CN102200275B - 褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置，包括由煤粉仓、煤斗、干燥炉、收焦罐、分离器、风机、激冷器、第一烟气循环管道、第二烟气循环管道和一次风管道组成的煤粉干燥装置和锅炉炉膛、燃烬风管道、一次风粉喷嘴、再燃燃料喷嘴、燃烬风喷嘴、再热器、高温对流过热器、低温对流过热器、省煤器、空气预热器、除尘器、引风机和尾部烟道构成的褐煤燃烧锅炉，及褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧方法，通过将燃料分级燃烧技术与高温烟气干燥褐煤技术有机的结合起来，使褐煤在脱水提质的同时也降低了NO _x 的排放，简单可靠，便于管理，适用于燃用褐煤的煤粉锅炉，尤其是大中型电站锅炉，具有广阔的应用前景。

Description

褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置及其方法

技术领域

本发明涉及褐煤燃烧和能源的清洁利用领域，特别是涉及一种褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置及其燃烧方法。

背景技术

我国的褐煤资源丰富，占全国煤炭总储量的13%左右，具有埋藏浅、煤层厚、储量大的特点。 但褐煤水分含量高，干燥无灰基挥发分高，发热量低，使其直接燃烧的热效率较低，温室气体排放量大；同时，褐煤热稳定性差，反应活性高，易风化碎裂、易氧化自燃，难以储存和大规模开发利用。因此，褐煤脱水提质已成为褐煤高效开发利用的关键。

此外，随着生产的扩大，耗煤量不断增加，氮氧化物的排放也呈现快速增长的趋势。氮氧化物是燃烧煤炉排放的主要大气污染物之一，氮氧化物除了形成酸雨，破坏生态环境，还能形成光化学烟雾，直接危害人类健康。随着环保要求的提高，控制氮氧化物的排放成为必然。因此需要在保证褐煤燃烧效率的同时降低氮氧化物的排放量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置及其燃烧方法，通过将燃料分级燃烧技术与高温烟气干燥褐煤技术有机地结合起来，使褐煤在脱水提质的同时也降低了NO _x 的排放。 

本发明的技术原理是褐煤在煤粉干燥装置中完成脱水、成型和热分解等过程，其组成和结构发生变化，转化成具有近似烟煤性质的提质煤。提质后的褐煤以一次风的形式进入炉膛燃烧；褐煤脱水、热解过程中产生的水蒸汽、褐煤热解气以及烟气的混合气体经激冷器除去水蒸汽后送入炉膛再燃燃料喷嘴，通过褐煤热解气再燃的还原作用以及烟气的冲淡作用降低NO _x 排放，实现燃用褐煤的煤粉锅炉的低NO _x 燃烧，然后将煤粉锅炉尾部烟道的部分热烟气引入煤粉干燥装置，以此循环，使褐煤快速干燥、脱水，并伴以部分热解。

本发明的技术解决方案如下：

一种褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置，其特点是包括煤粉干燥装置和褐煤燃烧锅炉；

所述的煤粉干燥装置包括煤粉仓、煤斗、干燥炉、收焦罐、分离器、风机、激冷器、第一烟气循环管道、第二烟气循环管道和一次风管道；

所述的褐煤燃烧锅炉包括自下而上分为主燃区、再燃区和燃烬区的锅炉炉膛、燃烬风管道、一次风粉喷嘴、再燃燃料喷嘴、燃烬风喷嘴、再热器、高温对流过热器、低温对流过热器、省煤器、空气预热器、除尘器、引风机和尾部烟道；

上述部件的连接关系如下:

所述的煤粉仓通过输送管道，经所述的煤斗与所述干燥炉第一入口相连，该干燥炉第二入口与所述第一烟气循环管道相连，该干燥炉底部第一出口与所述的收焦罐第一入口相连，该干燥炉下部侧面第二出口与所述分离器的入口相连，该分离器的底部出口与所述收焦罐的第二入口相连，该分离器的顶部出口通过所述的第二烟气循环管道经所述的风机与激冷器相连，所述收焦罐的底部出口与所述的一次风管道相连；

所述的一次风管道另一端与所述的一次风粉喷嘴相连，所述的第二烟气循环管道另一端与所述的再燃燃料喷嘴相连，所述的第一烟气循环管道另一端与所述的尾部烟道相连；

所述的燃烬风管道与另一端与所述的燃烬风喷嘴相连。

所述的第一烟气循环管道外部和第二烟气循环管道外部分别设有保温材料。

一种褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧方法，包括如下步骤：

①从煤粉仓经煤斗送来的煤粉与从尾部烟道循环回来的部分600℃左右的热烟气经第一烟气循环管道在干燥炉入口处汇合，并进入干燥炉（3）内进行干燥、脱水，伴以部分热解；

②褐煤干燥、脱水后转成具有近似烟煤性质的提质煤，在干燥炉下部沉降，从干燥炉底部第一出口进入收焦罐内；

褐煤干燥、脱水、以及部分热解产生的包含热解气、水蒸汽、低温烟气的混合气从干燥炉下部侧面第二出口经分离器使提质煤与烟气分离，提质煤从分离器 的底部出口通过收焦罐的第二入口进入收焦罐内；

③从收焦罐出来的提质煤经过一次风管道被空气携带通过一次风粉喷嘴进入炉膛底部的主燃区燃烧；

  烟气从分离器的顶部出口通过第二烟气循环管道经风机、激冷器，由再燃燃料喷嘴喷入炉膛中部的再燃区，热解气在此高效地还原主燃区燃烧产生的NO _x ，同时，混合气的冲淡作用也有助于抑制NO _x 的生成，之后混合气体进入燃烬区完成燃烧；

④完全燃烧后的烟气依次经过再热器、高温对流过热器、低温对流过热器、省煤器、空气预热器、除尘器、引风机到烟囱，最终完成褐煤提质低NO _x 燃烧；

⑤将尾部烟道内产生的部分热烟气经第一烟气循环管道引回干燥炉，返回步骤①，完成循环再利用过程。

与现有技术相比，本发明的技术效果是：

利用高温循环烟气提供热量进行褐煤脱水提质，转化为具有烟煤性质的提质煤，提高了燃烧效率，减少了二氧化碳的排放，脱水后形成的褐煤热解气与烟气的混合气再次进入炉膛再燃，可以高效地还原NO _x ，实现了褐煤提质和低NO _x 燃烧的有机结合；由于利用煤粉锅炉部分热烟气提供所需要的热量，不需要额外的热源，实现了能源节约，易于对现有锅炉进行改造，且不受地区资源限制，该系统简单可靠，便于管理。

附图说明

图1是本发明褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置的装置结构示意图；

图2是图1的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

请先参阅图1，图1是本发明褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置的装置结构示意图。如图所示，一种褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置，其特征在于，包括煤粉干燥装置和褐煤燃烧锅炉；

所述的煤粉干燥装置包括煤粉仓1、煤斗2、干燥炉3、收焦罐4、分离器5、风机6、激冷器7、第一烟气循环管道9、第二烟气循环管道8和一次风管道10；

所述的褐煤燃烧锅炉包括自下而上分为主燃区22、再燃区23和燃烬区24的锅炉炉膛25、燃烬风管道26、一次风粉喷嘴11、再燃燃料喷嘴12、燃烬风喷嘴13、再热器14、高温对流过热器15、低温对流过热器16、省煤器18、空气预热器19、除尘器20、引风机21和尾部烟道17；

上述部件的连接关系如下:

所述的煤粉仓1通过输送管道，经所述的煤斗2与所述干燥炉3第一入口相连，该干燥炉3第二入口与所述第一烟气循环管道9相连，该干燥炉3底部第一出口与所述的收焦罐4第一入口相连，该干燥炉3下部侧面第二出口与所述分离器5的入口相连，该分离器5的底部出口与所述收焦罐4的第二入口相连，该分离器5的顶部出口通过所述的第二烟气循环管道8经所述的风机6与激冷器7相连，所述收焦罐4的底部出口与所述的一次风管道10相连；

所述的一次风管道10另一端与所述的一次风粉喷嘴11相连，所述的第二烟气循环管道8另一端与所述的再燃燃料喷嘴12相连，所述的第一烟气循环管道9另一端与所述的尾部烟道17相连；

    所述的燃烬风管道26与另一端与所述的燃烬风喷嘴13相连。

第一烟气循环管道9外部和第二烟气循环管道8外部分别设有保温材料。

本发明实施例中的分离器5优选旋风分离器。

一种褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧方法，该方法包括如下步骤：

①从煤粉仓1经煤斗2送来的煤粉与从尾部烟道17循环回来的部分600℃左右的热烟气经第一烟气循环管道9在干燥炉3入口处汇合，并进入干燥炉3内进行干燥、脱水，伴以部分热解；

②褐煤干燥、脱水后转成具有近似烟煤性质的提质煤，在干燥炉3下部沉降，从干燥炉3底部第一出口进入收焦罐4内；

褐煤干燥、脱水、以及部分热解产生的包含热解气、水蒸汽、低温烟气的混合气从干燥炉3下部侧面第二出口经分离器5使提质煤与烟气分离，提质煤从分离器5的底部出口通过收焦罐4的第二入口进入收焦罐4内；

③从收焦罐4出来的提质煤经过一次风管道10被空气携带通过一次风粉喷嘴11进入炉膛25底部的主燃区22燃烧，由于提质煤的水分减少、热值增加，利于燃烧效率的提高；控制一次风粉喷嘴11内的风速为20m/s；

烟气从分离器5的顶部出口通过第二烟气循环管道8经风机6、激冷器7，由再燃燃料喷嘴12喷入炉膛25中部的再燃区23，热解气在此高效地还原主燃区燃烧产生的NO _x ，同时，混合气的冲淡作用也有助于抑制NO _x 的生成，之后混合气体进入燃尽区24完成燃烧；

控制再燃燃料喷嘴12的风速为40m/s；

④完全燃烧后的烟气依次经过再热器14、高温对流过热器15、低温对流过热器16、省煤器18、空气预热器19、除尘器20、引风机21到烟囱，最终完成褐煤提质低NO _x 燃烧；

⑤将尾部烟道17内产生的部分600℃的热烟气经第一烟气循环管道9引回干燥炉3，返回步骤①，完成循环再利用过程。

经实验表明，本发明提高了褐煤燃烧效率，减少了二氧化碳和氮氧化物的排放，实现了能源节约，易于对现有锅炉进行改造，且不受地区资源限制，简单可靠，便于管理，特别适用于燃用褐煤的煤粉锅炉，尤其是大中型电站锅炉，具有广阔的应用前景。

Claims (3)

1.一种褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置，其特征在于，包括煤粉干燥装置和褐煤燃烧锅炉；

所述的煤粉干燥装置包括煤粉仓(1)、煤斗(2)、干燥炉(3)、收焦罐(4)、分离器(5)、风机(6)、激冷器(7)、第一烟气循环管道(9)、第二烟气循环管道(8)和一次风管道(10)；

所述的褐煤燃烧锅炉包括自下而上分为主燃区(22)、再燃区(23)和燃烬区(24)的锅炉炉膛(25)、燃烬风管道(26)、一次风粉喷嘴(11)、再燃燃料喷嘴(12)、燃烬风喷嘴(13)、再热器(14)、高温对流过热器(15)、低温对流过热器(16)、省煤器(18)、空气预热器(19)、除尘器(20)、引风机(21)和尾部烟道(17)；

上述部件的连接关系如下：

所述的煤粉仓(1)通过输送管道，经所述的煤斗(2)与所述干燥炉(3)第一入口相连，该干燥炉(3)第二入口与所述第一烟气循环管道(9)相连，该干燥炉(3)底部第一出口与所述的收焦罐(4)第一入口相连，该干燥炉(3)下部侧面第二出口与所述分离器(5)的入口相连，该分离器(5)的底部出口与所述收焦罐(4)的第二入口相连，该分离器(5)的顶部出口通过所述的第二烟气循环管道(8)经所述的风机(6)与激冷器(7)相连，所述收焦罐(4)的底部出口与所述的一次风管道(10)相连；

所述的一次风管道(10)另一端与所述的一次风粉喷嘴(11)相连，所述的激冷器(7)通过所述的第二烟气循环管道(8)与所述的再燃燃料喷嘴(12)相连，所述的第一烟气循环管道(9)另一端与所述的尾部烟道(17)相连；

所述的燃烬风管道(26)一端与所述的燃烬风喷嘴(13)相连。

2.根据权利要求1所述的褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置，其特征在于，所述的第一烟气循环管道(9)外部和第二烟气循环管道(8)外部分别设有保温材料。

3.一种褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①从煤粉仓(1)经煤斗(2)送来的煤粉与从尾部烟道(17)循环回来的部分600℃的热烟气经第一烟气循环管道(9)在干燥炉(3)入口处汇合，并进入干燥炉(3)内进行干燥、脱水，伴以部分热解；

②褐煤干燥、脱水后转成具有近似烟煤性质的提质煤，在干燥炉(3)下部沉降，从干燥炉(3)底部第一出口进入收焦罐(4)内；

褐煤干燥、脱水、以及部分热解产生的包含热解气、水蒸汽、低温烟气的混合气从干燥炉(3)下部侧面第二出口经分离器(5)使提质煤与烟气分离，提质煤从分离器(5)的底部出口通过收焦罐(4)的第二入口进入收焦罐(4)内；

③从收焦罐(4)出来的提质煤经过一次风管道(10)被空气携带通过一次风粉喷嘴(11)进入炉膛(25)底部的主燃区(22)燃烧；

烟气从分离器(5)的顶部出口通过第二烟气循环管道(8)经风机(6)、激冷器(7)，由再燃燃料喷嘴(12)喷入炉膛(25)中部的再燃区(23)，热解气在此高效地还原主燃区燃烧产生的NO_x，同时，混合气的冲淡作用也有助于抑制NO_x的生成，之后混合气体进入燃烬区(24)完成燃烧；

④完全燃烧后的烟气依次经过再热器(14)、高温对流过热器(15)、低温对流过热器(16)、省煤器(18)、空气预热器(19)、除尘器(20)、引风机(21)到烟囱，最终完成褐煤提质低NO_x燃烧；

⑤将尾部烟道(17)内产生的部分热烟气经第一烟气循环管道(9)引回干燥炉(3)，返回步骤①，完成循环再利用过程。

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