[发明专利]低温等离子体旋流煤粉炉炉内深度分级低NOx燃烧系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤粉低NOx燃烧系统，尤其是一种将低温等离子旋流煤粉燃烧器以及炉内分级配风技术结合应用到锅炉的煤粉低NOx燃烧系统。属于热能动力工程技术领域，以及环保技术领域。

背景技术

氮氧化物是主要的大气污染物之一，主要包括NO、NO₂、N₂O、N₂O₃、N₂O₅等，统称NOx。氮氧化物除了作为一次污染物伤害人体健康外，还会产生多种二次污染。氮氧化物是生成臭氧的重要前体物之一，也是形成区域细粒子污染和灰霾的重要原因，从而使我国珠江三角洲等经济发达地区大气能见度日趋下降，灰霾天数不断增加。近年来，我国总颗粒物排放量基本得到控制，二氧化硫排放量有所下降，但氮氧化物排放量随着我国能源消费和机动车保有量的快速增长而迅速上升。研究结果还显示，氮氧化物排放量的增加使得我国酸雨污染由硫酸型向硫酸和硝酸复合型转变，硝酸根离子在酸雨中所占的比例从上世纪80年代的1/10逐步上升到近年来的1/3。“十一五”期间，氮氧化物排放的快速增长加剧了区域酸雨的恶化趋势，部分抵消了我国在二氧化硫减排方面所付出的巨大努力。 　　火电行业氮氧化物排放量巨大，迫切需要控制。据中国环保产业协会组织的《中国火电厂氮氧化物排放控制技术方案研究报告》的统计分析，2007年火电厂排放的氮氧化物总量已增至840万吨，比2003年的597.3万吨增加了近40.6％，约占全国氮氧化物排放量的35％～40％。2007年我国单位发电量的氮氧化物排放水平为3.1克/千瓦时，同世界主要工业国家比较，高于美国、日本、英国、德国等发达国家1999年的单位发电量排放水平。据专家预测，随着国民经济发展、人口增长和城市化进程的加快，中国氮氧化物排放量将继续增长。2008年全国氮氧化物排放量达到2000万吨，成为世界第一氮氧化物排放国。若无控制，氮氧化物排放量在2020年将达到3000万吨，给我国大气环境带来巨大的威胁。

火电行业煤粉燃烧过程中生成NOx的三种机理为：热力型、瞬间型和燃料型。燃料型NOx占NOx总排放量的80%。燃料型NOx是由于燃料中含有氮（N）而生成，在煤粉燃烧过程中，燃料N随挥发份逸出，和入炉空气中氧反应生成NOx；在煤粉主燃区中缺氧燃烧，在煤粉燃烧初始阶段，燃料N随挥发份逸出，生成NOx，然后在缺氧的情况下，NOx又被还原成N2，最后在主燃区上部适当位置，喷入燃尽风，将飞灰中焦炭燃尽。目前锅炉厂普遍采用的低N0x燃烧技术主要有：空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术、提前着火强化燃烧及再燃技术等。这些技术的应用通常会对炉内的燃烧组织产生改变，从而影响锅炉的燃烧效率。锅炉实际运行时，在虑煤粉喷入炉膛后的着火、稳燃和燃尽的要求，以及锅炉运行经济性指标，燃料分级和空气分级的程度有限，NOx减排的效果无法达到预期。

因此，电站锅炉迫切需要一种对稳燃和燃烧效率不产生影响的高效低NOx燃烧技术，来满足电站煤粉锅炉NOx减排的要求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种低温等离子体旋流煤粉炉炉内深度分级低NOx燃烧系统，其在燃料燃烧前对燃料进行热裂化处理，提高燃烧效果；在燃料炉内燃烧中采用分级配风，从而降低NOx生成。因此，本发明的技术目的是把低温等离子旋流煤粉燃烧器与炉内分级低NOx燃烧系统相结合，从而保证燃烧设备在低负荷状况下能稳定燃烧，同时解决在不降低锅炉经济效率的前提下，降低NOx的排放。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种低温等离子体旋流煤粉炉炉内深度分级低NOx燃烧系统，包括煤粉锅炉以及对冲布置在锅炉两侧的低温等离子旋流煤粉点火燃烧器，所述低温等离子旋流煤粉点火燃烧器的一次风喷口与煤粉锅炉的炉膛主燃区相连，且炉膛主燃区与二次风主管道喷口连接，所述锅炉的炉膛燃尽区安装分段风喷嘴，所述二次风主管道配置二次风支管，所述分段风喷嘴与二次风支管连接；所述低温等离子旋流煤粉点火燃烧器包括顺序连接的点火煤粉旋流器、等离子发生器安装管段、一级热裂化室、主煤粉混合室以及二级热裂化室，等离子发生器安装在等离子发生器安装管段，一级热裂化室的出口处设置旋流调节器；一次风管道通过风粉三通分别与主煤粉管道以及点火煤粉管道连接，而主煤粉管道与主煤粉混合室连接，点火煤粉管道与点火煤粉旋流器连接。