[发明专利]切圆锅炉燃烧装置及超低氮燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及切圆锅炉燃烧装置及超低氮燃烧方法，属于切圆锅炉技术领域。

背景技术

我国是一个以煤为主要能源的发展中国家，煤炭资源占我国能源生产和消费总量的75%左右。煤在燃烧过程中，会产生大量的污染物，其中氮氧化物（NO_X）对环境危害极大，氮氧化物除了形成酸雨破坏生态环境，还能形成光化学烟雾危害人类健康。煤炭高温燃烧是NO_X的主要来源之一，而我国电站锅炉主要以燃煤为主，因此降低燃煤电站锅炉NO_X的排放具有重要的意义。

目前，控制电站煤粉锅炉NO_X排放的技术措施可分为低NO_X燃烧技术和烟气净化技术两类。随着中国环保新标准的公布，对于新建火力发电锅炉NO_X排放要低于100mg/Nm³，为了达到国家标准要求，必须综合采用低NO_X燃烧技术和烟气净化技术，这其中最常见的组合是“低NO_X燃烧系统结合SCR（选择性催化还原尾部烟气脱硝）”。SCR的初投资与运行维护费用昂贵，在进入SCR前进一步明显降低烟气中的NO_X浓度，将会大幅度降低尾部烟气脱硝装置的初投资和运行成本，提升发电企业经济效益，实现更低的污染物排放。

近年来国内外大型火电设备制造商都开发有炉内整体深度空气分级燃烧技术，它是在沿炉膛高度方向进行空气深度分级燃烧，将燃烧所需的空气量分成两级送入炉膛，第一级将空气送入到主燃区中，控制该区域过量空气系数在0.6～0.9之间，燃料在缺氧的富燃料气氛下燃烧，抑制NO_X的生成；第二级将空气送入到燃尽区中，控制该区域过量空气系数在1.15～1.25之间，形成富氧燃烧区，以利于煤粉的燃尽；在主燃烧区与燃尽区之间的炉膛区域称为NO_X还原区，在该区域实现已生成的NO_X和未燃尽煤焦等还原性介质发生还原反应，降低最终的NO_X排放，该技术取得了较好的低NO_X排放效果，某些四角切圆锅炉在燃用高挥发分烟煤时能实现250～350 mg/Nm³的低NO_X排放。但现有的炉内整体深度空气分级技术在降低主燃区整体空气量后，容易出现燃烧不稳、水冷壁结焦和高温腐蚀等副作用，同时在现有技术条件下，加深空气分级的深度则会影响煤粉的燃尽程度，飞灰含碳量大幅升高。另外，目前的分离燃尽风补充燃烧空气过于滞后，无法有效弥补主燃区低过量空气系数对燃烧效率的影响，无法同时兼顾脱硝效果和燃烧效率，限制了深度空气分级燃烧技术的发展。

最新的空气分级和燃料分级研究发现：煤粉燃烧过程中NO有自我抑制、自我还原功能。低的过量空气系数形成缺氧燃烧气氛，能有效抑制NO_X的生成；在缺氧气氛条件下较高的还原温度，能强化NO还原过程，降低最终的NO_X排放量，但过高的燃烧温度，热力型NO_X的生成量将大幅增加，因此需要精细控制炉膛各区域燃烧温度和氧量分布，以利于煤粉的燃尽和强化NO的还原，并减少局部高温区、减少温度梯度，抑制热力型NO_X的生成。而现有炉内整体深度空气分级技术采用整体降低主燃区过量空气系数的办法来抑制NO_X的生成，在减少主燃区空气量后，煤粉燃烧不完全，NO还原温度偏低，无法强化NO还原过程，同时过低的燃烧温度也不利于煤粉的燃尽。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种带中间二次风的上下浓淡多维深度分级低NO_X燃烧锅炉及其燃烧方法，使煤粉在主燃区、还原区强化NO还原过程，实现超低NO_X排放，同时防止炉膛各区域结焦和水冷壁高温腐蚀，保证高的锅炉燃烧效率等特点，该技术能解决炉内整体深度空气分级技术带来的炉内负面影响，进一步强化煤粉燃烧过程中NO的还原反应，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。