排放的流化床鍋爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鍋爐及污染控制領(lǐng)域，特別涉及一種高效低NOx排放的流化床鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]流化床鍋爐具有燃料適應(yīng)性廣、爐內(nèi)噴石灰石粉低成本控制SO2排放、燃燒溫度低有效控制熱力型NOx生成和排放等優(yōu)點(diǎn)，在全世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。中國(guó)是以燃煤作為一次能源為主的國(guó)家，煤炭消耗占一次能源總消耗的50%以上，中國(guó)的流化床鍋爐對(duì)實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔燃燒發(fā)揮重要作用，全球容量最大的流化床鍋爐(裝機(jī)容量為600MW)安裝在四川白馬電廠，為中國(guó)大型流化床鍋爐的發(fā)展起到了良好的示范作用。
[0003]鍋爐的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)要求提高、各級(jí)政府的污染物減排壓力增加，要求流化床鍋爐進(jìn)行NOx排放控制?；痣姀S大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 13223) 2003年版對(duì)燃煤機(jī)組NOx的排放濃度要求與然用的燃料有關(guān)，根據(jù)燃煤揮發(fā)分從小到大，NOx的排放濃度要求分為1100、650和450mg/m3 (干，O2= 6% )三檔。2011年新版標(biāo)準(zhǔn)要求規(guī)定，NO x的排放濃度要求為100mg/m3(干，O2= 6% )(個(gè)別情況除外)。在GB 13223(2011年版)的要求下，傳統(tǒng)的流化床鍋爐不采取特殊的NOx控制技術(shù)很難滿足環(huán)保排放要求。
[0004]燃料燃燒過(guò)程中吸的生成機(jī)理包括:燃料型NO x、熱力型呢和快速型NOx，三種類型的NOx排放量占總NOx的排放比例分別為:>60%、20% _40%、〈5%。燃料型NOx又分為揮發(fā)型NOx和焦炭型NOx，揮發(fā)型NOx是在燃料投入爐膛后，燃料中隨揮發(fā)分快速析出氮元素(稱為揮發(fā)型氮元素)，并與氧氣結(jié)合生成的NOx，焦炭型NOx是固定在焦炭中的氮元素(稱為焦炭型氮)與氧氣結(jié)合生成的N0x，燃料型NOx是燃料燃燒排放的NOx的主要來(lái)源，對(duì)于燃燒溫度低的流化床鍋爐，燃料型NOx占鍋爐NOx排放總量的90%以上。所以，控制燃料型NOx的生成是控制流化床鍋爐NOx排放的可靠手段。
[0005]煤粉鍋爐控制燃料型NOx的主要技術(shù)是控制燃煤投入爐膛的附近區(qū)域的氧氣供應(yīng)，形成還原區(qū)，使燃料中的氮元素在還原性氣氛條件下還原成氮?dú)?，該還原區(qū)域未燃盡的燃料隨后進(jìn)入氧化區(qū)域，使燃料燃盡。
[0006]流化床鍋爐控制燃料型NOx的技術(shù)借鑒了煤粉鍋爐控制燃料型NOx的技術(shù)，采用分級(jí)燃燒:從爐膛下部供入一次風(fēng)，一次風(fēng)總量占燃料燃燒總空氣量的50%左右，即保證流化床鍋爐正常的流態(tài)化所需的空氣量，又保證爐膛下部處于還原性氣氛，有利于降低燃料型NOx的生成，未燃盡的燃料進(jìn)入到爐膛上部區(qū)域，與爐膛上部供入的二次風(fēng)進(jìn)行燃燒，提高燃燒效率。通過(guò)分級(jí)燃燒，流化床鍋爐能夠有效控制燃料型NOx的生成，能夠較好滿足2003年版大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223)。
[0007]但是，由于2011年版大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223)大幅度提高了 NOx的排放要求，流化床鍋爐僅僅采用傳統(tǒng)的分級(jí)燃燒技術(shù)很難滿足環(huán)保排放要求，流化床鍋爐開始廣泛采用選擇性非催化還原反應(yīng)(SNCR)脫硝技術(shù)脫除煙氣中的NOx，不僅需要消耗脫硝劑(主要是氨水、液氨或尿素)，還消耗壓縮空氣和水等材料，脫硝成本高。此外，流化床鍋爐的分級(jí)燃燒和低溫燃燒使?fàn)t膛中燃料碳的燃燒速率大幅度降低，飛灰含碳量增加，鍋爐的燃燒效率偏低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種高效低NOx排放的流化床鍋爐，解決流化床鍋爐NOx排放不達(dá)標(biāo)、燃燒效率偏低問(wèn)題。
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案:
[0010]一種高效低NOx排放的流化床鍋爐，流化床鍋爐的爐膛下部設(shè)置分隔墻，分隔墻將爐膛下部空間分成熱解區(qū)和還原區(qū)；熱解區(qū)設(shè)置有燃料進(jìn)口，熱解區(qū)通過(guò)風(fēng)帽與下部的煙箱相連通，煙箱與爐膛的上部煙氣出口連通；還原區(qū)通過(guò)風(fēng)帽與下部的風(fēng)箱相連通，風(fēng)箱通過(guò)一次風(fēng)道與一次風(fēng)機(jī)相連通；熱解區(qū)從下到上設(shè)置有中二次風(fēng)口和上二次風(fēng)口，還原區(qū)從下到上設(shè)置有下二次風(fēng)口、中二次風(fēng)口和上二次風(fēng)口，所述下二次風(fēng)口、中二次風(fēng)口和上二次風(fēng)口均通過(guò)二次風(fēng)道與二次風(fēng)機(jī)相連通。
[0011]進(jìn)一步，爐膛的上部煙氣出口安裝有旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器下部排灰口通過(guò)返料器與爐膛下部相連通，旋風(fēng)分離器的煙氣出口連接有除塵器，除塵器煙氣出口分別通過(guò)引風(fēng)機(jī)和循環(huán)煙道與煙囪和煙箱相連通。
[0012]進(jìn)一步，所述旋風(fēng)分離器的煙氣出口依次與過(guò)熱蒸汽加熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器相連通，空氣預(yù)熱器的煙氣出口與除塵器的進(jìn)口相連通；風(fēng)箱通過(guò)一次風(fēng)道及空氣預(yù)熱器與一次風(fēng)機(jī)相連通；所述下二次風(fēng)口、中二次風(fēng)口和上二次風(fēng)口均通過(guò)二次風(fēng)道及空氣預(yù)熱器與二次風(fēng)機(jī)相連通。
[0013]進(jìn)一步，所述還原區(qū)設(shè)置飛灰進(jìn)口，除塵器的飛灰出口通過(guò)分配器分別與飛灰進(jìn)口和灰?guī)煜噙B通。
[0014]進(jìn)一步，所述循環(huán)煙道上安裝有增壓風(fēng)機(jī)。
[0015]進(jìn)一步，所述分隔墻底部、中部和上部開設(shè)有連通口，將熱解區(qū)和還原區(qū)相連通。
[0016]進(jìn)一步，所述爐膛設(shè)置有壓力測(cè)量裝置。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018](I)與傳統(tǒng)的流化床鍋爐相比，本發(fā)明的爐膛下部安裝有熱解區(qū)，采用鍋爐排放的煙氣作為熱解區(qū)床料的流化介質(zhì)，由于煙氣的氧濃度遠(yuǎn)低于空氣的氧濃度，該區(qū)域處于嚴(yán)重缺氧區(qū)域，進(jìn)入該區(qū)域的揮發(fā)型氮迅速還原成氮?dú)?，揮發(fā)型NOx的生成量極少；而傳統(tǒng)流化床鍋爐不設(shè)置熱解區(qū)，而采用一次風(fēng)作為流化介質(zhì)，雖然該區(qū)域處于還原性氣氛，但是仍然有部分揮發(fā)性氮與氧元素結(jié)合生成揮發(fā)型NOx。
[0019](2)與傳統(tǒng)的流化床鍋爐相比，本發(fā)明爐膛下部的顆粒的流化介質(zhì)采用循環(huán)煙氣和一次風(fēng)相結(jié)合，通過(guò)調(diào)節(jié)二者的流量可以有效調(diào)整從爐膛下部進(jìn)入爐膛的氧氣量，徹底解決傳統(tǒng)流化床鍋爐從下部進(jìn)入爐膛的氧氣量調(diào)節(jié)范圍偏小的問(wèn)題。傳統(tǒng)流化床鍋爐的一次風(fēng)有兩方面的作用:提供燃燒所需的部分氧量、并作為爐膛床料的流化介質(zhì)，確保鍋爐下部的床料處于流化狀態(tài)才能保證流化床鍋爐維持正常運(yùn)行。比如，為了增加爐膛下部的還原性能、降低燃料型NOx的生成，需要降低爐膛下部供入的一次風(fēng)量，但是為了維持爐膛下部床料的正常流化必須保證一次風(fēng)量大于某一最低數(shù)值。而本發(fā)明解決了這一問(wèn)題，降低一次風(fēng)量、減少?gòu)臓t膛下部供入的氧氣量，爐膛下部的還原性能增加、燃料型NOx的生成量降低，同時(shí)增加循環(huán)煙氣流量，確保床料維持正常流化、維持鍋爐正常運(yùn)行。
[0020](3)與傳統(tǒng)的流化床鍋爐相比，本發(fā)明的熱解區(qū)不設(shè)置下二次風(fēng)口，向熱解區(qū)供入的氧氣量更少，該區(qū)域的揮發(fā)型氮接觸氧氣的機(jī)會(huì)更低，更多的揮發(fā)型氮在熱解區(qū)被還原成氮?dú)?；而傳統(tǒng)流化床鍋爐的爐膛下部不分區(qū)，全部設(shè)置下二次風(fēng)口，揮發(fā)型氮在下二次風(fēng)口區(qū)域被氧化生成NOx。
[0021]進(jìn)一步，與傳統(tǒng)的流化床鍋爐相比，本發(fā)明設(shè)置熱解區(qū)，雖然爐膛內(nèi)的燃燒空間減少，增加了飛灰中的含碳量，但是本發(fā)明設(shè)置了飛灰回送系統(tǒng)，還原區(qū)設(shè)置飛灰進(jìn)