排放的流化床鍋爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鍋爐及污染控制領(lǐng)域，特別涉及一種高效低NOx排放的流化床鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]流化床鍋爐具有燃料適應性廣、爐內(nèi)噴石灰石粉低成本控制SO2排放、燃燒溫度低有效控制熱力型NOx生成和排放等優(yōu)點，在全世界范圍內(nèi)得到廣泛應用。中國是以燃煤作為一次能源為主的國家，煤炭消耗占一次能源總消耗的50%以上，中國的流化床鍋爐對實現(xiàn)煤炭的清潔燃燒發(fā)揮重要作用，全球容量最大的流化床鍋爐(裝機容量為600MW)安裝在四川白馬電廠，為中國大型流化床鍋爐的發(fā)展起到了良好的示范作用。
[0003]鍋爐的NOx排放標準要求提高、各級政府的污染物減排壓力增加，要求流化床鍋爐進行NOx排放控制。火電廠大氣污染物排放標準(GB 13223) 2003年版對燃煤機組NOx的排放濃度要求與然用的燃料有關(guān)，根據(jù)燃煤揮發(fā)分從小到大，NOx的排放濃度要求分為1100、650和450mg/m3 (干，O2= 6% )三檔。2011年新版標準要求規(guī)定，NO x的排放濃度要求為100mg/m3(干，O2= 6% )(個別情況除外)。在GB 13223(2011年版)的要求下，傳統(tǒng)的流化床鍋爐不采取特殊的NOx控制技術(shù)很難滿足環(huán)保排放要求。
[0004]燃料燃燒過程中吸的生成機理包括:燃料型NO x、熱力型呢和快速型NOx，三種類型的NOx排放量占總NOx的排放比例分別為:>60%、20% _40%、〈5%。燃料型NOx又分為揮發(fā)型NOx和焦炭型NOx，揮發(fā)型NOx是在燃料投入爐膛后，燃料中隨揮發(fā)分快速析出氮元素(稱為揮發(fā)型氮元素)，并與氧氣結(jié)合生成的NOx，焦炭型NOx是固定在焦炭中的氮元素(稱為焦炭型氮)與氧氣結(jié)合生成的N0x，燃料型NOx是燃料燃燒排放的NOx的主要來源，對于燃燒溫度低的流化床鍋爐，燃料型NOx占鍋爐NOx排放總量的90%以上。所以，控制燃料型NOx的生成是控制流化床鍋爐NOx排放的可靠手段。
[0005]煤粉鍋爐控制燃料型NOx的主要技術(shù)是控制燃煤投入爐膛的附近區(qū)域的氧氣供應，形成還原區(qū)，使燃料中的氮元素在還原性氣氛條件下還原成氮氣，該還原區(qū)域未燃盡的燃料隨后進入氧化區(qū)域，使燃料燃盡。
[0006]流化床鍋爐控制燃料型NOx的技術(shù)借鑒了煤粉鍋爐控制燃料型NOx的技術(shù)，采用分級燃燒:從爐膛下部供入一次風，一次風總量占燃料燃燒總空氣量的50%左右，即保證流化床鍋爐正常的流態(tài)化所需的空氣量，又保證爐膛下部處于還原性氣氛，有利于降低燃料型NOx的生成，未燃盡的燃料進入到爐膛上部區(qū)域，與爐膛上部供入的二次風進行燃燒，提高燃燒效率。通過分級燃燒，流化床鍋爐能夠有效控制燃料型NOx的生成，能夠較好滿足2003年版大氣污染物排放標準(GB13223)。
[0007]但是，由于2011年版大氣污染物排放標準(GB13223)大幅度提高了 NOx的排放要求，流化床鍋爐僅僅采用傳統(tǒng)的分級燃燒技術(shù)很難滿足環(huán)保排放要求，流化床鍋爐開始廣泛采用選擇性非催化還原反應(SNCR)脫硝技術(shù)脫除煙氣中的NOx，不僅需要消耗脫硝劑(主要是氨水、液氨或尿素)，還消耗壓縮空氣和水等材料，脫硝成本高。此外，流化床鍋爐的分級燃燒和低溫燃燒使爐膛中燃料碳的燃燒速率大幅度降低，飛灰含碳量增加，鍋爐的燃燒效率偏低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種高效低NOx排放的流化床鍋爐，解決流化床鍋爐NOx排放不達標、燃燒效率偏低問題。
[0009]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案:
[0010]一種高效低NOx排放的流化床鍋爐，流化床鍋爐的爐膛下部設置分隔墻，分隔墻將爐膛下部空間分成熱解區(qū)和還原區(qū)；熱解區(qū)設置有燃料進口，熱解區(qū)通過風帽與下部的煙箱相連通，煙箱與爐膛的上部煙氣出口連通；還原區(qū)通過風帽與下部的風箱相連通，風箱通過一次風道與一次風機相連通；熱解區(qū)從下到上設置有中二次風口和上二次風口，還原區(qū)從下到上設置有下二次風口、中二次風口和上二次風口，所述下二次風口、中二次風口和上二次風口均通過二次風道與二次風機相連通。
[0011]進一步，爐膛的上部煙氣出口安裝有旋風分離器，旋風分離器下部排灰口通過返料器與爐膛下部相連通，旋風分離器的煙氣出口連接有除塵器，除塵器煙氣出口分別通過引風機和循環(huán)煙道與煙囪和煙箱相連通。
[0012]進一步，所述旋風分離器的煙氣出口依次與過熱蒸汽加熱器、省煤器和空氣預熱器相連通，空氣預熱器的煙氣出口與除塵器的進口相連通；風箱通過一次風道及空氣預熱器與一次風機相連通；所述下二次風口、中二次風口和上二次風口均通過二次風道及空氣預熱器與二次風機相連通。
[0013]進一步，所述還原區(qū)設置飛灰進口，除塵器的飛灰出口通過分配器分別與飛灰進口和灰?guī)煜噙B通。
[0014]進一步，所述循環(huán)煙道上安裝有增壓風機。
[0015]進一步，所述分隔墻底部、中部和上部開設有連通口，將熱解區(qū)和還原區(qū)相連通。
[0016]進一步，所述爐膛設置有壓力測量裝置。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
[0018](I)與傳統(tǒng)的流化床鍋爐相比，本發(fā)明的爐膛下部安裝有熱解區(qū)，采用鍋爐排放的煙氣作為熱解區(qū)床料的流化介質(zhì)，由于煙氣的氧濃度遠低于空氣的氧濃度，該區(qū)域處于嚴重缺氧區(qū)域，進入該區(qū)域的揮發(fā)型氮迅速還原成氮氣，揮發(fā)型NOx的生成量極少；而傳統(tǒng)流化床鍋爐不設置熱解區(qū)，而采用一次風作為流化介質(zhì)，雖然該區(qū)域處于還原性氣氛，但是仍然有部分揮發(fā)性氮與氧元素結(jié)合生成揮發(fā)型NOx。
[0019](2)與傳統(tǒng)的流化床鍋爐相比，本發(fā)明爐膛下部的顆粒的流化介質(zhì)采用循環(huán)煙氣和一次風相結(jié)合，通過調(diào)節(jié)二者的流量可以有效調(diào)整從爐膛下部進入爐膛的氧氣量，徹底解決傳統(tǒng)流化床鍋爐從下部進入爐膛的氧氣量調(diào)節(jié)范圍偏小的問題。傳統(tǒng)流化床鍋爐的一次風有兩方面的作用:提供燃燒所需的部分氧量、并作為爐膛床料的流化介質(zhì)，確保鍋爐下部的床料處于流化狀態(tài)才能保證流化床鍋爐維持正常運行。比如，為了增加爐膛下部的還原性能、降低燃料型NOx的生成，需要降低爐膛下部供入的一次風量，但是為了維持爐膛下部床料的正常流化必須保證一次風量大于某一最低數(shù)值。而本發(fā)明解決了這一問題，降低一次風量、減少從爐膛下部供入的氧氣量，爐膛下部的還原性能增加、燃料型NOx的生成量降低，同時增加循環(huán)煙氣流量，確保床料維持正常流化、維持鍋爐正常運行。
[0020](3)與傳統(tǒng)的流化床鍋爐相比，本發(fā)明的熱解區(qū)不設置下二次風口，向熱解區(qū)供入的氧氣量更少，該區(qū)域的揮發(fā)型氮接觸氧氣的機會更低，更多的揮發(fā)型氮在熱解區(qū)被還原成氮氣；而傳統(tǒng)流化床鍋爐的爐膛下部不分區(qū)，全部設置下二次風口，揮發(fā)型氮在下二次風口區(qū)域被氧化生成NOx。
[0021]進一步，與傳統(tǒng)的流化床鍋爐相比，本發(fā)明設置熱解區(qū)，雖然爐膛內(nèi)的燃燒空間減少，增加了飛灰中的含碳量，但是本發(fā)明設置了飛灰回送系統(tǒng)，還原區(qū)設置飛灰進