本發(fā)明涉及鍋爐設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種低氮燃燒循環(huán)流化床鍋爐。

背景技術(shù)：

煤是我國(guó)的主要能源，其主要利用方式為燃燒發(fā)電，煤燃燒產(chǎn)生的氮氧化物、二氧化硫及煙塵等污染物嚴(yán)重污染大氣，且氮氧化物、二氧化硫是形成酸雨、光化學(xué)煙霧等污染的主要來源。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污染物排放愈發(fā)嚴(yán)重，給人民生活帶來了極大的困擾。因此，從源頭上控制煙氣中氮氧化物、二氧化硫及煙塵的排放已經(jīng)迫在眉睫。

循環(huán)流化床燃燒技術(shù)以其節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)，近三十年得到極大的發(fā)展。2014年9月，國(guó)家發(fā)改委、環(huán)保部及國(guó)家能源局三部委聯(lián)合下發(fā)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》，要求新建燃煤機(jī)組接近或基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)排放限值，即在基準(zhǔn)含氧量6%的情況下，氮氧化物、二氧化硫及煙塵分別達(dá)到50、35、10mg/m3，這使得低溫燃燒能有效抑制氮氧化物生成且爐內(nèi)燃燒過程可直接脫硫的循環(huán)流化床鍋爐也頗具壓力。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的循環(huán)流化床機(jī)組的氮氧化物排放濃度大，需要安裝sncr+scr脫硝系統(tǒng)，這會(huì)顯著增加企業(yè)的運(yùn)行成本且改造周期長(zhǎng)、設(shè)備初投資極大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種低氮燃燒循環(huán)流化床鍋爐，能夠?qū)崿F(xiàn)分級(jí)燃燒，降低氮氧化物的生成。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：低氮燃燒循環(huán)流化床鍋爐，包括爐膛、設(shè)置于爐膛下部且上下設(shè)置的二次風(fēng)系統(tǒng)和一次風(fēng)系統(tǒng)、設(shè)置于爐膛上部的分離系統(tǒng)、連通于分離系統(tǒng)和爐膛下部的返料系統(tǒng)、連通于分離系統(tǒng)上部的尾部煙道、連通于爐膛下部的落煤系統(tǒng)，所述一次風(fēng)系統(tǒng)包括設(shè)置于爐膛下端的爐膛布風(fēng)板、連通于爐膛布風(fēng)板的一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管、均勻布置于爐膛布風(fēng)板且實(shí)現(xiàn)一次風(fēng)燃燒區(qū)域達(dá)到富燃料狀態(tài)的多個(gè)低氮風(fēng)帽；所述二次風(fēng)系統(tǒng)包括上下設(shè)置的上二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管和下二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管，所述上二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管和下二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管均沿爐膛長(zhǎng)度方向均勻設(shè)置且出風(fēng)口朝向一次風(fēng)燃燒區(qū)域的下游。

通過采用上述技術(shù)方案，通過優(yōu)化布置后的低氮風(fēng)帽將適量的一次風(fēng)均勻的送入爐膛下部，造成一次風(fēng)燃燒區(qū)域的富燃料狀態(tài)，由于富染料狀態(tài)缺氧，故在該區(qū)域的燃料只是部分燃燒，使得有機(jī)的結(jié)合在燃料中的氨的一部分生成無害的氨分子，故而減少了氮氧化物的形成，具有充足動(dòng)量的二次風(fēng)通過出風(fēng)口噴射到一次風(fēng)富燃料區(qū)域的下游，在這個(gè)區(qū)域完成燃燒。由于一次燃燒區(qū)域的燃燒產(chǎn)物進(jìn)入二次區(qū)域，同時(shí)降低了氧濃度和火焰溫度，使得二次區(qū)域的氮氧化物的形成也受到了限制。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述低氮風(fēng)帽包括靠近于爐膛四周側(cè)壁的若干排四孔風(fēng)帽、靠近爐膛中心的若干排十二孔風(fēng)帽、置于四孔風(fēng)帽和十二孔風(fēng)帽之間的六孔風(fēng)帽。

通過采用上述技術(shù)方案，因?yàn)闋t膛內(nèi)周邊風(fēng)阻力大，中間阻力小且爐內(nèi)落煤不均，往往中間落煤多，而散落到周邊的落煤顆粒大，從而采用不同出風(fēng)孔數(shù)量的風(fēng)帽使一次風(fēng)整體布風(fēng)均勻，床料流化效果好，提高氮氧化物脫除率，降低氮氧化物的排放量。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述四孔風(fēng)帽出風(fēng)口正對(duì)爐膛內(nèi)爐墻。

通過采用上述技術(shù)方案，能夠減小爐膛內(nèi)部周邊的風(fēng)阻，從而使風(fēng)量可以在爐膛內(nèi)部布置得更加均勻。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述分離系統(tǒng)包括與爐膛上部相連通的分離器進(jìn)口煙道、連通于分離器進(jìn)口煙道的旋風(fēng)分離器，所述旋風(fēng)分離器與尾部煙道之間設(shè)置有中心筒，所述中心筒偏心設(shè)置于旋風(fēng)分離器。

通過采用上述技術(shù)方案，使循環(huán)灰偏移主流區(qū)，提高循環(huán)灰的循環(huán)倍率，使循環(huán)灰難以從中心筒中排出而通過返料系統(tǒng)而回到爐膛內(nèi)部，達(dá)到合理的循環(huán)灰量。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述分離器進(jìn)口煙道呈縮口設(shè)置。

通過采用上述技術(shù)方案，提升出口的煙氣流速，從而到達(dá)旋風(fēng)分離器時(shí)所受的離心力更大，使循環(huán)灰能夠貼壁運(yùn)動(dòng)，使循環(huán)灰難以從中心筒中排出而通過返料系統(tǒng)而回到爐膛內(nèi)部，達(dá)到合理的循環(huán)灰量。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述上二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管和下二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管管口截面呈扁橢圓形且靠近爐膛側(cè)壁的部分呈縮口設(shè)置，所述上二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管截面積大于下二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管截面積。

通過采用上述技術(shù)方案，提升二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)的動(dòng)量，并且同時(shí)能夠減少進(jìn)風(fēng)量，使二次風(fēng)能夠順利穿過物料“幕墻”，到達(dá)爐膛中心區(qū)且出風(fēng)口朝向一次風(fēng)燃燒區(qū)域的下游，使?fàn)t膛內(nèi)氧量分布合理，實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒，做到二次風(fēng)的均勻穿透。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述落煤系統(tǒng)包括沿爐膛長(zhǎng)度方向均勻設(shè)置的多根落煤管，所述落煤管呈傾斜設(shè)置。

通過采用上述技術(shù)方案，使煤在爐膛內(nèi)部分布更均勻，從而使?fàn)t膛內(nèi)部溫度場(chǎng)分布合理，實(shí)現(xiàn)良好的爐內(nèi)空氣分級(jí)燃燒。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管連通有回風(fēng)煙氣管，所述回風(fēng)煙氣管連通有引風(fēng)機(jī)，所述引風(fēng)機(jī)連通于尾部煙道排煙口。

通過采用上述技術(shù)方案，使進(jìn)入的一次風(fēng)量中的部分為回風(fēng)煙氣，從而在確保床料正常流化下減少一次風(fēng)氧量，使一次風(fēng)燃燒區(qū)域呈富燃料狀態(tài)，則為欠氧狀態(tài)。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述爐膛布風(fēng)板沿其長(zhǎng)度方向設(shè)置有多個(gè)落渣管；所述低氮風(fēng)帽包括固定穿設(shè)于爐膛布風(fēng)板的一次風(fēng)接管、套設(shè)且固定于一次風(fēng)接管的帽體，所述帽體連通于一次風(fēng)接管，所述帽體沿其圓周方向均勻設(shè)置若干出風(fēng)孔，圍繞于所述落渣管的出風(fēng)孔中心軸向呈水平。

通過采用上述技術(shù)方案，可以避免從出風(fēng)孔噴射出來的大部分一次風(fēng)進(jìn)入落渣管圓孔內(nèi)，減弱了一次風(fēng)對(duì)落渣管上部未燃盡煤顆粒的反彈向上流化助燃效果，同時(shí)避免一部分一次風(fēng)漏向落渣管出口，造成出渣含碳量高及噴火等不安全現(xiàn)象。

綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：實(shí)現(xiàn)了科學(xué)合理的爐內(nèi)溫度場(chǎng)、有針對(duì)性的氧氣濃度分布和可控的爐內(nèi)焦炭濃度分布，優(yōu)化布置爐膛落煤系統(tǒng)、爐膛布風(fēng)板、低氮風(fēng)帽和分離系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)良好的爐內(nèi)空氣分級(jí)燃燒，降低氮氧化物的生成。

附圖說明

圖1是本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)施例主要用于體現(xiàn)落煤系統(tǒng)的示意圖；

圖3是本實(shí)施例主要用于體現(xiàn)爐膛布風(fēng)板的俯視圖；

圖4是本實(shí)施例主要用于體現(xiàn)低氮風(fēng)帽的局部剖視圖；

圖5是本實(shí)施例主要用于體現(xiàn)落渣管附近低氮風(fēng)帽的局部剖視圖；

圖6是本實(shí)施例主要用于體現(xiàn)爐二次風(fēng)系統(tǒng)的的示意圖；

圖7是本實(shí)施例主要用于體現(xiàn)分離系統(tǒng)的俯視圖。

附圖標(biāo)記：1、爐膛；2、一次風(fēng)系統(tǒng)；21、爐膛布風(fēng)板；22、一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管；23、低氮風(fēng)帽；231、一次風(fēng)接管；232、帽體；3、二次風(fēng)系統(tǒng)；31、上二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管；32、下二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管；4、分離系統(tǒng)；41、分離器進(jìn)口煙道；42、旋風(fēng)分離器；5、返料系統(tǒng)；6、尾部煙道；7、落煤系統(tǒng)；71、落煤管；72、播煤風(fēng)管；8、四孔風(fēng)帽；9、六孔風(fēng)帽；10、十二孔風(fēng)帽；11、中心筒；12、回風(fēng)煙氣管；13、引風(fēng)機(jī)；14、落渣管；15、出風(fēng)孔；16、通孔；17、空氣預(yù)熱器。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

一種低氮燃燒循環(huán)流化床鍋爐，參照?qǐng)D1所示，包括爐膛1，在爐膛1靠近底端的一側(cè)爐壁設(shè)置有向爐膛1內(nèi)進(jìn)行落煤的落煤系統(tǒng)7，使可燃燒的煤落入爐膛1底部進(jìn)行燃燒；同時(shí)，在爐膛1的底部設(shè)置有一次風(fēng)系統(tǒng)2，一次風(fēng)系統(tǒng)2從外部引入適量的一次風(fēng)并均勻地送入爐膛1下部；隨著一次風(fēng)燃燒區(qū)域的燃燒，在爐膛1的爐壁位于一次風(fēng)系統(tǒng)2的上方設(shè)置有二次風(fēng)系統(tǒng)3，二次風(fēng)系統(tǒng)3將具有充足動(dòng)量的二次風(fēng)通過二次風(fēng)噴口噴射到一次風(fēng)燃燒區(qū)域的下游，并且在這個(gè)區(qū)域完成燃燒。之后，爐膛1內(nèi)產(chǎn)生的循環(huán)煙灰向上流動(dòng)，在爐膛1的上部設(shè)置有分離系統(tǒng)4，分離系統(tǒng)4的上部連通有尾部煙道6而下部設(shè)置有連通于爐膛1下部的返料系統(tǒng)5，分離系統(tǒng)4將細(xì)顆粒的煙氣通入尾部煙道6并最終由煙囪排出，而粗顆粒的煙灰由返料系統(tǒng)5重新進(jìn)入至爐膛1的下部，適量的循環(huán)灰在爐內(nèi)燃燒體系中循環(huán)擾動(dòng)，有效的降低了爐膛1下部的高溫點(diǎn)，提高了爐膛1出口的低溫點(diǎn)，使?fàn)t內(nèi)的溫度場(chǎng)趨于均勻并處于850——920攝氏度之間。

參照?qǐng)D1-2所示，落煤系統(tǒng)7包括沿著爐膛1長(zhǎng)度方向均勻設(shè)置的三根落煤管71，落煤管71呈傾斜設(shè)置，則落煤管71的出煤口朝向于爐膛1的中間位置，由設(shè)置在落煤管71底部的播煤風(fēng)管72實(shí)現(xiàn)朝爐膛1內(nèi)部進(jìn)行落煤。

參照?qǐng)D1和圖3所示，一次風(fēng)系統(tǒng)2包括設(shè)置于爐膛1底端的爐膛布風(fēng)板21，爐膛布風(fēng)板21呈水平設(shè)置且匹配于爐膛1底部的形狀；在爐膛布風(fēng)板21上沿著其長(zhǎng)度方向設(shè)置有三個(gè)連通于外部的落渣管14；為了能夠?qū)⑼獠康囊淮物L(fēng)引入至爐膛1內(nèi)部，結(jié)合圖4所示，在爐膛布風(fēng)板21上開設(shè)有呈縱橫排列的多個(gè)通孔16，每個(gè)通孔16中均設(shè)置有一個(gè)低氮風(fēng)帽23，每個(gè)低氮風(fēng)帽23均包括一根穿設(shè)于通孔16且呈中空設(shè)置的一次風(fēng)接管231，一次風(fēng)接管231焊接于爐膛布風(fēng)板21并且穿設(shè)于爐膛布風(fēng)板21上端面并且一次風(fēng)接管231的上端面貫穿于內(nèi)部；在一次風(fēng)接管231上部套設(shè)有一個(gè)帽體232，帽體232的底部焊接于一次風(fēng)接管231的外壁，帽體232呈圓柱體的底端開口結(jié)構(gòu)，帽體232的內(nèi)部和一次風(fēng)接管231相連通，并且在帽體232靠近下端的外壁沿其圓周方向均勻開設(shè)有若干出風(fēng)孔15，出風(fēng)孔15的數(shù)量可設(shè)置四孔、六孔和十二孔，出風(fēng)孔15的中心軸向由內(nèi)向外向下傾斜且與水平方向成10°，為了使一次風(fēng)整體布風(fēng)均勻，床料流化效果好，提高氮氧化物脫除率，在該爐膛布風(fēng)板21靠近于其爐膛1前、后墻一二排以及左、右墻一二排位置安裝四孔風(fēng)帽8，并且四孔風(fēng)帽8的出風(fēng)口正對(duì)爐墻內(nèi)壁；前后墻再往爐膛1中間3排采用六孔風(fēng)帽9及左右墻再往爐膛1中間3排采用六孔風(fēng)帽9；中間剩余的采用十二孔風(fēng)帽10。結(jié)合圖5所示，而落渣管14附近的八個(gè)風(fēng)帽的出風(fēng)孔15中心軸向與水平方向成0°，從而可以避免從出風(fēng)孔15噴射出來的大部分一次風(fēng)進(jìn)入落渣管14圓孔內(nèi)，減弱了一次風(fēng)對(duì)落渣管14上部未燃盡煤顆粒的反彈向上流化助燃效果，同時(shí)也避免一部分一次風(fēng)漏向落渣管14出口，造成出渣含碳量高及噴火等不安全現(xiàn)象。

參照?qǐng)D1所示，一次風(fēng)系統(tǒng)2還包括設(shè)置在爐膛1下部且連通于爐膛布風(fēng)板21的一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管22，一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管22連通于設(shè)置于外部的空氣預(yù)熱器17，并且在一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管22中設(shè)置有回風(fēng)煙氣管12，回風(fēng)煙氣管12通過引風(fēng)機(jī)13連通于尾部煙道6的最終排煙口，使進(jìn)入的一次風(fēng)量中的10%為回風(fēng)煙氣，從而在確保床料正常流化下減少一次風(fēng)氧量，使一次風(fēng)燃燒區(qū)域呈富燃料狀態(tài)，則為欠氧狀態(tài)。

參照?qǐng)D1和圖6所示，二次風(fēng)系統(tǒng)3包括上下設(shè)置的上二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管31和下二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管32，上二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管31和下二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管32截面呈扁橢圓形，并且上二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管31的截面積大于下二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管32的截面積，從而能夠減少進(jìn)風(fēng)量，上二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管31和下二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管32沿著爐膛1的長(zhǎng)度方向均勻設(shè)置有三根且均呈傾斜設(shè)置，并且上二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管31和下二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)管32在靠近爐膛1側(cè)壁的部分呈縮口設(shè)置，從而能夠提高進(jìn)風(fēng)速度，使二次風(fēng)能夠順利穿過物料“幕墻”，到達(dá)爐膛1中心區(qū)且出風(fēng)口朝向一次風(fēng)燃燒區(qū)域的下游，使?fàn)t膛1內(nèi)氧量分布合理。

參照?qǐng)D1和圖7所示，分離系統(tǒng)4包括旋風(fēng)分離器42和連通于爐膛1上部和旋風(fēng)分離器42之間的分離器進(jìn)口煙道41，分離器進(jìn)口煙道41的口徑沿爐膛1至旋風(fēng)分離器42的方向呈逐漸減小的縮口設(shè)置，從而提升出口的煙氣流速，從而到達(dá)旋風(fēng)分離器42時(shí)所受的離心力更大，使循環(huán)灰能夠貼壁運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，連接于旋風(fēng)分離器42上端和尾部煙道6之間的中心筒11偏心設(shè)置于旋風(fēng)分離器42的中心，從而使循環(huán)灰偏移主流區(qū)，提高循環(huán)灰的循環(huán)倍率，使循環(huán)灰難以從中心筒11中排出而通過返料系統(tǒng)5而回到爐膛1內(nèi)部，達(dá)到合理的循環(huán)灰量。

參照?qǐng)D1所示，從旋風(fēng)分離器42下端排出的循環(huán)灰從返料系統(tǒng)5重新進(jìn)入爐膛1內(nèi)部，返料系統(tǒng)5包括連通于旋風(fēng)分離器42下端和爐膛1內(nèi)部的返料管。此外，還在分離器進(jìn)口煙道41處設(shè)置有爐內(nèi)噴氨脫硝系統(tǒng)，爐內(nèi)噴氨脫硝系統(tǒng)包括sncr噴槍，可以實(shí)現(xiàn)霧化氨水。

本實(shí)施例的工作原理是：煤從落煤系統(tǒng)7進(jìn)入至爐膛1內(nèi)部，通過一次風(fēng)系統(tǒng)2和二次風(fēng)系統(tǒng)3向爐膛1內(nèi)進(jìn)風(fēng)，達(dá)到均勻協(xié)調(diào)的分級(jí)燃燒過程，在燃燒開始階段，通過優(yōu)化布置后的風(fēng)帽將適量的一次風(fēng)均勻的送入爐膛1下部，造成一次風(fēng)燃燒區(qū)域的富燃料狀態(tài)，由于富染料狀態(tài)缺氧，故在該區(qū)域的燃料只是部分燃燒，使得有機(jī)的結(jié)合在燃料中的氨的一部分生成無害的氨分子，故而減少了氮氧化物的形成，具有充足動(dòng)量的二次風(fēng)通過出風(fēng)口噴射到一次風(fēng)富燃料區(qū)域的下游，在這個(gè)區(qū)域完成燃燒。由于一次燃燒區(qū)域的燃燒產(chǎn)物進(jìn)入二次區(qū)域，同時(shí)降低了氧濃度和火焰溫度，使得二次區(qū)域的氮氧化物的形成也受到了限制；當(dāng)循環(huán)灰進(jìn)入分離器進(jìn)口煙道41，能夠提升出口的煙氣流速，從而到達(dá)旋風(fēng)分離器42時(shí)所受的離心力更大，使循環(huán)灰能夠貼壁運(yùn)動(dòng)，減少?gòu)闹行耐?1排出的循環(huán)灰量，使循環(huán)灰能夠由返料系統(tǒng)5重新進(jìn)入爐膛1，適量的循環(huán)灰在爐內(nèi)燃燒體系中循環(huán)擾動(dòng)，有效的降低了爐膛1下部的高溫點(diǎn)，提高了爐膛1出口的低溫點(diǎn)，爐內(nèi)的溫度場(chǎng)趨于均勻并處于850——920攝氏度之間，并且增加回風(fēng)煙氣來控制爐膛1布風(fēng)板上部的氧氣濃度，這些措施均有效降低了氮氧化物的生成。

本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。