[发明专利]流化床锅炉低氮燃烧方法

说明书

本发明涉及一种流化床锅炉低氮燃烧方法。本发明依据氮氧化物生成原理，通过耦合空分级气与再循环烟气分级燃烧技术，在炉膛高度方向形成强还原性、弱还原性、氧化性的三级燃烧区，具有显著同时显著减缓炉膛密相区燃烧强度，控制炉膛密相区燃烧温度，提高炉膛整体温度分布均匀性，抑制温度型氮氧化产生；同时大大降低燃料型氮氧化物生成，并能将已生成的氮氧化物原为氮气。

技术领域

本发明属于流化床燃烧技术领域，涉及一种基于空气与再循环烟气分级耦合的流化床低氮燃烧方法。

背景技术

流化床燃烧是近二十年来兴起的锅炉新型燃烧技术，具有燃料适应广、燃烧效率高、负荷变化范围大，氮氧化物排放相对较低等优势，是当今洁净煤燃烧技术的主力炉型，被广泛的应用于燃煤工业和热电领域。但随着环境压力日益严峻，国家对环保排放标准的要求更加严格，2015年12月国务院三部委发布的《全面实施燃煤电厂超低排放与节能改造工作方案》规定，全国具备改造条件的燃煤电厂需在2020年前实现超低排放，东部地区需在2017年前完成，超低排放明确要求烟气中的氮氧化物排放浓度 NOx ≤ 50 mg/Nm³（O₂=6%）。然而，流化床锅炉氮氧化物的原始生成浓度，虽然比其它炉型相对较低，但炉膛出口浓度仍为200mg/Nm³-300 mg/Nm³，早期设计制造的流化床锅炉甚至高达400mg/Nm³，远远高于超低排放规定中所要求达到的排放浓度。因此，现有燃煤锅炉如果不采取任何措施，根本无法满足目前环保要求。如何在确保锅炉燃烧效率前提下，大幅度降低氮氧化物排放浓度，满足燃煤锅炉超低排放要求，对实现超低排放与节能减排目标具有重要的现实意义。

燃煤锅炉氮氧化物的控制方法主要有燃烧过程中控制与燃烧后烟气控制。燃烧过程中控制主要通过空气分级、燃料分级、浓淡分离、或（与）烟气再循环等低氮燃烧技术对燃烧器或燃烧区改进，形成还原性气氛抑制氮氧化物产生，脱销效率相对较低，但具有设备体积小、初期投资少、基本无运行成本等优点；燃烧后烟气控制，即在锅炉排放烟气中喷入还原剂/氧化剂将已经生成的氮氧化物还原/氧化成为N₂。目前，烟气脱销控制主要以SNCR 与SCR脱销技术最具代表性，具有相对较高的脱硝效率，特别适应于大型燃煤电站锅炉，但存在于设备体积大、初期投资大、运行成本高，以及长期运行导致氨逃逸引起的二次污染和影响尾部烟道受热面等问题。同时，环保排放指标要求日益严格（如现行GB13223-2011中规定NOx ≤ 100 mg/Nm³，即将实施的超低排放中规定NOx ≤ 50 mg/Nm³，O₂= 6%），由于任何脱销方法都是具有最佳的脱销效率，现有燃煤锅炉虽然满足现行排放指标，但通常需要重新改造，才能满足新的排放标准；烟气脱销控制虽然脱销效率较高，即使能够满足现行标准，但由于燃煤锅炉初始生成浓度较高，高于其最佳脱销效率，难以直接满足新的超低排放标准，通常需要联合其它脱销措施。

为满足超低排放标准，采用低氮燃烧与烟气脱销方式的联合脱销技术，引起了人们广泛关注。联合脱销时，低氮燃烧技术除上述优势外，还具有成本低、施工周期短、对烟气脱销系统影响小，减缓烟气脱销压力，降低烟气脱销运行成本等优点。但截至目前，有关流化床锅炉采用低氮燃烧技术的研究报道相对较少，虽然大部分流化床锅炉，特别是循环流化床锅炉采用了较为简单的空气分级技术，但是早期对环保不够重视，在设计制造流化床锅炉时，只关注流化床料层流化特性，注重锅炉燃烧效率，追求锅炉热效率，甚至超负荷运行等传统设计理念，造成实际运行的一次风配风比偏大，空气分级效果不明显，导致分级燃烧效果较低。因此，流化床锅炉的空气分级燃烧在空气分级配比、燃烧区中还原性区域分布、二次风入射特性、以及卷吸效应等方面都有较大改善空间。因此，本发明基于耦合空气分级与再循环烟气分级燃烧设计构想，构建一种流化床低氮燃烧锅炉。

发明内容

本发明主要目的是降低流化床燃烧锅炉氮氧化物原始生成浓度，提供一种基于空气与再循环烟气分级耦合的流化床低氮燃烧方法。