[实用新型]基于火下风和燃尽风的低NOx煤粉燃烧装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃煤工业锅炉的燃烧改进技术，尤其涉及一种基于火下风和燃尽风的低NOx煤粉燃烧装置。

背景技术

氮氧化物NO_x(NO、NO₂、N₂O)是造成大气污染的主要污染源之一。NO可破坏人体血红蛋白造成缺氧，还具有致癌作用，它与平流层中的臭氧发生反应破坏臭氧层，也可被氧气缓慢氧化为NO₂；NO、NO₂是酸性污染物，除引起酸雨酸雾外，还能与碳氢化合物在近地大气层在光的作用下产生对人体和环境危害更大的光化学烟雾。化石燃料的燃烧是氮氧化物的重要来源之一。我国的能源结构组成中70％为煤炭，煤炭的燃烧将产生大量的NO_x。日益严格的环保法规要求研究开发先进NO_x减排技术控制NO_x排放源尤其是燃煤工业锅炉的NO_x排放量。

现行的低NO_x排放控制技术主要可分为两类：低NO_x燃烧技术和烟气脱硝技术。低NO_x燃烧技术的原理基本相同：都是通过燃料或者空气的分级实现NO_x的控制。目前国内采用的分级燃烧一般会使燃烧火焰拉长，导致飞灰含碳量超标，使锅炉经济性下降，甚至造成电厂飞灰资源化利用困难而带来飞灰的堆放问题。对于新建电厂，可以在设计时增大炉膛高度，延长煤粉颗粒在炉内的停留时间来解决上述问题，而且炉膛容积增大也有利于NO_x的控制。但是扩大炉膛容积必然增加锅炉制造成本。烟气脱硝技术主要应用包括选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)。SCR技术虽然技术成熟，脱硝效率可达90％以上，但其缺点是占地大、系统复杂、初投资大、运行成本过高，且存在氨逃逸问题，不适合中国国情。SNCR技术虽然初投资低、工艺简单，但它最大的缺陷就是脱硝率仅有30％～50％，且它和SCR技术一样存在氨逃逸引起二次污染的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于火下风和燃尽风的低NOx煤粉燃烧装置，从而通过直接利用锅炉燃用煤粉，在不影响锅炉原有燃烧效率、锅炉性能、不增大炉膛容积的前提下，实现电站锅炉的超低NO_x排放，同时保证飞灰含碳量不增大。

本实用新型为解决上述技术问题，所提供的技术方案包括：

本实用新型提供了一种基于火下风和燃尽风的低NOx煤粉燃烧装置，包括锅炉炉体和安装在炉体内的冷灰斗、燃烧器，根据燃料的燃烧情况将炉膛从下往上依次分为低温氧化区、着火初期的还原区、后期还原区和燃尽区四个区域；所述燃烧器包括从下至上依次分层布置的各喷口：1～2个火下风喷口、2～3个主燃料喷口、1～2个上层燃料喷口、3～4个二次风喷口和1～2个燃尽风喷口；其中，火下风喷口的安装角度为上倾0～30°，主燃料喷口的安装角度为下倾0～30°，上层燃料喷口的安装角度为上倾0～30°，燃尽风喷口的安装角度为下倾0°～30°；所述安装角度上倾或下倾均指喷口的中心线与水平线之间的夹角。各喷口高度则根据锅炉炉膛实际情况，按照惯常方式进行合理布置即可。其中，火下风喷口位于冷灰斗的斜坡或上部，主燃料喷口位于着火初期的还原区，上层燃料喷口位于后期还原区，二次风喷口位于燃尽区，燃尽风喷口位于上层燃料喷口的上端。

基于前述装置的燃烧方法包括：将锅炉炉膛中从下往上依次为低温氧化区、着火初期的还原区、后期还原区和燃尽区；将作为燃料的煤粉按占全部燃料发热量比例，分为占70％～80％的主燃料和20％～30％的上层燃料；其中，主燃料斜向下喷入着火初期的还原区(燃料在还原性气氛下热解，抑制了挥发分NO_x的形成)，上层燃料斜向上喷入后期还原区，在过量空气系数α小于1的条件下形成还原性气氛还原已生成的NO_x；后期还原区中过量空气系数小于1，二次风进入燃尽区；