。20世紀(jì)90年代末，中國火電NOx排放規(guī)模在4.3g/KWh左右，明顯高于世界發(fā)達(dá)國家水平。據(jù)預(yù)測，如果保持2000年排放水平，到2030年，全年NOx排放量將達(dá)到912萬噸。在降低氮氧化物的領(lǐng)域有一大批能適合中國國情的技術(shù)急需開發(fā)。因此加強(qiáng)我國燃煤電廠環(huán)保技術(shù)的發(fā)展，對于優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)，滿足國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康發(fā)展的要求，改善我國大氣環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量等方面，均具有非常重要的意義。
根據(jù)國家環(huán)?？偩肿钚鹿嫉摹痘痣姀S大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2003)，從2004年開始，對火電廠鍋爐NOx排放又有了新的規(guī)定，即燃用煤種的Vdaf＜10％的鍋爐，其NOx排放要小于1100mg/m3；燃用煤種的10％＜Vdaf＜20％的鍋爐，其NOx排放要小于650mg/m3；燃用煤種的Vdaf＞20％的鍋爐，其NOx排放要小于450mg/m3。同時，對NOx排放的罰款也更加嚴(yán)格，規(guī)定由排放零起點(diǎn)開始收費(fèi)，罰款額度由規(guī)定的0.2元/當(dāng)量增加到0.6元/當(dāng)量。新的環(huán)保政策更加嚴(yán)格了對火力發(fā)電廠NOx排放的要求。因此，結(jié)合中國以煤電為主的國情，在目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r下，開發(fā)有效的低NOx燃燒技術(shù)，在未來具有非常重要的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種降低煙氣中的NOx的燃燒技術(shù)，它用于燃煤電站鍋爐的燃燒系統(tǒng)中，達(dá)到降低NOx50％的燃燒技術(shù)。
本發(fā)明提供的一種超細(xì)化煤粉再燃低NOx燃燒技術(shù)是一種利用超細(xì)化煤粉作為還原劑將NOx從燃燒產(chǎn)物中除去的燃燒技術(shù)。爐膛自下而上分為主燃區(qū)、再燃區(qū)和燃盡區(qū)三個區(qū)域，主燃區(qū)采用常規(guī)煤粉燃燒技術(shù)，再燃區(qū)噴入超細(xì)化煤粉形成微富燃料區(qū)域，燃盡區(qū)送入燃盡風(fēng)。
主燃區(qū)為常規(guī)煤粉燃燒區(qū)域，這一區(qū)域的熱量釋放為燃燒系統(tǒng)全部熱量輸入的80～85％，煤粉的燃燒在富氧的環(huán)境中燃燒，主燃區(qū)內(nèi)的空氣過量系數(shù)為1.0～1.1，主燃區(qū)生成的NOx的主要成分是NO；再燃區(qū)為超細(xì)化煤粉燃燒區(qū)域，再燃燃料噴口與主燃燃料噴口分離獨(dú)立于主燃區(qū)上方，再燃燃料為超細(xì)化煤粉，再燃燃料占系統(tǒng)全部熱量輸入的另外15～20％，在主燃區(qū)下游被足量地噴入以形成一個微富燃料區(qū)域，在這里主燃區(qū)的NOx被還原。在再燃區(qū)中，再燃燃料分解過程中產(chǎn)生的碳?xì)湓訄F(tuán)，例如CH，與主燃區(qū)的NO分子發(fā)生反應(yīng)生成其它的含氮物質(zhì)例如氰化氫(HCN)，接著HCN經(jīng)過反應(yīng)中間體NCO·NH·N，不斷衰減，最終生成N2；再燃區(qū)內(nèi)的空氣過量系數(shù)為0.85～0.95；再燃區(qū)上方布置燃盡風(fēng)以形成燃盡區(qū)，保證再燃區(qū)出口的未完全燃燒產(chǎn)物燃盡，在燃盡區(qū)內(nèi)為貧燃料環(huán)境，燃盡區(qū)內(nèi)的空氣過量系數(shù)為1.1～1.2；為了達(dá)到再燃區(qū)最佳過量空氣系數(shù)，就要求主燃區(qū)在接近理論空氣量的條件下運(yùn)行，主燃區(qū)比較理想的運(yùn)行狀況是過量空氣系數(shù)控制在1.1或更少一些的水平，在燃燒的穩(wěn)定性和碳的燃盡不受太大影響的同時，主燃區(qū)可以采用比較低的過量空氣系數(shù)。在燃盡區(qū)，燃盡風(fēng)加入爐膛使得整個爐膛燃燒系統(tǒng)達(dá)到它正常運(yùn)行時的化學(xué)當(dāng)量比。
再燃燃料噴入時爐膛的溫度對NOx還原效率有影響，再燃區(qū)需要有足夠高爐膛的溫度，以保證再燃區(qū)的一氧化碳和碳?xì)浠衔锏难趸容^容易進(jìn)行。因此再燃燃料應(yīng)該盡可能地從靠近主燃區(qū)的位置噴出，然而再燃燃料必須在主燃區(qū)上方一定距離處噴入，這一距離要保證主燃區(qū)足夠的停留時間，使主火焰中的揮發(fā)性碳?xì)浠衔锶急M。對于大多數(shù)的燃燒系統(tǒng)而言，再燃區(qū)的停留時間應(yīng)該在300-500毫秒。燃盡區(qū)也需要保證足夠的停留時間，以使得再燃區(qū)出來的一氧化碳和碳?xì)浠衔锶急M。
本發(fā)明所提供的再燃區(qū)的空氣過量系數(shù)被定義為供給主燃區(qū)和再燃區(qū)的總的空氣量與主燃區(qū)和再燃區(qū)燃料所需總的空氣量之比；本發(fā)明所提供的超細(xì)化煤粉相對于一般電站煤粉爐所燃燒的常規(guī)煤粉細(xì)度而言其細(xì)度更細(xì)，對于煙煤來說超細(xì)化煤粉的細(xì)度為80％通過325目的的標(biāo)準(zhǔn)篩。
與其它NOx控制技術(shù)相比，超細(xì)化煤粉再燃技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是再燃是一種高級低NOx燃燒技術(shù)，是在其他低NOx燃燒技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的；再燃可以在對鍋爐運(yùn)行不造成顯著影響的情況下進(jìn)行；再燃不產(chǎn)生其它的副產(chǎn)品排放。與其它添加式的NOx控制過程例如尿素或者氨法脫硝不同，再燃過程不會導(dǎo)致其它污染物和氨和一氧化二氮的生成；改造舊鍋爐時不會對鍋爐運(yùn)行造成顯著的影響。


圖1為本發(fā)明提供的超細(xì)化煤粉再燃低NOx燃燒技術(shù)的原理示意圖。
圖2為本發(fā)明提供實(shí)施例燃燒器組示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本發(fā)明提供的超細(xì)化煤粉再燃低NOx燃燒技術(shù)的原理圖如圖1所示。由爐膛、燃燒器和噴口組成，爐膛四角上布置有燃燒器，逆時針方向組織切圓燃燒，其中一個角上的燃燒器組示意圖如圖2所示，爐膛自下而上分為主燃區(qū)、再燃區(qū)和燃盡區(qū)三個區(qū)域，主燃區(qū)爐膛四角布置有A、B、C、D、E、F六層擺動式燃燒器，間隔布置一、二次風(fēng)噴口間隔布置，一次風(fēng)噴口可上下擺動各20°，二次風(fēng)噴口可作上下各30°的擺動，采用大風(fēng)箱結(jié)構(gòu)，由隔板將大風(fēng)箱分隔成6個風(fēng)室，由一次風(fēng)噴口噴入常規(guī)煤粉，由二次風(fēng)噴口噴入燃燒所需空氣，這一區(qū)域的熱量釋放為燃燒系統(tǒng)全部熱量輸入的80％，輸入的空氣量占總風(fēng)量的75％，使得主燃區(qū)內(nèi)的空氣過量系數(shù)為1.1左右，超細(xì)化煤粉由與主燃燃料噴口分離獨(dú)立于主燃區(qū)上方的再燃燃料噴口噴入爐膛，形成再燃區(qū)，再燃燃料噴口可上下擺動各20°，再燃燃料占系統(tǒng)全部熱量輸入的另外20％，再燃區(qū)內(nèi)的空氣過量系數(shù)為0.9左右，將總風(fēng)量的剩余25％風(fēng)量引至再燃噴口上方噴入爐膛，作為燃盡風(fēng)實(shí)現(xiàn)燃料的完全燃燒，燃盡風(fēng)噴口分為三層并可向上擺動5°，向下擺動15°，這樣燃盡風(fēng)擺動既可以調(diào)整燃盡區(qū)的高度，改變煤粉粒子在該區(qū)的停留時間，以能起到調(diào)節(jié)汽溫的作用。
通過這樣的空氣、燃料的分階段供給，使得主燃區(qū)燃料在富氧的環(huán)境中燃燒，屬氧化性氣氛，在再燃區(qū)噴入超細(xì)化煤粉，形成一個微富燃料區(qū)域，在這里主燃區(qū)的NOx被還原，為完成全部燃燒過程，完全燃燒所需的剩余的空氣從再燃區(qū)上方噴入，與再燃區(qū)貧氧條件下產(chǎn)生的煙氣混合，完成全部燃燒過程。
結(jié)果煙氣中的NOx排放可以達(dá)到350mg/Nm3(煙氣中折算含氧量為6％)的水平，同常規(guī)燃燒相比其NOx降低率達(dá)到了50％以上。
權(quán)利要求
1.一種超細(xì)化煤粉再燃低NOx燃燒技術(shù)，其特點(diǎn)在于爐膛自下而上分為主燃區(qū)、再燃區(qū)和燃盡區(qū)三個區(qū)域，主燃區(qū)采用常規(guī)煤粉燃燒技術(shù)，再燃區(qū)噴入超細(xì)化煤粉形成微富燃料區(qū)域，燃盡區(qū)送入燃盡風(fēng)；主燃區(qū)為常規(guī)煤粉燃燒區(qū)域，這一區(qū)域的熱量釋放為燃燒系統(tǒng)全部熱量輸入的80～85％，煤粉的燃燒在富氧的環(huán)境中進(jìn)行，主燃區(qū)內(nèi)的空氣過量系數(shù)為1.0～1.1，主燃區(qū)生成的NOx的主要成分是NO；再燃區(qū)為超細(xì)化煤粉燃燒區(qū)域，再燃燃料噴口與主燃燃料噴口分離獨(dú)立于主燃區(qū)上方，再燃燃料為超細(xì)化煤粉，再燃燃料占系統(tǒng)全部熱量輸入的另外15～20％，在主燃區(qū)下游被足量地噴入以形成一個微富燃料區(qū)域，在這里主燃區(qū)的NOx被還原成N2；再燃區(qū)內(nèi)的空氣過量系數(shù)為0.85～0.95；再燃區(qū)上方布置燃盡風(fēng)以形成燃盡區(qū)，保證再燃區(qū)出口的未完全燃燒產(chǎn)物燃盡，在燃盡區(qū)內(nèi)為貧燃料環(huán)境，燃盡區(qū)內(nèi)的空氣過量系數(shù)為1.1～1.2。
2.按照權(quán)利要求1所述超細(xì)化煤粉再燃低NOx燃燒技術(shù)，其特征在于所述的再燃區(qū)的空氣過量系數(shù)為供給主燃區(qū)和再燃區(qū)的總的空氣量與主燃區(qū)和再燃區(qū)燃料所需總的空氣量之比。
3.按照權(quán)利要求1所述超細(xì)化煤粉再燃低NOx燃燒技術(shù)，其特征在于所述的超細(xì)化煤粉相對于一般電站煤粉爐所燃燒的常規(guī)煤粉細(xì)度而言其細(xì)度更細(xì)。
4.按照權(quán)利要求3所述超細(xì)化煤粉再燃低NOx燃燒技術(shù)，其特征在于對于煙煤來說所述的超細(xì)化煤粉的細(xì)度為80％通過325目的的標(biāo)準(zhǔn)篩。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種利用超細(xì)化煤粉作為還原劑將NO
文檔編號F23C6/04GK1963298SQ20051004766
公開日2007年5月16日 申請日期2005年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日
發(fā)明者李振中, 王陽, 馮兆興, 白旭東, 龐開宇, 張昀, 蔡文海, 伊磊, 孫紹增, 邱朋華, 楊龍濱, 劉輝 申請人:遼寧省燃燒工程技術(shù)中心, 哈爾濱工業(yè)大學(xué)