专利名称：利用煤粉和生物质混合再燃降低no的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用煤粉和生物质混合再燃降低NOx排放的方法及锅炉系统，属于燃烧技术领域。
背景技术：
再燃烧技术可以显著降低NOx排放，其技术主要特点是将炉内燃烧过程沿炉膛高度分成三个燃烧区，即主燃烧区、再燃区和燃烬区。它是利用燃料分级燃烧技术，将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％左右的燃料送入再燃烧区，形成缺氧的还原性气氛(α＜1)。主燃烧区内生成NOx在再燃区内还原性气氛中发生还原反应，迫使NOx还原为N2，最后在再燃区的上部的燃烬区内补入部分空气，保证燃烧产物完全燃烧。再燃燃料有气体、液体和固体燃料，如天然气、油、煤和生物质等。天然气是最佳的再燃燃料，但是由于天然气价格较高，且储量有限，不适合大规模推广。近几年研究认为褐煤或褐煤焦也是一种很好的再燃燃料，但单纯采用煤粉再燃技术，对煤粉细度要求较高(通常＜10μm)，且飞灰含炭量较大，影响燃烧效率，同时其NOX还原效率难以突破60％。因此，选择合适再燃燃料，并优化工艺组合，进一步提高再燃技术中NOx还原效率是亟待解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的技术缺陷，提供一种利用煤粉和生物质混合再燃降低NOx排放的方法及锅炉系统。
本发明利用煤粉和生物质混合再燃降低NOx排放的方法，将炉内燃烧过程沿炉膛高度分成三个燃烧区，即主燃烧区、再燃区和燃烬区；将75～85％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15～25％左右的燃料送入再燃烧区，形成缺氧的还原性气氛(α＜1)；最后在再燃区的上部的燃烬区内补入部分空气，保证燃烧产物完全燃烧；其特征是再燃区分为一级再燃区和二级再燃区，向一级再燃区喷送入煤粉，将生物质经过干燥、粉磨预处理后向二级再燃区喷送；在一级再燃区内主要完成煤粉热解和焦炭生成过程，在二级再燃区内实现NOx还原反应，利用缺氧条件下挥发份燃烧和焦炭对CO与NO反应的催化还原作用，进一步还原主燃区内生成的NOx，达到低NOx排放的目的。
本发明利用煤粉和生物质混合再燃降低NOx排放的锅炉系统，包含有炉膛，炉膛由下到上分为主燃烧区、再燃烧区和燃烬区；其特征是再燃区由下到上分为一级再燃区和二级再燃区；一次风管2与主燃区喷口5和一级再燃区喷口4连接，生物质加料管6、生物质干燥装置7、生物质粉磨装置8、生物质输送管12和二级再燃区喷口13依次连接，生物质乏气管9和热风输送管3与燃烬风口14连接，提供燃料完全燃烧所需的燃烬风。
优化方案是在所述生物质粉磨装置8和生物质输送管12之间依次设置生物质中间储仓10和生物质给料器11。
本发明实现煤粉和生物质混合再燃降低NOx排放的理论基础是利用煤粉和生物质挥发份析出和焦炭燃烧的特点，将再燃燃料分别设置在炉膛不同的区域，并提供相应的空气量，使得挥发份析出燃烧和焦炭催化燃烧有机结合，减缓生物质挥发份在二级再燃区燃烧速度，强化焦炭对CO与NO反应之间的异相催化还原作用，解决了单纯煤粉再燃时燃烬差，NOx还原率低的问题，实现了煤粉和生物质混合再燃的低NOx排放。
本发明的优点1)将煤粉和生物质分层喷入，可以避免挥发份燃烧与焦炭燃烧之间的矛盾，显著改善燃烧状况，提高锅炉燃烧效率；2)再燃燃料喷入点布置在燃烧器上部，对主燃烧器基本不作改动，对炉内燃烧影响不大；3)对煤粉粒度无特殊要求，无需增加超细煤粉粉磨设备，对锅炉燃烧设备改动少，投资省，运行费用低；4)可以利用可再生的生物质燃料；5)再燃区内的缺氧燃烧以及焦炭的异相还原作用可以显著降低NOx排放80％左右。
图1是本发明利用煤粉和生物质混合再燃降低NOx排放的锅炉系统结构框图；图2是本发明利用煤粉和生物质混合再燃降低NOx排放的锅炉系统结构框图(在生物质粉磨装置和生物质输送管12之间依次设置有生物质中间储仓10和生物质给料器)。
具体实施例方式
下面结合具体实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。
实施例1如图1所示，利用煤粉和生物质混合再燃降低NOx排放的锅炉系统，包含有炉膛，炉膛由下到上分为主燃烧区I、再燃烧区II和燃烬区III；再燃区由下到上分为一级再燃区IIa和二级再燃区IIb；一次风管2与主燃区喷口5和一级再燃区喷口4连接，生物质加料管6、生物质干燥装置7、生物质粉磨装置8、生物质中间储仓10、生物质给料器11、生物质输送管12和二级再燃区喷口13依次连接，生物质乏气管9和热风输送管3与燃烬风口14连接，提供燃料完全燃烧所需的燃烬风。
本实施例为中间储仓式生物质再燃燃料输送系统。电站锅炉制粉系统的煤粉由一次风管2分成2股，分别连接到一级再燃区燃料喷口4和炉膛主燃烧器5；生物质再燃燃料由加料管6送入生物质干燥装置7，干燥后的生物质送入生物质粉磨装置8，粉磨好的细生物质(粒度小于1mm)进入生物质中间储仓10，再经生物质给料器11，由热风携带经生物质输送管道12输送到二级再燃燃料喷口13。生物质干燥和粉磨后的乏气通过乏气输送管9与燃烬风喷口14连接，不足的燃烬风由热风管3送入的热风补充。其特征在于再燃区的二级布置及相应再燃燃料的供给，通过再燃燃料的两级供给(其中生物质约占总燃料供给10％)，在炉膛内部实现了环境不同的还原性气氛。对于煤粉而言，在一级再燃区内迅速完成热解反应，其挥发份同相还原部分主燃区生成的NOx，在此条件下生成的焦炭随高温烟气进入二级再燃区内；在二级再燃区富燃条件下，细生物质在高温下迅速完成热解，析出大量的挥发份，形成较强的还原性气氛，在焦炭异相催化还原作用下，强化了CO和NO的异相还原反应，迫使更多的NOx被还原成N2。干燥生物质的乏气和部分热风通过燃烬风口进入炉膛的燃烬区，保证燃料在炉内的充分燃烧。初步计算表明，仅靠生物质干燥乏气作为燃烬风在份额上是不够的，因此必须掺入部分二次风。这种布置方式也有利于在停投生物质或停投所有再燃燃料时，实施煤粉再燃或空气分级控制NOx的操作。
实施例2如图2所示，利用煤粉和生物质混合再燃降低NOx排放的锅炉系统，包含有炉膛，炉膛由下到上分为主燃烧区I、再燃烧区II和燃烬区III；再燃区由下到上分为一级再燃区II-1和二级再燃区II-2；一次风管2与主燃区喷口5和一级再燃区喷口4连接，生物质加料管6、生物质干燥装置7、生物质粉磨装置8、生物质输送管12和二级再燃区喷口13依次连接，生物质乏气管9和热风输送管3与燃烬风口14连接，提供燃料完全燃烧所需的燃烬风。
本实施例为直吹式生物质再燃燃料输送系统。经过电站锅炉制粉系统的煤粉由一次风管2分成2股，分别连接到一级再燃燃料喷口4和炉膛主燃烧器5；生物质再燃燃料由加料管6送入生物质干燥装置7，干燥后的生物质送入生物质粉磨装置8，粉磨好的生物质经生物质输送管道12直接到二级再燃燃料喷口13。生物质干燥后的乏气通过乏气输送管9与燃烬风喷口14连接，不足的燃烬风由热风管3送入的热风补充。其炉内NOx还原的特征与实施例1类似，其主要区别在于采用生物质直吹制粉系统，系统更简单，生物质经过干燥，破碎和粉磨等预处理后，直接送入炉膛参与再燃反应，节省储存设备，投资省，费用低。采用该布置同样可以在生物质停运时实现煤粉再燃和分级燃烧操作。
上述两实施例中的设备使用燃烧过程，就是本发明利用煤粉和生物质混合再燃降低NOx排放的方法的实施过程。
权利要求
1.一种利用煤粉和生物质混合再燃降低NOx排放的方法，将炉内燃烧过程沿炉膛高度分成主燃烧区、再燃区和燃烬区；将75～85％的燃料送入主燃烧区，在氧气充裕的环境中燃烧生成NOx，其余15～25％的燃料送入再燃烧区，形成缺氧的还原性气氛；最后在再燃区的上部的燃烬区内补入部分空气，保证燃烧产物完全燃烧；其特征是再燃区分为一级再燃区和二级再燃区，向一级再燃区喷送入煤粉，将生物质经过干燥、粉磨预处理后向二级再燃区喷送；在一级再燃区内主要完成煤粉热解和焦炭生成过程，在二级再燃区内实现NOx还原反应，利用缺氧条件下挥发份燃烧和焦炭对CO与NO反应的催化还原作用，进一步还原主燃区内生成的NOx。
2.一种利用煤粉和生物质混合再燃降低NOx排放的锅炉系统，包含有炉膛，炉膛由下到上分为主燃烧区(I)、再燃烧区(II)和燃烬区(III)；其特征是再燃区由下到上分为一级再燃区(IIa)和二级再燃区(IIb)；一次风管(2)与主燃区喷口(5)和一级再燃区喷口(4)连接，生物质加料管(6)、生物质干燥装置(7)、生物质粉磨装置(8)、生物质输送管(12)和二级再燃区喷口(13)依次连接，生物质乏气管(9)和热风输送管(3)与燃烬风口(14)连接，提供燃料完全燃烧所需的燃烬风。
3.根据权利要求2所述的利用煤粉和生物质混合再燃降低NOx排放的锅炉系统，其特征是在所述生物质粉磨装置(8)和生物质输送管(12)之间依次设置生物质中间储仓(10)和生物质给料器(11)。
全文摘要
本发明公开了一种利用煤粉和生物质混合再燃降低NO
文档编号F23B90/06GK1963299SQ200610098040
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月28日 优先权日2006年11月28日
发明者卢平, 徐生荣, 祝秀明 申请人:南京师范大学