低NOx燃烧设备及燃烧方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物质低的NOX燃烧设备和燃烧方法。
【背景技术】
[0002]生物质的低NOX燃烧技术就是通过固定碳燃尽、抑制NOX形成的燃烧方式达到清洁排放的目的。在国内公开文献中，关于生物质低NOX燃烧技术的研宄已有一些报道，例如:申请号CN200410098604.0、公开号CN1789807、名称为《生物质的低NOx燃烧装置及燃烧方法》的中国专利。该专利的装置包括:立式燃烧炉，其上方有烟道出口，其内腔被隔板分为底部相通的热解室和燃烧室，隔板下部有连通热解室与燃烧室的连通口 ；热解室上方安有料斗；在燃烧室下部依次设倾斜炉排和旋转出渣装置；燃烧室内位于热解室之下的燃烧区分为还原区和燃尽区，还原区在倾斜炉排之上，燃尽区在还原区之下，在与倾斜炉排、还原区和燃尽区相对应的炉壁上分别设有一次风进口、二次风进口和三次风进口 ；该方法利用缺氧燃烧以及灼热焦炭的还原作用降低燃烧过程中NOx生成量，提高燃烧效率的同时降低污染物的生成。这样的设备和方法不能利用现有的锅炉系统，且结构复杂。
【发明内容】
[0003]本发明的结构简单，且可以直接利用现有的锅炉系统。本发明采用的技术方案的燃烧设备，包括燃烧机及锅炉，所述燃烧机包括进料口、燃烧机炉膛、喷火口，所述锅炉包括炉排、炉门、锅炉炉膛，其特征是，所述燃烧机卧式布置，所述燃烧机炉膛的进料口侧设置第一进风口，所述喷火口侧设置第二进风口，所述锅炉炉门侧或所述炉排设置第三进风口 ；所述第一进风口、第二进风口的方向为所述燃烧机炉膛的切向。
[0004]所述燃烧机进料口上设置旋流喷料装置。
[0005]所述进料口方向为所述燃烧机炉膛的切向。
[0006]所述第一进风口、第二进风口及第三进风口由可控制进风量的控制器控制，且所述控制器根据生物质燃料所需的氧气、温度计算并控制实际进风量。
[0007]所述喷火口的方向为所述燃烧机的炉膛的切向。
[0008]所述第三进风口设置于锅炉炉膛侧壁，所述第三进风口的方向为所述锅炉炉膛的切向。
[0009]本发明提供的低NOx燃烧方法，包含如下步骤:
[0010]步骤一:将生物质干燥、粉碎、筛分后得到微颗粒成型燃料，所得生物质微颗粒含水量降低至15%以下；
[0011]步骤二:将步骤一所得生物质微颗粒经进料口送入燃烧机燃烧；
[0012]步骤三:燃烧机进料口一侧的第一进风口第一次供氧并在燃烧机炉膛内形成旋流，供氧量为燃料燃烧需氧量的80 %，燃料在富料、缺氧氛围中进行第一阶段裂解并燃烧形成第一焰区，控制该第一焰区温度在400°C —500°C之间；
[0013]步骤四:控制燃烧机炉膛内第二焰区的温度在500°C--60(TC之间，形成低氧还原区，还原已生成的NOx ;
[0014]步骤五:设置于燃烧机喷火口一侧的第二进风口进行第二次供氧，将燃料燃烧需要的其余20%空气输入第二焰区末端，在二次供氧助燃的作用下，使燃烧机喷出的火焰温度达到 700 °C -800 °C ；
[0015]步骤六:第二焰区火焰从燃烧机喷火口喷入锅炉炉膛进行第三阶段燃烧，形成第三焰区。
[0016]步骤七:风机在锅炉炉门或炉排处进行第三次供氧，将燃料燃烧需要的过量空气输入锅炉炉膛内助燃，在燃烧机内未燃尽的固定碳在锅炉炉膛内进行再燃烧并完全燃尽，完成整个燃烧过程。
[0017]为提高效率，把生物质微颗粒经进料口送入燃烧机的方法是采用旋流喷料装置送料。
[0018]为提高效率，，第二焰区火焰从燃烧机喷火口喷入锅炉炉膛时，喷火方向为所述燃烧机炉膛的切向。
[0019]本发明的有益效果。
[0020]对燃烧区域NOx的形成，两个最重要的影响因素是氧气和温度，其次燃料和空气的比例、富氧燃烧的时间对形成也有很大的影响，因此合理控制燃料一空气一温度一时间的比例是控制NOx形成的关键因素。本发明通过专用配套设备采用阶段燃烧方式来合理控制燃料一空气一温度一时间的比例，达到提高燃料利用率、降低烟气中烟尘和NOx含量、清洁排放的目的。本发明采用燃烧机结合锅炉的方式，能够利用现有的锅炉系统，改造费用低廉。
【附图说明】
[0021]图1为本发明的燃烧设备结构示意图；
[0022]图2为本发明旋流喷料装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]本发明涉及的生物质的低NOx燃烧问题。生物质低NOx燃烧技术体系就是通过固定碳燃尽、抑制NOx形成的燃烧方式达到清洁排放的目的。从生物质燃料的燃烧特性与生物质清洁燃烧技术出发，对燃烧机的炉内空气场、温度场、过量空气系数、受热面分配等进行全面、合理的布置。生物质清洁燃烧机对燃料的选择、助燃空气的温度、各阶段焰区的供氧量、燃烧方式均有严格的考量。
[0024](I)燃料选择。选取经干燥、粉碎处理的微粒状生物质燃料，要求含水量< 15%、粒径< 3_，因为粉状物体表面积比大、水份低，在缺氧氛围中300°C --400°C时挥发份仍可大量析出并燃烧；在采用半裂解、旋流悬浮方式燃烧时可以通过分级供氧方法来控制和布局燃烧机的炉内空气场、温度场，这是其他形状的生物质燃料所无法做到的。
[0025](2)助燃空气。低NOxM流燃烧机的助燃空气温度需用常温空气。虽然回收锅炉尾气作为助燃空气可以提高炉内温度、节约燃料，但也有可能增加NOx的排放，有资料显示，在生物质燃烧过程中，当燃烧空气的温度从27°C预热到315°C时，NOx排放量增加3倍。
[0026](3)燃烧方式。低NOx旋流燃烧机采用分级供氧、阶段燃烧、缺氧裂解、高温燃尽的燃烧方式，通过合理控制燃料一空气一温度一时间来达到提高燃料利用率、降低烟气中烟尘和NOx含量的目的。
[0027]在生物质低NOx燃烧技术体系中，燃烧器是其中的关键环节。生物质低顯^定流燃烧机大量采用自动化控制，燃烧机的给料及各级配风均采用变频控制技术，可根据燃料的性质和工况随时调整、控制给料量和供氧量，调整各焰区温度和火焰停留时间，从而抑制NOx形成和还原已形成的NO Xo
[0028]生物质低NOx燃烧的前提条件是燃料必须进行预处理，使其适应燃烧器的燃烧要求。本发明的低NOx燃烧技术体系选用微颗粒状生物质作为燃料，即将树木根梢、秸杆、锯末、稻壳、花生壳、木薯杆等用物理方法经干燥、粉碎、筛分后作为微颗粒成型燃料，使其粒径< 3mm，含水量降低至15%以下。因为燃料的细化处理使其物理结构变化极大，燃烧特性及污染物排放特性有明显的改善。随着燃料颗粒粒径减小，其表面积显著增加，可提供更大的燃烧反应面积，可以解决生物质直接燃烧过程中燃料干燥时间长、燃烧不充分、锅炉出力不足、烟气含尘量大的问题。但由于生物质燃料(包括压缩燃料)在普通燃煤锅炉中的燃烧方式为层燃半裂解燃烧，需要在高温富氧氛围中进行，而在高温富氧氛围中，燃料中的氮析出后迅速氧化形成NOx，通过烟气排放出大气中造成环境污染，因此抑制NOx的形成是生物质清洁燃烧的关键环节。
[0029]对燃烧区域NOx的形成，两个最重要的影响因素是氧气和温度，其次燃料和空气的比例、富氧燃烧的时间对形成也有很大的影响，因此合理控制燃料一空气一温度一时间的比例是控制NOxB成的关键因素，显然生物质燃料(包括压缩燃料)在普通燃烧机和普通锅炉中是难以做到的。
[0030]生物质低NOx燃烧通过专用配套设备采用阶段燃烧方式来合理控制燃料一空气一