CN108413385B - 一种循环流化床锅炉的低氮燃烧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种循环流化床锅炉的低氮燃烧方法，包括以下步骤：燃料自下而上依次经过第一欠氧燃烧区、第二还原燃烧区、第三燃尽区进行燃烧；所述第一欠氧燃烧区的炉膛下部设置有一次风入口，第二还原燃烧区的炉膛下部、中部和上部分别设置有下二次风入口、中二次风入口和上二次风入口，第三燃尽区的炉膛下部设置有三次风入口。通过本发明可有效改善还原燃烧区的还原氛围，抑制氮氧化物的生成，从而有效降低氮氧化物的排放。

Description

一种循环流化床锅炉的低氮燃烧方法
技术领域
本发明涉及燃煤电厂锅炉设备技术领域，具体涉及一种循环流化床锅炉的低氮燃烧方法。
背景技术
我国70%以上电量来自于火电厂，其中煤电占比92%，气电占比4%。燃煤电厂以煤炭作为能源，将煤炭的的化学能转化为机械能，再通过透平发电机将机械能转换为电能。
近年来，随着温室气体排放带来的气候变化问题成为全球议题，新兴经济体的工业化进程开启和加速，全球的资源供给和环境承载压力日益突出，在能源需求总体增长的同时，世界开始向低碳未来转型，能源结构正在发生变化，高效清洁的低碳燃料的增速将超过碳密集型燃料。特别是随着《巴黎协定》已经对煤炭发出警告，各国的煤炭清洁高效利用迫在眉睫。
国内现有的循环流化床锅炉，由于煤种差异大以及风量配比调节不合理，导致很多电厂的氮氧化物超出排放限值。有些电厂虽然采用了一二次风分级燃烧的方案，但由于在还原燃烧区，燃料密集堆积，导致与燃料接触的进风区域仍然不利于氮氧化物的生成抑制，无法在还原燃烧区形成良好的还原气氛围，这样为降低氮氧化物的含量，就需要另外安装脱硝系统，导致企业的运行成本增加。
发明内容
本发明提供了一种循环流化床锅炉的低氮燃烧方法，可有效改善还原燃烧区的还原氛围，抑制氮氧化物的生成，从而有效降低氮氧化物的排放。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种循环流化床锅炉的低氮燃烧方法，包括以下步骤：燃料自下而上依次经过第一欠氧燃烧区、第二还原燃烧区、第三燃尽区进行燃烧 ；
所述第一欠氧燃烧区的炉膛下部设置有一次风入口，第二还原燃烧区的炉膛下部、中部和上部分别设置有下二次风入口、中二次风入口和上二次风入口，第三燃尽区的炉膛下部设置有三次风入口；
在所述第一欠氧燃烧区，过量空气系数控制为 0.75~ 0.80，在所述第二还原燃烧区，过量空气系数控制为 0.90~ 1.00，在所述第三燃尽区，过量空气系数控制为 1.15~1.20；
所述下二次风入口、中二次风入口和上二次风入口的风量比为10~20：10~20：30~40。
进一步的，所述炉膛下部呈上大下小的圆台形，中部和上部为圆柱形，所述中二次风入口设在圆台形炉膛和圆柱形炉膛的连接处。
进一步的，所述上二次风入口向下倾斜设置，与水平面呈5~10°的夹角。
进一步的，所述中二次风入口沿炉膛径向均匀设置有四组，每组中二次风入口中穿设有射流喷嘴，所述射流喷嘴与气流主管的内侧相连，所述气流主管呈环形围绕在炉膛外围，气流主管的外侧连接有气流导入管，所述气流导入管中段的内径小于前段和后段的内径。
更进一步的，所述射流喷嘴与炉膛切线呈30~45°的夹角。
更进一步的，所述气流导入管前端与中二次风入风管相连，所述中二次风入风管穿过省煤器，所述中二次风入风管的前端与风机相连。
更进一步的，所述射流喷嘴前端设置有射流帽盖，所述射流帽盖呈前大后小的圆台形，射流帽盖上设置有3个以上的出气孔。
进一步的，所述中二次风入口鼓入的二次风由空气及烟囱回用的烟气组成。
更进一步的，所述中二次风入口鼓入的二次风含氧浓度为3~10%。
以上所述的循环流化床锅炉的低氮燃烧方法，将锅炉炉膛分为欠氧燃烧区、还原燃烧区、第三燃尽区，在欠氧燃烧区，由于过量空气系数较低，燃烧温度较低，燃煤中析出的N少量转化为NOx，在还原燃烧区，通过分开设置下二次风入口、中二次风入口和上二次风入口，能在还原燃烧区形成旋流分层，控制还原燃烧区的燃料、NOx和温度分布的均匀性，扰动燃料加速N2的生成，在燃尽区，通过提高过量空气系数，在三次风的作用下，使上位完成燃烧的焦炭和挥发份充分燃烧，完成了燃煤的整个燃烧过程。
通过本发明，在欠氧燃烧区抑制氮氧化物的生成，在还原燃烧区调整还原氛围，促进N2的生成，降低氮氧化物的含量，整个燃烧过程与普通的一二次风分级燃烧相比，能使氮氧化物降低28~35%，同时能减少安装脱硝系统的投入，减少锅炉内的结渣现象，具有较好的推广应用前景。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
图2是二次风入口处的截面放大结构示意图。
图中，第一欠氧燃烧区1，第二还原燃烧区2，上二次风入口3，三次风入口4，第三燃尽区5，中二次风入口6，下二次风入口7，一次风入口8，气流主管9，气流导入管10，射流喷嘴11，射流帽盖12。
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不限于以下实施例。
一种循环流化床锅炉的低氮燃烧方法，包括以下步骤：燃料自下而上依次经过第一欠氧燃烧区1、第二还原燃烧区2、第三燃尽区5进行燃烧 。如图1所示，第一欠氧燃烧区1的炉膛下部设置有一次风入口8，第二还原燃烧区2的炉膛下部、中部和上部分别设置有下二次风入口7、中二次风入口6和上二次风入口3，第三燃尽区5的炉膛下部设置有三次风入口4。在第一欠氧燃烧区1，过量空气系数控制为 0.75~ 0.80，在第二还原燃烧区2，过量空气系数控制为 0.90~ 1.00，在第三燃尽区5，过量空气系数控制为 1.15~ 1.20。在第一欠氧燃烧区1，由于过量空气系数较低，燃烧温度较低，燃煤中析出的N少量转化为NOx，即在第一欠氧燃烧区1，通过氧气含量的控制抑制热力型NOx的生成；在第二还原燃烧区2，通过分开设置下二次风入口、中二次风入口和上二次风入口，由于下二次风入口、中二次风入口通入的氧气较少，因此，燃料仍然在深度欠氧的氛围中进行不完全燃烧，且整个燃烧过程中，通过一次风和二次风的作用，还能在还原燃烧区形成旋流分层，控制还原燃烧区的燃料、NOx和温度分布的均匀性，扰动燃料使NOx被还原生成为N2，即在第二还原燃烧区2，通过改善还原氛围促进NOx生成N2；在燃尽区，通过提高过量空气系数，在三次风的作用下，使上位完成燃烧的焦炭和挥发份充分燃烧，完成了燃煤的整个燃烧过程。为防止在第二还原燃烧区2出现底部缺氧的情况，下二次风入口7、中二次风入口6和上二次风入口3的风量比设置为10~20：10~20：30~40。
进一步的，燃煤锅炉的炉膛一般是下部呈上大下小的圆台形，中部和上部为圆柱形，为更好的形成旋流，中二次风入口设在圆台形炉膛和圆柱形炉膛的连接处，如此一来，旋流能更好形成环绕炉膛内壁的圆台状，减少锅炉内壁结焦的情况。
为更好的在第二还原燃烧区2和第三燃尽区5之间形成分级，防止旋流抛出部分燃烧颗粒至第三燃尽区5，上二次风入口3向下倾斜设置，与水平面呈5~10°的夹角。
为促进旋流的形成，结合图2所示，中二次风入口6沿炉膛径向均匀设置有四组，每组中二次风入口6可以根据情况设置1~3个中二次风入口6，沿炉膛高度方向排列；每组中二次风入口6中穿设有射流喷嘴11，射流喷嘴11与气流主管9的内侧相连，气流主管9呈环形围绕在炉膛外围，气流主管9的外侧连接有气流导入管10，气流导入管10中段的内径小于前段和后段的内径，中二次风在气流导入管10的中段收缩，进而产生压力差，然后由炉膛内部产生吸力，使中二次风从射流喷嘴11中喷出，以形成第二还原燃烧区2中部的射流，提高还原燃烧区的燃料、NOx和温度分布的均匀性，形成良好的还原氛围。一般来说，射流喷嘴11与炉膛切线呈30~45°的夹角，更容易形成环形旋流。当然，中二次风也经过加热再进入到锅炉中，气流导入管10前端与中二次风入风管相连，中二次风入风管穿过省煤器，中二次风入风管的前端与风机相连。
为对各个方向的燃料形成冲击，射流喷嘴11前端设置有射流帽盖12，射流帽盖12呈前大后小的圆台形，射流帽盖12上设置有3个以上的出气孔。
为控制第二还原燃烧区2的含氧量，同时降低成本，中二次风入口6鼓入的二次风由空气及烟囱回用的烟气组成。控制中二次风入口6鼓入的二次风含氧浓度为3~10%。
通过本实施例的低氮燃烧方法，整个燃烧过程与普通的一二次风分级燃烧相比，能使氮氧化物降低28~35%，同时能减少安装脱硝系统的投入，减少锅炉内的结渣现象。

Claims (5)

1.一种循环流化床锅炉的低氮燃烧方法，其特征在于包括以下步骤：燃料自下而上依次经过第一欠氧燃烧区、第二还原燃烧区、第三燃尽区进行燃烧 ；
所述第一欠氧燃烧区的炉膛下部设置有一次风入口，第二还原燃烧区的炉膛下部、中部和上部分别设置有下二次风入口、中二次风入口和上二次风入口，第三燃尽区的炉膛下部设置有三次风入口；
在所述第一欠氧燃烧区，过量空气系数控制为 0.75~ 0.80，在所述第二还原燃烧区，过量空气系数控制为 0.90~ 1.00，在所述第三燃尽区，过量空气系数控制为 1.15~ 1.20；
所述下二次风入口、中二次风入口和上二次风入口的风量比为10~20：10~20：30~40；
所述炉膛下部呈上大下小的圆台形，中部和上部为圆柱形，所述中二次风入口设在圆台形炉膛和圆柱形炉膛的连接处；所述中二次风入口沿炉膛径向均匀设置有四组，每组中二次风入口中穿设有射流喷嘴，所述射流喷嘴与气流主管的内侧相连，所述气流主管呈环形围绕在炉膛外围，气流主管的外侧连接有气流导入管，所述气流导入管中段的内径小于前段和后段的内径；所述射流喷嘴与炉膛切线呈30~45°的夹角；
所述上二次风入口向下倾斜设置，与水平面呈5~10°的夹角。
2.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉的低氮燃烧方法，其特征在于：所述气流导入管前端与中二次风入风管相连，所述中二次风入风管穿过省煤器，所述中二次风入风管的前端与风机相连。
3.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉的低氮燃烧方法，其特征在于：所述射流喷嘴前端设置有射流帽盖，所述射流帽盖呈前大后小的圆台形，射流帽盖上设置有3个以上的出气孔。
4.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉的低氮燃烧方法，其特征在于：所述中二次风入口鼓入的二次风由空气及烟囱回用的烟气组成。
5.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉的低氮燃烧方法，其特征在于：所述中二次风入口鼓入的二次风含氧浓度为3~10%。
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