CN109114544A

CN109114544A - 一种具有低氮氧化物燃烧技术的生物质层燃锅炉

Info

Publication number: CN109114544A
Application number: CN201811166503.0A
Authority: CN
Inventors: 赵琳琳; 王启民
Original assignee: Shenyang Institute of Engineering
Current assignee: Shenyang Institute of Engineering
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2019-01-01

Abstract

一种具有低氮氧化物燃烧技术的生物质层燃锅炉，将炉膛分为炉膛燃烧区、炉膛喉部区域和炉膛燃尽区，从炉排进入炉膛的一次风占总风量的60%‑80%，从而在炉膛喉部以下造成低氧燃烧区，抑制氮氧化物生产；从锅炉尾部抽取的低温烟气（三次风）在炉膛喉部区域喷入炉膛，控制炉膛燃尽区的烟气温度在900‑1000摄氏度，炉膛燃尽区设置两排二次风喷嘴，第一排占总风量的15%—30%，第二排占总风量的5%‑10%，既保证炉膛燃尽区的烟气中可燃气体的燃尽，也保证炉膛燃尽区的烟气温度不超过1000摄氏度，从而控制氮氧化物的生产。为了强化混合，该锅炉的二次风和三次风的喷嘴截面积在700mm²‑2100mm²，流速不低于25m/s。

Description

一种具有低氮氧化物燃烧技术的生物质层燃锅炉

技术领域

本发明涉及一种生物质层燃锅炉，特别涉及一种具有低氮氧化物燃烧技术的生物质层燃锅炉，属于生物质锅炉领域。

背景技术

生物质被广泛认为是一种可再生，对环境友好型的能源，现已成为仅次于石油、煤炭及天然气的第四大能源。近年来随着能源短缺和环境危机的加剧，人类越来越关注对生物质能的利用。生物质直燃发电技术在目前国际生物质发电市场中占据了绝对的主流地位，并且应用较多的燃烧设备为层燃锅炉。

生物质燃烧中也会生成污染物，氮氧化物就是其中之一，它会造成光化学烟雾污染和酸雨，不仅对人有严重危害，对植物、建筑物、水源等都有严重的污染和损害，同时地球的臭氧层的减少与其有直接关系。可见，氮氧化物对环境污染及人体健康的危害是极其严重的。因此这种具有低氮氧化物燃烧技术的生物质锅炉在应用中具有重要的意义。

发明内容

为了减少生物质燃烧所产生的氮氧化物含量，并且不影响燃烧效率，本发明的目的是提供一种具有低氮氧化物燃烧技术的生物质层燃锅炉，该锅炉的炉膛分为炉膛燃烧区、炉膛喉部区域和炉膛燃尽区三个部分，将总风量的60%-80%以一次风的形式从炉排底部送入炉膛，从而在炉膛喉部以下形成低氧燃烧，减少氮氧化物的生成。在炉膛喉部区域喷入三次风，即从锅炉尾部抽取的低温烟气，从而控制炉膛燃尽区的烟气温度在900-1000摄氏度。在炉膛燃尽区设置两排截面积在700 mm²-2100 mm²二次风喷嘴，第一排占总风量的15%—30%，第二排占总风量的5%-10%，为了强化混合，流速不应低于25m/s，既保证炉膛燃尽区的烟气中可燃气体的燃尽，也保证炉膛燃尽区的烟气温度不超过1000摄氏度，从而控制氮氧化物的生产。使其与现有锅炉相比，具有氮氧化物排放低，燃烧效率高的优点。

本发明的技术方案如下：

一种具有低氮氧化物燃烧技术的生物质层燃锅炉，其特征在于：所述生物质层燃锅炉把炉膛分为炉膛燃烧区、炉膛喉部区域和炉膛燃尽区；所述的生物质层燃锅炉一次风占总量的60%-80%并从炉排送入炉膛，从而在炉膛喉部以下造成低氧燃烧区，抑制氮氧化物生产；所述的生物质层燃锅炉将使用三次风即从锅炉尾部抽取的低温烟气，并将其从炉膛喉部区域喷入炉膛，从而控制炉膛燃尽区的烟气温度在900-1000摄氏度；所述的生物质层燃锅炉在炉膛燃尽区设置两排二次风喷嘴，第一排占总风量的15%—30%，第二排占总风量的5%-10%，既保证炉膛燃尽区的烟气中可燃气体的燃尽，也保证炉膛燃尽区的烟气温度不超过1000摄氏度；所述生物质层燃锅炉可有效减少尾部烟气氮氧化物的排放，并可保证生物质的燃烧效率。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：

本发明提供的具有低氮氧化物燃烧技术的生物质层燃锅炉，与常用的生物质层燃锅炉不同，它使生物质在层燃锅炉先以低氧的氛围里燃烧，然后在锅炉喉部送入适当的锅炉尾部低温烟气，控制炉膛燃尽区的烟气温度在900-1000摄氏度，抑制氮氧化物生成。为了保证炉膛燃尽区中烟气可燃气体的燃尽，也保证炉膛燃尽区的烟气温度，在炉膛燃尽区喷入适当的二次风，从而可使生物质充分燃烧的同时达到低氮排放的目的。该锅炉可使氮氧化物排放量更低，生物质燃烧更为充分。

本发明提供的具有低氮氧化物燃烧技术的生物质层燃锅炉，通过对风的配送来控制炉内的氧量及燃烧气氛，将生物质先以低氧的形式进行燃烧，形成还原气氛，从而减少氮氧化物的生成。通过对炉内二次风及三次风的配送来控制炉膛燃尽区烟气温度，从而可从温度方面减少氮氧化物的生成。这样避开了温度过高及过量空气系数在氮氧化物生成区处于较高的区域，从而降低氮氧化物的生成。

附图说明

图1 为本发明的具有低氮氧化物燃烧技术的生物质层燃锅炉送风图。

图中：1-一次风送入处；2-三次风送入处；3-二次风送入处。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施案例对本发明做进一步的说明。

图1 为本发明的具有低氮氧化物燃烧技术的生物质层燃锅炉送风图。其特征在于：所述生物质层燃锅炉把炉膛分为炉膛燃烧区、炉膛喉部区域和炉膛燃尽区；所述的生物质层燃锅炉一次风占总量的60%-80%并从炉排送入炉膛，从而在炉膛喉部以下造成低氧燃烧区，抑制氮氧化物生产；所述的生物质层燃锅炉将使用三次风即从锅炉尾部抽取的低温烟气，并将其从炉膛喉部区域喷入炉膛，从而控制炉膛燃尽区的烟气温度在900-1000摄氏度；所述的生物质层燃锅炉在炉膛燃尽区设置两排二次风喷嘴，第一排占总风量的15%—30%，第二排占总风量的5%-10%，既保证炉膛燃尽区的烟气中可燃气体的燃尽，也保证炉膛燃尽区的烟气温度不超过1000摄氏度；所述生物质层燃锅炉可有效减少尾部烟气氮氧化物的排放，并可保证生物质的燃烧效率。

本发明的作用原理为：生物质燃烧产生的氮氧化物分为三大类，即热力型氮氧化物、快速型氮氧化物、燃料型氮氧化物，其主要来源是燃料型氮氧化物。燃料型氮氧化物生成的与温度和过量空气系数有着重要的关系。随着燃烧温度的升高，燃料氮转化率不断地升高。而随着过量空气系数的降低，燃料型氮氧化物的生成量会一直下降。因此本发明采用总风量的60%-80%以一次风形式从炉排底部通入，使生物质燃料在炉膛喉部以下形成低氧燃烧抑制氮氧化物的生成。在炉膛喉部通入锅炉尾部低温烟气，因烟气吸热和稀释了氧浓度，使燃烧速度和炉内温度降低，从而降低了氮氧化物的生成。在炉膛燃尽区通入二次风可控制炉膛燃尽区的温度，并可保证炉膛燃尽区的烟气中可燃气体的燃尽。因而通过该锅炉不仅可保证生物质的燃烧效率同时可有效抑制氮氧化物的生成，降低氮氧化物的含量。

图中：1-一次风送入处；2-三次风送入处；3-二次风送入处。

实施例：

本发明提供了一台6t的具有低氮氧化物燃烧技术的生物质层燃锅炉。选用的生物质燃料为玉米秸颗粒，其水分为9.15%，灰分为7.71%，挥发分为75.58%,固定碳为7.56%，C含量为44.92%，H含量为5.77%，O含量为31.26%，N含量为0.98%，S含量为0.21%。低位发热量为15132kJ/kg；

本实验将70%的一次风从炉排底部送入，为控制炉膛尾部温度在900℃-1000℃左右，并保证生物质的燃烧效率，在炉膛喉部单侧（图中2处）处通入流速为25 m/s的三次风，三次风为20℃的烟气，烟气中水蒸气容积份额为0.046，二氧化碳的容积份额为0.142。在炉膛燃尽区设置两排截面积为1963.495mm²的二次风喷嘴并通入流速为25 m/s温度为20℃的二次风。

通过fluent软件对该锅炉进行数值模拟计算，计算出炉膛出口温度为1224 K即951℃，出口氧量占烟气的4.23%，炉膛出口烟气挥发分含量可计为0，计算出炉膛出口处烟气中的氮氧化物为150.425 ppm。

普通6t生物质层燃锅炉出口氮氧化物含量为212.626 ppm，使用本发明提供的具有低氮氧化物燃烧技术的生物质层燃锅炉，可使氮氧化物含量降低62.201 ppm，减少了29%的氮氧化物排放量。因此该锅炉具有氮氧化物排放低，结构简便，排放污染物少的优点且不影响生物质的燃烧效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，当不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明所作的等同变化与修饰，都应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种具有低氮氧化物燃烧技术的生物质层燃锅炉，其特征在于：所述生物质层燃锅炉把炉膛分为炉膛燃烧区、炉膛喉部区域和炉膛燃尽区；所述的生物质层燃锅炉一次风占总量的60%-80%并从炉排送入炉膛，从而在炉膛喉部以下造成低氧燃烧区，抑制氮氧化物生产；所述的生物质层燃锅炉将使用三次风即从锅炉尾部抽取的低温烟气，并将其从炉膛喉部区域喷入炉膛，从而控制炉膛燃尽区的烟气温度在900-1000摄氏度；所述的生物质层燃锅炉在炉膛燃尽区设置两排二次风喷嘴，第一排占总风量的15%—30%，第二排占总风量的5%-10%，既保证炉膛燃尽区的烟气中可燃气体的燃尽，也保证炉膛燃尽区的烟气温度不超过1000摄氏度；所述生物质层燃锅炉可有效减少尾部烟气氮氧化物的排放，并可保证生物质的燃烧效率。