CN211502750U - 便于向低氧火焰中直接喷射水煤浆还原NOx的燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种便于向低氧火焰中直接喷射水煤浆还原NOx的燃烧装置，包括上设有水煤浆输出母管的水煤浆供给机构，上设有高位分离风喷口、低位分离风喷口、水煤浆喷枪和供粉风粉喷口、供气热风喷口的燃烧机构。通过合理的结构创新设计，实现了仅利用锅炉的常规用煤制成的水煤浆在炉内发生热解反应生成活性热解气的方法还原炉内已生成的NOx和抑制热力型NOx的生成，有效降低烟气中NOx的浓度，突破了传统NOx还原技术的限制，在低成本情况下同样确保达到锅炉低氮排放要求，方法科学合理、结构简单且易实施，工作可靠且日常使用成本低，有利于企业的经营管理和低成本高效生产，有很强的实用性。

Description

便于向低氧火焰中直接喷射水煤浆还原NOx的燃烧装置

技术领域

本实用新型涉及锅炉燃烧器件技术领域，特别是一种便于向低氧火焰中直接喷射水煤浆还原NOx的燃烧装置。

背景技术

在目前广泛应用、相对比较成熟的电站燃煤锅炉低NOx燃烧技术中，必须配合尾部烟气脱硝措施才能满足GB13223-2011国家标准的低氮排放要求，主要是通过向锅炉尾部烟气中喷入氨还原剂还原NOx实现的，其中以选择性催化还原(SCR)技术和选择性非催化还原(SNCR)技术为主。由于选择性非催化还原(SNCR)技术中相关结构相对比较简单、投资成本较低、且易于在现有锅炉上改造安装而应用较多，其不足之处在于反应温度窗口比较窄、氨逃逸现象比较严重，致使还原效率受限、氨还原剂的利用率较低；而选择性催化还原(SCR)技术，相对来说脱硝效率较高，但由于结构相对比较复杂，在现有锅炉上改造安装的难度较大、投资成本较高，且还由于催化剂寿命较短、二次污染严重，因而存在应用局限。所以，从实用性和经济性角度考虑，目前这两种技术的运用均存在局限性，故有必要研发一种结构简单且科学合理、脱氮效果显著且投资及日常运行成本均较低、易于在现有燃煤锅炉上改造安装的新型燃烧装置，以满足目前行业低氮达标使用需求、缓解目前困扰业界的一大难题。

发明内容

本实用新型的目的是要解决目前电站燃煤锅炉在完成超低NOx排放标准时所面临的诸多不足，提供一种便于向低氧火焰中直接喷射水煤浆、还原和降低NOx的生成量，有利于燃煤锅炉低氮排放达标的新型燃烧装置。

本实用新型的便于向低氧火焰中直接喷射水煤浆还原NOx的燃烧装置，特征在于主体包括水煤浆供给机构、燃烧机构、高压风机和制粉系统，其中：

所述的水煤浆供给机构主要包括水煤浆制备器、依次设置在水煤浆制备器输出管道上的水煤浆流量控制阀、水煤浆过滤器、水煤浆增压泵和水煤浆输出母管；

所述的燃烧机构主要包括由上而下依次设置在炉膛腔壁上的高位分离风喷口、低位分离风喷口、水煤浆喷枪和主燃烧器；

所述的主燃烧器设置在水煤浆喷枪23的下方，主要包括互相间隔交错设置的风粉喷口和热风喷口，一端与所述的制粉系统相连、另一端与数个风粉喷口尾端相连的风粉供气通道，以及分别与所述的热风喷口的进气端和所述的低位分离风喷口的进气端相连的锅炉风箱；

所述的高位分离风喷口设置在所述低位分离风喷口的上方，其进气端经气流量控制阀与所述的高压风机管路相连；

所述的水煤浆喷枪以层置的形式设置在主燃烧器的喷口设置位上方，包括主体分别固设在炉膛的四个转角处及四侧腔壁居中位上的8个喷枪，水煤浆喷枪的进料端分别与水煤浆供给机构中的所述水煤浆输出母管相连；

此外，所述的高位分离风喷口喷出的高速气流设计风速大于或等于80m/s；所述的高位分离风喷口和低位分离风喷口向炉内的供风量占炉膛所需总风量的35-40％。

工作时，由经风粉供气通道与制粉系统相连的风粉喷口向炉内喷射风粉混合气，由与锅炉风箱相连的热风喷口向炉内喷射热风，两者混合、进行燃烧，在炉膛内形成氧含量小于1％、温度为1300-1500℃的富燃料主燃区；由与锅炉风箱相连、位于主燃烧器风粉喷口和热风喷口上方的所述低位分离风喷口向炉内喷射热风，参与燃烧，形成位于主燃区上方的贫燃料燃尽区；由尾端与水煤浆输出母管相连的水煤浆喷枪喷出的高速水煤浆直接喷射入所述的主燃区和燃尽区之间的烟气上升气流中，使水煤浆在氧含量小于1％、温度为1300-1500℃间的高温、低氧环境中快速进行热解反应、生成内含还原活性成分的热解气，并与烟气流中已生成的NOx发生还原反应，降低烟气中的NOx浓度，而水煤浆中在热解反应中水分蒸发时产生的大量水蒸汽降低燃烧区火焰峰值、抑制热力型NOx的生成；由位于低位分离风喷口上方的所述高位分离风喷口喷出的来自高压风机的高速气流喷射进入炉膛上部区域，优化炉膛上部流场、避免炉膛内局部高温的产生、有利于抑制NOx的生成量，使采用本方案燃烧装置的燃煤锅炉在有效还原已生成的NOx和抑制NOx生成量的综合作用下，仅使用自身的煤粉燃料，即可实现低NOx排放达标要求，摆脱了选用其他专用还原剂的麻烦，且还有利于降低生产成本。

基于上述构思的本实用新型便于向低氧火焰中直接喷射水煤浆还原NOx的燃烧装置，由于在结构上合理地调整燃料和助燃空气喷口的设置位及配风比，在炉膛燃烧区内创造了氧量小于1％的低氧、高温燃烧环境，并结合采用向该区域直接喷射入高速水煤浆的方法，使水煤浆在低氧燃烧环境中进行热解反应、生成内含还原活性成分、能有效还原烟气中已生成NOx的热解气，而水煤浆中的水分蒸发更有助于促进热解反应：O+H₂O→OH+OH，烟气OH离子数量的增多随即使NO还原效果得到增强：

i＝1、2，同时，水煤浆中的水分蒸发时产生的大量水蒸汽还具降低燃烧区的火焰峰值的功效，有助于抑制热力型NOx的生成；此外，由于所述的高位分离风喷口设置在煤粉喷入区域上方，由其喷出的高速分离风形成的高速射流穿透于来自下方燃烧区产生的上升旋流烟气中、参与燃烧，使烟气中未完全燃烧的CO及焦炭颗粒获得进一步充分燃烧，在抑制炉膛内局部高温产生、降低NOx生成量的同时也确保了锅炉的燃烧效率。由上可见，本实用新型通过合理的方法创新和结构设计，为水煤浆进行热解反应创造了条件，并利用水煤浆热解反应中产生的内含还原活性成分的热解气还原烟气中已生成的NOx，利用水煤浆热解反应时产生的水蒸汽抑制热力型NOx的生成，从结构和方法的有机结合上产生了仅利用传统燃煤锅炉的常规用煤粉制成的水煤浆、使之在炉内发生热解反应、并利用由此生成的活性热解气还原已生成NOx和抑制NOx生成的方法，实现降低锅炉外排烟气中NOx的浓度的积极技术效果，同时，本实用新型也突破了传统NOx还原技术的限制，避免了企业选购还原剂种类及产地的麻烦，既有利于企业的经营管理，又显著降低了日常生产成本，方法科学且合理，结构简单且易于实施，工作可靠且日常使用成本较低，利用自身燃料处理、使之具有还原剂功效，在免用传统还原剂的情况下同样达到锅炉低氮排放要求，实是本技术领域中的一大创新，具有很强的实用性和可贵的市场应用前景。

附图说明

图1是本实用新型实施例的总体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中主燃烧器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中水煤浆喷枪的布设示意图。

图中：

1.水煤浆供给机构 11.水煤浆制备器 12.水煤浆流量控制阀

13.水煤浆过滤器 14.水煤浆增压泵 15.水煤浆输出母管

2.燃烧机构 21.高位分离风喷口 22.低位分离风喷口

23.水煤浆喷枪 231.进料端 24.主燃烧器 241.风粉喷口

242.热风喷口 243.风粉供气通道 244.锅炉风箱 3.高压风机

31.气流量控制阀 4.制粉系统 5.炉膛

具体实施方式

下面结合附图和典型实施例对本实用新型作进一步说明。

在图1、图2和图3中，本实用新型的便于向低氧火焰中直接喷射水煤浆还原NOx的燃烧装置，特征在于主体包括水煤浆供给机构1、燃烧机构2、高压风机3和制粉系统4，其中：

所述的水煤浆供给机构1主要包括水煤浆制备器11、依次设置在水煤浆制备器11输出管道上的水煤浆流量控制阀12、水煤浆过滤器13、水煤浆增压泵14和水煤浆输出母管15；

所述的燃烧机构2主要包括由上而下依次设置在炉膛5腔壁上的高位分离风喷口21、低位分离风喷口22、水煤浆喷枪23和主燃烧器24；

所述的主燃烧器24设置在水煤浆喷枪23的下方，主要包括互相间隔交错设置的风粉喷口241和热风喷口242，一端与所述的制粉系统4相连、另一端与数个风粉喷口241尾端相连的风粉供气通道243，以及分别与所述的热风喷口242的进气端和所述的低位分离风喷口22的进气端相连的锅炉风箱244；

所述的高位分离风喷口21设置在所述低位分离风喷口22的上方，其进气端经气流量控制阀31与所述的高压风机3管路相连；

所述的水煤浆喷枪23以层置的形式设置在主燃烧器24的喷口设置位上方，包括主体分别固设在炉膛5的四个转角处及四侧腔壁居中位上的8个喷枪，水煤浆喷枪23的进料端231分别与水煤浆供给机构1中的所述水煤浆输出母管15相连；

此外，所述的高位分离风喷口21喷出的高速气流设计风速大于或等于80m/s；所述的高位分离风喷口21和低位分离风喷口22向炉内的供风量占炉膛所需总风量的35-40％。

工作时，由经风粉供气通道243与制粉系统4相连的风粉喷口241向炉内喷射风粉混合气，由与锅炉风箱244相连的热风喷口242向炉内喷射热风，两者混合、进行燃烧，在炉膛内形成氧含量小于1％、温度为1300-1500℃的富燃料主燃区；由与锅炉风箱244相连、位于主燃烧器24风粉喷口241和热风喷口242上方的所述低位分离风喷口22向炉内喷射热风，参与燃烧，形成位于主燃区上方的贫燃料燃尽区；由尾端与水煤浆输出母管15相连的水煤浆喷枪23喷出的高速水煤浆直接喷射入所述的主燃区和燃尽区之间的烟气上升气流中，使水煤浆在氧含量小于1％、温度为1300-1500℃间的高温、低氧环境中快速进行热解反应、生成内含还原活性成分的热解气，并与烟气流中已生成的NOx发生还原反应，降低烟气中的NOx浓度，而水煤浆中在热解反应中水分蒸发时产生的大量水蒸汽降低燃烧区火焰峰值、抑制热力型NOx的生成；由位于低位分离风喷口22上方的所述高位分离风喷口21喷出的来自高压风机3的高速气流喷射进入炉膛上部区域，优化炉膛上部流场、避免炉膛内局部高温的产生、有利于抑制NOx的生成量，使采用本方案燃烧装置的燃煤锅炉在有效还原已生成的NOx和抑制NOx生成量的综合作用下，仅使用自身的煤粉燃料，即可实现低NOx排放达标要求，摆脱了选用其他专用还原剂的麻烦，且还有利于降低生产成本。

Claims (1)

1.一种便于向低氧火焰中直接喷射水煤浆还原NOx的燃烧装置，其特征在于主体包括水煤浆供给机构(1)、燃烧机构(2)、高压风机(3)和制粉系统(4)，其中：

所述的水煤浆供给机构(1)主要包括水煤浆制备器(11)、依次设置在水煤浆制备器(11)输出管道上的水煤浆流量控制阀(12)、水煤浆过滤器(13)、水煤浆增压泵(14)和水煤浆输出母管(15)；

所述的燃烧机构(2)主要包括由上而下依次设置在炉膛(5)腔壁上的高位分离风喷口(21)、低位分离风喷口(22)、水煤浆喷枪(23)和主燃烧器(24)；

所述的主燃烧器(24)设置在水煤浆喷枪(23)的下方，主要包括互相间隔交错设置的风粉喷口(241)和热风喷口(242)，一端与所述的制粉系统(4)相连、另一端与数个风粉喷口(241)尾端相连的风粉供气通道(243)，以及分别与所述的热风喷口(242)的进气端和所述的低位分离风喷口(22)的进气端相连的锅炉风箱(244)；

所述的高位分离风喷口(21)设置在所述低位分离风喷口(22)的上方，其进气端经气流量控制阀(31)与所述的高压风机(3)管路相连；

所述的水煤浆喷枪(23)以层置的形式设置在主燃烧器(24)的喷口设置位上方，包括主体分别固设在炉膛(5)的四个转角处及四侧腔壁居中位上的8个喷枪，水煤浆喷枪(23)的进料端(231)分别与水煤浆供给机构(1)中的所述水煤浆输出母管(15)相连。

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