[实用新型]控制大容量燃煤锅炉NOx排放的二级还原风布置结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种锅炉技术领域的控制NOx排放的还原风布置结构，尤其涉及到一种二级还原风布置结构。

背景技术

我国能源构成最大特点是以煤炭为主，煤炭资源在中国一次能源构成中占据70%左右，预测到2050年仍将占据50%左右，而煤炭燃烧产生大量NOx，NOx 是造成大气污染的主要污染物之一，它除了形成酸雨，破坏生态环境，还能形成光化学烟雾，危害人体健康。可见中国以煤炭为主的消费结构造成了大气环境质量的严重恶化，使用清洁能源以阻止生态环境恶化，已成为我国经济可持续发展的主要问题。

日益严格的环保法规要求研究先进的燃烧技术，以减少NOx 的排放。目前已有的控制常规燃煤电站锅炉NOx 排放的技术措施可分为低NOx 燃烧技术和烟气净化技术两类。低NOx 燃烧技术中的空气分级技术以其可大幅度降低NOx 排放且运行成本较低而在我国电站锅炉中普遍采用。

炉膛整体空气分级是将炉膛自下而上分为主燃区、还原区和燃尽区三个区域，主燃区采用煤粉燃烧器，为主燃区提供的空气占煤粉完全燃烧所需要量的60%至90%，，此时燃料在缺氧的富燃料条件下燃烧。在还原区采用炉膛内欠氧还原技术，该区域氧浓度接近零，这一区域的还原介质对于还原已经生成的NOx 作用很明显。燃尽区送入燃尽风，在此区域对主燃区未完全燃烧产物进行燃尽。炉内整体空气分级技术可降低NOx 生成量50%左右。

然而随着空气分级程度加大，主燃区和还原区欠氧程度加大，从而在还原区产生水冷壁结渣、高温腐蚀和飞灰含碳量增加等问题，严重影响了锅炉的安全经济运行。

本申请人申请的中国专利200810032736.1，发明名称为：多级还原风控制大容量燃煤锅炉NOx排放的方法，披露本实用新型其他部分背景技术。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对还原区产生水冷壁结渣、高温腐蚀和飞灰含碳量增加等问题而提出的一种控制大容量燃煤锅炉NOx排放二级还原风布置结构。该结构布置形式同时还能够实现更大程度地降低氮氧化物排放的效果。

为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供控制大容量燃煤锅炉NOx排放的二级还原风布置结构， 在炉膛下部的主燃区与上部的燃尽区之间的还原区沿程布置上下两层还原风空气喷口，每层空气喷口喷出的空气为锅炉入炉空气总量的5%～15%，在还原区下层的四角布置四个空气喷口1、2、3、4，下层空气喷口与炉膛壁面的夹角为α，四个空气喷口的射流中心线在炉膛内切于一假想切圆9，切圆旋向为逆时针，在还原区上层的四角布置四个空气喷口5、6、7、8、，上层空气喷口与炉膛壁面的夹角β，β的大小为α沿逆时针旋转5°～10°，四个空气喷口的射流中心线在炉膛内切于一较切圆9更大的假想切圆10，切圆10旋向与切圆9旋转相反，为顺时针。同时在还原区上层的四面墙的中心线处设置四个空气喷口11、12、13、14，该喷口贴壁设置，射流喷口方向向下并可贴壁左右摆动±90°。

空气通过空气喷口被逐级射入到氧浓度接近零的还原区，已有研究表明，烟气中一定浓度氧的存在会强化还原区煤焦与NOx 的还原反应程度并大大提高还原反应速率。因此这个区域存在微量的氧气，会使得煤粉燃烧后形成的煤焦和已经生成的氮氧化物之间的异相还原作用大大增强，会在原有空气分级的基础上进一步的有效减排氮氧化物。同时添加的氧气使煤焦对NOx 还原与自身燃尽同步进行，非常有利于煤焦后期燃尽，大大减少了飞灰含碳量。

还原区下层空气喷射提供了异相还原反应所需要的部分空气量，还原区上层四面墙的中心线处设置四个贴壁空气喷口，所喷出的空气射流贴着锅炉水冷壁区域，喷口方向向下并可贴壁左右摆动±90°因此在该层以下的区域贴近水冷壁处形成一层非常薄的氧化性气层，避免了贴壁结渣和高温腐蚀。摆动的贴壁空气喷口可以更大范围的吹扫水冷壁，又能平衡烟温。

在还原区上层四角布置的四个空气喷口射流中心线在炉膛内切于一假想切圆10，切圆10较切圆9更大，切圆10不仅实现了在还原区上层更大范围内卷吸烟气，同时也实现了二次卷吸贴壁空气喷口向下喷射水冷壁后从水冷壁流向炉膛中心区的烟气，可见还原区上层空气喷射不仅提供了异相还原反应所需要的剩余空气量，同时进一步有效避免了贴壁结渣和避免的高温腐蚀问题。切圆10旋向与切圆9旋转相反，为顺时针，目的在于减小甚至抵消烟气的旋转，使还原区顶部的烟气温度均衡以免烟温偏差过大。

设置二级还原风布置结构控制的锅炉还原区的尺寸较少，便于控制。