[发明专利]一种低氮氧化物排放的燃煤方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术领域，是一种燃煤方法，特别涉及一种煤粉锅炉上使用的低污染物排放的方法。

背景技术

煤燃烧过程中，会产生包括NO、NO₂、N₂O在内的氮氧化物(NOx)。为了降低NOx排放，人们开发了多种低NOx燃煤技术。早期主要是通过炉内的低氧低温燃烧来降低NOx生成，通过降低炉膛出口氧量实现全炉膛低氧燃烧，这种技术对NOx排放的降低有限，燃烧过程推后，飞灰可燃物含量增加。后来，空气分级燃烧技术成为主流技术，即在主燃烧区采用低氧燃烧抑制NOx生成、在燃尽阶段恢复常规燃烧以降低对燃烧经济性的影响；但这种方式对NOx的降低由于需要兼顾经济性而受到限制，对低挥发分煤种的适应性较差，易导致燃烧不稳定，燃尽性也会受到一定影响。此后，又发展了燃料分级燃烧技术，将80～85％的燃料在氧化气氛下燃烧，剩余燃料在主燃烧区上部送入，形成还原气氛，将NOx还原成N₂，该技术较前两种技术对NOx的降低效果显著，但距离人们期待的NOx排放水平尚有距离。

20世纪80年代末，高温空气燃烧被提出，这种将预热到800～1000℃的高温空气喷入燃烧室的新型燃烧方式，具有高效节能和低污染排放的双重优越性。目前，高温空气燃烧技术在气体燃料燃烧领域获得了成功应用和推广，可实现节能30～70％，NOx排放低至40～70mg/Nm³。

对于以煤为主要能源的中国而言，迫切需要适用于煤粉锅炉的高温空气燃烧技术。目前，提供高温空气的方法主要是利用蓄热体技术，即将高温烟气的显热传给蓄热体，再在常温空气鼓入时吸收储存在蓄热体中的热量，从而实现所谓“极限余热回收”和助燃空气的高温预热。但由于煤粉燃烧产生的烟气中含有飞灰，无法用来加热蓄热式烧嘴，因此利用蓄热体技术回收烟气预热为煤粉锅炉提供高温空气是不适宜的，这就给高温空气燃烧技术在煤粉锅炉上的应用带来了难题。

中国发明专利200510011811.2披露了一种为煤粉锅炉的煤粉直燃提供高温空气的方法，将过量空气与燃料在绝热的循环流化床燃烧室燃烧产生的高温低氧空气，送入煤粉锅炉的燃烧器，引燃煤粉锅炉中的煤粉，高温低氧空气为800～1400℃，其含氧量为2％～15％；还披露了在一定范围内调节高温低氧空气温度和含氧量的方法，主要用于实现煤粉锅炉无油点火，也可作为低负荷运行以及燃用低挥发份煤的稳燃措施。

中国发明专利93107510.6披露了一种采用流化床煤粉预热加热燃烧器，采用流化床燃烧室将部分或全部煤粉预热到700～1050℃，甚至1100℃以上，作为低负荷助燃和改善煤粉炉煤种适应性的手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种低氮氧化物排放的燃煤方法，应用高温空气燃烧技术，实现燃煤过程的低NOx排放。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种低氮氧化物排放的燃煤方法，采用绝热循环流化床燃烧室产生的高温富氧烟气作为煤粉锅炉的高温低氧配风，其向循环流化床燃烧室中加入燃料，在从燃烧室底部通入的一次风中燃烧，在燃烧室下部形成还原区；从燃烧室中部通入二次风，使燃烧室出口烟气温度控制在800～950℃；出口烟气经分离器分离出循环灰后，作为煤粉锅炉的配风送入煤粉锅炉炉膛，引燃煤粉，并在煤粉锅炉燃烧器区域形成还原区；从煤粉锅炉炉膛燃烧器上方通入燃尽风，使煤粉锅炉炉膛出口空气过量系数达到1.1～1.25。

本发明所依据的原理是：

本发明利用循环流化床燃煤产生高温烟气实现煤粉的高温空气燃烧，并在燃烧过程中控制燃烧气氛和燃烧温度，抑制NOx的生成，同时保证煤粉的燃烧稳定性和燃尽性，从而达到低NOx燃烧的目的。

循环流化床燃烧室采用绝热式，使燃料燃烧产生的热量都用于加热烟气，从而获得“高温”；燃烧室内分级加入过量的空气，使产生的烟气含氧量远高于常规燃烧烟气，从而获得富氧烟气，即“低氧空气”。由于摒弃了蓄热体加热空气的方法，燃料燃烧产生的含有烟尘的烟气可直接用作煤粉锅炉煤粉燃烧的配风，逾越了烟气无法加热蓄热式烧嘴的障碍，获得了可用于煤粉燃烧的高温低氧空气。