[发明专利]利用多级浓淡燃烧与燃料再燃联合控制NOx排放的方法

说明书

技术领域

本发明属于煤粉燃烧技术领域，具体的说是利用多级浓淡燃烧与燃料再燃联合控制NO_x排放的方法。

背景技术

我国是以煤为主的能源消耗大国，随着我国节能环保要求的提高，燃煤电站的煤粉燃烧技术正面临着综合解决燃料适应性广、燃烧效率高、低负荷稳燃、防止结渣、低NO_x排放等一系列问题。

近年来，国内外燃烧技术有了较大的发展，已开发了低氧燃烧、空气分级燃烧、浓淡燃烧和再燃等低NOx燃烧技术。我国电站锅炉大都采用空气分级低NO_x燃烧技术，对高挥发分燃煤锅炉而言，其NO_x排放量基本可以控制在650mg/m³左右，而对低挥发分燃煤锅炉，其NO_x排放量基本却仍然在1000mg/m³左右，由于目前空气分级技术难以解决深度空气分级与煤粉燃尽率之间的矛盾，限制了该技术的发展。浓淡燃烧技术是将一次风管中的煤粉气流分成浓淡两股，使浓股煤粉气流面对炉膛向火侧，淡股煤粉气流处于背火侧(靠近水冷壁)，这样浓侧煤粉气流能够迅速获得热量而达到着火条件，着火后的燃烧区域则由含氧较高的淡粉气流补充足够的氧气，保障着火后的燃烧，形成稳定的着火源，并扩充到整个射流，从而实现稳燃。在煤粉锅炉布置上有水平浓淡、上下浓淡和径向浓淡等不同布置形式。再燃烧技术是将炉内燃烧过程沿炉膛高度从下到上依次分成主燃区、再燃区和燃尽区三个区域，将80％左右燃料送入主燃烧区(α＞1)，其余20％左右再燃燃料送入再燃区(α＜1)，在再燃区还原性气氛下，迫使主燃区生成NO_x还原为N₂，最后在燃尽区内补入部分空气，保证燃烧产物完全燃烧。

尽管上述燃烧技术在稳定燃烧、实现低负荷断油调峰、炉内低NO_x排放、防止炉内结渣以及提高煤种适应性等方面表现出一定效果，但单独使用时，其低NO_x控制效果仍然有限，难以突破60％的瓶颈，不能满足日益严格的环保要求，因此，如何将上述技术进行有机的整合，优化燃烧工艺，实现燃料、空气多次分级燃烧，充分抑制NO_x生成，并还原已生成的NO_x，是有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有低NO_x燃烧技术存在的技术缺陷，优化燃烧工艺，提供一种利用多级浓淡燃烧与混合燃料再燃联合控制NO_x排放的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

利用多级浓淡燃烧与燃料再燃联合控制NO_x排放的方法，包括炉膛、混合再燃燃料供应系统、锅炉尾部受热面和烟气处理系统，锅炉炉膛沿高度自下而上分成三个区域：多级浓淡燃烧区、混合再燃区和燃尽区，按以下步骤进行：(1)在多级浓淡燃烧区布置含有2～6层浓淡燃烧器的多级浓淡燃烧器，将75～85％燃料(占总输入热量的75～85％)送入多级浓淡燃烧区，燃烧过程中生成含NO_x的烟气；(2)在混合再燃区内喷入15～25％(占总输入热量的15～25％)的煤和生物质燃料的混合再燃燃料，形成再燃还原区，混合再燃燃料在还原气氛下析出CH_i和NH_i活性基团，与多级浓淡燃烧区生成的NO_x反应，还原为N₂；(3)在燃尽区内喷入空气，将未完全燃烧的可燃物完全燃烧。

步骤(1)中，多级浓淡燃烧区内过量空气系数为0.9～1.1。步骤(2)中，生物质燃料输入热量占总输入热量的比例为0～20％，混合再燃区内过量空气系数为0.8～0.9。步骤(3)中，燃尽区内过量空气系数为1.15～1.2。

多级浓淡燃烧区：多级浓淡燃烧区由2～6层浓淡型燃烧器组成，每级燃烧器布置在锅炉的4个角。浓淡燃烧器将一次风气流在喷口位置沿水平或垂直方向上分成水平浓淡或上下浓淡两部分。对水平浓淡燃烧，浓粉气流在向火侧，局部的高煤粉浓度区域能够迅速获得热量而达到着火条件，进而在炉内形成稳定的点火源，有利于稳燃；淡粉气流(富氧)在近壁侧，形成近壁面区的氧化性气氛，有利于防止结渣和高温腐蚀。对上下浓淡燃烧，相邻的浓股气流不仅有利于进一步提高稳燃能力，而且相邻的浓侧煤粉气流可以形成局部的富燃区，有利于形成局部还原性气氛，降低NO_x的生成。