CN101021316A - 利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的方法及装置 - Google Patents

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利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的方法及装置涉及到煤粉锅炉低NOx燃烧工艺及其装置。本发明解决了现有煤粉锅炉低NOx燃烧工艺中脱硝率低以及改造、维护成本高、不利于推广等问题。本发明的方法为：煤粉通过煤粉炉的燃烧器进入主燃区燃烧形成含有NOx的烟气；一次风与再循环尾部烟气的混合物将生物质颗粒喷入再燃还原区，使主燃区形成的NOx反应形成N2，同时生物质焦炭与NOx在再燃还原区发生异相还原反应形成N2；从再燃还原区上部喷入燃尽风，使未燃尽的可燃物燃尽。实现该方法的装置包括生物质给料装置、煤粉锅炉以及其之间的连接和再循环引风机。本发明的方法易实现、投资小，适用于新建锅炉和改造在运锅炉，可以广泛推广应用。

Description

利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的方法及装置
技术领域
本发明涉及到煤粉锅炉低NOx燃烧技术及其装置，尤其涉及到利用生物质直燃再燃脱硝的燃烧方法及装置。
背景技术
煤粉燃烧是形成氮氧化物排放的重要来源，现有的低过量空气系数、空气分级燃烧技术和浓淡燃烧技术等低NOx燃烧技术的脱硝效率一般低于50％，因此不能满足日益严格的环保要求。再燃技术又称为燃料分级或炉内还原(IFNR)技术，它是降低NOx排放的诸多炉内方法中最有效的措施之一，再燃技术的脱硝效率可以达到60％以上。目前国内外现有的再燃脱硝项目大都以天然气作为再燃燃料，还有部分以细煤粉作为再燃燃料的。我国的天然气资源主要分布在西部，且储量有限，采用天然气作为再燃燃料，运行成本较高。细煤粉再燃脱硝技术对再燃煤粉的煤种及粒度都有严格的要求。
发明内容
本发明提供的利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的方法的步骤为：
A、煤粉通过煤粉炉的燃烧器进入煤粉炉炉膛底部主燃区燃烧形成含有NOx的烟气；
B、利用一次风混合再循环的尾部烟气的混合物将生物质颗粒喷入炉膛中部，形成再燃还原区；
C、生物质颗粒在再燃还原区低化学当量比条件下析出碳氢基、氨基等活性基团，与煤粉炉主燃区形成的NOx反应形成N2，同时生物质焦炭与NOx在再燃还原区发生异相还原反应，将主燃区产生的NOx还原成N2；
D、从煤粉炉炉膛的再燃还原区上部燃尽风喷口喷入燃尽风，形成燃尽区，使未完全燃烧的可燃物完全燃烧。
其中步骤A中所述的主燃区过量空气系数为0.8～1.0。
在步骤B中所述的一次风30混合再循环的尾部烟气的混合物中的尾部烟气的比例为0％～100％。
其中步骤C中所述的再燃还原区过量空气系数为0.8～0.9。
其中步骤D中所述的燃尽区过量空气系数为1.15～1.2。
在上述方法中，煤粉炉炉膛内煤的发热量占80～90％，生物质的发热量占10～20％。
在本发明的步骤B中，利用一次风与再循环尾部烟气的混合物一起将生物质喷入再燃还原区，这样不但有利于形成再燃所需的低化学当量比的条件，还能够强化生物质射流刚性和再燃还原区混合条件。
用于实现上述方法的利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的装置，由生物质给料装置、煤粉锅炉以及其之间的连接和再循环引风机组成，所述生物质给料装置的出料口和一次风进风管道连通，一次风进风管道的一端和再燃燃料喷口连通，再循环引风机的进风口和煤粉锅炉的尾部烟道连通，再循环引风机的出风口和一次风进风管道连通。
本发明与现有技术比较具有的优点有：
将尾部再循环烟气作为生物质再燃燃料的输送介质，有利于形成再燃还原区要求的低化学当量比条件，同时可增强再燃喷口生物质射流的刚性，强化再燃还原区的混合条件，降低对生物质种类和物性参数的要求，有利于CHi、NHi等活性基团与主燃区形成的NOx的还原反应。
本发明直接利用生物质粉碎后的颗粒作为再燃燃料，符合国家关于生物质能的高效综合开发和利用政策，将生物质合理利用与再燃技术结合起来，降低了生物质转化过程的技术风险及成本，在基本不影响煤粉炉原来燃烧状况的条件下，有效的降低氮氧化物的排放。
本发明适用于新建锅炉，以及对在运锅炉的改造。
附图说明
图1是本发明的利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的装置的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的方法，具体步骤为：
A、煤粉通过煤粉炉的燃烧器21进入煤粉炉炉膛底部主燃区X燃烧形成含有NOx的烟气；
B、利用一次风30混合再循环的尾部烟气的混合物将生物质颗粒喷入炉膛中部，形成再燃还原区Y；
C、生物质颗粒在再燃还原区Y低化学当量比条件下析出碳氢基、氨基等活性基团，与煤粉炉主燃区X形成的NOx反应形成N2，同时生物质焦炭与NOx在再燃还原区Y发生异相还原反应，将主燃区X产生的NOx还原成N2；
D、从煤粉炉炉膛的再燃还原区Y上部的燃尽风喷口23喷入燃尽风31，形成燃尽区Z，使未完全燃烧的可燃物完全燃烧。
在步骤A中所述的主燃区X过量空气系数为0.8～1.0。
在步骤B中所述的一次风30混合再循环的尾部烟气的混合物中的尾部烟气的比例为0％～100％。
在步骤C中所述的再燃还原区Y过量空气系数为0.8～0.9。
在步骤D中所述的燃尽区Z过量空气系数为1.15～1.2。
在上述方法中，煤粉炉炉膛内煤的发热量占80～90％，生物质的发热量占10～20％。
在所述步骤B中，利用一次风30混合再循环的尾部烟气的混合物将生物质颗粒喷入再燃还原区Y，这样不但有利于形成再燃所需的低化学当量比的条件，还能够强化生物质射流刚性和再燃还原区Y混合条件。
用于该方法的利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的装置，由生物质给料装置1、煤粉锅炉2以及其之间的连接和再循环引风机3组成，所述生物质给料装置1的出料口和一次风进风管道4连通，一次风进风管道4的一端和再燃燃料喷口22连通，再循环引风机3的进风口和煤粉锅炉2的尾部烟道27连通，再循环引风机3的出风口和一次风进风管道4连通。
现有的煤粉锅炉2的炉膛分为主燃区X、再燃还原区Y和燃尽区Z。本实施方式利用廉价、易得的生物质进行简单的粉碎加工后作为再燃的原料，采用再循环尾部烟气和一次风30混合作为生物质的输送介质，不但能够增强再燃喷口22射流的刚性、强化再燃还原区Y的混合条件，还有利于CHi、NHi等活性基团与主燃区X形成NOx的还原反应。再燃还原区Y喷入的生物质在低过量空气系数条件下，不完全燃烧，形成稳定的再燃还原区Y还原性气氛，同时生物质中的钾、钠等碱金属氧化物对NOx还原反应具有良好的催化作用。煤粉炉2内主燃区X形成的含有NOx的烟气进入再燃还原区Y后，烟气中的NOx与再燃喷口22喷入的生物质析出的挥发分发生同相反应，与析出挥发分的生物质焦炭发生异相反应，形成含有N2的气体。该气体进入燃尽区Z后，由于有燃尽风31经燃尽风喷口23喷入该区，因此来自再燃还原区Y的烟气中未燃尽的可燃物质在该区进一步燃烧，热的烟气分别经过过热器24、省煤器25、空气预热器26进行热交换，最后经除尘器28净化，在排风机的作用下经过烟囱排出。再循环引风机3的入口可以和空气预热器26与除尘器28之间的尾部烟道连通，或者和空气预热器26之前的尾部烟道27段连通。由于生物质颗粒的部分输送介质补充了部分尾部烟气，所以本发明实现了生物质再燃脱硝和烟气再循环脱硝的双重功能。
具体实施方式二：本实施方式的利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的装置与具体实施方式一的区别在于，所述给料装置1由给料仓11和绞龙12组成，所述绞龙12固定在给料仓11内的底部，绞龙12的出口与一次风进风管道4连通。
具体实施方式三：本实施方式的利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的装置与具体实施方式一的区别在于，还包括生物质粉碎装置5和埋刮板提升机6，所述生物质粉碎装置5的出口通过埋刮板提升机6与生物质给料装置1的入口连接。生物质通过生物质粉碎装置5粉碎之后，通过埋刮板提升机6输送到生物质给料装置1中。

Claims (8)

1、利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的方法，其特征是它的具体步骤为：
A、煤粉通过煤粉炉的燃烧器(21)进入煤粉炉炉膛底部主燃区(X)燃烧形成含有NOx的烟气；
B、利用一次风(30)混合再循环的尾部烟气的混合物将生物质颗粒喷入炉膛中部，形成再燃还原区(Y)；
C、生物质颗粒在再燃还原区(Y)低化学当量比条件下析出碳氢基、氨基等活性基团，与煤粉炉主燃区(X)形成的NOx反应形成N2，同时生物质焦炭与NOx在再燃还原区(Y)发生异相还原反应，将主燃区(X)产生的NOx还原成N2；
D、从煤粉炉炉膛的再燃还原区(Y)上部的燃尽风喷口(23)喷入燃尽风(31)，形成燃尽区(Z)，使未完全燃烧的可燃物完全燃烧。
2、根据权利要求1所述的利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的方法，其特征是在所述步骤A中所述的主燃区(X)过量空气系数为0.8～1.0。
3、根据权利要求1所述的利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的方法，其特征是在所述步骤C中所述的再燃还原区(Y)过量空气系数为0.8～0.9。
4、根据权利要求1所述的利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的方法，其特征是在所述步骤D中所述的燃尽区(Z)过量空气系数为1.15～1.2。
5、根据权利要求1所述的利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的方法，其特征是煤粉炉炉膛内煤的发热量占80～90％，生物质的发热量占10～20％。
6、利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的装置，包括煤粉锅炉(2)，其特征是它还包括生物质给料装置(1)、以及其与煤粉锅炉(2)之间的连接和再循环引风机(3)，所述生物质给料装置(1)的出料口和一次风进风管道(4)连通，一次风进风管道(4)的一端和再燃燃料喷口(22)连通，再循环引风机(3)的进风口和煤粉锅炉(2)的尾部烟道(27)连通，再循环引风机(3)的出风口和一次风进风管道(4)连通。
7、根据权利要求6所述的利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的装置，其特征是所述给料装置(1)由给料仓(11)和绞龙(12)组成，所述绞龙(12)固定在给料仓(11)内的底部，绞龙(12)的出口与一次风进风管道(4)连通。
8、根据权利要求6所述的利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的装置，其特征是它还包括生物质粉碎装置(5)和埋刮板提升机(6)，所述生物质粉碎装置(5)的出口通过埋刮板提升机(6)与生物质给料装置(1)的入口连接。
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