[发明专利]一种高温烟气预热半焦的电站锅炉低NOx混燃系统和方法

说明书

一种高温烟气预热半焦的电站锅炉低NO_x混燃系统和方法。采用预热管道和旋风预热分离器，通过高温烟气直接预热半焦，显著提高了半焦喷入炉膛时的温度，同时炉膛下部设置了烟煤燃烧的稳定着火区，便于超低挥发分半焦燃料的着火和稳燃，实现了电站锅炉大比例(≥45％)掺烧半焦燃料，在半焦预热的同时，产出了有较强还原性的预热产物，预热产物由燃器直接喷入炉膛中部，在预热半焦燃烧区上部形成了NO_x还原区，大大降低了NO_x的排放量，有效实现了超低挥发分碳基燃料的低NO_x燃烧。炉膛燃烧区上部喷入空气或纯氧燃尽风，保证燃料的完全燃烧，可有效降低飞灰含碳量和NO_x排放量。

技术领域

本发明涉及一种电站锅炉混燃系统和方法，特别涉及一种高温烟气预热半焦的电站锅炉低NO_x混燃系统和方法。

背景技术

煤炭梯级利用是煤炭清洁高效利用的重要途径之一。煤热解和气化副产品半焦和残炭作为高品位洁净燃料燃烧发电，是实现煤炭清洁高效梯级利用的重要组成部分。半焦是无粘结性或弱粘结性的高挥发分烟煤在中低温条件下干馏热解得到的较低挥发分的固体炭质产品。我国低阶煤储量接近5000亿吨，约占煤炭探明储量的42％，这是一类煤化程度较低的煤。低阶煤的分级转化是指将煤炭通过热解或气化提取油气，剩余的半焦或残炭作为高品位洁净燃料燃烧发电的煤炭利用方式。随着我国低阶煤分级转化产业的发展，煤气化、制焦等行业每年将产生数亿吨半焦、残炭。目前有大量这类燃料亟待实现燃烧利用。而半焦在电站动力燃料领域的安全高效利用是一种可行的解决之道。但半焦和残炭的挥发分含量很低，属于超低挥发分碳基燃料，实现清洁高效燃烧难度很大，通常存在着火稳燃困难、燃尽率低、NO_x排放高等问题。因此，如何实现此类超低挥发分碳基燃料的清洁高效燃烧利用，已成为制约我国煤炭清洁高效梯级利用产业化应用的关键技术瓶颈，并亟待解决。

半焦和残炭这类超低挥发分碳基燃料，应用传统的燃烧技术，存在着火稳燃困难、燃尽效率低、氮氧化物排放高的难题。实现此类燃料的清洁高效燃烧利用，已成为制约我国低阶煤分级转化的关键技术瓶颈。目前国内电站锅炉掺烧半焦的工业试验中半焦的掺烧比例不高，仅为30％左右。西安热工院2014年国内首次在银河电厂135MW 机组电站煤粉锅炉上实现了烟煤机组安全稳定掺烧33％比例的兰炭，2015年在神皖能源池州电厂2×320MW机组贫煤锅炉上实现了安全稳定掺烧30％比例兰炭，但发现锅炉效率有所降低。低掺烧比例无法实现超低挥发分半焦燃料的大规模利用，因此提高电站锅炉中半焦的掺烧比例，实现在电厂运行中大比例(≥45％)掺烧半焦，是实现超低挥发分碳基燃料清洁高效利用的基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现在电站锅炉中大比例掺烧半焦，同时利用预热产物的强还原特性和空气深度分级可形成有利于NO_x还原的还原区，有望解决氮氧化物排放高的难题的高温烟气预热半焦的电站锅炉低NO_x混燃系统和方法。

为达到上述目的，本发明的系统包括锅炉本体以及自下而上布置其炉膛内的着火区、预热半焦燃烧区、预热产物燃烧及NO_X还原区和燃尽区，在锅炉本体的尾部烟道内还安装有空气预热器，烟煤通过烟煤给煤机、烟煤磨煤机与着火区入口的烟煤燃烧器相连，半焦通过半焦给煤机、半焦磨煤机送入煤粉仓，煤粉仓经煤粉混合器、预热管道与旋风预热分离器相连，在旋风预热分离器下端还安装有与一次风相连的半焦风粉混合器，由空气预热器输出的一次风经管道送入烟煤磨煤机及半焦磨煤机，由锅炉水平烟道抽取的高温烟气与一次风配比后的混合烟气经管路送入煤粉混合器，旋风预热分离器分离出的半焦经半焦风粉混合器与预热半焦燃烧区入口的预热半焦燃烧器相连，旋风预热分离器分离出的携带少量超细半焦和预热气体与预热产物燃烧及 NO_X还原区入口的预热产物燃烧器相连，空气或纯氧燃尽风与燃尽区入口的燃尽风喷嘴相连。

所述的锅炉水平烟道的高温烟气由耐高温的风机抽取，该风机为一台或若干台串并联方式连接的风机。