专利名称：一种实现电站锅炉降低NOx排放及稳燃的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于电站煤粉的环保燃烧技术范围，特别涉及一种实现电站锅炉降低NOx 排放及稳燃的方法及系统。具体是以流化床气化得到的合成气为电站锅炉的再燃燃料或稳燃燃料，达到降低NOx或稳燃的目的。
背景技术：
利用煤炭带来了大量的污染，中国环保产业协会发布的《中国火电厂氮氧化物排放控制技术方案研究报告》显示，2007年火电厂排放的氮氧化物总量为840万吨，比2003 年增加了近40.6%，约占全国氮氧化物排放量的35% -40%。2011年2月，环保部发布了《火电厂大气污染物排放标准(二次征求意见稿)》，该意见稿规定，从2012年1月1日开始，我国所有新建火电机组NOx排放量要达到100毫克 /立方米；从2014年1月1日开始，重点地区所有火电投运机组NOx排放量要达到IOOmg/ 立方米，而非重点地区2003年以前投产的机组达到200mg/立方米。目前减排NOx的技术方案分为两类，一类是烟气脱硝，由于需要完成催化反应，该方案初投资及运行费用昂贵；另一类是采用低NOx燃烧技术，其中再燃技术设备简单、易实施、运行费用低，广受关注，其脱硝率(包括高级再燃)可达50% 85%，国内外开展了大量的研究。再燃技术中，再燃燃料可选择天然气、合成气、石油、煤粉、水煤浆、生物质等各种燃料。国外多采用天然气为再燃燃料，我国资源禀赋特征决定难以采用天然气，因此国内科学家针对超细煤粉再燃、水煤浆再燃等开展了广泛的研究。但直接采用煤基燃料为再燃燃料也存在一定的问题，采用常规煤粉为再燃燃料燃尽率较低，飞灰含碳量较高，影响燃烧效率并会有二次污染。而超细煤粉对于容量较小的中储式制粉系统电站锅炉比较方便(三次风中的超细煤粉)，大容量锅炉出于安全和占地考虑采用直吹式制粉系统没有大量稳定的超细煤粉来源。从再燃技术本身来看，气体燃料为再燃燃料是较好的选择。类似通过生物质制取的合成气再燃中，美国GE公司一次燃料为天然气的锅炉燃烧实验工作表明最高能够获得70%的脱硝率。另外，随着煤炭资源的日益减少以及煤炭市场的波动，对传统上不适合燃烧的褐煤等煤种的利用也需求很大，而该种燃料的稳燃是很重要的课题。
发明内容
本发明的目的是提出一种实现电站锅炉降低NOx排放及稳燃的方法及系统，其特征在于，首先将电站锅炉5 20%的燃煤通过流化床气化，流化床产生的合成气输送到锅炉中再燃，降低NOx排放，另外一种情况下，所述合成气也可输送到锅炉主燃料燃烧器辅助燃烧作为燃烧劣质煤或低负荷时的稳燃燃料。流化床气化过程中产生的顶灰、底渣通过管道送往电站锅炉主燃料燃烧器，顶灰、底渣所带有的热量通过和汽水系统换热被吸收。所述流化床中原料煤一次通过，没有循环过程；其一次通过流化床气化反应温度范围为950 1050°C。
所述流化床中气化的顶灰输送到锅炉主燃料燃烧器一次风通道内和煤粉掺混，将未燃尽的成分燃烧；流化床气化的底渣经冷却、破碎后也输送到锅炉主燃料燃烧器一次风通道内和燃料掺混，将未燃尽的成分燃烧。所述底渣的冷却是通过电站汽水系统的锅炉给水实现，在冷却过程中通过锅炉给水将高温底渣的热量带走，然后送到锅炉的受热面加热。一种实现电站锅炉降低NOx排放及稳燃的系统，磨煤机5分别通过一次风通道10 连接到流化床气化炉1和锅炉2的锅炉主燃料燃烧器2-1，流化床气化炉1顶部合成气出口连接锅炉2的再燃燃烧器2-2和锅炉主燃料燃烧器2-1，流化床气化炉1底部连接冷却器 3，冷却器3与破碎机4连接后连接到一次风通道10 ；锅炉2及锅炉吸热面9和汽轮机7、凝汽器8、给水泵6、冷却器3串联成吸热、冷却回路。所述流化床气化炉1顶部合成气出口还连接到主燃料燃烧器2-1。所述锅炉吸热面9是指省煤器、水冷壁、过热器和再热器。本发明的有益效果是通过在流化床中气化产生的合成气的再燃，能够获得70%的脱硝率，降低NOx排放；另外的好处是在锅炉燃烧劣质煤或低负荷时该合成气作为锅炉的稳燃燃料。本发明技术设备简单、易实施、运行费用低。
图1是实施例系统示意图。图中1是流化床气化炉，2是电站锅炉，2-1是锅炉主燃料燃烧器，2-2是锅炉再燃燃烧器，3是冷却器，4是破碎机，5是磨煤机，6是给水泵，7是汽轮机，8是凝汽器，9为锅炉吸热面。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例进一步详细描述本发明。实施例图1是本发明实施例的系统示意图，实施例中原煤经磨煤机5磨制后进行筛分， 一部分(5 20% )的粗煤粉被输送到流化床气化炉与气化剂(空气或氧气)进行反应， 反应后的产物有三部分，一部分是气体产物合成气，一部分是较细的顶灰，一部分是固体底渣。合成气出口连接锅炉2的再燃燃烧器2-2，作为再燃燃烧器的燃料，通过合成气的再燃， 实现降低锅炉NOx排放浓度；当采用劣质煤或负荷较低时，合成气通过连接管道连接锅炉主燃燃烧器2-1，作为其助燃燃料。主燃燃烧器采用中心为燃气喷嘴周围为一次风通道的结构，负荷稳定时中心喷嘴没有燃料，当采用劣质煤或负荷较低时，打开控制主燃燃烧器2-1 的合成气控制阀通入合成气助燃。气化炉产生的顶灰被连接到一次风通道。气化炉产生的底渣先经过冷却器3冷却，然后经破碎机4破碎后也连接到一次风通道作为锅炉的燃料。冷却器3的冷却工质是电站汽水系统的给水，在汽轮机7中做过功的乏汽被排到凝汽器8冷却后，通过给水泵6的连接将给水输送给冷却器3，在冷却器3吸热后进入锅炉吸热面9，这里的锅炉吸热面包括省煤器、水冷壁、过热器和再热器。当然在给水流经给水泵前后，给水也通过回热加热器进行加热。本发明可用其他的不违背本发明的精神和主要特征的具体形式来概述。因此，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未全部指出本发明的范围。因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种实现电站锅炉降低NOx排放及稳燃的方法，其特征在于，将电站锅炉5 20% 的燃煤通过流化床气化，流化床产生的合成气输送到锅炉再燃燃烧器中再燃，降低NOx排放，或在另外一种情况下，所述合成气输送到锅炉主燃料燃烧器辅助燃烧作为燃烧劣质煤或低负荷时的稳燃燃料，流化床气化过程中产生的顶灰、底渣通过管道送往电站锅炉主燃料燃烧器，顶灰、底渣所带有的热量通过和汽水系统换热被吸收。
2.根据权利要求1所述电站锅炉降低NOx排放及稳燃的方法，其特征在于，在流化床气化生成合成气的原料煤一次通过流化床，没有循环过程。
3.根据权利要求1所述电站锅炉降低NOx排放及稳燃的方法，其特征在于，流化床中气化的顶灰输送到锅炉煤粉燃烧器一次风通道内和煤粉掺混，将未燃尽的成分燃烧；流化床气化的底渣经冷却、破碎后也输送到锅炉煤粉燃烧器一次风通道内和燃料掺混，将未燃尽的成分燃烧。
4.根据权利要求1或3所述电站锅炉降低NOx排放及稳燃的方法，其特征在于，底渣的冷却是通过电站汽水系统的锅炉给水实现，在冷却过程中通过锅炉给水将高温底渣的热量带走，然后送到锅炉的受热面加热。
5.一种实现电站锅炉降低NOx排放及稳燃的系统，其特征在于，磨煤机(5)分别通过一次风通道(10)连接到流化床气化炉(1)和锅炉O)的锅炉主燃料燃烧器0-1)，流化床气化炉(1)顶部合成气出口连接锅炉(2)的再燃燃烧器(2-2)和锅炉主燃料燃烧器(2-1)， 流化床气化炉(1)底部连接冷却器(3)，冷却器( 与破碎机(4)连接后连接到一次风通道 (10)；锅炉(2)及锅炉吸热面(9)和汽轮机(7)、凝汽器(8、给水泵(6)、冷却器(3)串联成吸热、冷却回路。
6.根据权利要求5所述实现电站锅炉降低NOx排放及稳燃的系统，其特征在于，所述流化床气化炉(1)顶部合成气出口还连接到锅炉主燃料燃烧器。
7.根据权利要求5所述实现电站锅炉降低NOx排放及稳燃的系统，其特征在于，所述锅炉吸热面(9)是指省煤器、水冷壁、过热器和再热器。
全文摘要
本发明公开了属于煤粉电站环保燃烧技术范围的一种实现电站锅炉降低NOx排放及稳燃的方法及系统。该系统磨煤机分别连接到流化床气化炉和锅炉，流化床气化炉顶部合成气出口连接锅炉燃烧器。具体方法是将锅炉负荷5～20％的燃煤通过流化床气化，流化床产生的合成气输送到锅炉再燃燃烧器中再燃从而降低NOx排放，或该合成气输送到锅炉主燃料燃烧器作为辅助燃料，在锅炉燃烧劣质煤或低负荷时稳定燃烧；流化床中气化的顶灰和底渣经过处理后输送到锅炉煤粉燃烧器一次风通道和煤粉掺混将未燃尽的成分燃烧。在冷却过程中通过锅炉给水将高温底渣的热量带走，然后送到锅炉的受热面加热。本发明实现了电站锅炉降低NOx排放和稳定火焰的作用。
文档编号F23C1/12GK102269402SQ20111019075
公开日2011年12月7日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者张永生, 张锴, 徐钢, 徐鸿, 高丹 申请人:华北电力大学