CN1157557C - 一种用生物质热解气再燃脱硝的燃烧方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用生物质热解气再燃脱硝的燃烧方法及其装置，解决了再燃脱销领域中没有利用过生物质热解气体的脱硝功能。其方法是：利用从煤粉炉尾部烟道来的部分热烟气进入热解气化炉内使其中生物质热解气化；热解气体喷入煤粉炉还原区，使炉内的NOx反应形成N2；还原区上部喷入空气，使未完全燃烧的燃料完全燃烧。实现该方法的装置主要包括气化炉、煤粉炉及其之间的连接。本发明中的方法脱硝效率高，其装置结构合理，不受地区资源限制，可广泛推广应用。
Description
(一)技术领域
本发明涉及煤粉锅炉低NOx排放的燃烧方法及其装置，尤其涉及利用生物质热解气再燃脱硝的燃烧方法及其装置。
(二)背景技术
煤粉燃烧是形成氮氧化物排放的重要来源，低NOx的燃烧器的脱硝率一般低于50％，因此不能满足日益严格的环保要求。再燃烧法的脱硝率可以达到70％以上，但目前国外在再燃脱硝方面主要采用天然气。我国天然气资源主要分布在西部，因此东部和沿海地区发展天然气再燃脱硝受到限制。有关研究表明，生物质热解气再燃脱硝效率比天然气更高。但利用生物质热解气脱硝的方法和设备目前几乎没有。美国FW公司在芬兰开发生物质气化炉，它作为煤粉炉的一个附床，热解气化后的气体喷到煤粉炉的火焰中心燃烧掉，其目的是处理生物质，没有利用生物质热解气体的脱硝功能。
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用生物质热解气再燃脱硝的燃烧方法及其装置，它利用易得的生物质为原料，进行再燃脱硝，通过简单的装置，实现高脱硝效率。
为了达到上述的发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：一种用生物质热解气再燃脱硝的燃烧方法，其步骤为：(1)煤粉通过循环流化床中煤粉炉内的煤粉燃烧器进入煤粉炉的炉膛底部即主燃区燃烧，在该区形成含有NOx的气体；(2)煤粉炉尾部烟道来的部分热烟气作为空气进入循环流化床的热解气化炉内，生物质在循环流化床的气化炉内进行热解气化反应；(3)气化炉内进行热解气化反应后的热解气体喷入煤粉炉炉膛的中上部还原区，不完全燃烧形成碳氢化合物并与从煤粉炉下部燃烧形成的NO反应形成N2；(4)从煤粉炉炉膛的还原区上部喷入空气，形成燃尽区，使没有完全燃烧的碳氢化合物完全燃烧。其中步骤(1)所述的主燃区过量空气系数为1.0-1.2。其中步骤(3)所述的还原区过量空气系数为0.8-0.9。其中步骤(4)所述的燃尽区过量空气系数为1.0-1.2。
在上述方法中，煤粉炉炉膛内煤的发热量占80％-85％，生物热解质占发热量的15％-20％。
实现上述的一种用生物质热解气再燃脱硝的燃烧方法的装置，它主要由气化炉、煤粉炉及其之间的连接构成，气化炉由气化室进风管道、风机、进料口、旋风分离器、返料料腿、出灰蛟笼及出风管道构成，进料口及出灰蛟笼与气化室连通，风机安装于进风管道内，气化室的上部连通至旋风分离器中，返料料腿将旋风分离器与气化室下部连通；气化炉外敷有保温材料层；煤粉炉主要由炉膛、燃烧器、烟道和内部的换热器、除尘器、引风机构成，炉膛内分三个区域，即主燃区、还原区、燃尽区，燃烧器位于主燃区处，还原区有再燃燃料喷口，炉膛燃尽区处带有燃尽风喷口；气化炉的进风管道和煤粉炉的尾部烟道相通；气化炉的出风管道通过煤粉炉上的再燃燃料喷口与煤粉炉的还原区连通。
该装置在应用时，部分烟气通过进风管道中的风机作用进入气化炉中，在此与从生物质进料口进入气化炉的生物质发生热解气化反应，形成的热解气化气体经过旋风分离器后，通过与气化炉连接的出风管道及煤粉炉炉膛的再燃燃料喷口进入煤粉炉炉膛，没有反应完毕的生物质通过旋风分离器和返料料腿再返回至气化炉的气化室内。而在煤粉炉内，主燃区燃烧形成的含有NOx的气体进入还原区后，与热解气化气体发生反应形成含N2的气体，该气体进入燃尽区后，由于有部分空气通过燃尽风喷口进入该区，因此没有燃烧完全的热解气体及煤粉在该区进一步燃烧，热的烟气分别经过过热器、省煤器、空气预热器进行热交换，最后经除尘器净化，在引风机的作用下经过烟囱排出。由于气化炉的气体来自煤粉炉的高温烟气，气化炉出来的气体进入煤粉炉上部，从而实现再燃脱硝和烟气再循环脱硝的双重功能。
本发明与现有技术比较所具有的优点是：
1、利用现有的丰富的生物质资源，在基本不影响煤粉炉原来燃烧状况的条件下，有效降低氮氧化物的排放，可以减少氮氧化物的排放量80％以上；
2、易于对现有锅炉进行改造，且不受地区资源限制；
3、该项技术在实施上方便易行，运行可靠。
本发明主要适用于煤粉锅炉，尤其适合于大中型锅炉，具有广阔的应用前景。
(四)附图说明
图1是应用本发明的装置结构示意图。
图2是图1的俯视图。
(五)具体实施方式
实施例
如图1、2所示的装置，该装置采取用生物质热解气再燃脱硝的方法。该装置主要包括气化炉2、煤粉炉20、过热器、尾部烟道19、除尘器15及引风机16构成。气化炉2主要用于生成生物质热解气，其主要包括气化室21、进风管道17、风机6、生物质的进料口1、旋风分离器3、返料料腿4、出灰蛟笼5及出风管道22构成，气化室21为气化炉的核心部件，其一侧带有进料口1，底部带有出灰蛟笼5，气化室21与旋风分离器3相连通，旋风分离器3上端通过出风管道22与煤粉炉20连接，下端通过返料料腿4通至气化室21内，风机6安装于进风管道17内，进风管道17将气化室21与尾部烟道19连接。煤粉炉20的炉膛18内主燃区安装有燃烧器7，在还原区带有再燃燃料喷口8，在燃尽区带有燃尽风喷口9，出风管道22与煤粉炉20上的再燃燃料喷口8连接。煤粉炉20上部通至与煤粉炉连通的过热器中，过热器包括屏式过热器10，高温对流过热器11及低温对流过热器12，过热器与尾部烟道19连接，尾部烟道内安装有省煤器13、空气预热器14，尾部烟道19与除尘器15连接，除尘器15通过引风机16与通往大气的烟囱连通。在气化炉2的外部敷有保温材料层23。
该装置所采用的燃烧方法是：(1)煤粉通过煤粉燃烧器7进入煤粉炉20的炉膛18底部即主燃区A中燃烧，形成含有NOx的气体，该区的过量空气系数为1.0-1.2；(2)以煤粉炉尾部烟道19中的烟气作为空气，生物质在循环流化床的气化炉内2进行热解气化反应，还原区B的过量空气系数为0.8-0.9；(3)热解气体通过出风管道22喷入煤粉炉炉膛18的中上部的还原区B，不完全燃烧形成碳氢化合物并与从煤粉炉下部燃烧形成的NO反应形成N2；(4)从还原区B上部的燃尽风喷口9喷入空气，使没有完全燃烧的碳氢化合物完全燃烧，这个区域形成燃尽区C，所述的燃尽区C的过量空气系数为1.0-1.2。
在实施过程中，烟气通过风机6的作用进入气化炉2并与由生物质进料口进入气化炉2的生物质发生热解气化反应，形成的热解气化气体经过旋风分离器3分离后，通过再燃燃料喷口8进入煤粉炉炉膛18，没有反应完毕的生物质通过旋风分离器3和返料料腿4再循环入循环流化床气化炉2；煤粉通过煤粉燃烧器7进入煤粉炉炉膛18主燃区A中，形成含有NOx的气体并与热解气化气体在还原区B中发生反应，部分空气通过燃尽风喷口9进入煤粉炉炉膛18，在燃尽区C中完全燃烧，烟气分别经过热器10、高温对流过热器11，低温对流过热器12，省煤器13、空气预热器14、除尘器15、引风机16到烟囱。其中气化炉2外敷保温材料层23，可以保证生物质热解气化所必需的温度。现场的生物质一般含有较多水分，生物质不需要先干燥而直接进入气化炉2内，水分蒸发后参加气化过程，形成碳氢化合物。气化炉2所需要空气为煤粉炉尾部烟道19来的烟气，烟气中有一定温度，同时含氧量不多，保证热解气化的进行。
在煤粉炉20内的燃烧过程中，主燃料煤粉的发热量占80％-85％，而来自气化炉2的生物热解后气体占发热量15％-20％。
采用上述的方法及其装置可同时实现生物质热解气再燃脱硝和烟气再循环脱硝，有效降低NOx的排放，使脱硝率达80％以上，且不受地区资源所限，利用到处可见的生物质原料即可达到减少污染，保护环境的目的，容易对现有锅炉进行改造，以符合环保要求，由此该项技术具有广泛的推广、使用价值。
Claims (6)
1.一种用生物质热解气再燃脱硝的燃烧方法，其步骤为：(1)煤粉通过煤粉炉的燃烧器进入煤粉炉炉膛底部即主燃区燃烧，该区形成NOx的气体；(2)煤粉炉尾部烟道来的部分热烟气作为空气进入循环流化床的热解气化炉内，生物质在循环流化床的气化炉内进行热解气化反应；(3)气化炉内进行热解气化反应后的热解气体喷入煤粉炉炉膛的中上部还原区，不完全燃烧形成碳氢化合物并与从煤粉炉下部燃烧形成的NO反应形成N2；(4)从煤粉炉炉膛的还原区上部喷入空气，形成燃尽区，使没有完全燃烧的碳氢化合物完全燃烧。
2.根据权利要求1所述的一种用生物质热解气再燃脱硝的燃烧方法，其特征是：步骤(1)所述的主燃区过量空气系数为1.0-1.2。
3.根据权利要求1所述的一种用生物质热解气再燃脱硝的燃烧方法，其特征是：步骤(3)所述的还原区过量空气系数为0.8-0.9。
4.根据权利要求1所述的一种用生物质热解气再燃脱硝的燃烧方法，其特征是：步骤(4)所述的燃尽区过量空气系数为1.0-1.2。
5.根据权利要求1所述的一种用生物质热解气再燃脱硝的燃烧方法，其特征是：煤粉炉炉膛内煤的发热量占80％-85％，生物热解质发热量占15％-20％。
6.一种实现用生物质热解气再燃脱硝的燃烧方法的装置，它主要由气化炉、煤粉炉及其之间的连接构成，气化炉由气化室进风管道、风机、进料口、旋风分离器、返料料腿、出灰蛟笼及出风管道构成，进料口及出灰蛟笼与气化室连通，风机安装于进风管道内，气化室的上部连通至旋风分离器中，返料料腿将旋风分离器与气化室下部连通；气化炉外敷有保温材料层；煤粉炉主要由炉膛、燃烧器、烟道和内部的换热器、除尘器、引风机构成，炉膛内分三个区域，即主燃区、还原区、燃尽区，燃烧器位于主燃区处，还原区有再燃燃料喷口，炉膛燃尽区处带有燃尽风喷口；其特征在于：气化炉的进风管道和煤粉炉的尾部烟道相通；气化炉的出风管道通过煤粉炉上的再燃燃料喷口与炉粉炉的还原区连通。
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