專利名稱：多級再燃控制大容量燃煤鍋爐NOx生成的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大容量鍋爐有害氣體控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及控制大容量燃煤鍋爐NOx生成的方法。
背景技術(shù)：
目前，以燃煤為原料的發(fā)電廠是能源消耗的集中區(qū)域，煤炭通過鍋爐設(shè)備燃燒生成和排放的有害氣體氮氧化物(NOx)是當(dāng)今造成大氣環(huán)境污染的主要來源之一。如何有效地控制氮氧化物的生成與排放，進而改善大氣環(huán)境質(zhì)量，是當(dāng)今社會亟待解決的最重要的問題之一?，F(xiàn)有的控制煤炭燃燒過程NOx生成量的方法主要有二種一是抑止NOx的形成，二是還原已形成的NOx。燃料多級再燃法是還原NOx方法中很有效的一種方法；已有控制NOx的方法有多種如煙氣再循環(huán)、空氣分級、燃料分級和低污染燃燒器技術(shù)等。中國專利申請?zhí)?5120065，
公開日1996年10月16日，公開了一種低NOx集成式鍋爐-燃燒器聯(lián)合發(fā)電裝置，它包括一水平發(fā)火、有進口壓力通風(fēng)系統(tǒng)和爐室的組裝的整裝鍋爐，一連接到鍋爐給爐室供燃氣的燃氣輪機，一多噴嘴燃燒器組件，分配廢氣熱量使NOx形成降到最小，許多供應(yīng)燃料的垂直和水平隔開的噴嘴裝在爐室進口處，一或幾個冷卻管組件裝在爐室下游，側(cè)向穿孔的內(nèi)部管道組件可單獨或與冷卻管組件一起以各種方式組合在爐室中供完全燃燒用的配置氣體，風(fēng)機僅供應(yīng)空氣或燃氣輪機排出廢氣混合的空氣。雖然這種低污染燃燒器技術(shù)應(yīng)用面較廣，尤其是大容量新機組，在鍋爐設(shè)計制造時針對NOx問題，更改了原燃燒裝置的結(jié)構(gòu)，使其具有低污染燃燒的特性，效果比較顯著。但是存在的問題是對于現(xiàn)有發(fā)電廠鍋爐實施此技術(shù)需更換燃燒器、鍋爐改造量大投入費用高等，在已有機組上推廣使用存在一定的難度，經(jīng)濟效益不高，難以普及推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有發(fā)電廠燃煤鍋爐燃燒時生成和排放有害氣體氮氧化物(NOx)的技術(shù)問題，提供一種以現(xiàn)有燃煤發(fā)電廠鍋爐為改造對象，利用再燃燃料采用多級分段供給實施低污染燃燒來控制NOx生成的方法。
本發(fā)明的具體方法是這樣實現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)有發(fā)電廠燃煤鍋爐主燃燒器在爐膛高度上的分布，采用多級再燃燒還原方法，將燃燒區(qū)域沿鍋爐爐膛自下而上依次分成主燃區(qū)、一級再燃區(qū)、二級再燃區(qū)和燒盡區(qū)，在主燃區(qū)內(nèi)噴入75％-85％左右的煤粉燃料，過量空氣系數(shù)α＞1.0形成富氧較低燃燒速率下的低NOx燃燒；下層第一級再燃噴口設(shè)在主燃燒器頂部一次風(fēng)噴口與上層第二級再燃噴口之間，第一級再燃燃料噴入量為10％-15％，第一級再燃區(qū)域形成微富燃還原氣氛條件，過量空氣系數(shù)α＜1.0，使主燃區(qū)已生成的NOx被還原成N2、HCN和NH；在第一級再燃噴口與燃盡風(fēng)噴口之間設(shè)置第二級再燃噴口，再燃燃料噴入量為5％-10％，形成第二級再燃還原區(qū)，過量空氣系數(shù)α＜1.0，在下層第一級再燃還原的基礎(chǔ)上，煙氣中氮氧化物經(jīng)過上層第二級再燃區(qū)時被再次還原成N2，延長污染物氮氧化物在此被還原的時間；最后在爐膛上部由燃盡風(fēng)噴口送入燃盡風(fēng)，使未完全燃燒產(chǎn)物得以充分燃盡。
下層第一級再燃噴口和上層第二級再燃噴口還可以分別設(shè)置在主燃燒器頂部一次風(fēng)噴口與燃盡風(fēng)噴口之間，二級再燃燃料噴入量分別為10％-15％和5％-10％。
下層第一級再燃噴口位于主燃燒器頂部，距主燃燒器頂部1.0～2.5m處，上層第二級再燃噴口位于下層第一級再燃噴口上部1.2～2.8m處。
鍋爐燃料分三級或多級供給主燃料為煤粉；一級燃料為再燃燃料；二級等燃料也為再燃燃料。
多級再燃燃料可以采用細煤粉、天然氣、焦?fàn)t煤氣、液化石油氣以及其它碳氫化合物燃料。
本發(fā)明采用再燃燃料多級化供給，沿鍋爐爐膛高度在主燃燒器噴口和燃盡風(fēng)噴口之間改造安裝再燃燃燒噴口，使再燃燃料按比例多級供給，同時調(diào)整各層風(fēng)的配比，并在鍋爐爐膛最上部設(shè)置燃盡風(fēng)噴口。所具有的顯著優(yōu)點是克服了原有技術(shù)的局限性，延長了煙氣在還原區(qū)的停留時間，通過多級再燃還原NOx，使煤炭燃燒后的氮氧化物含量明顯降低，有利于保護大氣環(huán)境。并且對現(xiàn)有燃煤鍋爐可以不添加任何新設(shè)備，即在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，適度改造變更某些燃燒器噴口的功能就可以實施。因此，本發(fā)明不僅具有顯著的保護環(huán)境的社會效益，同時還具有可觀的經(jīng)濟效益。


圖1是本發(fā)明的分級再燃燒原理示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
多級分段再燃燒技術(shù)在發(fā)電廠鍋爐主燃燒器上實施。如圖1所示，沿鍋爐爐膛1自下而上依次分成主燃燒區(qū)5、一級再燃區(qū)4、二級再燃區(qū)3和燒盡區(qū)2。一種方法是在主燃燒區(qū)5通過主燃燒器噴口噴入75％-85％左右的煤粉燃料，過量空氣系數(shù)α＞1.0形成富氧較低燃燒速率下的低NOx燃燒；下層第一級再燃噴口設(shè)在主燃燒器頂部一次風(fēng)噴口之上，第一級再燃燃料噴入量為10％-15％左右，在第一級再燃區(qū)域形成微富燃還原氣氛條件，過量空氣系數(shù)α略＜1.0使主燃區(qū)5已生成的NOx在遇到烴根CHi等和末完全燃燒產(chǎn)物CO、H2、C和CnHm時，被還原成N2、HCN和NHi等；在第一級再燃噴口與燃盡噴口之間設(shè)置上層第二級再燃噴口，再燃燃料噴入量為5％-10％左右，形成第二級再燃還原區(qū)，過量空氣系數(shù)α＜1.0，在下層第一級再燃還原的基礎(chǔ)上，煙氣中氮氧化物經(jīng)過上層第二級再燃區(qū)3時被再次還原成N2等，延長污染物氮氧化物在此被還原的時間，使氮氧化物最終生成量得到有效控制與明顯降低。最后在爐膛1上部由燃盡風(fēng)噴口送入燃盡風(fēng)，過量空氣系數(shù)α＞1.0，使未完全燃燒產(chǎn)物在此充分燃盡。
噴口設(shè)置位置是將下層第一級再燃噴口和上層第二級再燃噴口分別設(shè)置在主燃燒器頂部一次風(fēng)噴口與燃盡風(fēng)噴口之間，二級再燃燃料噴入量分別為10％-15％和5％-10％。下層第一級再燃噴口位于主燃燒器頂部，距主燃燒器頂部1.0～2.5m處，上層第二級再燃噴口位于下層第一級再燃噴口上部1.2～2.8m處。
鍋爐燃料分三級或多級供給主燃料為煤粉；一級燃料為再燃燃料；二級等燃料也為再燃燃料。其中多級再燃燃料可以采用細煤粉、天然氣、焦?fàn)t煤氣、液化石油氣以及其它碳氫化合物燃料如輕柴油等。
由于多級再燃燃燒沿鍋爐爐膛1自下而上分為多個區(qū)域，因此實際實施時要考慮在燃燒器上部應(yīng)留有足夠的空間安裝再燃燃料噴口，或者對本身帶有多層燃燒噴口的大型燃煤鍋爐進行改造，使上層燃燒噴口改造為再燃燃料噴口，并使煙氣在再燃區(qū)和燃盡區(qū)保證有足夠的駐留時間。
權(quán)利要求
1，一種多級再燃控制大容量燃煤鍋爐NOx生成的方法，采用多級再燃燒還原方法，將燃燒區(qū)域沿鍋爐爐膛(1)自下而上依次分成主燃區(qū)(5)、一級再燃區(qū)(4)、二級再燃區(qū)(3)和燒盡區(qū)(2)，其特征在于，在主燃區(qū)(5)內(nèi)噴入75％-85％左右的煤粉燃料，過量空氣系數(shù)α＞1.0形成富氧較低燃燒速率下的低NOx燃燒；下層第一級再燃噴口設(shè)在主燃燒器頂部一次風(fēng)噴口與上層第二級再燃噴口之間，第一級再燃燃料噴入量為10％-15％，第一級再燃區(qū)域形成微富燃述原氣氛條件，過量空氣系數(shù)α＜1.0，使主燃區(qū)(5)已生成的NOx被還原成N2、HCN和NH；在第一級再燃噴口與燃盡風(fēng)噴口之間設(shè)置第二級再燃噴口，再燃燃料噴入量為5％-10％，形成第二級再燃還原區(qū)，過量空氣系數(shù)α＜1.0，在下層第一級再燃還原的基礎(chǔ)上，煙氣中氮氧化物經(jīng)過上層第二級再燃區(qū)時被再次還原成N2，延長污染物氮氧化物在此被還原的時間；最后在爐膛上部由燃盡風(fēng)噴口送入燃盡風(fēng)，使未完全燃燒產(chǎn)物得以充分燃盡。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級再燃控制大容量燃煤鍋爐NOx生成的方法，其特征在于，下層第一級再燃噴口和上層第二級再燃噴口還可以分別設(shè)置在主燃燒器頂部一次風(fēng)噴口與燃盡風(fēng)噴口之間，二級再燃燃料噴入量分別為10％-15％和5％-10％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多級再燃控制大容量燃煤鍋爐NOx生成的方法，其特征在于下層第一級再燃噴口位于主燃燒器頂部，距主燃燒器頂部1.0～2.5m處，上層第二級再燃噴口位于下層第一級再燃噴口上部1.2～2.8m處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多級再燃控制大容量燃煤鍋爐NOx生成的方法，其特征在于鍋爐燃料分三級或多級供給主燃料為煤粉；一級燃料為再燃燃料；二級等燃料也為再燃燃料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多級再燃控制大容量燃煤鍋爐NOx生成的方法，其特征在于多級再燃燃料采用細煤粉、天然氣、焦?fàn)t煤氣、液化石油氣以及其它碳氫化合物燃料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多級再燃控制大容量燃煤鍋爐NOx生成的方法，在現(xiàn)有發(fā)電廠燃煤鍋爐主燃燒器頂部一次風(fēng)噴口與燃盡風(fēng)噴口之間設(shè)置多級分段再燃燃燒噴口，各再燃燃燒噴口的再燃燃料按一定比例多級分段供給，同時調(diào)整各層噴口風(fēng)量的配比，使?fàn)t膛主燃燒器最上部形成再燃燃盡區(qū)，延長污染物氮氧化物在此被還原的時間。再燃噴口沿主燃燒器頂部一次風(fēng)噴口開始從下而上設(shè)置多級，燃煤噴口煤粉燃燒產(chǎn)生的氮氧化物經(jīng)過下層第一級再燃區(qū)時，已生成的部分氮氧化物被還原生成N
文檔編號B01D53/56GK1584396SQ20041002495
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月7日
發(fā)明者任建興, 李芳芹, 潘衛(wèi)國, 孫堅榮, 劉燕燕 申請人:上海電力學(xué)院