CN110887037A - 一种加强煤粉气化的低氮燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
一种加强煤粉气化的低氮燃烧装置，涉及煤粉气化领域。该装置是在锅炉炉膛上增设浓煤粉燃烧器和淡煤粉燃烧器，浓煤粉燃烧器包括浓煤粉一次风通道、浓煤粉蒸汽通道及浓煤粉二次风环形通道，所述的淡煤粉燃烧器包括淡煤粉一次风通道、淡煤粉蒸汽环形通道及淡煤粉二次风通道；由热空气、高温烟气和低温烟气三者组成的一次风携带煤粉进入炉膛，煤粉与蒸汽通道的水蒸气和烟气中CO2发生剧烈的气化反应，形成很强的还原性气氛，进而减少NOx的生成。未燃尽的物质与二次风通道的热空气混合进行燃烧。该装置通过加强煤粉的气化形成更多的还原性组分，从而减少了NOx的排放，具有明显的环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及煤粉气化领域，特别涉及一种加强煤粉气化的低氮燃烧装置。
背景技术
我国污染物排放标准日益严格，为确保达标排放，亟需采取更有效的治理工艺。目前主要的NOx治理技术包括SCR、SNCR和低氮燃烧技术。其中低氮燃烧方法包括空气分级燃烧技术、燃料再燃烧技术、烟气再循环燃烧技术等。空气分级燃烧技术是目前最为普遍的低氮燃烧技术之一，将主燃区的空气减少到总空气量的70%-75%,使燃料在缺氧状态下燃烧，不但延迟了燃烧速率和程度，而且在还原气氛中降低了NOx的生成速率，减少了这一区域的NOx生成量，主燃区未燃尽的物质与二次风混合进行进一步燃烧。燃料再燃烧技术是将燃烧区域分为主燃区、再燃区和燃尽区。主燃区内空气过量，80%左右的燃料在此燃烧生成NOx，再燃区内剩余的燃料在空气过量系数小于1的条件下进行燃烧，形成很强的还原性气氛，使主燃区生成的NOx在此区域被还原为氮气，未燃尽的物质在再燃区内进行燃烧。烟气再循环技术是将低温烟气送入炉内，降低炉膛的温度和氧量，抑制燃烧反应，进而降低NOx排放量。低氮燃烧方法是基于煤在缺氧条件下形成还原性气氛，进而实现NOx的脱除，然而上述方法中形成的还原性较弱， NOx脱除率较低。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种加强煤粉气化的低氮燃烧装置。
本发明所采用的技术方案是：一种加强煤粉气化的低氮燃烧装置，给煤机、下降干燥管、风扇磨煤机、粗粉分离器、炉膛、空气预热器、鼓风机、引风机及烟囱，其中，空气预热器、引风机和烟囱位于炉膛出口；给煤机与下降干燥管、风扇磨煤机、粗粉分离器，其技术要点是，还包括浓淡粉分离器、耐高温管、混气装置、浓煤粉燃烧器、淡煤粉燃烧器、高温烟气引风机及低温烟气引风机，所述的浓煤粉燃烧器包括浓煤粉一次风通道、浓煤粉蒸汽通道及浓煤粉二次风环形通道，所述的淡煤粉燃烧器包括淡煤粉一次风通道、淡煤粉蒸汽环形通道及淡煤粉二次风通道；
浓淡粉分离器的入口连接浓淡粉分离器，浓淡粉分离器的浓煤粉出口与浓煤粉一次风通道入口连接，浓淡粉分离器的淡煤粉出口与淡煤粉一次风通道入口连接；耐高温管安装在炉膛，耐高温管一端穿过炉膛外壁后置于炉膛内壁顶端，耐高温管另一端与高温烟气引风机入口连接，高温烟气引风机出口与混气装置的高温烟气入口连接，空气预热器的空气入口与鼓风机连接，空气预热器的空气出口与混气装置的热空气入口连接，低温烟气引风机的进气口与烟囱连接，低温烟气引风机的出气口和混气装置的低温烟气入口连接，混气装置出口与下降干燥管的气体入口连接。
上述方案中，所述的淡煤粉燃烧器中，淡煤粉一次风通道套接淡煤粉蒸汽管道,淡煤粉蒸汽管道外套接有淡煤粉二次风通道，淡煤粉一次风通道出口、淡煤粉蒸汽管道出口和淡煤粉二次风通道出口处分别连接喷嘴，各喷嘴穿过炉膛外壁置于炉膛内，淡煤粉二次风环形通道入口与空气预热器的空气出口连接。
上述方案中，所述的浓煤粉燃烧器中，浓煤粉一次风通道外套接有浓煤粉蒸汽管道, 浓煤粉蒸汽管道外套接有浓煤粉二次风环形通道，浓煤粉一次风通道出口、浓煤粉蒸汽管道出口和浓煤粉二次风环形通道出口处分别连接喷嘴，各喷嘴穿过炉膛外壁置于炉膛内，浓煤粉蒸汽管道入口与过热器出口连接, 浓煤粉二次风环形通道入口连接空气预热器的另一个空气出口。
上述方案中，引风机和烟囱之间的烟道上设有低温烟气取样口。
本发明的有益效果是：该加强煤粉气化的低氮燃烧装置，该装置是在锅炉炉膛上增设浓煤粉燃烧器和淡煤粉燃烧器，浓煤粉燃烧器包括浓煤粉一次风通道、浓煤粉蒸汽通道及浓煤粉二次风环形通道，所述的淡煤粉燃烧器包括淡煤粉一次风通道、淡煤粉蒸汽环形通道及淡煤粉二次风通道； 由热空气、高温烟气和低温烟气三者组成的一次风携带煤粉进入炉膛，煤粉与蒸汽通道的水蒸气和烟气中CO2发生剧烈的气化反应，形成很强的还原性气氛，进而减少NOx的生成。未燃尽的物质与二次风通道的热空气混合进行燃烧。该装置通过加强煤粉的气化形成更多的还原性组分，从而减少了NOx的排放，具有明显的环境效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中加强煤粉气化的低氮燃烧装置结构示意图;
图中序号说明如下：1给煤机、2下降干燥管、3风扇磨煤机、4粗粉分离器、5浓淡粉分离器、6耐高温管、7高温烟气引风机、8混气装置、9浓煤粉一次风通道、10淡煤粉一次风通道、11浓煤粉蒸汽通道、12浓煤粉二次风环形通道、13淡煤粉蒸汽环形通道、14淡煤粉二次风通道、15炉膛、16空气预热器、17鼓风机、18引风机、19低温烟气引风机、20烟囱。
具体实施方式
使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
其特征在于，下降干燥管出料端、风扇磨煤机和粗粉分离器依次通过管道连接。
本实施例中采用的加强煤粉气化的低氮燃烧装置，包括给煤机1、下降干燥管2、风扇磨煤机3、粗粉分离器4、浓淡粉分离器5、浓煤粉燃烧器、淡煤粉燃烧器、炉膛15、耐高温管6、高温烟气引风机7、混气装置8、空气预热器16、鼓风机17、引风机18、烟囱20及浓煤粉一次风通道9。其中，浓煤粉燃烧器包括浓煤粉一次风通道9、浓煤粉蒸汽通道11及浓煤粉二次风环形通道12，浓煤粉燃烧器设置在锅炉的前墙上,浓煤粉一次风通道9套接在浓煤粉蒸汽管道11外, 浓煤粉蒸汽管道11外套接浓煤粉二次风环形通道12，浓煤粉一次风通道9出口、浓煤粉蒸汽管道11出口和浓煤粉二次风环形通道12出口处分别连接喷嘴（图中未画出），各喷嘴分别穿过炉膛外壁置于炉膛内，浓煤粉蒸汽管道11入口与过热器（图中未画出）出口连接, 浓煤粉二次风环形通道12（环形）入口连接空气预热器16的一个空气出口。
淡煤粉燃烧器包括淡煤粉一次风通道10、淡煤粉蒸汽环形通道13及淡煤粉二次风通道14，浓煤粉燃烧器设置在锅炉的前墙上,位于浓煤粉燃烧器下部。淡煤粉一次风通道10外套接有淡煤粉蒸汽管道13, 淡煤粉蒸汽管道外套接有淡煤粉二次风通道14，淡煤粉一次风通道10出口、淡煤粉蒸汽管道13出口和淡煤粉二次风通道14出口处分别连接喷嘴（图中未画出），各喷嘴分别穿过炉膛外壁置于炉膛内，淡煤粉二次风通道14入口与空气预热器16的另一个空气出口连接。
给煤机1出料口与下降干燥管2入料端连接，下降干燥管2、风扇磨煤机3、粗粉分离器4依次通过管道连接。粗粉分离器4出口再与浓淡粉分离器5入口连接，浓淡粉分离器5的浓煤粉出口与浓煤粉一次风通道9入口连接，浓淡粉分离器5的淡煤粉出口和淡煤粉一次风通道10入口连接。炉膛15上端安装有耐高温管6，耐高温管6一端穿过炉膛外壁置于炉膛内壁的顶部，耐高温管6另一端与高温烟气引风机7高温烟气入口连接，高温烟气引风机7高温烟气出口与混气装置8的高温烟气入口连接。空气预热器16、引风机18和烟囱20位于炉膛15出口，空气预热器16的空气入口与鼓风机17连接，引风机18和烟囱20之间的烟道上设有低温烟气取样口，低温烟气引风机19一端与烟囱20连接，低温烟气引风机19另一端和混气装置8的低温气体入口连接，混气装置8出口与下降干燥管2的气体入口连接。
本实施例中加强煤粉气化的低氮燃烧装置的工作过程如下：
煤通过给煤机输送到下降干燥管，煤在下降过程中被由混气装置输送的一次风加热干燥，一次风是由炉膛上端的高温烟气、炉膛末端烟道的低温烟气和空气预热器的热空气三者混合组成。干燥的煤进入磨煤机进行研磨，研磨后的煤粉进入粗粉分离器筛选出符合粒径要求的煤粉，之后进入浓淡粉分离器，将煤粉分为浓煤粉流和淡煤粉流两股。浓煤粉流和淡煤粉流经一次风通道喷射到炉膛中。水蒸气和热空气分别经蒸汽通道和二次风通道喷射到炉膛中煤粉的外围。
经浓淡粉一次风通道喷射到炉膛的煤粉迅速被加热到高温，首先析出大量的挥发分，接着挥发分和半焦在高温下与水蒸气和烟气的CO2发生剧烈的气化反应，半焦的碳与气化剂反应生成大量的还原性气体，如CO和H2，并且半焦中的部分氮转化为NH3。热解和气化产生的还原性组分和未反应完全的半焦与二次风通道的热空气发生进一步燃烧反应，确保还原性气体和固体燃料完全燃烧。此方法产生的NOx显著降低，主要基于下述原因：一是气化反应后的焦中氮含量显著降低，燃料型NOx生成量减少；二是煤粉气化生成大量的还原气体，还原气体可以明显抑制NOx 的生成；三是热解和气化降低了煤粉周围温度，热力型NOx会显著减少；四是热解和气化发应生成的NH3会与NOx发生还原反应，生成氮气。
水蒸气的添加显著降低NOx的产生量,同时也会略微降低锅炉的效率,因此喷入炉膛水蒸气的流量的确定应遵循如下原则:同等负荷下,锅炉燃煤量成本和脱硝成本总和最低时对应的水蒸气流量。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种加强煤粉气化的低氮燃烧装置，给煤机、下降干燥管、风扇磨煤机、粗粉分离器、炉膛、空气预热器、鼓风机、引风机及烟囱，其中，空气预热器、引风机和烟囱位于炉膛出口,给煤机依次连接下降干燥管、风扇磨煤机和粗粉分离器，其特征在于，还包括浓淡粉分离器、耐高温管、混气装置、浓煤粉燃烧器、淡煤粉燃烧器、高温烟气引风机及低温烟气引风机，所述的浓煤粉燃烧器包括浓煤粉一次风通道、浓煤粉蒸汽通道及浓煤粉二次风环形通道，所述的淡煤粉燃烧器包括淡煤粉一次风通道、淡煤粉蒸汽环形通道及淡煤粉二次风通道；
浓淡粉分离器的入口连接浓淡粉分离器，浓淡粉分离器的浓煤粉出口与浓煤粉一次风通道入口连接，浓淡粉分离器的淡煤粉出口与淡煤粉一次风通道入口连接；耐高温管安装在炉膛，耐高温管一端穿过炉膛外壁后置于炉膛内壁顶端，耐高温管另一端与高温烟气引风机入口连接，高温烟气引风机出口与混气装置的高温烟气入口连接，空气预热器的空气入口与鼓风机连接，空气预热器的空气出口与混气装置的热空气入口连接，低温烟气引风机的进气口与烟囱连接，低温烟气引风机的出气口和混气装置的低温烟气入口连接，混气装置出口与下降干燥管的气体入口连接。
2.如权利要求1所述的加强煤粉气化的低氮燃烧装置，其特征在于，所述的淡煤粉燃烧器中，淡煤粉一次风通道套接有淡煤粉蒸汽管道, 淡煤粉蒸汽管道外套接有淡煤粉二次风通道，淡煤粉一次风通道出口、淡煤粉蒸汽管道出口和淡煤粉二次风通道出口处分别连接喷嘴，各喷嘴穿过炉膛外壁置于炉膛内，淡煤粉二次风环形通道入口与空气预热器的空气出口连接。
3.如权利要求1所述的加强煤粉气化的低氮燃烧装置，其特征在于，所述的浓煤粉燃烧器中，浓煤粉一次风通道套接有浓煤粉蒸汽管道, 浓煤粉蒸汽管道外套接有浓煤粉二次风环形通道，浓煤粉一次风通道出口、浓煤粉蒸汽管道出口和浓煤粉二次风环形通道出口处分别连接喷嘴，各喷嘴穿过炉膛外壁置于炉膛内，浓煤粉蒸汽管道入口与过热器出口连接,浓煤粉二次风环形通道入口连接空气预热器的另一个空气出口。
4.如权利要求1所述的加强煤粉气化的低氮燃烧装置，其特征在于，引风机和烟囱之间的烟道上设有低温烟气取样口。
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