CN105299628A - 一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法 - Google Patents

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江东
黄天
梁君祚
梁承悍
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Abstract

本发明公开了一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法，包括以下步骤：S1、从锅炉炉膛底部鼓入一次风，一次风由鼓风机鼓入的空气及烟囱回用的烟气组成；S2、在锅炉的主燃烧区，二次风与煤粉混合后进行高温燃烧，高温燃烧的煤粉与生物质气化气入口喷入的生物质气化气进一步混合，使生物质气化气与主燃烧区中已形成的NOX发生反应；S3、在锅炉尾端的燃尽区喷入生物质气化气。本发明的方法利用农林废弃物制备的生物质气化气，灰分含量低，为锅炉提供了理想的再燃原料，且有效抑制了燃料中析出的N转化为NOX。

Description

一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法
技术领域
本发明涉及锅炉环保技术领域，特别是一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法。
背景技术
燃料燃烧排放的污染物是大气污染物的主要部分，其中燃烧产生的NOx是引起酸雨的主要成分之一,其所引发的环境问题已不容乐观，而燃煤过程是NOx的主要来源之一。我国是煤炭大国，煤炭在一次能源消费中占有很大的比例，并且在最近的几十年这种能源结构可能不会发生改变。经济的快速增长是以能源的巨大消耗为代价，我国的NOx总排放量从2000年的12.1×106t到2005年的19.1×106t，年增长率为10％，因此降低NOx的排放已经是刻不容缓。“十二五”规划也是把降低氮氧化物的排放作为改善大气环境质量的重中之重。
对常规燃煤锅炉而言，NOx主要通过燃料型生成途径而产生。NOx的生成及破坏与以下因素有关：(1)煤的燃烧方式、燃烧工况，其生产量依赖于燃烧温度水平；(2)煤种特性，；(3)炉膛内反应区烟气的气氛，即烟气内氧气，氮气，NO和CnHn的含量；(4)燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间。降低NOx排放措施分为一级脱氮技术和二级脱氮技术。一级脱氮技术主要是采用NOx低燃烧器以及通过燃烧优化调整，有效控制NOx的产生，从源头减少NOx生成量；二级脱氮技术则是尽可能减少已生成NOx的排放。若能将这两种技术相结合，则能进一步降低烟气中的NOx含量。
发明内容
本发明提供了一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法，可有效控制NOx的产生，且能进一步减少已生成NOx的排放。
为实现上述目的，本发明的技术方案为:
一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法，包括以下步骤：
(1)从锅炉炉膛底部鼓入一次风，一次风由鼓风机鼓入的空气及烟囱回用的烟气组成；
(2)在锅炉炉壁二次风入口的上部，布置有生物质气化气喷口；在锅炉的主燃烧区，二次风与煤粉混合后进行高温燃烧，高温燃烧的煤粉与生物质气化气入口喷入的生物质气化气进一步混合，使生物质气化气与主燃烧区中已形成的N2O发生反应，其中：生物质气化气的流速为55～65m/s，温度为800～900℃,且形成快速旋流；在生物质气化气的旋流作用下，煤粉受进一步冲击去除其表面的灰分，从而与二次风混合实现再燃烧；
(3)在锅炉尾端的燃尽区喷入生物质气化气。
进一步的，所述生物质气化气的成分包括CnHn、H2和CO，其中，CH4占生物质气化气50％以上。
进一步的，所述步骤(1)中，空气与烟气混合组成的一次风供氧量为燃料燃烧需氧量的16～20％。
进一步的，所述步骤(2)中，二次风供氧量为燃料燃烧需氧量的80～84％。
进一步的，所述步骤(2)中，生物质气化气的旋流强度大于二次风的旋流强度。
进一步的，所述步骤(3)中，生物质气化气的喷入速度为65～70m/s。
优选的，所述生物质气化气喷口在锅炉炉壁上设置有2圈，同一圈内的生物质气化气喷口等距设置；更优选的，上圈生物质气化气喷口与炉壁所形成的喷射角度为75～85°，下圈生物质气化气喷口与炉壁所形成的喷射角度为65～75°。
本发明具有以下优点：
(1)利用烟囱烟气分别与一次风混合循环再燃烧，能充分利用烟气的热能，提高锅炉的燃烧效率，达到节能的目的；
(2)利用农林废弃物制备的生物质气化气，灰分含量低，为锅炉提供了理想的再燃原料，生物质气化气的加入，将已生成的NOx还原为N2，另外，还可使未燃烧的煤粉在生物质气化气的旋流作用下，增大了与氧气接触的几率，从而在缺氧氛围中进行再燃烧，有效抑制了燃料中析出的N转化为NOX；
(3)在锅炉尾端的燃尽区喷入生物质气化气，进一步将锅炉尾端的NOx还原为N2，同时提高锅炉的燃烧效率。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围和应用范围不限于以下实施例：
实施例1
一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法，包括以下步骤：
(1)从锅炉炉膛底部鼓入一次风，一次风由鼓风机鼓入的空气及烟囱回用的烟气组成；
(2)在锅炉炉壁二次风入口的上部，布置有生物质气化气喷口；在锅炉的主燃烧区，二次风与煤粉混合后进行高温燃烧，高温燃烧的煤粉与生物质气化气入口喷入的生物质气化气进一步混合，使生物质气化气与主燃烧区中已形成的N2O发生反应，其中：生物质气化气的流速为55～60m/s，温度为800～900℃,且形成快速旋流；在生物质气化气的旋流作用下，煤粉受进一步冲击去除其表面的灰分，从而与二次风混合实现再燃烧；生物质气化气的加入，为锅炉提供了理想的再燃原料，并将已生成的NOx还原为N2，另外，还可使未燃烧的煤粉在生物质气化气的旋流作用下，增大了与氧气接触的几率，从而在缺氧氛围中进行再燃烧，有效抑制了燃料中析出的N转化为NOX；
(3)在锅炉尾端的燃尽区喷入生物质气化气，生物质气化气的喷入速度为68～70m/s，一步将锅炉尾端的NOx还原为N2，同时提高锅炉的燃烧效率。
其中，生物质气化气的成分包括CnHn、H2和CO，而CH4占生物质气化气50％以上。
在步骤(1)中，空气与烟气混合组成的一次风供氧量为燃料燃烧需氧量的22％。
在步骤(2)中，二次风供氧量为燃料燃烧需氧量的78％。
优选的，所述生物质气化气的旋流强度大于二次风的旋流强度。
为更好地形成旋流，生物质气化气喷口在锅炉炉壁上设置有2圈，同一圈内的生物质气化气喷口等距设置；更优选的，上圈生物质气化气喷口与炉壁所形成的喷射角度为75～80°，下圈生物质气化气喷口与炉壁所形成的喷射角度为65～70°。
该锅炉使用生物质气化气进行再燃烧，可以减少消耗8～10％的燃煤，同时使NOX脱除效率达到78％以上。
实施例2
一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法，包括以下步骤：
(1)从锅炉炉膛底部鼓入一次风，一次风由鼓风机鼓入的空气及烟囱回用的烟气组成；
(2)在锅炉炉壁二次风入口的上部，布置有生物质气化气喷口；在锅炉的主燃烧区，二次风与煤粉混合后进行高温燃烧，高温燃烧的煤粉与生物质气化气入口喷入的生物质气化气进一步混合，使生物质气化气与主燃烧区中已形成的N2O发生反应，其中：生物质气化气的流速为60～65m/s，温度为800～900℃,且形成快速旋流；在生物质气化气的旋流作用下，煤粉受进一步冲击去除其表面的灰分，从而与二次风混合实现再燃烧；生物质气化气的加入，为锅炉提供了理想的再燃原料，并将已生成的NOx还原为N2，另外，还可使未燃烧的煤粉在生物质气化气的旋流作用下，增大了与氧气接触的几率，从而在缺氧氛围中进行再燃烧，有效抑制了燃料中析出的N转化为NOX；
(3)在锅炉尾端的燃尽区喷入生物质气化气，生物质气化气的喷入速度为65～67m/s，一步将锅炉尾端的NOx还原为N2，同时提高锅炉的燃烧效率。
其中，生物质气化气的成分包括CnHn、H2和CO，而CH4占生物质气化气50％以上。
在步骤(1)中，空气与烟气混合组成的一次风供氧量为燃料燃烧需氧量的20％。
在步骤(2)中，二次风供氧量为燃料燃烧需氧量的80％。
优选的，所述生物质气化气的旋流强度大于二次风的旋流强度。
为更好地形成旋流，生物质气化气喷口在锅炉炉壁上设置有2圈，同一圈内的生物质气化气喷口等距设置；更优选的，上圈生物质气化气喷口与炉壁所形成的喷射角度为80～85°，下圈生物质气化气喷口与炉壁所形成的喷射角度为70～75°。
该锅炉使用生物质气化气进行再燃烧，可以减少消耗6～8％的燃煤，同时使NOX脱除效率达到73％以上。
实施例3
一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法，包括以下步骤：
(1)从锅炉炉膛底部鼓入一次风，一次风由鼓风机鼓入的空气及烟囱回用的烟气组成；
(2)在锅炉炉壁二次风入口的上部，布置有生物质气化气喷口；在锅炉的主燃烧区，二次风与煤粉混合后进行高温燃烧，高温燃烧的煤粉与生物质气化气入口喷入的生物质气化气进一步混合，使生物质气化气与主燃烧区中已形成的N2O发生反应，其中：生物质气化气的流速为55～60m/s，温度为800～900℃,且形成快速旋流；在生物质气化气的旋流作用下，煤粉受进一步冲击去除其表面的灰分，从而与二次风混合实现再燃烧；生物质气化气的加入，为锅炉提供了理想的再燃原料，并将已生成的NOx还原为N2，另外，还可使未燃烧的煤粉在生物质气化气的旋流作用下，增大了与氧气接触的几率，从而在缺氧氛围中进行再燃烧，有效抑制了燃料中析出的N转化为NOX；
(3)在锅炉尾端的燃尽区喷入生物质气化气，生物质气化气的喷入速度为65～70m/s，一步将锅炉尾端的NOx还原为N2，同时提高锅炉的燃烧效率。
其中，生物质气化气的成分包括CnHn、H2和CO，而CH4占生物质气化气50％以上。
在步骤(1)中，空气与烟气混合组成的一次风供氧量为燃料燃烧需氧量的16％。
在步骤(2)中，二次风供氧量为燃料燃烧需氧量的84％。
优选的，所述生物质气化气的旋流强度大于二次风的旋流强度。
为更好地形成旋流，生物质气化气喷口在锅炉炉壁上设置有2圈，同一圈内的生物质气化气喷口等距设置；更优选的，上圈生物质气化气喷口与炉壁所形成的喷射角度为75～80°，下圈生物质气化气喷口与炉壁所形成的喷射角度为65～70°。
该锅炉使用生物质气化气进行再燃烧，可以减少消耗5～7％的燃煤，同时使NOX脱除效率达到67％以上。

Claims (8)

1.一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)从锅炉炉膛底部鼓入一次风，一次风由鼓风机鼓入的空气及烟囱回用的烟气组成；
(2)在锅炉炉壁二次风入口的上部，布置有生物质气化气喷口；在锅炉的主燃烧区，二次风与煤粉混合后进行高温燃烧，高温燃烧的煤粉与生物质气化气入口喷入的生物质气化气进一步混合，使生物质气化气与主燃烧区中已形成的N2O发生反应，其中：生物质气化气的流速为55～65m/s，温度为800～900℃,且形成快速旋流；在生物质气化气的旋流作用下，煤粉受进一步冲击去除其表面的灰分，从而与二次风混合实现再燃烧；
(3)在锅炉尾端的燃尽区喷入生物质气化气。
2.根据权利要求1所述的一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法，其特征在于：
所述生物质气化气的成分包括CnHn、H2和CO，其中，CH4占生物质气化气50％以上。
3.根据权利要求1所述的一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法，其特征在于：
所述步骤(1)中，空气与烟气混合组成的一次风供氧量为燃料燃烧需氧量的16～20％。
4.根据权利要求1所述的一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法，其特征在于：
所述步骤(2)中，二次风供氧量为燃料燃烧需氧量的80～84％。
5.根据权利要求1所述的一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法，其特征在于：
所述步骤(2)中，生物质气化气的旋流强度大于二次风的旋流强度。
6.根据权利要求1所述的一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法，其特征在于：
所述步骤(3)中，生物质气化气的喷入速度为65～70m/s。
7.根据权利要求1所述的一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法，其特征在于：
所述生物质气化气喷口在锅炉炉壁上设置有2圈，同一圈内的生物质气化气喷口等距设置。
8.根据权利要求7所述的一种将生物质气化气应用于燃煤锅炉的方法，其特征在于：
上圈生物质气化气喷口与炉壁所形成的喷射角度为75～85°，下圈生物质气化气喷口与炉壁所形成的喷射角度为65～75°。
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