CN105318322A - 一种降低烟气中nox含量的煤燃烧方法及锅炉装置 - Google Patents

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江东
黄天
梁君祚
梁承悍
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Abstract

本发明公开了一种降低烟气中NOX含量的煤燃烧方法，包括以下步骤：(1)从锅炉炉膛底部鼓入一次风，一次风由鼓风机鼓入的空气及烟囱回用的烟气组成；(2)在锅炉的主燃烧区，二次风与煤粉混合后进行高温燃烧，高温燃烧的煤粉与生物质气化气入口喷入的生物质气化气进一步混合，使生物质气化气与主燃烧区中已形成的NOX发生反应，煤粉受进一步冲击去除其表面的灰分，从而与二次风混合实现再燃烧；使用上述工艺的锅炉装置，在锅炉炉壁二次风入口的上部，设置有两圈生物质气化气喷口。该锅炉燃烧方法和锅炉装置利用农林废弃物制备的生物质气化气，灰分含量低，为锅炉提供了理想的再燃原料，且有效抑制了燃料中析出的N转化为NOX。

Description

一种降低烟气中NOX含量的煤燃烧方法及锅炉装置
技术领域
本发明涉及锅炉环保技术领域，特别是一种降低烟气中NOX含量的煤燃烧方法及锅炉装置。
背景技术
燃料燃烧排放的污染物是大气污染物的主要部分，其中燃烧产生的NOx是引起酸雨的主要成分之一,其所引发的环境问题已不容乐观，而燃煤过程是NOx的主要来源之一。我国是煤炭大国，煤炭在一次能源消费中占有很大的比例，并且在最近的几十年这种能源结构可能不会发生改变。经济的快速增长是以能源的巨大消耗为代价，我国的NOx总排放量从2000年的12.1×106t到2005年的19.1×106t，年增长率为10％，因此降低NOx的排放已经是刻不容缓。“十二五”规划也是把降低氮氧化物的排放作为改善大气环境质量的重中之重。
对常规燃煤锅炉而言，NOx主要通过燃料型生成途径而产生。NOx的生成及破坏与以下因素有关：(1)煤的燃烧方式、燃烧工况，其生产量依赖于燃烧温度水平；(2)煤种特性，；(3)炉膛内反应区烟气的气氛，即烟气内氧气，氮气，NO和CnHn的含量；(4)燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间。降低NOx排放措施分为一级脱氮技术和二级脱氮技术。一级脱氮技术主要是采用NOx低燃烧器以及通过燃烧优化调整，有效控制NOx的产生，从源头减少NOx生成量；二级脱氮技术则是尽可能减少已生成NOx的排放。若能将这两种技术相结合，则能进一步降低烟气中的NOx含量。
发明内容
本发明提供了一种降低烟气中NOX含量的煤燃烧方法及锅炉装置，可有效控制NOx的产生，且能进一步减少已生成NOx的排放。
为实现上述目的，本发明的技术方案为:
一种降低烟气中NOX含量的煤燃烧方法，包括以下步骤：
步骤1：从锅炉炉膛底部鼓入一次风，一次风由鼓风机鼓入的空气及烟囱回用的烟气组成；
步骤2：在锅炉炉壁二次风入口的上部，布置有生物质气化气喷口；在锅炉的主燃烧区，二次风与煤粉混合后进行高温燃烧，高温燃烧的煤粉与生物质气化气入口喷入的生物质气化气进一步混合，使生物质气化气与主燃烧区中已形成的N2O发生反应，其中：生物质气化气的流速为55～65m/s，温度为850～900℃,且形成快速旋流；在生物质气化气的旋流作用下，煤粉受进一步冲击去除其表面的灰分，从而与二次风混合实现再燃烧。
进一步的，所述生物质气化气的成分包括CnHn、H2和CO，其中，CH4占生物质气化气50％以上。
进一步的，所述步骤(1)中，空气与烟气混合，混合气的含氧浓度为16～20％。
进一步的，所述生物质气化气的旋流强度大于二次风的旋流强度。
一种降低烟气中NOX含量的锅炉装置，锅炉炉膛底部设置有一次风喷口，锅炉炉壁上设置有二次风入口，在锅炉炉壁二次风入口的上部，设置有两圈生物质气化气喷口，每圈生物质气化气喷口均包括等距设置的若干个生物质气化气喷口；
在一次风入口处，连接有烟气回用管道。
进一步的，上圈生物质气化气喷口与炉壁所形成的喷射角度为75～85°，下圈生物质气化气喷口与炉壁所形成的喷射角度为65～75°。
进一步的，所述锅炉炉壁的内侧，设有与气化气喷口一一对应排列的旋流板，旋流板与炉壁所形成的角度与对应的生物质气化气喷口相同。
本发明具有以下优点：
(1)利用烟囱烟气循环再燃烧，能充分利用烟气的热能，提高锅炉的燃烧效率，达到节能的目的；
(2)利用农林废弃物制备的生物质气化气，灰分含量低，为锅炉提供了理想的再燃原料，生物质气化气的加入，将已生成的NOx还原为N2，另外，还可使未燃烧的煤粉在生物质气化气的旋流作用下，增大了与氧气接触的几率，从而在缺氧氛围中进行再燃烧，有效抑制了燃料中析出的N转化为NOX。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中，锅炉1，生物质气化气喷口2，二次风入口3，空气进入管道4，烟气回用管道5，一次风喷口6，旋风分离器7，旋流板8。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围和应用范围不限于以下实施例：
实施例1
一种降低烟气中NOX含量的煤燃烧方法，包括以下步骤：
步骤1：从锅炉1炉膛底部鼓入一次风，一次风由鼓风机鼓入的空气及烟囱回用的烟气组成；
步骤2：在锅炉1炉壁二次风入口3的上部，布置有生物质气化气喷口2；在锅炉1的主燃烧区，二次风与煤粉混合后进行高温燃烧，高温燃烧的煤粉与生物质气化气入口2喷入的生物质气化气进一步混合，使生物质气化气与主燃烧区中已形成的N2O发生反应，其中：生物质气化气的流速为55～60m/s，温度为850～870℃,且形成快速旋流；在生物质气化气的旋流作用下，煤粉受进一步冲击去除其表面的灰分，从而与二次风混合实现再燃烧；如此一来，生物质气化气的加入，一方面将已生成的NOx还原为N2，另外一方面，还可使未燃烧的煤粉在生物质气化气的旋流作用下，增大了与氧气接触的几率，从而在缺氧氛围中进行再燃烧，有效抑制了燃料中析出的N转化为NOX；
步骤3：锅炉1燃烧产生的烟气从锅炉炉膛顶部进入旋风分离器7，经旋风分离器7进行气固分离，分离的气体从旋风分离器7顶部排出。
如图1所示，一种使用上述工艺的锅炉装置，在锅炉炉膛底部设置有一次风喷口，锅炉炉壁上设置有二次风入口，在锅炉1炉壁二次风入口3的上部，设置有两圈生物质气化气喷口，每圈生物质气化气喷口2均包括等距设置的若干个生物质气化气喷口2；在一次风入口6处，连接有烟气回用管道5和空气进入管道4。
优选的，为更好地形成旋流，上圈生物质气化气喷口2与炉壁所形成的喷射角度为75～80°，下圈生物质气化气喷口2与炉壁所形成的喷射角度为65～70°。
优选的，锅炉1炉壁的内侧，设有与气化气喷口一一对应排列的旋流板9，旋流板9与炉壁所形成的角度与对应的生物质气化气喷口2相同。
该锅炉使用生物质气化气进行再燃烧，生物质气化气为二次风量的5％，可以减少消耗6.2％的燃煤，同时使NOX脱除效率达到66％以上。
实施例2
一种降低烟气中NOX含量的煤燃烧方法，包括以下步骤：
步骤1：从锅炉1炉膛底部鼓入一次风，一次风由鼓风机鼓入的空气及烟囱回用的烟气组成；
步骤2：在锅炉1炉壁二次风入口3的上部，布置有生物质气化气喷口2；在锅炉1的主燃烧区，二次风与煤粉混合后进行高温燃烧，高温燃烧的煤粉与生物质气化气入口2喷入的生物质气化气进一步混合，使生物质气化气与主燃烧区中已形成的N2O发生反应，其中：生物质气化气的流速为60～65m/s，温度为870～900℃,且形成快速旋流；在生物质气化气的旋流作用下，煤粉受进一步冲击去除其表面的灰分，从而与二次风混合实现再燃烧；如此一来，生物质气化气的加入，一方面将已生成的NOx还原为N2，另外一方面，还可使未燃烧的煤粉在生物质气化气的旋流作用下，增大了与氧气接触的几率，从而在缺氧氛围中进行再燃烧，有效抑制了燃料中析出的N转化为NOX；
步骤3：锅炉1燃烧产生的烟气从锅炉炉膛顶部进入旋风分离器7，经旋风分离器7进行气固分离，分离的气体从旋风分离器7顶部排出。
如图1所示，一种使用上述工艺的锅炉装置，在锅炉炉膛底部设置有一次风喷口，锅炉炉壁上设置有二次风入口，在锅炉1炉壁二次风入口3的上部，设置有两圈生物质气化气喷口，每圈生物质气化气喷口2均包括等距设置的若干个生物质气化气喷口2；在一次风入口6处，连接有烟气回用管道5和空气进入管道4。
优选的，为更好地形成旋流，上圈生物质气化气喷口2与炉壁所形成的喷射角度为80～85°，下圈生物质气化气喷口2与炉壁所形成的喷射角度为70～75°。
优选的，锅炉1炉壁的内侧，设有与气化气喷口一一对应排列的旋流板9，旋流板9与炉壁所形成的角度与对应的生物质气化气喷口2相同。
该锅炉使用生物质气化气进行再燃烧，生物质气化气为二次风量的4.8％，可以减少消耗6.0％的燃煤，同时使NOX脱除效率达到72％以上。

Claims (7)

1.一种降低烟气中NOX含量的煤燃烧方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：从锅炉(1)炉膛底部鼓入一次风，一次风由鼓风机鼓入的空气及烟囱回用的烟气组成；
步骤2：在锅炉(1)炉壁二次风入口(3)的上部，布置有生物质气化气喷口(2)；在锅炉(1)的主燃烧区，二次风与煤粉混合后进行高温燃烧，高温燃烧的煤粉与生物质气化气入口(2)喷入的生物质气化气进一步混合，使生物质气化气与主燃烧区中已形成的N2O发生反应，其中：生物质气化气的流速为55～65m/s，温度为850～900℃,且形成快速旋流；在生物质气化气的旋流作用下，煤粉受进一步冲击去除其表面的灰分，从而与二次风混合实现再燃烧。
2.根据权利要求1所述的一种降低烟气中NOX含量的煤燃烧方法，其特征在于：
所述生物质气化气的成分包括CnHn、H2和CO，其中，CH4占生物质气化气50％以上。
3.根据权利要求1所述的一种降低烟气中NOX含量的煤燃烧方法，其特征在于：
所述步骤(1)中，空气与烟气混合，混合气的含氧浓度为16～20％。
4.根据权利要求1所述的一种降低烟气中NOX含量的煤燃烧方法，其特征在于：
所述生物质气化气的旋流强度大于二次风的旋流强度。
5.使用权利要求1～4任一种降低烟气中NOX含量的煤燃烧方法的锅炉装置，锅炉炉膛底部设置有一次风喷口，锅炉炉壁上设置有二次风入口，其特征在于：
在锅炉(1)炉壁二次风入口(3)的上部，设置有两圈生物质气化气喷口，每圈生物质气化气喷口(2)均包括等距设置的若干个生物质气化气喷口(2)；
在一次风入口(6)处，连接有烟气回用管道(5)。
6.根据权利要求5所述的锅炉装置，其特征在于：
上圈生物质气化气喷口(2)与炉壁所形成的喷射角度为75～85°，下圈生物质气化气喷口(2)与炉壁所形成的喷射角度为65～75°。
7.根据权利要求6所述的锅炉装置，其特征在于：
所述锅炉(1)炉壁的内侧，设有与气化气喷口一一对应排列的旋流板(9)，旋流板(9)与炉壁所形成的角度与对应的生物质气化气喷口(2)相同。
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