[发明专利]一种差速流化床锅炉系统及其产生循环烟气的方法

说明书

技术领域

本发明属于锅炉低氮燃烧技术领域，涉及一种差速流化床锅炉系统及其产生循环烟气的方法。

背景技术

由于流态化燃烧方式独有的环保特性，流态化燃烧锅炉逐步得到全社会的认可，高低差速流化床锅炉作为流化床锅炉当中特殊的一类炉型，通过设置主副床分区流化、副床埋管换热、中温旋风分离的方式，避免了高倍率循环流化床锅炉燃烧中的常见的受热面易磨损、出力稳定性差、高温分离易结渣、燃料适应性低等问题，在流态化燃烧领域愈发受到重视，并逐渐被化工、造纸、纺织、供热等各个行业应用。更加值得注意的是，目前高低差速流化床锅炉设计时未考虑燃烧过程中对NO_x的深度抑制，锅炉低NO_x排放潜质有待深度挖掘，且现有技术中流化床锅炉NO_x的排放对周围环境污染较为严重。与此同时，2014年5月，发改委、环保部和国家能源局联合下发的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014～2020年)》中规定：有条件的燃煤机组要基本达到燃气轮机组的排放限值，部分省市如山东省标准规定流化床锅炉煤电机组NO_x排放，在基准含氧量6％条件下，必须在100mg/Nm³以内。在如此高标准的要求下，必须通过降低高低差速流化床锅炉NO_x初始排放，才能在配合尾部脱硝装置条件下实现超低排放。因此，通过燃烧的组织，在源头上经济、高效的实现高低差速流化床锅炉NO_x减排，对于减轻大气污染具有十分重要的意义。

目前，高低差速流化床锅炉炉内的物料循环及燃烧过程决定了炉内燃烧份额的分配。由于高速床和低速床之间采用不同的流化风速，主床较高风速吹动高温细颗粒翻腾到副床上，物料与副床上埋管换热温度降低50～100℃后，通过底部返回主床，延长了物料在炉内停留时间，形成特有的内循环过程。大部分的物料在主床燃烧，燃烧强度大，因而消耗引入炉膛中的大部分的氧量，副床上的物料经过埋管换热后温度大幅降低，燃烧强度相对于主床区域明显减弱，副床上的氧量相对于主床来说严重富余。因此，此种炉型流态化燃烧方式当中，“中心缺氧，四周富氧”的问题在此种炉型上更加突出，副床燃烧区过量的氧气不利于抑制副床燃烧区域NO_x的生成，同时主床高的流化风速引射吸入副床风量后导致主床燃烧区域氧量增加，削弱了底部流化风与上部二次风构建的空气分级燃烧效果，形成下部主床高温富氧的燃烧工况，燃料型NO_x大量生成。此外，常见高低差速流化床锅炉的主床风量：副床风量：其他风量近似为44:38:18，其他风量当中包含返料风、播煤风及二次风等，可见锅炉实际运行当中二次风风率很低，空气分级燃烧效果不明显，锅炉NO_x生成量大。更加值得注意的是，在用的高低差速流化床锅炉更加关注的是燃烧效率，然而由于密相区水冷壁吸热过少，主床温度过高，满负荷主床温度高达950℃，局部高温区温度甚至超过1000℃，容易造成锅高温结焦(尤其是燃用生物质燃料时更为严重)，为此只能通过加大一次风量运行的措施，也只能将床温控制在950℃以下，完全没有充分兼顾炉内低氮燃烧，导致燃料型NO_x和热力型NO_x大幅增加，炉膛出口总NO_x排放量甚至在400mg/Nm³以上(折算到6％O₂)。因此，设计一种新的高低差速流化床锅炉低NO_x燃烧方法是本领域工程技术人员亟需解决的问题。

烟气再循环技术作为一种低氮工艺被引入到各种燃烧炉型当中，其本质是通过将燃烧产生的烟气重新引回核心燃烧区，实现对燃烧区域温度和氧量的控制，从而减少燃料中挥发分氮和焦炭氮向NO_x的转化量。高低差速流化床锅炉相对于高倍率循环流化床锅炉燃烧方式更加独特，还没有专门针对此种炉型的低氮燃烧技术，因此，开发一种如何在充分发挥高低差速流化床锅炉燃料适应性广、带负荷能力强、燃烧效率高的特点，实现原始NO_x排放大幅降低的燃烧方法是众多锅炉研发设计及锅炉运行技术人员必须面对的一道技术难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种差速流化床锅炉系统，燃烧效率高，降低了NO_x的排放。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：