CN104748108B - 协同控制cfb锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种协同控制CFB锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统及方法，所述燃烧系统包括炉膛、给煤口、一次风室、二次风箱、二次风管、旋风分离器、返料机构、连接返料机构与炉膛的返料管，其特征在于返料管包括上层返料管和下层返料管，上层返料管的末端高于下层返料管的末端，上层返料管连接返料机构与炉膛的稀相区，下层返料管连接返料机构与炉膛的密相区，在上层返料管上设有加料口；本发明能有效解决流化床锅炉炉内脱硫和脱硝的矛盾，大幅降低二氧化硫、氮氧化物的排放，使得流化床锅炉达到高效节能、环保的需要。

Description

协同控制CFB锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统及方法
技术领域
本发明涉及一种用于协同控制CFB锅炉炉内脱硫和脱硝的燃烧系统及方法。
背景技术
随着国家对环保的重视，燃煤锅炉烟气排放的标准越来越严格。国家发展和改革委员会、环境保护部、国家能源局联合发布的关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020）》的通知指出：我国东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限制（即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米），中部地区新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值,鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。由于流化床的低温燃烧特性，通过向炉内加入脱硫剂（如石灰石）吸收SO2并形成稳定的硫酸盐化合物，能够实现炉内高效脱硫，有研究表明，以胺形态存在的燃料氮主要以NH3形式析出，石灰石等脱硫剂的存在对NH3氧化生成NO和N2O的反应有极强的催化促进作用。燃料型NOX主要在流化床炉膛密相区区域生成，且炉膛返料管布置在炉膛密相区域，这样会在密相区形成较多的氮氧化物，难以实现同时减排SO2和NOX的要求，无法适应日益提高的环保需求，使用受到限制。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种协同控制CFB锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统及方法，它能有效解决流化床锅炉炉内脱硫和脱硝的矛盾，大幅降低二氧化硫、氮氧化物的排放，使得流化床锅炉达到高效节能、环保的需要。
为了达到上述目的，本发明的协同控制CFB锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统，包括炉膛、给煤口、一次风室、二次风箱、二次风管、旋风分离器、返料机构、连接返料机构与炉膛的返料管，其特征在于返料管包括上层返料管和下层返料管，上层返料管的末端高于下层返料管的末端，上层返料管连接返料机构与炉膛的稀相区，下层返料管连接返料机构与炉膛的密相区，在上层返料管上设有加料口；
本发明对应于上述协同控制CFB锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统的方法，包括：1）将燃煤从给煤口送入炉膛燃烧，一次风从一次风室、二次风经二次风箱和二次风管通入炉膛助燃，同时从上层返料管的加料口通入脱硫剂（如石灰石）； 2）旋风分离器将炉膛的高温固体物料从烟气中分离下来，一部分高温固体物料经上层返料管被送入炉膛的稀相区燃烧，一部分高温固体物料经下层返料管被送入炉膛的密相区燃烧；
本发明将含有脱硫剂的循环灰分层返入炉膛的稀相区和密相区，脱硫剂的加料口设于上层返料管上，可大幅减小密相区的脱硫剂含量，有效抑制燃料型氮氧化物的生成，与此同时，上层返料管内的循环灰可增大炉膛稀相区物料浓度，强化CFB锅炉的炉内对流换热，实现流化床锅炉设备的高效节能；
作为本发明协同控制CFB锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统的一种优选，在返料机构的下端设有三个返料风箱，其中两个返料风箱分别与上层返料管和下层返料管的入口对应，另一个返料风箱设于返料机构的下端中部；对应上述协同控制CFB锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统的方法，通过调节进入上层返料管和下层返料管对应的返料风箱的风量，有效平衡上层/下层返料管内循环灰量，以调节炉膛稀相区和密相区的循环灰量，有效抑制炉膛密相区脱硫剂对NOX生成过程的催化作用，实现大幅减排NOX的目的，同时调节炉膛运行床温及温度偏差，实现减排炉内燃料型NOX和SO2作用；返料机构下端中部的返料风箱可实现循环灰的流化，便于返料；
综上所述，本发明能有效解决流化床锅炉炉内脱硫和脱销的矛盾，大幅降低二氧化硫、氮氧化物的排放，使得流化床锅炉达到高效节能、环保的需要。
附图说明
图1为本发明协同控制CFB锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统的主视图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明的协同控制CFB锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统，包括炉膛1、给煤口3、一次风室5、二次风箱4、两根二次风管8、旋风分离器2、返料机构13、连接返料机构13与炉膛1的上层返料管7和下层返料管6，上层返料管7的末端高于下层返料管6的末端，上层返料管7连接返料机构13与炉膛1的稀相区，下层返料管6连接返料机构13与炉膛1的密相区，在返料机构13的下端设有三个返料风箱9、10、11，其中返料风箱9与上层返料管7的入口对应，返料风箱11与下层返料管6的入口对应，返料风箱10设于返料机构13的下端中部；在上层返料管7上设有加料口12；
对应于上述协同控制CFB锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统的方法，包括：1）将燃煤从给煤口3送入炉膛1燃烧，一次风从一次风室5、二次风经二次风箱4和二次风管8通入炉膛1助燃，同时从上层返料管7的加料口12通入脱硫剂（如石灰石）； 2）旋风分离器2将炉膛1内的高温固体物料从烟气中分离下来，一部分高温固体物料经上层返料管7被送入炉膛1的稀相区燃烧，一部分高温固体物料经下层返料管6被送入炉膛1的密相区燃烧；必要时，通过调节进入两个返料风箱9、11的风量，有效平衡上层返料管7、下层返料管6内的循环灰量，以调节炉膛稀相区和密相区的循环灰量，有效抑制炉膛密相区脱硫剂对NOX生成过程的催化作用，实现大幅减排NOX的目的，同时调节炉膛运行床温及温度偏差，实现减排炉内燃料型NOX和SO2作用；返料风箱10使得返料机构13内的物料保持流化状态，更便于返料；
本发明将含有脱硫剂的循环灰分层返入炉膛1的稀相区和密相区燃烧，加上通入脱硫剂的加料口12设于上层返料管7上，可大幅减小密相区的脱硫剂含量，有效抑制燃料型NOX的生成；上层返料管内7的部分循环灰可增大炉膛稀相区物料浓度，强化CFB锅炉的炉内对流换热，实现流化床锅炉设备的高效节能；通过调节进入两个返料风箱9、11的风量，有效平衡上层返料管7、下层返料管6内的循环灰量，控制炉膛运行床温和降低炉膛温度偏差，有助于降低燃料型NOX和SO2，协同控制流化床锅炉炉内脱硫和减排NOX的矛盾，满足日益严格的环保要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种协同控制CFB锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统，包括炉膛、给煤口、一次风室、二次风箱、二次风管、旋风分离器、返料机构、连接返料机构与炉膛的返料管，其特征在于返料管包括上层返料管和下层返料管，上层返料管的末端高于下层返料管的末端，上层返料管连接返料机构与炉膛的稀相区，下层返料管连接返料机构与炉膛的密相区，在上层返料管上设有加料口。
2.根据权利要求1所述的协同控制CFB锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统，其特征在于：在返料机构的下端设有三个返料风箱，其中两个返料风箱分别与上层返料管和下层返料管的入口对应，另一个返料风箱设于返料机构的下端中部。
3.用于如权利要求1所述协同控制CFB锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统的方法，其特征在于：包括：1）将燃煤从给煤口送入炉膛燃烧，一次风从一次风室、二次风经二次风箱和二次风管通入炉膛助燃，同时从上层返料管的加料口通入脱硫剂； 2）旋风分离器将炉膛的高温固体物料从烟气中分离下来，一部分高温固体物料经上层返料管被送入炉膛的稀相区；一部分高温固体物料经下层返料管被送入炉膛的密相区。
4.如权利要求3所述用于协同控制CFB锅炉炉内脱硫脱硝的燃烧系统的方法，其特征在于：通过调节进入上层返料管和下层返料管对应的返料风箱的风量，以调节炉膛稀相区和密相区的循环灰量，有效抑制炉膛密相区脱硫剂对NOX生成过程的催化作用，同时调节炉膛运行床温及温度偏差，实现减排炉内NOX和SO2作用。
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