CN1312430C

CN1312430C - 一种生物质与煤粉复合燃烧及生物质再燃脱硝的燃烧装置

Info

Publication number: CN1312430C
Application number: CNB2005100098814A
Authority: CN
Inventors: 李争起; 朱群益; 赛俊聪; 孙绍增; 吴少华
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2025-04-06
Also published as: CN1673619A

Abstract

一种生物质与煤粉复合燃烧及生物质再燃脱硝的燃烧装置，涉及一种燃烧装置。现有燃烧装置存在NOx排放量大、不能有效利用生物质能源的弊端。本发明包括炉膛1，炉膛1内设有煤粉主燃烧区1-1，在所述煤粉主燃烧区1-1的炉膛四角上安装有燃烧器浓淡喷口2，在所述炉膛1的侧壁或四角上还安装有生物质燃烧器喷口3-1。本发明具有如下优点：使NOx排放可以下降60%以上；生物质燃料的喷入保证了生物质燃料的着火、燃烧和燃尽；实现了生物质的大规模利用，减少了温室气体CO₂排放；降低了SOx排放。本发明装置结构简单，利于推广应用。

Description

一种生物质与煤粉复合燃烧及生物质再燃脱硝的燃烧装置

技术领域：

本发明涉及一种燃烧装置。

背景技术：

煤粉燃烧是形成氮氧化物(NOx)的重要来源，通常燃用无烟煤、贫煤锅炉的NOx排放量在900～1200mg/m³，燃用烟煤锅炉的NOx排放量在600～850mg/m³，燃用褐煤锅炉的NOx排放量在400～600mg/m³。氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源，它除了形成酸雨，破坏生态环境，还能形成光化学烟雾，危害人类健康。另外，燃煤锅炉中的SOx排放量高。煤炭燃烧是NOx的主要来源之一，为了控制日益严重的NOx污染，国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局发布的新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)在2004年1月1日开始实施，《排放标准》较过去的标准更加严格，分时段及燃煤干燥无灰基挥发分含量对新建及现役机组的氮氧化物排放都进行相应的规定。如果不采取低NOx排放措施，很难满足NOx的排放要求。国家发展计划委员会、财政部、国家环境保护总局、国家经济贸易委员会根据国务院《排污费征收使用管理条例》(国务院令字第369号)制定的《排污费征收标准管理办法》规定，2004年7月1日起对氮氧化物按每一污染当量(氮氧化物的排污当量为0.95千克)0.6元直接向排放环境污染物的单位收费。

煤粉锅炉的NOx控制主要有两种途径，一是采用浓淡低氧化氮燃烧技术减少NOx的生成，二是从烟气中脱除NOx。采用浓淡喷口对抑制NOx生成，减少NOx排放量，其脱硝率在20％～30％以下，因此无法满足日益严格的环保要求。天然气再燃法的脱硝率可以达到70％以上，目前国内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，因此东部及沿海地区发展天然气再燃脱硝受到限制。生物质能源是绿色能源之一，源于太阳能。绿色植物大约能捕获0.024％太阳能，并通过光合作用转变成植物体内有机物的化学能，即生物质能。发展以生物质为原料的绿色能源转化，可以实现二氧化碳减排，既是我国实现生物质能源高效利用、解决能源危机的重要途径，又是我国加强生态环境建设，减少温室气体排放重要途径。开发利用生物质能源，对我国电力工业及整个国民经济的发展都是有十分重要的意义。

发明内容：

本发明就是针对现有燃烧装置存在NOx排放量大、不能有效利用生物质能源的弊端，从而提供一种可以高效利用生物质能源的同时又极大的降低NOx排放量的生物质与煤粉复合燃烧及生物质再燃脱硝的燃烧装置，它包括炉膛1，炉膛1内设有煤粉主燃烧区1-1，在所述煤粉主燃烧区1-1的炉膛四角上安装有燃烧器浓淡喷口2，在所述炉膛1的侧壁或四角上还安装有生物质燃烧器喷口3-1；煤粉主燃烧区(1-1)的上部为还原区(1-2)，所述生物质燃烧器喷口(3-1)安装在还原区(1-2)的炉膛侧壁或四角上。本发明具有如下优点：1.利用现有的生物质资源，有效降低NOx排放量。通过采用浓淡喷口可在一定程度上降低煤粉燃烧形成的NOx，NOx排放一般下降20％～30％。生物质燃料挥发分高，生物质燃烧器再燃将形成的NOx进一步还原为N₂。其综合脱硝率达60％以上。2.生物质燃料一般发热量低、水分高、不易着火，煤粉浓淡燃烧稳燃能力强，生物质燃料直接喷入煤粉燃烧形成的高温烟气中，弥补了生物质燃料不易着火的缺点，保证了生物质燃料的着火、燃烧和燃尽。3.本发明可以对现役机组锅炉进行改造。适应于各种煤粉锅炉，具有广阔的应用前景。4.实现了生物质的大规模利用，减少了温室气体CO₂排放。5.降低SOx排放。生物质燃料中硫的含量低，喷入生物质燃料后，部分生物质燃料取代了一部分煤粉，使总的SOx排放下降。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图，图2是具体实施方式二的结构示意图，图3是具体实施方式三的结构示意图，图4是图1的A-A剖视图，图5是图2的B-B剖视图，图6是图3的C-C剖视图。

具体实施方式：

具体实施方式一：参照图1，图4，本实施方式包括炉膛1，炉膛1内设有煤粉主燃烧区1-1，在所述煤粉主燃烧区1-1的炉膛四角上安装有燃烧器浓淡喷口2，在所述炉膛1的侧壁或四角上还安装有生物质燃烧器喷口3-1。本实施方式所述生物质燃烧器喷口3-1安装在煤粉主燃烧区1-1的炉膛侧壁上。所述生物质燃烧器喷口3-1和与其连接的生物质输送连接管3-2共同组成生物质燃烧器3。所述生物质燃烧器3与生物质燃料的气力输送系统6连接，生物质燃料的气力输送系统6包括生物质燃料料斗6-1、生物质燃料给料机6-2、混合器6-3和气力输送管道6-4，所述生物质燃料料斗6-1设置在生物质燃料给料机6-2的上方，生物质燃料给料机6-2的出口端及气力输送管道6-4的出口端都同时与生物质输送连接管3-2连通。

当燃用的生物质燃料水份含量较大，着火燃尽较困难时，采用本实施方式将生物质燃烧器喷口3-1安装在煤粉主燃烧区1-1的炉膛侧壁上的位置，这样，煤粉主燃烧区1-1同时又是生物质燃烧区，对于生物质燃料，依靠煤粉燃烧形成的高温，可以保证它的着火；同时，生物质燃料在炉内停留时间较长，可以保证其充分的燃烧。另外，由于生物质燃料与煤粉相比，一般含氮量低，用大量的生物质燃料替代煤粉，可以保证较低的NOx排放；同时，生物质燃料析出的大量挥发份也可以将煤粉燃烧形成的NOx还原成N₂，从而进一步降低NOx的排放。

具体实施方式二：参照图2，本实施方式中，所述生物质燃烧区1-1的上部为还原区1-2，本实施方式与具体实施方式一的不同之处在于，生物质燃烧器喷口3-1安装在还原区1-2的炉膛侧壁上，参照图5，这时，还原区1-2为生物质燃烧区。

一次风煤粉气流送入炉膛1时，在水平方向分别由浓淡燃烧器喷口分成浓煤粉气流和淡煤粉气流，浓煤粉气流位于向火侧，浓煤粉气流可以降低一次风煤粉气流的着火热，火焰传播速度加快，可以保证煤粉在主燃烧区1-1稳定燃烧，浓煤粉气流和淡煤粉气流的煤粉燃烧处于偏离化学当量比燃烧，有利于降低NOx的排放。占入炉总热量80％～99.5％的燃料为煤粉，并在主燃烧区1-1进行燃烧。采用此部分的装置可以减少NOx的生成量的20％～30％。经过破碎到一定粒度的生物质燃料储存在生物质燃料料斗6-1中，生物质燃料由给料机6-2定量给出，经过混合器6-3由送风管6-4来的温度可调的温热风送入生物质燃烧器3。占入炉总热量0.5％～20％的燃料为生物质燃料，生物质燃料气粉混合物经过生物质燃料燃烧喷口3-1喷入炉膛1的还原区1-2，完成生物质燃料的燃烧，对于着火燃烧性能极好的生物质燃料，其燃烧效率可达99％以上，其次生物质燃料含氮量低挥发分高，与炉膛1的主燃烧区1-1的高温烟气中NOx发生还原反应，把NOx还原为N₂，从而降低煤粉锅炉的NOx的排放量。采用生物质燃料再燃脱硝可以使NOx的排放量再降低30％～40％，使其综合脱硝率达60％以上。

具体实施方式三：参照图3，在还原区1-2的上部为燃尽区1-3，本实施方式与具体实施方式二不同之处在于，在燃尽区1-3的炉膛侧壁或四角上安装有燃尽风喷口4，所述燃尽风喷口4与送风管道7连通；参照图6，生物质燃烧器喷口3-1安装在还原区1-2的炉膛四角上。

燃尽风喷口4主要用于生物质燃料和煤粉燃尽提供氧气。燃尽风在炉膛上部的燃尽区1-3送入，由于有部分空气从喷口4喷入该区，可以促使生物质燃料和煤粉粒子进一步燃烧，同时减少了下部炉膛的空气量，使下部炉膛煤粉及生物质处于更低的过量空气下进行燃烧，更有利于降低NOx的排放。生物质燃料和煤粉完全燃烧产生的烟气经过过热器、省煤器、再热器和空气预热器进行热交换，最后经除尘器净化，在引风机的作用下由烟囱排出，这样可以更好的实现生物质与煤粉复合燃烧及生物质再燃脱硝的功能。

通过本实施方式的燃烧，可以实现煤粉和生物质燃料的燃尽率高，NOx的排放量低的目的，既可以完成对生物质燃料的能源利用，又可以对煤粉锅炉产生的NOx的排放量高的问题进行脱硝，总的SOx排放下降，减少了温室气体CO₂排放，达到利用能源、保护环境的目的，容易对现役锅炉和新建机组锅炉的改造，该项技术具有广泛的推广、使用价值。

Claims

1、一种生物质与煤粉复合燃烧及生物质再燃脱硝的燃烧装置，它包括炉膛(1)，炉膛(1)内设有煤粉主燃烧区(1-1)，其特征在于在所述煤粉主燃烧区(1-1)的炉膛四角上安装有燃烧器浓淡喷口(2)，在所述炉膛(1)的侧壁或四角上还安装有生物质燃烧器喷口(3-1)；煤粉主燃烧区(1-1)的上部为还原区(1-2)，所述生物质燃烧器喷口(3-1)安装在还原区(1-2)的炉膛侧壁或四角上。

2、根据权利要求1所述的一种生物质与煤粉复合燃烧及生物质再燃脱硝的燃烧装置，其特征在于所述生物质燃烧器喷口(3-1)安装在煤粉主燃烧区(1-1)的炉膛侧壁或四角上。

3、根据权利要求1所述的一种生物质与煤粉复合燃烧及生物质再燃脱硝的燃烧装置，其特征在于所述还原区(1-2)的上部为燃尽区(1-3)，在燃尽区(1-3)的炉膛侧壁或四角上安装有燃尽风喷口(4)。

4、根据权利要求3所述的一种生物质与煤粉复合燃烧及生物质再燃脱硝的燃烧装置，其特征在于所述燃尽风喷口(4)与送风管道(7)连通。

5、根据权利要求1、2、3或4所述的一种生物质与煤粉复合燃烧及生物质再燃脱硝的燃烧装置，其特征在于所述生物质燃烧器喷口(3-1)和与其连接的生物质输送连接管(3-2)共同组成生物质燃烧器(3)。

6、根据权利要求5所述的一种生物质与煤粉复合燃烧及生物质再燃脱硝的燃烧装置，其特征在于所述生物质燃烧器(3)与生物质燃料的气力输送系统(6)连接，生物质燃料的气力输送系统(6)包括生物质燃料料斗(6-1)、生物质燃料给料机(6-2)、混合器(6-3)和气力输送管道(6-4)，所述生物质燃料料斗(6-1)设置在生物质燃料给料机(6-2)的上方，生物质燃料给料机(6-2)的出口端及气力输送管道(6-4)的出口端都同时与生物质输送连接管(3-2)连通。