CN1247934C - 利用三次风中细煤粉收集再燃降低NOx排放方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用三次风中细煤粉收集再燃降低NOx排放方法及系统。将含有细煤粉的三次风进行分离浓缩。分离浓缩后，三次风分为2股：一股为富煤粉流，另一股为稀煤粉流，富煤粉流作为再燃燃料喷送入炉膛，稀煤粉流作为燃尽风喷口布置在再燃区上部。在再燃区形成富燃料的二级燃烧区，从而与主燃烧区生成的NOx发生还原反应降低NOx排放。本发明的优点如下：1)三次风温度低，水分多，浓缩后可改善细粉燃烧状况，降低飞灰可燃物，提高锅炉效率；2)布置在燃烧器的顶部，基本可以不对主燃烧器作改动，炉内火焰中心的高度变化不大，对汽温的影响小；3)煤粉粒度细，无需增加超细细粉磨煤机等设备，对锅炉燃烧设备改动小，投资少，运行和维修费低；4)可降低NOx排放40%-50%。

Description

利用三次风中细煤粉收集再燃降低N0x排放方法及系统

                           技术领域

本发明涉及一种利用三次风中细煤粉收集再燃降低NOx排放方法及系统。

                           背景技术

利用再燃技术可以大幅度降低NOx排放。再燃烧技术实质是分段燃烧技术。锅炉炉膛内自下而上分为主燃烧区，再燃区和燃尽区。80％左右的燃料送入主燃烧区，在氧气充裕(即α＞1)的环境中燃烧生成NOx。其余20％左右的燃料再送入再燃区，形成α＜1的欠氧还原性气氛。在主燃烧区域生成的NOx在还原性气氛中发生还原反应并最终生成N₂，在再燃区上部设有“火上风”(燃尽风)，保证燃烧产物燃烧完全。再燃燃料种类很多，如煤，石油，天然气等。研究表明，天然气是最好的再燃燃料，但是天然气价格较高。我国煤炭储量丰富，利用煤粉作为再燃燃料可大大降低成本。

目前，我国200MW及以下容量燃煤锅炉，数量十分庞大，这些锅炉普遍采用中间贮仓式热风送粉系统，基本未采用降低NOx排放的技术措施，面对日益严格的环境要求，这批锅炉燃烧系统面临改造。作为磨煤乏气和干燥剂的三次风，通常布置在燃烧器的顶部。由于其温度低，含水分大，因而投停三次风往往造成飞灰可燃物增加，并引起汽温波动。

                          发明内容

本发明的目的是提供一种利用三次风中细煤粉收集再燃降低NOx排放方法及系统。

方法：炉膛内由下到上分为主燃烧区、再燃区、燃尽区，主燃烧区提供锅炉正常运行所需的大部分燃料和氧气，形成一级燃烧区，再燃烧区为锅炉再燃燃料燃烧的区域，燃尽区是使煤粉充分燃尽的区域；对三次风进行分离浓缩，将经分离浓缩后的富煤粉的三次风作为再燃燃料送入再燃区，将基本不含煤粉的稀三次风作为燃尽风喷口送入燃尽区；从而在再燃区形成富燃料的二级燃烧区，在再燃区后形成燃料燃尽所需的燃尽区，特征是：利用三次风分离浓缩，形成再燃区和燃尽区，在再燃区内与主燃烧区生成的NOx发生还原反应降低NOx排放。

系统：包括依次连接的细粉分离器、排粉风机、分离器，所述的分离器出口分别与炉膛的燃尽风喷口和炉膛的再燃燃料喷口相接，细粉分离器上设有风粉进口管并依次连接有主粉仓、主给粉机、热风管、一次风管、炉膛主燃烧器，特征是：所述的分离器为旋转动叶分离器，该分离器进风段设有旋转叶片，旋转叶片由电机带动，分离器的出风口设有富煤粉输粉管和稀煤粉输粉管，富煤粉流作为再燃燃料喷口，稀煤粉流作为燃尽风喷口。旋转动叶片的转速为1000～2500转/分。

本发明的优点：

1)三次风温度低，水分多，浓缩后可改善细粉燃烧状况，降低飞灰可燃物，提高锅炉效率；

2)布置在燃烧器的顶部，基本可以不对主燃烧器作改动，炉内火焰中心的高度变化不大，对汽温的影响小；

3)煤粉粒度细，无需增加超细细粉磨煤机等设备，对锅炉燃烧设备改动小，投资少，运行和维修费低；

4)可降低NOx排放40％-50％。

                            附图说明

附图是利用三次风中细煤粉收集再燃降低NOx排放系统结构示意图，图中：煤粉和空气1、细粉分离器2、主粉仓3、排粉风机4、富煤粉输粉管5、旋转动叶片6、旋转动叶分离器7、稀煤粉输粉管8、燃尽风喷口9、热风10，主给粉机11、一次风管12、再燃燃料喷口13、主燃烧器14。

                            具体实施方式

电站锅炉制粉系统中的三次风浓缩再燃降低NOx排放系统包括依次连接的细粉分离器2、排粉风机4、旋转动叶分离器，所述的分离器出口分别连接到燃尽风喷口9和炉膛的再燃燃料喷口13，细粉分离器上设有风粉进口管1并依次连接有主粉仓3、主给粉机11、热风管10、一次风管12、炉膛主燃烧器14，其特征是：所述的分离器为旋转动叶分离器7，该分离器进风段设有旋转叶片6，旋转叶片由电机带动，分离器的出风口设有富煤粉输粉管5和稀煤粉输粉管8，富煤粉输粉管与炉膛的再燃燃料喷口13相接，稀煤粉输粉管与炉膛的燃尽风喷口9相接。

对于同一种煤种来说，超细煤粉着火迅速，气化快，具有快速反应的能力，能在较短的时间内形成大量还原性粒子并保持一定浓度，还原NOx效果显著。三次风煤粉的平均粒径约为15μm，是一种超细煤粉，所以非常适合作为再燃燃料。但是由于三次风含粉率比较低，其自身不能满足再燃技术要求，因此，必须对三次风中细煤粉进行浓缩收集后再作为再燃燃料送入炉膛，实施细煤粉再燃，降低NOx排放。

三次风超细煤粉经细粉分离器分离后的三次风一般含有10-20％的煤粉，这些煤粉粒度很细(平均粒径约为15μm)，适合作为再燃燃料还原炉内NOx。但是由于三次风含粉率较低，其自身为氧化性气氛，必须对三次风进行浓缩分离，然后才能实施再燃。三次风浓缩的方法是采用带有旋转动叶片的旋风分离器，它是由旋风分离器、转子、旋转动叶片等组成的。浓缩后的细粉作为再燃燃料从再燃燃料喷口喷入炉内，形成富燃料的二次燃烧区(即再燃区)，在该区域内与主燃烧区生成的NOx发生还原反应，达到降低NOx排放的目的。经分离后基本不含煤粉的三次风布置在再燃区的上方，以燃尽风形式送入炉内，保证煤粉在炉内的充分燃烧。采用三次风超细煤粉再燃技术，改造费用低，对锅炉运行(如汽温、飞灰可燃物、炉内结渣)的影响很小，且能有效降低NOx排放。

从排粉风机4出来三次风进入带有旋转动叶片的旋风分离器7进行浓缩分离，为保证良好的分离效果，这里采用自主开发的分离效率大于90％、带一定自身通风能力的旋转动叶超细煤粉旋风分离器该旋转动叶细粉分离器在动叶转速为1200转/分时，能够分离5μm以上的细煤粉，完全能收集三次风中超细煤粉。旋转动叶的角度设计合理，产生的压差足以克服自身的阻力。

分离出的富煤粉通过再燃燃料喷口13进入炉膛的再燃烧区再燃，形成富燃料的二次燃烧区，在该区域内还原在主燃烧区生成的NOx。经分离后基本不含煤粉的另一股三次风布置在再燃区的上方，通过燃尽风喷口9进入炉膛的燃尽区作为部分燃尽风送入炉内，保证煤粉在炉内的充分燃烧。初步计算结果表明，仅依靠三次风作为燃尽风在份额上不够，故此必须将原燃烧器一股二次风上移，布置在燃烧器顶层，作为燃尽风。这种布置方式也有利于在磨煤机停运，没有三次风的时候，燃尽风可以实现空气分级燃烧，控制NOx的排放量。当在磨煤机停运时，通过运行的调整，将80％左右的理论空气量送入主燃烧区，使燃料在缺氧的富燃料条件下燃烧，降低燃烧区内的燃烧速度和温度水平，在燃烧器出口和燃烧中心区造成适度的还原气氛，自然抑制NOx的生成。完全燃烧所需的其余空气通过增设在主燃烧器上方的上二次风喷口送入炉膛，实现空气分级燃烧，降低NOx的排放量。

Claims (3)

1.一种利用三次风中细煤粉收集再燃降低NOx排放方法，炉膛内由下到上分为主燃烧区、再燃区、燃尽区，主燃烧区提供锅炉正常运行所需的大部分燃料和氧气，形成一级燃烧区，再燃烧区为锅炉再燃燃料燃烧的区域，燃尽区是使煤粉充分燃尽的区域，对三次风进行分离浓缩，将经分离浓缩后的富煤粉流的三次风作为再燃燃料送入再燃区，将基本不含煤粉的稀三次风作为燃尽风喷口送入燃尽区，从而在再燃区形成富燃料的二级燃烧区在再燃区后形成燃料燃尽所需的燃尽区，其特征在于：利用三次风分离浓缩，形成再燃区和燃尽区，在再燃区内与主燃烧区生成的NOx发生还原反应降低NOx排放。

2.一种利用三次风中细煤粉收集再燃降低NOx排放系统，它包括依次连接的细粉分离器(2)、排粉风机(4)、分离器，所述的分离器出口分别与炉膛的燃尽风喷口(9)和炉膛的再燃燃料喷口(13)相接，细粉分离器上设有风粉进口管(1)并依次连接有主粉仓(3)、主给粉机(11)、热风管(10)、一次风管(12)、炉膛主燃烧器(14)，其特征在于：所述的分离器为旋转动叶分离器(7)，该分离器进风段设有旋转叶片(6)，旋转叶片由电机带动，分离器的出风口设有富煤粉输粉管(5)和稀煤粉输粉管(8)，富煤粉输粉管与炉膛的再燃燃料喷口(13)相接，稀煤粉输粉管与炉膛的燃尽风喷口(9)相接。

3.根据权利要求2所述的一种利用三次风中细煤粉收集再燃降低NOx排放系统，其特征在于：所说的旋转动叶片的转速为1000～2500转/分。

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