一种高效低NOx排放的流化床锅炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及锅炉及污染控制领域，特别涉及一种高效低NOx排放的流化床锅炉。
【背景技术】
[0002]流化床锅炉具有燃料适应性广、炉内喷石灰石粉低成本控制S02排放、燃烧温度低有效控制热力型NOx生成和排放等优点，在全世界范围内得到广泛应用。中国是以燃煤作为一次能源为主的国家，煤炭消耗占一次能源总消耗的50%以上，中国的流化床锅炉对实现煤炭的清洁燃烧发挥重要作用，全球容量最大的流化床锅炉(装机容量为600MW)安装在四川白马电厂，为中国大型流化床锅炉的发展起到了良好的示范作用。
[0003]锅炉的NOx排放标准要求提高、各级政府的污染物减排压力增加，要求流化床锅炉进行NOx排放控制。火电厂大气污染物排放标准(GB 13223) 2003年版对燃煤机组NOx的排放浓度要求与然用的燃料有关，根据燃煤挥发分从小到大，NOx的排放浓度要求分为1100,650和450mg/m3(干，O2= 6% )三档。2011年新版标准要求规定，NOx的排放浓度要求为100mg/m3(干，O2= 6% )(个别情况除外)。在GB 13223(2011年版)的要求下，传统的流化床锅炉不采取特殊的NOx控制技术很难满足环保排放要求。
[0004]燃料燃烧过程中NOx的生成机理包括:燃料型NOx、热力型NOx和快速型NOx，三种类型的NOx排放量占总NOx的排放比例分别为:>60%、20% _40%、〈5%。燃料型NOx又分为挥发型NOx和焦炭型NOx，挥发型NOx是在燃料投入炉膛后，燃料中随挥发分快速析出氮元素(称为挥发型氮元素)，并与氧气结合生成的NOx，焦炭型NOx是固定在焦炭中的氮元素(称为焦炭型氮)与氧气结合生成的N0x，燃料型NOx是燃料燃烧排放的NOx的主要来源，对于燃烧温度低的流化床锅炉，燃料型NOx占锅炉NOx排放总量的90%以上。所以，控制燃料型NOx的生成是控制流化床锅炉NOx排放的可靠手段。
[0005]煤粉锅炉控制燃料型NOx的主要技术是控制燃煤投入炉膛的附近区域的氧气供应，形成还原区，使燃料中的氮元素在还原性气氛条件下还原成氮气，该还原区域未燃尽的燃料随后进入氧化区域，使燃料燃尽。
[0006]流化床锅炉控制燃料型NOx的技术借鉴了煤粉锅炉控制燃料型NOx的技术，采用分级燃烧:从炉膛下部供入一次风，一次风总量占燃料燃烧总空气量的50%左右，即保证流化床锅炉正常的流态化所需的空气量，又保证炉膛下部处于还原性气氛，有利于降低燃料型NOx的生成，未燃尽的燃料进入到炉膛上部区域，与炉膛上部供入的二次风进行燃烧，提高燃烧效率。通过分级燃烧，流化床锅炉能够有效控制燃料型NOx的生成，能够较好满足2003年版大气污染物排放标准(GB13223)。
[0007]但是，由于2011年版大气污染物排放标准(GB13223)大幅度提高了 NOx的排放要求，流化床锅炉仅仅采用传统的分级燃烧技术很难满足环保排放要求，流化床锅炉开始广泛采用选择性非催化还原反应(SNCR)脱硝技术脱除烟气中的NOx，不仅需要消耗脱硝剂(主要是氨水、液氨或尿素)，还消耗压缩空气和水等材料，脱硝成本高。此外，流化床锅炉的分级燃烧和低温燃烧使炉膛中燃料碳的燃烧速率大幅度降低，飞灰含碳量增加，锅炉的燃烧效率偏低。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种高效低NOx排放的流化床锅炉，解决流化床锅炉NOx排放不达标、燃烧效率偏低问题。
[0009]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案:
[0010]一种高效低NOx排放的流化床锅炉，流化床锅炉的炉膛下部设置分隔墙，分隔墙将炉膛下部空间分成热解区和还原区；热解区设置有燃料进口，热解区通过风帽与下部的烟箱相连通，烟箱与炉膛的上部烟气出口连通；还原区通过风帽与下部的风箱相连通，风箱通过一次风道与一次风机相连通；热解区从下到上设置有中二次风口和上二次风口，还原区从下到上设置有下二次风口、中二次风口和上二次风口，所述下二次风口、中二次风口和上二次风口均通过二次风道与二次风机相连通。
[0011]进一步，炉膛的上部烟气出口安装有旋风分离器，旋风分离器下部排灰口通过返料器与炉膛下部相连通，旋风分离器的烟气出口连接有除尘器，除尘器烟气出口分别通过引风机和循环烟道与烟囱和烟箱相连通。
[0012]进一步，所述旋风分离器的烟气出口依次与过热蒸汽加热器、省煤器和空气预热器相连通，空气预热器的烟气出口与除尘器的进口相连通；风箱通过一次风道及空气预热器与一次风机相连通；所述下二次风口、中二次风口和上二次风口均通过二次风道及空气预热器与二次风机相连通。
[0013]进一步，所述还原区设置飞灰进口，除尘器的飞灰出口通过分配器分别与飞灰进口和灰库相连通。
[0014]进一步，所述循环烟道上安装有增压风机。
[0015]进一步，所述分隔墙底部、中部和上部开设有连通口，将热解区和还原区相连通。
[0016]进一步，所述炉膛设置有压力测量装置。
[0017]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:
[0018](I)与传统的流化床锅炉相比，本实用新型的炉膛下部安装有热解区，采用锅炉排放的烟气作为热解区床料的流化介质，由于烟气的氧浓度远低于空气的氧浓度，该区域处于严重缺氧区域，进入该区域的挥发型氮迅速还原成氮气，挥发型NOx的生成量极少；而传统流化床锅炉不设置热解区，而采用一次风作为流化介质，虽然该区域处于还原性气氛，但是仍然有部分挥发性氮与氧元素结合生成挥发型NOx。
[0019](2)与传统的流化床锅炉相比，本实用新型炉膛下部的颗粒的流化介质采用循环烟气和一次风相结合，通过调节二者的流量可以有效调整从炉膛下部进入炉膛的氧气量，彻底解决传统流化床锅炉从下部进入炉膛的氧气量调节范围偏小的问题。传统流化床锅炉的一次风有两方面的作用:提供燃烧所需的部分氧量、并作为炉膛床料的流化介质，确保锅炉下部的床料处于流化状态才能保证流化床锅炉维持正常运行。比如，为了增加炉膛下部的还原性能、降低燃料型NOx的生成，需要降低炉膛下部供入的一次风量，但是为了维持炉膛下部床料的正常流化必须保证一次风量大于某一最低数值。而本实用新型解决了这一问题，降低一次风量、减少从炉膛下部供入的氧气量，炉膛下部的还原性能增加、燃料型NOx的生成量降低，同时增加循环烟气流量，确保床料维持正常流化、维持锅炉正常运行。
[0020](3)与传统的流化床锅炉相比，本实用新型的热解区不设置下二次风口，向热解区供入的氧气量更少，该区域的挥发型氮接触氧气的机会更低，更多的挥发型氮在热解区被还原成氮气；而传统流化床锅炉的炉膛下部不分区，全部设置下二次风口，挥发型氮在下二次风口区域被氧化生成NOx。
[0021]进一步，与传统的流化床锅炉相比，本实用新型设置热解区，虽然炉膛内的燃烧空间减少，增加了飞灰中的含碳量，但是本实用新型设置了飞灰回送系统，