專利名稱：一種降低燃煤鍋爐NOx排放的方法及其實現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱能工程領(lǐng)域，涉及燃煤電站鍋爐、燃煤工業(yè)鍋爐。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)直流煤粉燃燒器傳統(tǒng)直流煤粉燃燒器如圖1所示，它由多段煤粉燃燒器2組成，一段煤粉燃燒器1由上二次風(fēng)噴口101、一次風(fēng)噴口102和下二次風(fēng)噴口103等三個噴嘴組成。
現(xiàn)有降低燃煤鍋爐NOx排放技術(shù)包括一、空氣分級技術(shù)就是以傳統(tǒng)煤粉燃燒器為基準，通過推遲空氣與燃料的混合降低NOx的方法，如爐膛整體空氣分級(OFA)、同軸燃燒(CFS、TFS2000)、濃淡燃燒和低氧燃燒等技術(shù)?？諝夥旨壖夹g(shù)可以降低NOx排放20％～30％。采用空氣分級技術(shù)的典型燃燒裝置是OFA型低NOx燃燒器，如圖2所示，它由傳統(tǒng)直流煤粉燃燒器4與其上的燃盡風(fēng)噴口3(火上風(fēng)OFA)組成。
二、燃料分級技術(shù)其特征就是組織部分燃料(10％～20％)在主燃燒器的下游燃燒，如超細煤粉再燃、燃氣再燃和生物質(zhì)再燃等。燃料分級技術(shù)可以使NOx排放降低40％～50％。采用燃料分級技術(shù)的燃燒裝置是燃料再燃型低NOx燃燒器，如圖3所示，它由傳統(tǒng)直流煤粉燃燒器7與其上的分級燃料噴口6和燃盡風(fēng)噴口5(火上風(fēng)OFA)組成。
三、選擇性非催化還原技術(shù)選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)是在無催化劑作用下，通過對爐內(nèi)噴入NH3或尿素等氨基可選擇性的還原煙氣中的NOx。SNCR法的工作溫度低于900℃時，NH3的還原反應(yīng)不完全，會造成所謂的“氨穿透”，而工作溫度高于1100℃時，NH3氧化為NO的量增加，導(dǎo)致NOx排放濃度增大。所以，SNCR法的工作溫度要嚴格控制在950℃～1050℃這一狹窄的溫度范圍內(nèi)。SNCR法的脫硝率為20％～50％，SNCR法的投資約為選擇性催化還原技術(shù)(SCR)的15％。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效超低NOx排放控制的燃燒方法及其實現(xiàn)裝置，使鍋爐NOx排放濃度降低到200mg/Nm3(O2＝6％)以內(nèi)。
本發(fā)明為雙分級再還原燃燒技術(shù)和雙分級再還原低NOx煤粉燃燒器。
一種降低鍋爐NOx排放的方法，采用以下步驟組織多段主煤粉燃燒器缺氧燃燒，有效抑制主燃燒器區(qū)域的NOx生成，然后在主燃燒器下游的火焰中心噴入分級燃料，分級燃料在高溫缺氧條件下迅速分解生成大量CHi基團，CHi基團隨之將主燃燒器區(qū)域生成的NOx還原成N2，同時在火焰平均溫度為850～1150℃的截面上用氮基進行NOx的選擇性非催化還原。
進一步，還包括再采用堿金屬鹽對還原過程催化增效。
還包括最后在分級燃料停留時間為0.5～1S處噴入燃盡風(fēng)，以使所有未燃燃料燃盡。
還包括缺氧燃燒的過量空氣系數(shù)為0.85～0.95。
還包括在主燃燒器下游的火焰中心噴入的是10～20％的分級燃料。
一種實現(xiàn)上述方法的裝置，在直流煤粉燃燒器之上相繼設(shè)置有燃料分級噴口、還原劑噴口和空氣分級噴口。
所述燃料分級噴口的位置在火焰中心截面處；還原劑噴口的位置在截面平均溫度850～1150℃處；空氣分級噴口的位置按分級燃料停留時間0.5～1S確定。
所述燃料分級噴口、還原劑噴口和空氣分級噴口等是直流噴口或旋流噴口。
所述還原劑噴口和空氣分級噴口可合并為一個噴口。
雙分級再還原燃燒技術(shù)的優(yōu)點它克服了空氣分級技術(shù)和燃料分級技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)致的燃煤鍋爐燃燒效率的降低，克服了選擇性非催化還原技術(shù)脫硝溫度窗窄的缺點，同時該技術(shù)運用堿金屬鹽對脫硝反應(yīng)進行催化增效，在保證燃煤鍋爐燃燒效率較高、運行和投資經(jīng)濟的前提下，使相對傳統(tǒng)煤粉燃燒技術(shù)的NOx排放濃度降低80％以上。雙分級再還原低NOx煤粉燃燒器是一種燃燒效率高、NOx排放濃度超低的新型煤粉燃燒器，


圖1是傳統(tǒng)直流煤粉燃燒器示意圖；圖2OFA型低NOx燃燒器示意圖；圖3燃料再燃型低NOx燃燒器示意圖；圖4本發(fā)明的一種實施例的雙分級再還原低NOx煤粉燃燒器示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明雙分級再還原低NOx煤粉燃燒器原理雙分級再還原低NOx煤粉燃燒器組織多段主煤粉燃燒器缺氧燃燒(過量空氣系數(shù)0.9)，有效抑制主燃燒器區(qū)域的NOx生成，然后在主燃燒器下游的火焰中心噴入10％的分級燃料，分級燃料在高溫缺氧條件下迅速分解生成大量CHi基團，CHi基團隨之將主燃燒器區(qū)域生成的NOx還原成N2，分級燃料缺氧燃燒產(chǎn)生的CO擴大了SNCR方法的還原反應(yīng)溫度窗，于是，在火焰平均溫度為1100℃的截面上噴入氨基進行NOx的選擇性非催化還原，再采用堿金屬鹽對還原過程催化增效，所以，該方法的脫硝率較高，最后在分級燃料停留時間為0.8S處噴入分級空氣，以使所有未燃燃料燃盡。
請參閱圖4，本發(fā)明的一種實施例的雙分級再還原低NOx煤粉燃燒器，包括傳統(tǒng)直流煤粉燃燒器11、燃料分級噴口10、還原劑噴口9、空氣分級噴口8，是在直流煤粉燃燒器11之上相繼設(shè)置燃料分級噴口10、還原劑噴口9和空氣分級噴口8。
所述燃料分級噴口10的位置在火焰中心截面處，火焰中心即溫度最大值截面可由測量或數(shù)值計算確定；還原劑噴口9的位置在截面平均溫度850～1150℃處，具體位置可由測量或數(shù)值計算確定；空氣分級噴口8的位置按分級燃料停留時間0.5～1S確定，具體位置可由測量或數(shù)值計算確定；根據(jù)具體情況，所述燃料分級噴口10、還原劑噴口9和空氣分級噴口8等可以是直流噴口或旋流噴口。
所述還原劑噴口9和空氣分級噴口8可以合并為一個噴口，堿金屬鹽一般在還原劑噴口加入，也可以單獨另設(shè)噴口。
上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種降低鍋爐NOx排放的方法，其特征在于采用以下步驟組織多段主煤粉燃燒器缺氧燃燒，有效抑制主燃燒器區(qū)域的NOx生成，然后在主燃燒器下游的火焰中心噴入分級燃料，分級燃料在高溫缺氧條件下迅速分解生成大量CHi基團，CHi基團隨之將主燃燒器區(qū)域生成的NOx還原成N2，同時在火焰平均溫度為850～1150℃的截面上用氮基進行NOx的選擇性非催化還原。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低鍋爐NOx排放的方法，其特征在于還包括再采用堿金屬鹽對還原過程催化增效。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的降低鍋爐NOx排放的方法，其特征在于還包括最后在分級燃料停留時間為0.5～1S處噴入燃盡風(fēng)，以使所有未燃燃料燃盡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低鍋爐NOx排放的方法，其特征在于還包括缺氧燃燒的過量空氣系數(shù)為0.85～0.95。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低鍋爐NOx排放的方法，其特征在于還包括在主燃燒器下游的火焰中心噴入的是10～20％的分級燃料。
6.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1-5中任一所述方法的裝置，其特征在于在直流煤粉燃燒器之上相繼設(shè)置有燃料分級噴口、還原劑噴口和空氣分級噴口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述燃料分級噴口的位置在火焰中心截面處；還原劑噴口的位置在截面平均溫度850～1150℃處；空氣分級噴口的位置按分級燃料停留時間0.5～1S確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述燃料分級噴口、還原劑噴口和空氣分級噴口等是直流噴口或旋流噴口。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述還原劑噴口和空氣分級噴口合并為一個噴口。
全文摘要
一種降低鍋爐NOx排放的方法，組織多段主煤粉燃燒器缺氧燃燒，然后在主燃燒器下游的火焰中心噴入分級燃料，分級燃料在高溫缺氧條件下迅速分解生成大量CH
文檔編號F23C13/00GK101055075SQ20061002574
公開日2007年10月17日 申請日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月14日
發(fā)明者安恩科 申請人:同濟大學(xué)