循环流化床燃烧方法与流程

本发明涉及炉内燃烧技术领域，特别是涉及一种循环流化床燃烧方法。

背景技术：

煤炭燃烧被认为是我国大气污染的主要来源之一。由于我国能源天然禀赋的限制，燃煤在未来很长一段时间内仍将占据主导地位，为了解决环境问题，清洁煤燃烧技术显得越发重要。循环流化床锅炉燃烧技术以其燃烧效率高，燃料适应性强，污染物排放低等优势，被国际上公认为是商业化程度最好的清洁煤燃烧技术之一。

循环流化床锅炉采用炉内脱硫技术，通过向炉内加入石灰石颗粒与so2反应而将其脱除。循环流化床锅炉燃烧温度较低，相比于煤粉炉其氮氧化物原始排放较低，一般可直接满足我国旧的排放标准。近些年来，我国燃煤锅炉的排放标准日益严苛，循环流化床锅炉的原始排放大多无法满足新的排放标准，开发超低排放循环流化床锅炉燃烧技术成为当务之急。在尾部烟道采用scr(selectivecatalyticreduction，选择性催化还原)脱硝技术能够有效地降低氮氧化物排放，但其运行成本较高且存在氨逃逸问题。采用sncr(selectivenon-catalyticreduction，选择性非催化还原)脱硝成本低，但脱硝效率较低。

技术实现要素：

本发明提供了一种循环流化床燃烧方法以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种循环流化床燃烧方法，包括以下工艺步骤：

将含有金属氧化物的床料置于燃烧装置的炉膛内由空气进行流化，在所述炉膛的底部形成密相区，在所述炉膛的中上部形成稀相区；

将燃料置于所述炉膛中进行燃烧，在所述密相区形成还原性环境，在所述稀相区形成氧化性环境；

处于所述密相区的床料被还原，所述被还原后的床料被流化进入所述稀相区，并与燃烧产生的烟气中的氮氧化物发生氧化还原反应，所述被还原的床料被重新氧化成金属氧化物，所述氮氧化物被还原成氮气；

在所述炉膛产生的气固混合物进入所述燃烧装置的旋风分离器中，所述气固混合物中的床料被分离进入所述旋风分离器的料腿，经所述燃烧装置的返料器送回所述炉膛参与下一轮循环，所述气固混合物中的烟气从所述旋风分离器的顶部进入所述燃烧装置的尾部烟道后排出。

可选地，所述床料包括：金属氧化物fe2o3、feo、cao中的一种或多种混合。

可选地，所述床料的粒径为100～250微米。

可选地，所述燃料的粒径为50～80微米。

可选地，所述旋风分离器的截断粒径在80～100微米。

可选地，燃烧产生的烟气中的so2被所述床料中的cao脱除。

可选地，上述方法还包括：

在所述燃烧装置运行过程中补充所述床料以维持系统物料平衡。

本发明提供了一种循环流化床燃烧方法，基于本发明提供的技术方案，处于燃烧装置炉膛内的含有金属氧化物的床料可以被空气流化，燃料在炉膛内燃烧时，床料的在炉膛底部密相区的还原性气氛中被还原，之后在稀相区将烟气中的氮氧化物还原成氮气，同时床料自身被重新氧化。本发明提供的床料可同时作为脱硫剂和脱硝剂，能够显著地降低锅炉原始烟气中的so2和氮氧化物的排放，而且，上述床料放造价低廉并且可以循环使用，而基于上述床料的循环流化床燃烧方法简单可行，在能源电力、化工和冶金等领域具有广泛应用，尤其适合超低排放循环流化床锅炉采用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是根据本发明实施例的燃烧装置结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例提供了一种循环流化床燃烧方法，包括以下工艺步骤：

步骤s1，将含有金属氧化物的床料置于燃烧装置的炉膛内由空气进行流化，在炉膛的底部形成密相区，在炉膛的中上部形成稀相区；

步骤s2，将燃料置于炉膛中进行燃烧，在密相区形成还原性环境，在稀相区形成氧化性环境；

步骤s3，处于密相区的床料被还原，被还原后的床料被流化进入稀相区，并与燃烧产生的烟气中的氮氧化物发生氧化还原反应，被还原的床料被重新氧化成金属氧化物，氮氧化物被还原成氮气；

步骤s4，在炉膛产生的气固混合物进入燃烧装置的旋风分离器中，所述气固混合物中的床料被分离进入旋风分离器的料腿，经燃烧装置的返料器送回炉膛参与下一轮循环，气固混合物中的烟气从所述旋风分离器的顶部进入燃烧装置的尾部烟道后排出。

基于本发明提供的技术方案处于燃烧装置炉膛内的含有金属氧化物的床料可以被空气流化，燃料在炉膛内燃烧时，床料的在炉膛底部密相区的还原性气氛中被还原，之后在稀相区将烟气中的氮氧化物还原成氮气，同时床料自身被重新氧化。尤其是对于煤、焦炭、气化残碳及其他含氮燃料的燃烧，采用本发明实施例提供的循环流化床燃烧方法能够在保证燃烧效率的同时，显著降低燃烧烟气中氮氧化物的原始排放，进而能够保证在降低脱硝成本的同时提升脱硝效率。且整个循环流化床燃烧方法简单可行，在能源电力、化工和冶金等领域具有广泛应用，尤其适合超低排放循环流化床锅炉采用。

图1是本发明实施例提供的循环流化床燃烧方法过程中使用的燃烧装置示意图。如图1所示，燃烧装置包括炉膛1、旋风分离器2、返料器3、尾部烟道4。

在本发明实施例中，进行燃烧工作时，使用人造金属氧化物颗粒作为床料，在炉膛1内被空气流化，炉膛底部形成密相区5，炉膛中上部形成稀相区6；燃料在炉膛内燃烧，在密相区5因氧气不足形成整体还原性环境，在稀相区6因氧气过量形成整体氧化性环境，床料在炉膛底部密相区5被还原，床料被流化进入炉膛中上部稀相区6后与烟气中的氮氧化物发生氧化还原反应，床料被重新氧化成金属氧化物，而氮氧化物被还原成氮气。炉膛1产生的气固混合物进入旋风分离器2，床料被分离进入料腿，经返料器4送回炉膛参与下一轮循环，烟气从旋风分离器2的顶部进入尾部烟道5。

可选地，本发明实施例提供的床料可以包括金属氧化物fe2o3、feo、cao中的一种或多种混合。上述金属氧化物除了对氮氧化物和二氧化硫的脱除起到积极的作用外，作为床料本身还起到维持循环物料的平衡、增强换热等积极的效用。

在本发明实施例中，采用含有金属氧化物的床料可同时作为脱硫剂和脱硝剂，能够显著地降低燃料燃烧时产生的原始烟气中so2和氮氧化物的排放。而且，上述床料放造价低廉并且可以循环使用。在实际应用中，只要可达到上述效果的材料均可采用，本发明不做限定。

优选地，床料的粒径优选为100～250微米，燃料的粒径优选为50～80微米；旋风分离器的截断粒径可以设置在80～100微米，保证床料能够被有效地分离送回炉膛，而小粒径飞灰则被烟气带出。

进一步地，在燃烧装置运行过程中还可以补充一定量的床料以维持系统物料平衡。

本发明实施例提供了一种循环流化床燃烧方法，基于本发明提供的技术方案，处于燃烧装置炉膛内的含有金属氧化物的床料可以被空气流化，燃料在炉膛内燃烧时，床料的在炉膛底部密相区的还原性气氛中被还原，之后在稀相区将烟气中的氮氧化物还原成氮气，同时床料自身被重新氧化。使用本发明实施例提供的循环流化床燃烧方法，能够显著地降低锅炉原始烟气中的so2和氮氧化物的排放，并且由于避免了喷氨，不会存在氨逃逸的问题。而且上述床料的造价低廉，可以实现循环使用，进而使得运行成本低。而基于上述床料的循环流化床燃烧方法简单可行，在能源电力、化工和冶金等领域具有广泛应用，尤其适合超低排放循环流化床锅炉采用。

以下特举几个优选实施例对上述实施例进行详细说明。

实施例一

在3kw循环流化床燃烧设备中进行测试。燃烧设备如图1所示，其中，其中炉膛的直径为160mm。测试燃料为印尼煤掺混石油焦，二者质量比为3:1。床料采用循环灰、石灰石、粒状的fe2o3和feo混合物。待系统达到稳态后，测试结果为：炉膛上部稀相区温度889℃，炉膛出口的氧气体积分数为3.7％。氮氧化物排放为41mg/m³。

对比例1

所用燃烧设备与实施例一中的燃烧设备相同。测试燃料为印尼煤掺混石油焦，二者质量比为3:1。床料为常规床料，即循环灰、石灰石和石英砂的混合物。待系统达到稳态后，测试结果为：炉膛上部稀相区温度880℃，炉膛出口的氧气体积分数为3.6％。氮氧化物排放为252mg/m³。

实施例二

所用燃烧设备与实施例一中的燃烧设备相同。测试燃料为印尼煤掺混石油焦，二者质量比为4:1。本实施例中的床料与实施例一中的床料相同。待系统达到稳态后，测试结果为：炉膛上部稀相区温度856℃，炉膛出口的氧气体积分数为2.3％。氮氧化物排放为29mg/m³。

对比例2

所用燃烧设备与实施例一中的燃烧设备相同。测试燃料为印尼煤掺混石油焦，二者质量比为4:1。所使用的床料与对比例1中相同。待系统达到稳态后，测试结果为：炉膛上部稀相区温度854℃，炉膛出口的氧气体积分数为2.3％。氮氧化物排放为127mg/m³。

通过对比可知，在进行燃烧时，采用本发明提供的循环流化床燃烧方法所排出的氮氧化物量相较于传统的燃烧方法所排出的氮氧化物量会明显降低。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。