CN1145755C - 在循环流化床燃烧系统中减少氮氧化物排放的方法 - Google Patents
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Abstract
在燃烧燃料的燃烧设备中，该设备包括作为循环流化床进行工作的火炉(1)，并且在该设备中，至少一小部分由于燃料在该火炉内进行燃烧所产生的固体颗粒流通过作为流化床进行工作的热交换器(7)而返回到该火炉中，减少氮的氧化物排放的方法在于：热交换器被供给有流化气，而与空气相比，该流化气含氧十分少。
Description
本发明涉及用来燃烧燃料的燃烧设备，该设备包括作为循环流化床进行工作的火炉，并且在该设备中，至少一小部分由于燃料在火炉中燃烧所产生的固体颗粒流过作为流化床而进行工作的热交换器返回到火炉中。
在循环流化床设备中，燃料(该燃料可以是碎煤)常常喷射到火炉的底部上，在那里经常产生还原气氛。
在那个区，燃料进行高温分解作用，而可燃物质首先被分解成挥发性物质，该物质含有一小部分来自原始燃料的氮(挥发物质-N)，其次分解成固体物质，该固体物质含有来自原始燃料的剩余氮(焦炭-N)。焦炭颗粒在火炉的底部处可以保留不同长度的时间，在那里经常产生还原气氛。在这些条件下，焦炭-N的反应产物含有分子氮，而不是污染物NOx。焦炭颗粒保留在还原区内的时间基本上取决于每个颗粒的大小。最小的颗粒迅速离开该区，然后通过火炉的顶部，在那里继续进行反应。
在图1中显示得更加具体，来自火炉1并且由合适的装置如旋流器3来收集的固体颗粒流不仅由无机粉尘组成，而且还由燃料在火炉中进行不完全燃烧所产生的焦炭所组成。该焦炭含有燃料的有机成分，并且尤其是含有碳、硫和氮。
这些固体颗粒通过合适装置如配置有虹吸管5的再循环回路4而被送回到火炉中。在图1中，再循环到火炉1中的一小部分固体颗粒流通过作为流化床进行工作的热交换器7。在图2中，作为流化床进行工作的热交换器7由壳体71构成，该壳体71包括若干束锯齿形管子72，而水或者蒸汽流过这些管子72。固体颗粒流通过一进入导管73进入并且借助于流化系统通过热交换器，然后通过出口导管74出来。用线L来表示热交换器内的固体颗粒床的顶面。在这个例子中，热交换器7位于火炉1的外部并且只有一小部分再循环到火炉1中的固体颗粒流通过它。可以理解，当热交换器7是火炉1的一部分并且接受全部固体颗粒流时下面的描述也是适用的。
在图2中，热交换器7的壳体71的内部被分成若干室75A、75B、75C、75D，而这些室由壁76来分开。室75B和75C安装若干束管子72B、72C，水和蒸汽通过这些管子的内部。热交换器的底部77配置有喷嘴78，这些喷嘴使得喷射气体从而流化固体成为可能。在底部77的下方放置风箱79，该风箱79含有流化气体。风箱79可以任意地分成至少与壳体内的室一样多的隔室79A、79B、79C、79D。
在通过从底面的底部到固体颗粒床的顶面L上方的固体之后，流化气通过出口导管74移到火炉1中。当固体通过热交换器7时，根据壳体71内部的管子72的数目和表面积，它们的温度从它们在旋流器的出口处所具有的温度(大约850℃到900℃)降低到大约500℃到700℃的温度。
在现有技术的情况中，用在热交换器7中的流化气是空气，例如该空气常常处于20℃到300℃范围内的温度并且处于足够使固体从进入室75A流动到出口室75D中的压缩状态下。正在进行强烈氧化的空气或者换句话说具有非常高的氧局部压力的大气经常产生在每个室中。这种技术具有这样的缺点：上述焦炭-N和热交换器7的流化空气之间的反应形成了氮的氧化物。进入室75A、75B内的这种氮的氧化物生成物比出口室75C、75D内的多得多，因为焦炭-N的总量消耗在进入室内，并且，这首先是由于进入室内的固体温度比出口室内的高得多。借助于例子的方式，如图2所示一样，对具有四室的热交换器而言，固体的温度一般在室75A内大约为850℃到800℃、在室75B内大约为650℃到800℃和在室75C内大约为500℃到650℃。因此，通过焦炭-N和流化空气之间的反应在这些室内所形成的氮的氧化物被输送到火炉中，在那里它们与所产生的废气混合起来，因此参与了污染物的总排放。
本发明的目的是减少这种设备中的氮的氧化物的排放。
为此，本发明提供了一种在燃烧燃料的燃烧设备中减少氮的氧化物排放的方法，该设备包括作为循环流化床进行工作的火炉，并且在该设备中，至少一小部分由于燃料在该火炉内进行燃烧所产生的固体颗粒流通过作为流化床进行工作的热交换器而返回到该火炉中，所述方法的特征在于热交换器被供给有流化气，而与空气相比，该流化气含氧十分少。
因此本发明的想法是控制热交换器的室内部的氧的局部压力，从而使所产生的氮的氧化物达到最小。把氧局部压力控制在1％到4％的范围内。含氧少的流化气一般含有小于12％(克分子浓度)的氧，该含氧少的流化气最好由废气来构成，而该废气最好来自从废气中除去灰尘的灰尘过滤器下游。因此，从废气中除去了灰尘，而该灰尘通过磨损或者阻塞可以损害风扇，而该风扇用来把处于压力之下的流化气中送到热交换器中。
热交换器的每个热交换室独立地被供给有独自使用的、含氧少的流化气或者供给有混合有空气的含氧稀少的流化气。借助于调整空气在该混合物中的比例，因此在存在具有较低氧含量的大气的情况下实现碳在热交换器内的燃烧是可能的，从而使氮的氧化物排放达到最小。
为了避免使太多的废气再循环到热交换器，因此向热交换器最冷室供给未混合有废气的空气是有利的，因为在这些室内所形成的氮的氧化物较少。
图1是实现本发明方法的燃烧设备。
图2是流化床热交换器的详细视图。
上面局部地描述了图1所示燃烧设备。从旋流器3的顶部出来的废气通过静电过滤或者滤尘袋，从而在通过烟筒除去它们之前从它们中除去灰尘。在灰尘过滤器6的下游处，一小部分废气经过风扇9的吹风之后被带来用作热交换器7的流化气，经过风扇10吹过风的空气还可用来流化热交换器7中的固体颗粒流，如图2所示一样。
在图2中，废气它们自己或者与空气混合的废气供给热交换器7的最热室75A和75B，从而流化固体颗粒流。最冷的室75C和75D最好只供给空气。不管流化气是由空气和废气单独来构成，还是由废气和空气的混合物来构成，通过风箱79和喷嘴78进入每个室的流化气的流速都通过阀80来调整。在空气/废气混合物的空气量也通过阀81来调节。可以理解，含氧少的废气还可以喷射到热交换器的所有室中。
Claims (4)
1.一种在燃烧燃料的燃烧设备中减少氮的氧化物排放的方法，该设备包括作为循环流化床进行工作的火炉(1)，并且在该设备中，至少一小部分由于燃料在该火炉内进行燃烧所产生的固体颗粒流通过作为流化床进行工作的热交换器(7)而返回到该火炉中，所述方法的特征在于上述热交换器被供给有流化气，而与空气相比，该流化气含氧十分少。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：上述燃烧设备包括灰尘过滤器(6)，从而从废气中除去灰尘，并且含氧少的流化气由废气构成，而该废气取自上述灰尘过滤器的下游。
3.如权利要求1或者2所述的方法，其特征在于：上述热交换器分成若干热交换室(75A、75B、75C、75D)，固体颗粒流通过这些室，并且每个室分别被供给有独自使用的、含氧少的流化气或者供给有混合有空气的含氧稀少的流化气。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：一个或者多个热交换器室(75A、75B)被供给有独自使用的、含氧少的流化气或者供给有混合有空气的含氧稀少的流化气，并且其它的热交换器室(75C、75D)被供给有空气。
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