CN104848249A - 一种链条锅炉优化燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种链条锅炉优化燃烧方法，其包括步骤：从锅炉燃烧空气中抽取体积分数为15-25％的风量直接送入链条锅炉的炉排上部的空间，剩余的锅炉燃烧空气仍送入链条锅炉炉排下部的配风室中；抽取锅炉燃烧后的烟气，对烟气进行降温和升压后，送入所述配风室内与送入配风室的所述锅炉燃烧空气混合，以供给链条锅炉进行燃烧。本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法，可用于保证链条锅炉效率不降低的情况下，提高其脱硝效率。

Description

一种链条锅炉优化燃烧方法

技术领域

本发明涉及一种优化调整锅炉燃烧的方法，尤其涉及一种优化链条锅炉燃烧的方法。

背景技术

锅炉燃烧中产生的氮氧化物是危害大且较难处理的大气污染物，随着对燃煤产生的NO_X(氮氧化物)的排放要求更加严格，减少锅炉烟气中NO_X的排放(脱硝)是工业锅炉烟气治理重要且艰巨的任务。

链条炉燃煤在燃烧过程中产生的NO_X主要是NO(一氧化氮)和NO₂(二氧化氮)，还有少量的N₂O(一氧化二氮)。根据NO_X的生成机理，可将其分为燃料型NO_X、热力型NO_X和快速型NO_X。

燃料型NO_X：

煤中的氮一般以氮原子的状态与各种碳氢化合物结合成氮的环状或链状化合物，在燃烧时氮有机化合物很容易分解出来，与空气中的氧原子反应生成NO，NO在大气中会迅速氧化成毒性更大的NO₂。这种燃料中的氮化合物经热分解和氧化而生成的NO_X称为燃料型NO_X。煤燃烧时约75～90％的NO_X是燃料型NO_X，因此，燃料型NO_X是燃煤电厂锅炉产生NO_X的主要途径。

热力型NO_X：

热力型NO_X指燃烧时，空气中的N₂(氮)与O₂(氧)在高温条件下反应生成的NO_X。温度对热力型NO_X的生成具有决定性作用。随着温度的升高，热力型NO_X的生成速度按指数规律迅速增长。如煤粉炉，在燃烧温度低于1350℃时，炉膛内的NO_X几乎100％是燃料型NO_X，但当其燃烧温度超过1532℃(1800K)时，锅炉燃烧过程中产生的热力型NO_X急剧上升，当温度超过1600℃时，热力型NO_X可占炉内NO_X总量的25％以上。

快速型NO_X：

快速型NO_X主要是指燃料中的碳氢化合物在燃料浓度较高区域燃烧时所产生的烃与燃烧空气中的N₂分子发生反应，形成的CN和HCN，继续氧化而生成的NO_X。因此，快速型NO_X主要产生于碳氢化合物含量较高、氧浓度较低的富燃料区，多发生在内燃机的燃烧过程。而在燃煤锅炉中，其生成量很小，小于5％，一般不做考虑。

对于如链条锅炉一类的燃煤锅炉，一般其燃烧温度都小于1500℃，其燃烧中产生的NO_X主要以燃料型为主，约占总量的90％以上。

基于以上机理，目前链条锅炉采用的低NO_X燃烧技术主要有：低氧燃烧技术、分级燃烧技术、烟气再循环等。以上方法的基本原理主要是通过创造炉内整体或局部低氧环境、降低燃烧温度，使燃料在还原气氛中燃烧从而抑制NO_X的生成。然而低氧燃烧在实际运行时会使飞灰可燃物增加，燃烧效率降低，造成炉膛结焦等副作用；传统的分级燃烧会因燃烧不充分等问题使飞灰含碳量增加，降低锅炉效率；烟气再循环技术中若掺混的烟气量过高会增加机械未完全燃烧损失，降低燃烧稳定性和锅炉效率，大型锅炉的烟气再循环率通常控制在10％～20％，对于小型链条锅炉烟气再循环率更低，因此，单采用烟气再循环技术抑制NO_X生成获得的脱硝效率很低。

发明内容

本发明的目的是提供一种链条锅炉优化燃烧方法，该方法能在保证锅炉效率不降低的情况下，实现更高的脱硝效率。

根据上述发明目的，本发明提出了一种链条锅炉优化燃烧方法，其包括步骤：

从锅炉燃烧空气中抽取体积分数为15％-25％的风量直接送入链条锅炉的炉排上部的空间，剩余的锅炉燃烧空气仍送入链条锅炉炉排下部的配风室中；

抽取锅炉燃烧后的烟气，对烟气进行降温和升压后，送入所述配风室内与送入配风室的所述锅炉燃烧空气混合，以供给链条锅炉进行燃烧。

在本技术方案中，将锅炉燃烧空气中抽取体积分数限定为15％-25％，是因为：受到锅炉负荷大小限制，抽取的风量如果过大，会影响锅炉燃烧效果；抽取的风量如果过小，则通过烟气再循环减少锅炉燃烧区氧量的效果会不明显。

本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法，可用于保证链条锅炉效率不降低的情况下，提高其脱硝效率。该方法通过抽取部分锅炉燃烧空气风量布置于链条锅炉的炉排上部空间，使主燃烧区域由于低氧形成的CO及其他的可燃气体得到有效燃烬；而主燃烧区域由于被抽取了部分锅炉燃烧空气，使得该区域整体上形成低氧环境，而在床层空间上(即炉排上部燃烧区域)局部区域则形成还原性气氛空间，控制了燃烧初期锅炉NO_X的生成及还原部分已生成的NO_X。上述手段实现了分级燃烧，使得燃烧更均匀，减少了炉膛燃烧横截面上的温度偏差，使得炉膛横截面上燃烧产物的分布更加均匀，有效降低NO_X生成量，保证锅炉燃烧效率不发生变化。此外，该方法中，锅炉燃烧后的烟气被循环利用，即抽取锅炉燃烧后产生的烟气中的一部分进行再循环燃烧，这样可以降低主燃烧区域的燃烧温度和氧气浓度，从而抑制燃料型NO_X和热力型NO_X的生成，进一步降低NO_X生成量，还可以冷却链条炉排，减少燃烧后期冷却风的送入量。

本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法中，直接送入链条锅炉的炉排上部空间的锅炉燃烧空气可以是ROFA风(Rotating Opposed Fire Air旋转对冲燃烧风)，ROFA风以足够的动能从锅炉两侧喷入，达到燃烧的切圆中心，由于风速高，到达火焰中心行程短，燃料与ROFA风的混合、接触和反应时间更多，火焰高度拉长，增加了未燃烬物在炉膛内的停留时间，从而使得ROFA风喷入炉膛时与燃料迅速混合，有效提高燃烬程度。ROFA风使炉内的混合和湍流得到了极大的提高，其产生强烈的旋转扰动涡流，打破了炉内的大片层状流动，使炉内的温度场和物料场分布更为均匀，从而改善炉内的烟气温度分布，物料分布，热量吸收，CO的氧化和炉膛上部燃料的燃烬，使得炉膛的整个容积在燃料的燃烧过程中得到了更为充分的利用。上述手段用于分级燃烧能使得锅炉NOX的生成量降低40％左右。

优选地，在本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法中，将所述烟气降温到110-150℃。

烟气从炉膛出来温度在1000℃左右，依次经过水冷壁、过热器、再热器、省煤器等，与受热面中的工质换热，烟气自身热量依次传给工质，温度降至110-150℃，该温度范围的烟气可以冷却链条炉的炉排，减少燃烧后期冷却风的送入量。

优选地，在本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法中，在链条锅炉的空气预热器后抽取所述锅炉燃烧后的烟气。

在空气预热器后抽取烟气的目的在于：首先，能使空气预热器后排出的烟气流量不增加或减少，从而降低排烟损失；其次，在空气预热器后抽取低温烟气能不增加原锅炉引风机的功率，从而保证锅炉运行稳定性。

优选地，在本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法中，将所述烟气升压到500-1500Pa。对所述烟气升压可以使其具有一定动能，从而能与配风室的锅炉燃烧空气充分混合。

将烟气升压至500-1500Pa是为了提升循环烟气的动能并使其能较好的和新鲜空气混合，另外将烟气升压在该范围内也是为了使送入的烟气与原风室中的空气压力进行更好的匹配。

进一步地，在发明所述的链条锅炉优化燃烧方法中，所述烟气的量为所述锅炉燃烧空气的10-20％。也就是说，参加再循环燃烧的烟气量占锅炉燃烧空气总量的10-20％。

进一步地，在本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法中，所述烟气送入配风室的流量是可以调节的，可以根据具体炉型和不同工况来确定送入配风室的烟气流量，从而更好地实现配风。

进一步地，在本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法中，所述锅炉燃烧空气送入配风室的流量是可以调节的，可以根据具体炉型和不同工况来确定送入配风室的锅炉燃烧空气流量，从而更好地实现配风。在现有技术中，该流量往往是不能调节的。

进一步地，在本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法中，采用气体喷射箱将体积分数为15％-25％的风量直接送入链条锅炉的炉排上部的空间；所述气体喷射箱包括：

风箱，其具有进风口和喷口；

进风道，其与所述进风口连通，所述进风道上设有可调阀板，以调节进风量；

调节杆，其与所述喷口对应设置，所述调节杆包括：长杆，其沿轴向方向具有设于所述风箱内的第一端和设于所述风箱外的第二端；锥形风帽，其与所述长杆的第一端连接，所述锥形风帽与长杆共轴设置。

上述方案利用气体喷射箱实现链条锅炉的炉膛上部空间的锅炉燃烧空气的输送，该气体喷射箱尤其适用于ROFA锅炉燃烧空气的输送。使用时，其安装于炉膛上部，布置于锅炉前后墙或两侧墙，喷口与炉膛内部连通；通往链条锅炉的炉膛上部空间的锅炉燃烧空气通过进风道进入风箱的进风口，从风箱的喷口以一定速度和角度喷入炉膛上部空间；通过控制可调阀板的开度可以对气体喷射箱的风量进行控制；调节杆通过锥形风帽和喷口相配合，能够根据锅炉容量、结构等条件决定的实际需要对调节杆的轴向进出位置的调节来控制喷口的流通截面，使各工况下确保锅炉燃烧空气达到燃烧的切圆中心，从而使得锅炉燃烧空气喷入炉膛时与燃料迅速混合，有效提高燃烬程度。

更进一步地，在上述链条锅炉优化燃烧方法中，所述进风道上还设有膨胀节，以调节进风道的热膨胀。

优选地，在上述链条锅炉优化燃烧方法中，所述喷口设置有2-6个，所述调节杆也相应地设置有2-6套。所述气体喷射箱的喷口数量和分布可以根据实际锅炉需要和现场情况来设置。

更进一步地，在上述链条锅炉优化燃烧方法中，所述长杆的第一端上套设有一中间挡圈，所述锥形风帽与中间挡圈固定连接，所述中间挡圈设置为可沿着调节杆的轴向方向移动。

更进一步地，在上述链条锅炉优化燃烧方法中，所述锥形风帽的中心角角度为75-120°。

本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法，与现有技术相比，具有如下积极效果：

1)较高的NO_X去除效率；

2)控制了烟气中的未燃烬物；

3)降低了CO的排放；

4)减少了所需的过量空气，提高了锅炉的整体效率和NO_X去除效率，减少了SO₃的产生，减少腐蚀和堵塞现象；

5)燃烧得到了优化调整，不完全燃烧热损失减小，锅炉效率提高；

6)烟气再循环减少了排烟热损失，锅炉效率提高；

7)设备布置方便；

8)系统简洁，耗材少。

说明书附图

图1为本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法在一种实施方式下的流程图。

图2为本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法在一种实施方式下采用的气体喷射箱的部分元件的结构示意图。

图3为本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法在一种实施方式下采用的气体喷射箱的风箱和调节杆的结构示意图。

图4为图3的左视图。

图5为图3的A-A剖视图。

图6为本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法在一种实施方式下的烟气循环利用的结构示意图。

具体实施方式

以下将根据具体实施例及说明书附图对本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法作进一步说明，但是该说明并不构成对本发明的不当限定。

图1示意了本发明所述的链条锅炉优化燃烧方法在一种实施方式下的流程，图2示意了本实施例采用的气体喷射箱的部分结构，图3示意了本实施例采用的气体喷射箱的风箱和调节杆的结构，图4为图3的左视图，图5为图3的A-A剖视图，图6示意了本实施例中烟气循环利用的结构。

如图1所示，本实施例的链条锅炉优化燃烧方法包括以下步骤(实施例1-8中的工艺参数详见表1)：

步骤1：通过气体喷射箱从锅炉燃烧空气中抽取体积分数为15％-25％的风量作为ROFA直接送入链条锅炉的炉膛上部空间，剩余的锅炉燃烧空气仍送入链条锅炉下部的配风室中；

上述气体喷射箱的结构如图2～图5所示。如图2，气体喷射箱包括：风箱5，其具有进风口6和两个喷口4；进风道1，其与进风口6连通，进风道1上设有可调阀板2和膨胀节3；两套调节杆7，其与两个喷口4对应设置。如图3～图5，气体喷射箱中，风箱5的横截面为方形；风箱5包括相互连接的底座51、风箱本体52和风箱盖53；风箱本体52上开有进风口6；风箱盖53上设有两个门盖8，两套调节杆7通过与之对应的门盖8延伸地设于风箱本体52内；调节杆7包括：一长杆71，其沿轴向方向具有一设于风箱本体52内的第一端和一设于风箱本体52外的第二端；一中心角角度为75-120°(例如90°)的锥形风帽72，其与长杆71的第一端通过一可沿着长杆71的轴向方向移动的中间挡圈73固定连接，锥形风帽72与长杆71共轴设置；长杆71的第一端还套设有一前挡圈74和一后挡圈75，前挡圈74和后挡圈75沿长杆71的轴向方向分别设于中间挡圈73的前方和后方；两个手柄76，其对应与两个长杆71的第二端固定连接。

请继续参阅图2～图5，上述气体喷射箱为链条锅炉提供通往链条锅炉的炉膛上部空间的锅炉燃烧空气时，其通过底座51安装于炉膛上部，即前后拱上部的喉颈部位；布置多个气体喷射箱于锅炉两侧墙9，喷口4与炉膛内部连通。通往链条锅炉的炉膛上部空间的锅炉燃烧空气通过进风道1进入风箱5的进风口6，从风箱5的喷口4以一定速度和角度喷入炉膛上部空间；在机组调试的过程中确定可调阀板2的开度，以对气体喷射箱的风量进行控制；调节杆7通过锥形风帽72和喷口4相配合，根据锅炉容量、结构等条件决定的实际需要调节调节杆7的轴向位置，从而对喷口4的流通风量进行调节，从而使锅炉燃烧空气达到燃烧的切圆中心，进而使得锅炉燃烧空气喷入炉膛时与燃料迅速混合，有效提高燃烬程度；在锅炉正常运行，而气体喷射箱停运时，可调阀板2关闭，防止炉膛内高温烟气回窜，便于气体喷射箱的检修和维护。

步骤2：抽取锅炉燃烧后的烟气进行循环利用，包括将烟气降温到110-150℃和升压到500-1500Pa后，送入配风室内与送入配风室的锅炉燃烧空气混合，以供给链条锅炉进行燃烧。

上述烟气循环利用的结构如图6所示，利用循环风机11在锅炉的空气预热器10后抽取一部分降温到110-150℃的低温烟气并升压到500-1500Pa后经循环烟气调节挡板门13从配风室入口挡板门12后进入链条炉排14下的配风室15内，与经配风室入口挡板门12送入配风室15的锅炉燃烧空气适当混合后，从链条炉排14下供入。煤斗17提供煤在链条炉排14上形成煤层燃烧，闸板16用于控制煤斗17提供煤的流量，从而控制煤层厚度。配风室入口挡板门12用于根据实际需要调节锅炉燃烧空气送入配风室15的流量，循环烟气调节挡板门13用于根据实际需要调节烟气送入配风室15的流量。

表1.实施例1-8中的工艺参数

注：Nm³/h表示标准状态下每小时气体的体积流量，其中标准状态是指：温度为0℃，压力为101325Pa。

表2列出了本案实施例1-8的脱硝效果。

表2.

注：mg/Nm³表示标准状态下每立方米的烟气中NO_X的含量；其中标准状态是指：温度为0℃，压力为101325Pa。

从表2可以看出，链条锅炉利用本技术可以达到30％-50％的脱硝效率，NO_X排放量可以降到180-250mg/Nm³，锅炉工况好的时候甚至更低(低于180mg/Nm³)。

要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种链条锅炉优化燃烧方法，其特征在于，包括步骤：

从锅炉燃烧空气中抽取体积分数为15％-25％的风量直接送入链条锅炉的炉排上部的空间，剩余的锅炉燃烧空气仍送入链条锅炉炉排下部的配风室中；

抽取锅炉燃烧后的烟气，对烟气进行降温和升压后，送入所述配风室内与送入配风室的所述锅炉燃烧空气混合，以供给链条锅炉进行燃烧。

2.如权利要求1所述的链条锅炉优化燃烧方法，其特征在于，将所述烟气降温到110-150℃。

3.如权利要求1所述的链条锅炉优化燃烧方法，其特征在于，在链条锅炉的空气预热器后抽取所述锅炉燃烧后的烟气。

4.如权利要求1或2所述的链条锅炉优化燃烧方法，其特征在于，所述烟气升压到500-1500Pa。

5.如权利要求1所述的链条锅炉优化燃烧方法，其特征在于，所述烟气的量为所述锅炉燃烧空气的10-20％。

6.如权利要求1所述的链条锅炉优化燃烧方法，其特征在于，所述烟气送入配风室的流量可调。

7.如权利要求1所述的链条锅炉优化燃烧方法，其特征在于，所述锅炉燃烧空气送入配风室的流量可调。

8.如权利要求1所述的链条锅炉优化燃烧方法，其特征在于，采用气体喷射箱将体积分数为15％-25％的风量直接送入链条锅炉的炉排上部的空间；所述气体喷射箱包括：

风箱，其具有进风口和喷口；

进风道，其与所述进风口连通，所述进风道上设有可调阀板，以调节进风量；

调节杆，其与所述喷口对应设置，所述调节杆包括：长杆，其沿轴向方向具有设于所述风箱内的第一端和设于所述风箱外的第二端；锥形风帽，其与所述长杆的第一端连接，所述锥形风帽与长杆共轴设置。

9.如权利要求8所述的链条锅炉优化燃烧方法，其特征在于：所述长杆的第一端上套设有一中间挡圈，所述锥形风帽与中间挡圈固定连接，所述中间挡圈设置为可沿着调节杆的轴向方向移动。

10.如权利要求8所述的链条锅炉优化燃烧方法，其特征在于，所述锥形风帽的中心角角度为75-120°。