CN109578990A - 一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统及方法 - Google Patents

一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热解炉‑煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统及方法,包括由原煤仓、干燥器、煤热解炉、半焦收集装置和热解气除尘装置等构成的煤热解系统,与由半焦小料仓、磨煤机和脱硫装置等构成的热解半焦与烟煤的掺烧系统。本发明通过在煤粉炉前置热解炉,将热解得到的半焦大料和半焦小料分开储存利用,半焦大料用作化工产品,半焦小料用作燃料和烟煤在煤粉炉内分层掺烧,并将部分热解气作为锅炉的再燃燃料喷入炉膛再燃,本发明在解决半焦小料和热解气资源浪费和燃烧过程中存在的诸多问题的同时,降低了NOx的生成,实现了能量的充分利用。本发明无需对现有煤粉炉进行改造,经济环保,适应性范围广,具有广阔的应用前景。

Description

一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统及方法
技术领域
本发明属于煤炭梯级转化及高效清洁燃烧领域,特别涉及一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统及方法。
背景技术
富煤、贫油、少气是我国能源的结构特征,煤炭占我国一次能源消费的70%左右。我国煤炭资源总量虽然丰富,但优质煤比例不高,低阶煤占煤炭总储量的58.13%。由于品位较差,利用率不高,通常经热解后利用。热解在提高煤质、降低污染的同时,扩大了低阶煤的应用范围。煤热解的主要产物是焦油、半焦及热解气,其中半焦,尤其是粒径较小的半焦的化工利用价值较低,因此目前一般将其作为高品位洁净燃料燃烧。然而半焦的挥发分含量很低,对于现有的燃烧技术和燃烧装备而言,燃烧过程存在着火困难、燃尽率低、NOx排放高等问题。因此,如何实现此类半焦的清洁高效燃烧,已成为制约我国煤炭清洁高效梯级利用产业化应用的关键技术瓶颈,并亟待解决。另一方面,煤热解产生的热解气热值低,很难直接利用,尽管在发电、供热、化工等领域有所利用,然而其余近一半的热解气体被放空焚烧,造成严重的资源浪费和环境污染。此外,燃煤锅炉在发电过程中会产生大量的污染物,对环境造成极大的危害,国家对燃煤锅炉出台了严格的排放指标,其中NOx的排放限值为100mg/m3。因此,提出一种同时高效清洁利用半焦和热解气,并能有效降低燃煤锅炉NOx生成的方法,具有广泛的现实意义。对我国煤炭清洁高效梯级利用技术的发展将起到巨大的推动作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统及方法。具体是将热解炉热解得到的半焦大料和半焦小料分开储存利用,半焦大料用作化工产品,半焦小料用作燃料和烟煤在煤粉炉内分层掺烧,结合燃料分级燃烧技术,将热解气喷入锅炉再燃。本发明在充分利用了煤炭资源的同时,降低了锅炉NOx的生成。
本发明采用如下技术方案来实现的:
一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统,包括煤热解系统和热解半焦与烟煤的掺烧系统;其中,
煤热解系统包括原煤仓、干燥器、蒸汽泵、热解炉、半焦收集装置、半焦大料仓、冷凝器、热解气除尘装置、热解气脱硫装置、热解气收集装置、焦油捕集装置、汽轮机和蒸汽输送管道;
热解半焦与烟煤的掺烧系统采取“分磨制粉,炉内分层掺混”结合“燃料再燃”的方式,包括半焦小料仓、磨煤机、烟煤粉仓、第一至第四主燃烧器的燃料喷嘴、再燃燃烧器燃料喷嘴、燃烧器二次风喷嘴、燃尽风喷嘴、屏式过热器、对流过热器、尾部烟道、省煤器、空气预热器、除尘器和燃尽风管道、除尘器、脱硫装置和烟囱;
原煤仓通过输送管道与干燥器的上入口相连,干燥器的侧入口与蒸汽输送管道相连,蒸汽输送管道通过蒸汽泵与汽轮机相连,干燥器的出口与热解炉的入口相连,热解炉的下出口与半焦收集装置相连,热解炉的上出口与冷凝器相连,冷凝器的液体出口与焦油捕集装置相连,冷凝器的气体出口与热解气除尘装置相连,热解气除尘装置的出口与热解气脱硫装置相连,热解气脱硫装置出口与热解气收集装置相连;
第一至第四主燃烧器的燃料喷嘴在燃煤锅炉主燃区从下到上依次分布,屏式过热器和对流过热器设置在尾部烟道入口处,省煤器和空气预热器设置在尾部烟道内;半焦收集装置内设置有耐高温孔板,半焦收集装置的孔板上部出口与半焦大料仓相连,半焦收集装置的孔板下部出口与半焦小料仓相连,半焦小料仓的出口与磨煤机相连,磨煤机的出口与燃煤锅炉主燃区的第二主燃烧器的燃料喷嘴和第三主燃烧器的燃料喷嘴相连,烟煤粉仓与燃煤锅炉主燃区的第一主燃烧器的燃料喷嘴、第四主燃烧器的燃料喷嘴相连,热解气收集装置与再燃燃烧器燃料喷嘴相连,燃烧所需的二次风分别在各层燃烧器二次风喷嘴喷入炉膛,燃尽风管道经空气预热器,与燃尽风喷嘴相连;尾部烟道的出口依次通过除尘器、脱硫装置与烟囱相连。
本发明进一步的改进在于,热解炉热解产生的半焦分成大料和小料两类,并通过半焦大料仓和半焦小料仓分开储存利用。
本发明进一步的改进在于,半焦大料用于化工领域,半焦小料作为燃料经磨煤机制粉后从燃煤锅炉主燃区的第二主燃烧器的燃料喷嘴和第三主燃烧器的燃料喷嘴喷入炉膛,烟煤粉仓中的烟煤从第一主燃烧器的燃料喷嘴、第四主燃烧器的燃料喷嘴喷入炉膛,半焦小料和烟煤在锅炉炉膛内掺混,形成了“易燃燃料包难燃燃料”的燃烧布置方式。
本发明进一步的改进在于,热解气收集装置中的热解气部分作为再燃燃料,送入锅炉炉膛的再燃燃烧器燃料喷嘴,造成局部还原性气氛,降低了炉膛NOx的生成;剩余热解气用作化工原料。
本发明进一步的改进在于,焦油捕集器用于收集焦油,并经过净化精制后作为化工产品使用。
本发明进一步的改进在于,干燥热解原煤的热量来源于汽轮机的抽汽。
本发明进一步的改进在于,燃尽风管道经过空气预热器将空气或纯氧送入燃尽风喷嘴,进而喷入炉膛。
一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧方法,该方法基于上述一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统,包括如下步骤:
1)原煤仓中的煤进入干燥器,汽轮机抽汽在蒸汽泵的作用下进入干燥器干燥原煤,干燥后的煤进入热解炉在设定的温度下进行热解;
2)热解生成的半焦从热解炉下出口进入半焦收集装置,热解半焦分成大料和小料两类,分别进入半焦大料仓和半焦小料仓待用;
3)热解后的焦油和热解气的混合物经热解炉的上出口,进入冷凝器,冷凝后的液体成分进入焦油捕集器,气体成分经热解气除尘装置和热解气脱硫装置,进入热解气收集装置;
4)热解半焦小料经磨煤机磨制后从燃煤锅炉主燃区的第二主燃烧器的燃料喷嘴和第三主燃烧器的燃料喷嘴喷入炉膛,烟煤粉仓中的烟煤从第一主燃烧器的燃料喷嘴、第四主燃烧器的燃料喷嘴喷入炉膛组织燃烧,燃烧所需二次风由燃烧器二次风喷嘴送入;
5)热解气收集装置中的热解气一部分作为再热燃料,送入锅炉炉膛再燃燃烧器喷嘴进行燃烧;热解气在炉膛再燃区造成了局部还原性气氛,结合步骤4)中热解半焦和烟煤在锅炉炉膛内形成了“易燃燃料包难燃燃料”的燃烧布置方式,改善了热解半焦的燃烧特性,而且降低了锅炉NOx的排放,另一部分热解气用作化工原料;
焦油捕集器收集的焦油,经过净化精制后可作为化工产品使用;
燃尽风管道经过空气预热器将空气或纯氧预热后送入燃尽风喷嘴,进而喷入炉膛,结合炉膛燃料深度分级、主燃区空气分级和燃烧后期局部补氧,进一步降低了NOx的排放;
完全燃烧后的烟气依次经过屏式过热器、对流过热器、省煤器、空气预热器、除尘器、脱硫装置到烟囱排出;
高温烟气将工质水加热至过热蒸汽状态,通过主蒸汽管道送入汽轮机中膨胀做功,驱动汽轮机转动,汽轮机带动发电机发电。
本发明具有如下有益的技术效果:
本发明所述的一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统,利用热解炉对低阶煤进行热解,热解产生的半焦大料和半焦小料分开储存利用,半焦大料用于化工领域,比如合成氨行业、高炉吹灰行业,或用作炭质还原剂、炭质吸附剂等。半焦小料作为燃料与烟煤掺烧用于电站锅炉发电,采用“炉内分层掺混”的方式,将烟煤在锅炉炉膛燃烧器的底层和顶层喷入,将半焦小料从中间层燃烧器喷入,在炉膛内形成“易燃燃料包难燃燃料”的燃烧布置方式,改善了热解半焦的着火、燃尽性能。
本发明所述的一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧方法,结合锅炉燃料深度分级燃烧技术,将热解炉产生的热解气作为锅炉的再燃燃料在炉膛主燃区的高温段喷入,一方面热解气的着火和燃尽特性均优于半焦、煤粉等固体燃料,改善了整体燃烧效果;另一方面,热解气在炉内造成了局部还原性气氛,降低了锅炉NOx的生成。较用天然气站的天然气作再燃燃料,使用热解气作为再燃燃料,不仅节约了购买天然气的成本,而且节省了从天然气站到电厂的天然气输送管道,降低了天然气泄露的隐患。此外,热解气除了部分用作锅炉再燃燃料外,其余用作为化工原料利用,达到了能量梯级利用的效果。
综上所述,本发明通过在燃煤电站锅炉前设置热解炉,充分利用了煤热解产生的半焦和热解气,解决了半焦小料和热解气的浪费以及燃烧利用时存在的诸多问题,并降低了燃煤锅炉NOx的生成。实现了能量的梯级利用,减少了环境污染,且不受地区和环境限制,系统经济环保,便于管理。
附图说明
图1为本发明的结构原理图。
附图标记说明:1为原煤仓,2为干燥器,3为蒸汽泵,4为热解炉,5为半焦收集装置,6为半焦大料仓,7为冷凝器,8为热解气除尘装置,9为热解气脱硫装置,10为热解气收集装置,11为焦油捕集装置,12为半焦小料仓,13为磨煤机,14-17为燃煤锅炉主燃区从下到上分布的第一至第四主燃烧器的燃料喷嘴,18为再燃燃烧器的燃料喷嘴,19为燃尽风喷嘴,20为燃烧器二次风喷嘴,21为屏式过热器,22为对流过热器,23为汽轮机,24为发电机,25为锅炉尾部烟道,26为省煤器,27为空气预热器,28为燃尽风管道,29为除尘器,30为脱硫装置,31为烟囱,32为烟煤粉仓。
A为半焦大料的化工利用,B为热解气的化工利用。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步的详细说明
如图1所示,本发明提供的一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统,包括煤热解系统和热解半焦与烟煤的掺烧系统。
所述的煤热解系统包括原煤仓1、干燥器2、蒸汽泵3、热解炉4、半焦收集装置5、半焦大料仓6、冷凝器7、热解气除尘装置8、热解气脱硫装置9、热解气收集装置10、焦油捕集装置11、汽轮机23和蒸汽输送管道。
所述的热解半焦与烟煤的掺烧系统采取“分磨制粉,炉内分层掺混”结合“燃料再燃”的方式。所述掺烧系统包括半焦小料仓12、磨煤机13、烟煤粉仓32、第一至第四主燃烧器的燃料喷嘴14-17、再燃燃烧器燃料喷嘴18、燃烧器二次风喷嘴20、燃尽风喷19、屏式过热器21、对流过热器22、尾部烟道25、省煤器26、空气预热器27、燃尽风管道28、除尘器29、脱硫装置30和烟囱31。
所述的原煤仓1通过输送管道与所述的干燥器2的上入口相连,干燥器2的侧入口与蒸汽输送管道相连,蒸汽输送管道通过蒸汽泵3与汽轮机23相连,所述的干燥器2的出口与煤热解炉4的煤粉入口相连,所述的煤热解炉4的下出口与半焦收集装置5相连,热解炉4的上出口与冷凝器7相连,所述的冷凝器7的液体出口与焦油捕集装置11相连,热解气冷凝器7的气体出口与热解气除尘装置8相连,所述的热解气除尘装置8的出口与热解气脱硫装置9相连,所述的热解气脱硫装置9出口与热解气收集装置10相连。
第一至第四主燃烧器的燃料喷嘴14-17在燃煤锅炉主燃区从下到上依次分布,屏式过热器21和对流过热器22设置在尾部烟道25入口处,省煤器26和空气预热器27设置在尾部烟道25内;所述的半焦收集装置5内设置有耐高温孔板,半焦收集装置的孔板上部出口与半焦大料仓6相连,半焦收集装置的孔板下部出口与半焦小料仓12相连,所述的半焦小料仓的出口与磨煤机13相连,所述的磨煤机13的出口与所述燃煤锅炉主燃区的第二主燃烧器的燃料喷嘴15和第三主燃烧器的燃料喷嘴16相连,所述的烟煤粉仓32与燃煤锅炉主燃区的第一主燃烧器的燃料喷嘴14、第四主燃烧器的燃料喷嘴17相连,所述的热解气收集装置10与再燃燃烧器燃料喷嘴18相连,燃烧所需的二次风分别在所述的各层燃烧器二次风喷嘴20喷入炉膛,所述燃尽风管道28经所述空气预热器27,与所述燃尽风喷嘴19相连;尾部烟道25的出口依次通过除尘器29、脱硫装置30与烟囱31相连。
进一步的,热解炉热解产生的半焦分成大料和小料两类,并通过半焦大料仓6和半焦小料仓12分开储存应用,半焦收集装置5带有耐高温的孔板结构。
进一步的,半焦大料用于化工领域,比如合成氨行业、高炉吹灰行业,还可用作炭质还原剂、炭质吸附剂等。半焦小料作为燃料经磨煤机制粉后从燃煤锅炉主燃区的第二主燃烧器的燃料喷嘴15和第三主燃烧器的燃料喷嘴16喷入炉膛,烟煤粉仓32中的烟煤从第一主燃烧器的燃料喷嘴14、第四主燃烧器的燃料喷嘴17喷入炉膛,半焦小料和烟煤在锅炉炉膛内掺混,形成了“易燃燃料包难燃燃料”的燃烧布置方式。
进一步的,热解气收集装置10中的热解气部分作为再燃燃料,送入锅炉炉膛再燃燃烧器喷嘴18,造成局部还原性气氛,降低了炉膛NOx的生成,其余作为化工原料使用。
进一步的,热解生成的焦油被收集在焦油捕集器11中,作为化工原料待用。
进一步的,干燥热解原煤的热量来源于汽轮机23的抽汽。
进一步的,燃尽风管道28经过空气预热器27将空气或纯氧送入燃尽风喷嘴,进而喷入炉膛。
本发明提供的一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧方法,包括如下步骤:
1)原煤仓1中的煤进入干燥器2,汽轮机抽汽在蒸汽泵3的作用下进入干燥器2干燥原煤,干燥后的煤进入热解炉4在设定的温度下进行热解。
2)热解生成的半焦从热解炉4下出口进入半焦收集装置5,热解半焦分成大料和小料两类,分别进入半焦大料仓6和半焦小料仓12待用。
3)热解后的焦油和热解气的混合物经热解炉4的上出口,进入冷凝器7,冷凝后的液体成分进入焦油捕集器11,气体成分经热解气除尘装置8和热解气脱硫装置9,进入热解气收集装置10。
4)热解半焦小料经磨煤机磨制后从燃煤锅炉主燃区的第二主燃烧器的燃料喷嘴15和第三主燃烧器的燃料喷嘴16喷入炉膛,烟煤粉仓32中的烟煤从第一主燃烧器的燃料喷嘴14、第四主燃烧器的燃料喷嘴17喷入炉膛组织燃烧,燃烧所需二次风由燃烧器二次风喷嘴20送入。
5)热解气收集装置10中的热解气一部分作为再热燃料,送入锅炉炉膛再燃燃烧器喷嘴19进行燃烧。热解气在炉膛再燃区造成了局部还原性气氛,结合步骤4中热解半焦和烟煤在锅炉炉膛内形成了“易燃燃料包难燃燃料”的燃烧布置方式,不仅改善了热解半焦的燃烧特性,而且降低了锅炉NOx的排放,另一部分热解气用作化工原料。
焦油捕集器11收集的焦油,经过净化精制后可作为化工产品使用。
燃尽风管道28经过空气预热器27将空气或纯氧预热后送入燃尽风喷嘴19,进而喷入炉膛。结合炉膛燃料深度分级、主燃区空气分级和燃烧后期局部补氧,进一步降低了NOx的排放。
完全燃烧后的烟气依次经过屏式过热器21、对流过热器22、省煤器26、空气预热器27、除尘器29、脱硫装置30到烟囱31排出。
高温烟气将工质水加热至过热蒸汽状态,通过主蒸汽管道送入汽轮机23中膨胀做功,驱动汽轮机23转动,汽轮机23带动发电机24发电。
概括来说,本发明通过在燃煤电站锅炉前设置煤粉热解炉,将热解炉产生的热解半焦大料用于化工领域,半焦小料用于电站锅炉燃烧,半焦小料和烟煤在锅炉炉膛内形成“易燃燃料包难燃燃料”的燃烧布置方式,解决了热解半焦难着火、难燃尽的问题。同时结合煤粉锅炉“燃料再燃”的燃烧方式,将热解炉产生的热解气作为锅炉的再燃燃料喷入炉膛,一方面改善了炉内整体的燃烧效果;另一方面,热解气在炉内造成了局部还原性气氛,显著降低了煤粉锅炉NOx的排放。此外,较天然气作为再燃燃料,热解气作为再燃燃料,节约了成本且降低了天然气泄露的隐患。热解气除了部分用作锅炉再燃燃料外,其余用作化工原料,热解过程中回收的焦油可用于化工生产。该系统充分利用了煤热解产生的半焦、焦油和热解气,解决了半焦小料和热解气浪费和燃烧时存在的诸多问题,实现了能量的梯级利用,且不受地区和环境限制,系统经济环保,便于管理。
应理解,该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外,还应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域的技术人员可以对本发明做出各种改动或修改,然而,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统,其特征在于,包括煤热解系统和热解半焦与烟煤的掺烧系统;其中,
煤热解系统包括原煤仓(1)、干燥器(2)、蒸汽泵(3)、热解炉(4)、半焦收集装置(5)、半焦大料仓(6)、冷凝器(7)、热解气除尘装置(8)、热解气脱硫装置(9)、热解气收集装置(10)、焦油捕集装置(11)、汽轮机(23)和蒸汽输送管道;
热解半焦与烟煤的掺烧系统采取“分磨制粉,炉内分层掺混”结合“燃料再燃”的方式,包括半焦小料仓(12)、磨煤机(13)、烟煤粉仓(32)、第一至第四主燃烧器的燃料喷嘴(14-17)、再燃燃烧器燃料喷嘴(18)、燃烧器二次风喷嘴(20)、燃尽风喷嘴(19)、屏式过热器(21)、对流过热器(22)、尾部烟道(25)、省煤器(26)、空气预热器(27)、除尘器(29)和燃尽风管道(28)、除尘器(29)、脱硫装置(30)和烟囱(31);
原煤仓(1)通过输送管道与干燥器(2)的上入口相连,干燥器(2)的侧入口与蒸汽输送管道相连,蒸汽输送管道通过蒸汽泵(3)与汽轮机(23)相连,干燥器(2)的出口与热解炉(4)的入口相连,热解炉(4)的下出口与半焦收集装置(5)相连,热解炉(4)的上出口与冷凝器(7)相连,冷凝器(7)的液体出口与焦油捕集装置(11)相连,冷凝器(7)的气体出口与热解气除尘装置(8)相连,热解气除尘装置(8)的出口与热解气脱硫装置(9)相连,热解气脱硫装置(9)出口与热解气收集装置(10)相连;
第一至第四主燃烧器的燃料喷嘴(14-17)在燃煤锅炉主燃区从下到上依次分布,屏式过热器(21)和对流过热器(22)设置在尾部烟道(25)入口处,省煤器(26)和空气预热器(27)设置在尾部烟道(25)内;半焦收集装置(5)内设置有耐高温孔板,半焦收集装置(5)的孔板上部出口与半焦大料仓(6)相连,半焦收集装置(5)的孔板下部出口与半焦小料仓(12)相连,半焦小料仓(12)的出口与磨煤机(13)相连,磨煤机(13)的出口与燃煤锅炉主燃区的第二主燃烧器的燃料喷嘴(15)和第三主燃烧器的燃料喷嘴(16)相连,烟煤粉仓(32)与燃煤锅炉主燃区的第一主燃烧器的燃料喷嘴(14)、第四主燃烧器的燃料喷嘴(17)相连,热解气收集装置(10)与再燃燃烧器燃料喷嘴(18)相连,燃烧所需的二次风分别在各层燃烧器二次风喷嘴(20)喷入炉膛,燃尽风管道(28)经空气预热器(27),与燃尽风喷嘴(19)相连;尾部烟道(25)的出口依次通过除尘器(29)、脱硫装置(30)与烟囱(31)相连。
2.根据权利要求1所述的一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统,其特征在于,热解炉热解产生的半焦分成大料和小料两类,并通过半焦大料仓(6)和半焦小料仓(12)分开储存利用。
3.根据权利要求2所述的一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统,其特征在于,半焦大料用于化工领域,半焦小料作为燃料经磨煤机(13)制粉后从燃煤锅炉主燃区的第二主燃烧器的燃料喷嘴(15)和第三主燃烧器的燃料喷嘴(16)喷入炉膛,烟煤粉仓(32)中的烟煤从第一主燃烧器的燃料喷嘴(14)、第四主燃烧器的燃料喷嘴(17)喷入炉膛,半焦小料和烟煤在锅炉炉膛内掺混,形成了“易燃燃料包难燃燃料”的燃烧布置方式。
4.根据权利要求1所述的一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统,其特征在于,热解气收集装置(10)中的热解气部分作为再燃燃料,送入锅炉炉膛的再燃燃烧器燃料喷嘴(18),造成局部还原性气氛,降低了炉膛NOx的生成;剩余热解气用作化工原料。
5.根据权利要求1所述的一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统,其特征在于,焦油捕集器(11)用于收集焦油,并经过净化精制后作为化工产品使用。
6.根据权利要求1所述的一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统,其特征在于,干燥热解原煤的热量来源于汽轮机(23)的抽汽。
7.根据权利要求1所述的一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统,其特征在于,燃尽风管道(28)经过空气预热器(27)将空气或纯氧送入燃尽风喷嘴,进而喷入炉膛。
8.一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧方法,其特征在于,该方法基于权利要求1至7中任一项所述的一种热解炉-煤粉锅炉耦合的低NOx掺烧系统,包括如下步骤:
1)原煤仓(1)中的煤进入干燥器(2),汽轮机抽汽在蒸汽泵(3)的作用下进入干燥器(2)干燥原煤,干燥后的煤进入热解炉(4)在设定的温度下进行热解;
2)热解生成的半焦从热解炉(4)下出口进入半焦收集装置(5),热解半焦分成大料和小料两类,分别进入半焦大料仓(6)和半焦小料仓(12)待用;
3)热解后的焦油和热解气的混合物经热解炉(4)的上出口,进入冷凝器(7),冷凝后的液体成分进入焦油捕集器(11),气体成分经热解气除尘装置(8)和热解气脱硫装置(9),进入热解气收集装置(10);
4)热解半焦小料经磨煤机(13)磨制后从燃煤锅炉主燃区的第二主燃烧器的燃料喷嘴(15)和第三主燃烧器的燃料喷嘴(16)喷入炉膛,烟煤粉仓(32)中的烟煤从第一主燃烧器的燃料喷嘴(14)、第四主燃烧器的燃料喷嘴(17)喷入炉膛组织燃烧,燃烧所需二次风由燃烧器二次风喷嘴(20)送入;
5)热解气收集装置(10)中的热解气一部分作为再热燃料,送入锅炉炉膛再燃燃烧器喷嘴(19)进行燃烧;热解气在炉膛再燃区造成了局部还原性气氛,结合步骤4)中热解半焦和烟煤在锅炉炉膛内形成了“易燃燃料包难燃燃料”的燃烧布置方式,改善了热解半焦的燃烧特性,而且降低了锅炉NOx的排放,另一部分热解气用作化工原料;
焦油捕集器(11)收集的焦油,经过净化精制后可作为化工产品使用;
燃尽风管道(28)经过空气预热器(27)将空气或纯氧预热后送入燃尽风喷嘴(19),进而喷入炉膛,结合炉膛燃料深度分级、主燃区空气分级和燃烧后期局部补氧,进一步降低了NOx的排放;
完全燃烧后的烟气依次经过屏式过热器(21)、对流过热器(22)、省煤器(26)、空气预热器(27)、除尘器(29)、脱硫装置(30)到烟囱(31)排出;
高温烟气将工质水加热至过热蒸汽状态,通过主蒸汽管道送入汽轮机(23)中膨胀做功,驱动汽轮机(23)转动,汽轮机(23)带动发电机(24)发电。
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