CN104633637B - 一种燃煤锅炉系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃煤锅炉系统，包括磨煤机、燃烧器、燃煤锅炉、高温风机、空气预热器；燃烧器位于燃煤锅炉上、向燃煤锅炉喷射一次风；磨煤机与燃烧器通过第一管路连接，磨煤机磨出的煤粉形成一次风通过第一管路输送至燃烧器；高温风机通过第三管路与燃煤锅炉和磨煤机连接，将高温风机输送的部分高温烟气送至磨煤机作为干燥气体，另一部分高温烟气直接接入燃烧器入口的一次风管路，通过高温烟气的作用使得煤粉中的挥发分迅速析出并通过第一管路输送至燃烧器，取代传统燃煤锅炉系统采用加热空气形成一次风，使得一次风中的氧气含量较低，能够为挥发分提供缺氧还原环境，使得挥发分在缺氧环境下还原为惰性的N2。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤技术领域，特别涉及一种燃煤锅炉系统。
背景技术
电站锅炉燃烧过程中产生的氮氧化物(NOx)是大气污染的主要成分，其主要包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等，其中主要以NO为主，其次为NO2。在大气中NO又会被氧化为NO2，使NO2迅速增加。在紫外线照射下，NO2与烟气中的碳氢化合物反应，生成光化学烟雾，对动植物造成危害。N2O虽然含量较少，但其是形成温室效应和破坏臭氧层的主要因素之一。同时，NOx也是形成雾霾的组要成分之一。在我国将长期采用煤炭作为发电能源原料的现实情况下，如何尽可能地减少尾气中的NOx含量，具有重大意义。
经过长期的试验研究，影响烟气中NOx形成的主要因素具有三个方面：一是燃料特性，燃料中氮元素越多，越易生成NOx，即燃料中的挥发分越多，挥发分中的各种氮化合物越多，越易燃烧形成NOx；二是燃料中水分越多，发热值越低，形成烟气容积越大，越易形成NOx；三是氧浓度越大，烟气中的NOx含量越多。进一步的研究表明，在缺氧环境下，NOx将还原为N2；氮气为大气中的主要成分，没有污染性。
国内现有的电站锅炉，在设计时多时考虑燃料中水分特性以及如何在煤炭燃烧后再对得到的NOx进行处理。如在锅炉排气端加设喷氨设备，利用NH3和NOx的氧化还原反应处理NOx，但喷氨量过大，可能造成NH3逃逸污染；且此过程耗费大量NH3。还有方案在锅炉排气段加设催化设备，利用催化剂催化NOx还原。这些处理方法多燃烧后处理的角度进行NOx的去除，能量消耗大且减排效果差。
发明内容
为解决现有的电站锅炉多采用燃烧后处理的角度去除NOx能量消耗大且减排效果差的问题，本发明提供了一种新的燃煤锅炉系统。
本发明提供一种燃煤锅炉系统，包括磨煤机、燃烧器、燃煤锅炉、高温风机、空气预热器；
所述燃烧器位于所述燃煤锅炉上、向所述燃煤锅炉喷射一次风；
所述磨煤机与所述燃烧器通过第一管路连接，所述磨煤机磨出的煤粉形成一次风通过第一管路输送至所述燃烧器；
所述空气预热器与所述燃煤锅炉的第一部分连接，低温空气经所述空气预热器加热后形成二次风通过第二管路输送至所述燃煤锅炉；空气预热器还与所述燃煤锅炉的第二部分连接，大部分高温烟气从所述燃煤锅炉输送至所述空气预热器加热低温空气；
所述高温风机通过第三管路与所述燃煤锅炉和所述磨煤机连接、将所述燃煤锅炉中的部分高温烟气输送至所述磨煤机形成一次风，能够为挥发分提供缺氧还原环境。
本发明中将高温风机输送的部分高温烟气送至磨煤机作为干燥气体，另一部分高温烟气直接接入燃烧器入口的一次风管路，通过高温烟气的作用使得煤粉中的挥发分迅速析出并通过第一管路输送至燃烧器，取代传统燃煤锅炉系统采用加热空气形成一次风，使得一次风中的氧气含量较低，能够为挥发分提供缺氧还原环境，使得挥发分在缺氧环境下还原为惰性的N2。
优选的，还包括第四管路，所述第四管路连通所述第一管路和所述第三管路，将所述高温风机抽取的高温烟气输送至所述第一管路。
第四管路将部分高温烟气直接引入第一管路，可为一次风提供高温环境，使得挥发分挥发析出较多、高温缺氧环境促进挥发分的进一步挥发和还原。
优选的，所述第二管路和所述第三管路间还具有中间管路，所述中间管路上具有阀门控制所述中间管路的开闭。
优选的，所述阀门为电磁球阀。
根据实际经验和科学研究，一次风中含有适当的氧气可促进一次风从燃烧器喷出时的燃烧，有利于锅炉内燃烧的进一步进行。
优选的，所述第一管路长度为2.5-5米。
优选的，还包括送风机，所述送风机与所述空气预热器连接、为所述空气预热器提供低温空气。
优选的，还包括除尘器、吸风机和烟囱；所述除尘器、所述吸风机和所述烟囱依次连接，所述除尘器与所述空气预热器连接，高温烟气经过所述空气预热器降温后经所述除尘器、所述吸风机和所述烟囱排出。
优选的，还包括煤斗和给煤机，所述煤斗和所述给煤机连接，所述给煤机与所述磨煤机连接。
附图说明
图1为本发明实施例燃煤锅炉系统示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明实施例燃煤锅炉系统示意图。从图中可看出，本发明实施例中的燃煤锅炉3系统包括磨煤机1、燃烧器2、燃煤锅炉3、高温风机4、空气预热器5；磨煤机1用于将煤块碾磨至颗粒度达到燃烧器2喷射要求和燃煤锅炉3要求的煤粉，保证煤粉的燃烧充分度和放热量；燃烧器2处点燃煤粉并喷射至燃煤锅炉3中；燃煤锅炉3为煤粉燃烧提供了空间和足够的氧气，煤粉在燃煤锅炉3中燃烧产生的热量经燃煤锅炉3形成水蒸汽推动汽轮机旋转；在磨煤机1和燃煤器间具有第一管路6，磨煤机1碾磨的煤粉形成一次风经第一管路6输送至燃煤器，由燃煤器喷射至燃煤锅炉3。
空气预热器5和燃煤锅炉3的第一部分通过第二管路7连接空气预热器5可通过导热作用将燃煤锅炉3燃烧产生的高温烟气中的热量传递至低温空气，使得低温空气加热形成二次风，二次风通过第二管路7输送至燃煤锅炉3，和一次风结合为煤粉燃烧提供足够的氧气。
高温风机4通过第三管路8和燃煤锅炉3和磨煤机1连接，高温风机4工作将燃煤锅炉3中的部分高温烟气吸出，经过第三管路8输送至磨煤机1。高温烟气作为磨煤机1的干燥剂和煤粉形成一次风的动力源。高温烟气可将煤粉中的水分加热形成水蒸气，防止后续燃烧过程中因水分影响而产生过多的NOx。因一次风的形成主要通过高温烟气，且高温烟气的温度很高、氧含量很低，因此在加热干燥煤粉的过程中可使得其中的挥发分部分挥发，并为挥发分中的NOx还原提供缺氧条件。本发明实施例中采用高温烟气部分取代现有技术中采用空气预热器5中加热的空气作为干燥器和动力源，而使得一次风氧气含量较高，不易使得NOx发生还原的缺点。
本发明实施例中还具有第四管路9，第四管路9连通了第一管路6和第三管路8，将高温烟气引入第一管路6合适部分。高温烟气使得第一管路6温度进一步提高，促进挥发分在高温环境下的挥发析出；且第一管路6为少氧环境，挥发分中的NOx可大量还原为N2。应当注意，高温烟气还进起到了一次风的加热作用，使得燃烧器2喷射的一次风温度达到燃烧要求。此外，因挥发分中的NOx还原为N2为吸热反应，高温烟气形成的高温环境有利于此反应的进行。应当注意，本发明核心思想是通过减少一次风中的氧气量为NOx还原为N2提供缺氧环境，引入第四管路9是为了进一步提高一次风温度，在本发明其他实施例中也可不设置第四管路9。
还应当注意的是，大部分的高温烟气进入了空气预热器5加热低温空气，只有小部分高温烟气经高温风机8抽吸进入了第三管路8输送至磨煤机1、经第四管路9输送至第一管路6。
本发明实施例中的第一管路6长度在2.5-5米，当然，根据燃煤锅炉3系统功率的不同，其也可设计为其他合适的长度。
本发明实施例中，第二管路7和第三管路8间还具有中间管路10，中间管路10上具有阀门11，通过阀门11开闭可控制第三管路8中二次风进入第二管路7。根据实际生产实践，为了保证后续一次风能够合理燃烧，还是需要向一次风提供一定量的氧气。中间管路10即为实现这一目的，将少量二次风引入第二管路7中。本发明实施例中，阀门11为电磁球阀。当然，在本发明其他实施例中，也可采用其他阀门。应当注意，阀门11的开闭是综合燃煤锅炉3系统的燃烧情况确定的，优选为自动控制阀门。
为保证形成二次风的低温空气量，本发明实施例还设置了送风机12，送风机12与空气预热器5的空气管路连接。送风机12的功率可满足燃煤锅炉3在各种工况功率环境下的工作要求。
大部分高温烟气经过空气预热器5降温后并不能直接排放到大气中，还需经过后续除尘、除硫处理等工序。本发明实施例中包括除尘器13、吸风机14和烟囱；除尘器13可吸除高温烟气中的大部分粉尘，防止造成空气粉尘污染；吸风机14用于为经过除尘器13形成的烟气提供动力，经过烟囱排放至高空。当然，烟囱中也可设置相应的静电除尘装置和除硫设备，进一步处理烟气，减少污染物排放。
为了向磨煤机1提供煤块，本发明实施例中还具有煤斗16和给煤机17，大量煤块经煤斗16提升至高处，并经过给煤机17供给了磨煤机1。还应当注意，在进入磨煤机1前，煤炭已经经过煤斗16和给煤机17一定的破碎处理，防止大块煤炭堵塞磨煤机1的进煤口。
应当注意，以上除尘器13、吸风机14、烟囱、煤斗16、给煤机17等并不是实现本发明核心思想的必要部分。
以上本发明实施例中的燃煤锅炉系统进行了详细介绍。本文应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，在不脱离本发明原理的情况下，还可对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种燃煤锅炉系统，包括磨煤机(1)、燃烧器(2)、燃煤锅炉(3)、高温风机(4)、空气预热器(5)；
所述燃烧器(2)位于所述燃煤锅炉(3)上、向所述燃煤锅炉(3)喷射一次风；
所述磨煤机(1)与所述燃烧器(2)通过第一管路(6)连接，所述磨煤机(1)磨出的煤粉形成一次风通过第一管路(6)输送至所述燃烧器(2)；
所述空气预热器(5)与所述燃煤锅炉(3)的第一部分连接，低温空气经所述空气预热器(5)加热后形成二次风通过第二管路(7)输送至所述燃煤锅炉(3)；空气预热器(5)还与所述燃煤锅炉的第二部分连接，大部分高温烟气从所述燃煤锅炉(3)输送至所述空气预热器(5)加热低温空气；
其特征在于，所述高温风机(4)通过第三管路(8)与所述燃煤锅炉(3)和所述磨煤机(1)连接、将所述燃煤锅炉(3)中的部分高温烟气输送至所述磨煤机(1)形成一次风，能够为挥发分提供缺氧还原环境。
2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉系统，其特征在于，还包括第四管路(9)，所述第四管路(9)连通所述第一管路(6)和所述第三管路(8)，将所述高温风机(4)抽取的高温烟气输送至所述第一管路(6)。
3.根据权利要求1所述的燃煤锅炉系统，其特征在于，所述第二管路(7)和所述第三管路(8)间还具有中间管路(10)，所述中间管路(10)上具有阀门(11)控制所述中间管路(10)的开闭。
4.根据权利要求3所述的燃煤锅炉系统，其特征在于，所述阀门(11)为电磁球阀。
5.根据权利要求1所述的燃煤锅炉系统，其特征在于，所述第一管路(6)长度为2.5-5米。
6.根据权利要求1所述的燃煤锅炉系统，其特征在于，还包括送风机(12)，所述送风机(12)与所述空气预热器(5)连接、为所述空气预热器(5)提供低温空气。
7.根据权利要求1所述的燃煤锅炉系统，其特征在于，还包括除尘器(13)、吸风机(14)和烟囱；所述除尘器(13)、所述吸风机(14)和所述烟囱依次连接，所述除尘器(13)与所述空气预热器(5)连接，高温烟气经过所述空气预热器(5)降温后经所述除尘器(13)、所述吸风机(14)和所述烟囱排出。
8.根据权利要求1所述的燃煤锅炉系统，其特征在于，还包括煤斗(16)和给煤机(17)，所述煤斗(16)和所述给煤机(17)连接，所述给煤机(17)与所述磨煤机(1)连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |