一种三次风浓淡分离降低锅炉NOx排放的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种降低锅炉NOx排放的系统及方法，尤其涉及一种三次风浓淡分离降低锅炉NOx排放的系统及方法。
【背景技术】
[0002]对于低挥发分的贫煤和无烟煤，我国燃煤电厂采用中间仓储式煤粉锅炉比较多，主要是因为热风送粉系统可以提高煤粉的着火性能。煤粉通过细粉分离器后大部分储存在粉仓中，并利用经过空预器加热后的热空气作为一次风输送到炉内参与燃烧，而细粉分离器分离排出的乏气携带部分细煤粉作为三次风输入到炉内进行燃烧。由于三次风湿度大、温度低、速度高，煤粉浓度低且粒径小，对炉内燃烧造成较大干扰，特别是在煤粉的燃尽性方面的影响，从而造成较高的NOx排放。根据最新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)和《锅炉大气污染物排放标准》(GB 13271-2014)的要求，这类锅炉一般需要进行改造，降低锅炉NOx排放。目前，主流的低NOx燃烧技术包括空气分级燃烧、煤粉再燃等技术，但对燃用低挥发分煤种的中间仓储式锅炉效果有限。根据某燃用无烟煤项目的工程经验，对带有三次风的燃烧系统采用空气分级燃烧后，NOx排放依然在800?1100mg/Nm3，而在停磨的工况下，即无三次风进入炉膛的情况，同时降低二次风量，NOx可降至500mg/Nm3左右，可见三次风的存在大大制约了NOx的生成量。
[0003]目前针对含有三次风锅炉的低NOx燃烧，主要有以下3种方法:
[0004]—、收集浓缩三次风中的细煤粉作为再燃燃料，文献《三次风中超细煤粉浓缩方法研究》(阮涛，2006年浙江大学硕士论文)、利用三次风中细煤粉收集再燃降低NOx排放方法及系统(中国专利申请200410052977.4)中提到，采用动态分离器才能够较有效地浓缩超细煤粉，这会大大增加煤粉管道的阻力，并增加了锅炉系统的复杂性，降低了运行的可靠性。
[0005]二、对三次风进行简单浓淡分离，一种降低燃煤锅炉三次风燃烧生成的氮氧化物的装置(中国专利申请201120263247.4)中提出在三次风喷口前的三次风风道上加装浓淡分离装置，将三次风分为浓淡两股并上下布置(浓煤粉气流在下)输入炉膛，使浓煤粉气流可以在局部欠氧环境中燃烧，降低燃烧生成的NOx。同样，中间仓储式制粉系统煤粉锅炉及其三次风布置结构(中国专利申请201120172697.2)也提到采用浓缩煤粉的方法获得浓煤粉气流，并采用墙式布置的方法将喷口布置于最上层一次风喷口到淡三次风喷口之间。但三次风中煤粉粒径小(10?20μπι)，易随气流运动，若采用常规的简易撞击式、弯管式或百叶窗式浓淡分离装置，浓淡分离效果不明显，无法达到浓缩煤粉的效果。
[0006]三、将三次风喷口位置下移，中储仓式热风送粉锅炉的低氮燃烧装置及使用方法(中国专利申请201310752275.6)提出将三次风喷口下移到最上层一次风附近，通过拉长两层三次风喷口间的距离强化三次风煤粉燃烧，并利用挥发分快速析出还原NOx。但对于无烟煤等挥发分较低的煤，利用该方法来还原NOx结果并不理想，且上层三次风的燃尽率较低。
[0007]因此，针对锅炉三次风燃烧排放的大量NOx，特别是针对低挥发分煤燃烧，需要一种全新的方法以及系统，来降低炉内燃烧过程中NOx的排放。
【发明内容】
[0008]本发明要解决的是锅炉三次风NOx排放过高、飞灰含碳量高、燃尽率较低的技术问题。
[0009]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种三次风浓淡分离降低锅炉NOx排放的系统，包括给煤机、磨煤机、粗粉分离器、细粉分离器和三次风排粉风机，所述细粉分离器连接煤粉仓和三次风排粉风机，煤粉仓通过风粉混合器连接炉膛；
[0010]其特征在于:
[0011]所述三次风排粉风机出口连接煤粉浓淡分离器，煤粉浓淡分离器上设有用于调整浓、淡煤粉的分离量的装置，煤粉浓淡分离器的出口段设有浓煤粉管和淡煤粉管;浓煤粉管连接至少一层炉膛主燃烧区中下部喷口，淡煤粉管连接至少一层炉膛主燃烧区上部喷口。
[0012]优选地，所述浓煤粉管和淡煤粉管上均设有可调缩孔。
[0013]优选地，与所述淡煤粉管连接的淡煤粉喷嘴为向下倾斜5。设置。
[0014]优选地，所述煤粉浓淡分离器的进口段设有用于调整浓、淡煤粉的分离量的分离叶片，所述分离叶片为可手动转动一定角度的分离叶片。
[0015]优选地，所述角度为±10°。
[0016]优选地，所述粉浓淡分离器分离后的浓、淡两股煤粉气流，风量比为1:1，粉量比大于 7:3。
[0017]优选地，所述粉浓淡分离器增加的管道阻力小于1500Pa。
[0018]本发明还提供了一种三次风浓淡分离降低锅炉NOx排放的方法，采用上述的三次风浓淡分离降低锅炉NOx排放的系统，通过三次风排粉风机出口的煤粉浓淡分离器，将含有细煤粉的三次风分离为浓、淡两股煤粉气流，分别喷入炉膛主燃烧区中下部和主燃烧区上部。
[0019 ]优选地，根据配风形式，布置至少一层高位燃尽风喷嘴。
[0020]优选地，所述浓煤粉流在主燃烧区中下部，替代部分二次风，及早燃烧消耗氧气，增强主燃烧区的还原性;淡煤粉在主燃烧区上部，增强主燃烧区上部对NOx的还原能力，相应增加高位燃尽风量，保证煤粉在燃尽区充分燃烧，降低飞灰含碳量，降低NOx排放。
[0021]本发明通过对三次风中的细煤粉进行浓淡分离，将分离后获得的浓煤粉三次风，替代一到两层二次风喷口，喷入炉膛主燃烧区中下部燃烧，减少主燃烧区的风量，形成欠氧环境，增强主燃烧区气氛的还原性，减少燃烧过程中NOx的排放;淡煤粉流作为细粉燃料喷入炉膛主燃烧区上部，迅速燃烧消耗部分氧气，增强对主燃烧区上部区域对NOx的还原能力；同时将主燃烧区减少的二次风量补充到高位燃尽风，增加煤粉的燃尽率。综合考虑一、二、三次风的布置方式，布置高位燃尽风喷嘴，控制不同区域的风量的分配以及总的空气流量，从而优化每个区域的过量空气系数，在有效降低NOx排放的同时能最大限度地提高燃烧效率。此方法在提高主燃烧区及其上部对NOx的还原能力，同时保证煤粉在燃尽区充分燃烧，降低飞灰含碳量，降低NOx。
[0022]本发明提供的系统克服了现有技术的不足，不改变锅炉原有制粉系统，在三次风排粉机出口增加煤粉浓淡分离器，将三次风有效分离为浓淡两股气流，浓煤粉流替代部分二次风，在主燃烧区形成欠氧环境，增强主燃烧区气氛的还原性，减少NOx的排放;淡煤粉流喷入主燃烧区上部，迅速着火燃烧消耗氧气，增强炉内NOx还原能力；主燃烧区减少的二次风量补充到高位燃尽风，保证了炉内煤粉的燃尽率。对于低挥发分无烟煤，可降低NOx排放40%以上。
【附图说明】
[0023]图1为三次风浓淡分离降低锅炉NOx排放的系统示意图；
[0024]图2为常规的带三次风锅炉燃烧器布置结构示意图；
[0025]图3为实施例1提供的燃烧器布置结构示意图；
[0026]图4为实施例2提供的燃烧器布置结构示意图；
[0027]图5为实施例3提供的燃烧器布置结构示意图；
[0028]图6为实施例4提供的燃烧器布置结构示意图；
[0029]图7为实施例5提供的燃烧器布置结构示意图；
[0030]图8为实施例6提供的燃烧器布置结构示意图；
[0031 ]图9为实施例7提供的燃烧器布置结构示意图；
[0032]图10为实施例8提供的燃烧器布置结构示意图；
[0033]图11为实施例9提供的燃烧器布置结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0035]图1为三次风浓淡分离降低锅炉NOx排放的系统示意图，所述的三次风浓淡分离降低锅炉NOx排放的系统包括给煤机D，给煤机D通过下行干燥管E与磨煤机F连接，粗粉分离器G连接磨煤机F、下行干燥管E和细粉分离器H，细粉分离器H连接煤粉仓I和三次风排粉风机M，煤粉仓I经由主给粉机K连接风粉混合器J，风粉混合器J连接炉膛;三次风排粉风机M连接煤粉浓淡分