[发明专利]一种旋风筒内实现燃料再燃脱硝的旋风燃烧方法及其装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种降低旋风炉燃烧过程中污染物NO_x生成的燃烧方法及其装置。

背景技术：

旋风炉是指采用旋风燃烧方法的动力用蒸汽锅炉。空气带动煤粉颗粒在圆筒内旋转燃烧时称为旋风燃烧，旋风燃烧是人为组织的一种稳定的、可控的高速旋转火焰流，它充满在整个燃烧室空间，具有极其强烈的扰动能力，比一般室燃方式具有更高的热强度。旋风炉中主要进行燃烧的圆筒称为旋风筒。一台旋风炉可以有一只或数只旋风筒。由于旋风筒内具有很高的燃烧温度(温度达到1650℃以上)和极其强烈的混合强度，会使得其燃烧过程中生成大量的大气污染物——氮氧化物(NO_x)，这些气体如果不加以处理直接排入大气，势必会产生严重的大气污染。

在所有降低锅炉燃烧过程中污染物NO_x生成的方法中，燃料再燃技术是一种公认的非常经济有效的方法，其脱硝效率一般可达50％～70％左右。再燃技术发展至今，其主要形式已基本固定，即在锅炉内沿炉膛高度分三个区，第一区为主燃区，在这里仅送入锅炉总燃料的80％～85％，在过量空气系数α＞1的条件下燃烧并生成NO_x；第二区为送入剩余的15％～20％燃料的再燃区，通过在过量空气系数α＜1的条件下形成强还原性气氛，将主燃区已生成的NO_x还原成N₂，再燃区不仅使得已生成的NO_x得到还原，而且还抑制了新的NO_x生成，可使NO_x的排放浓度进一步降低；第三区为燃尽区，此处有足量的空气，过量空气系数α＞1，以保证前两区未完全燃烧的产物充分燃尽。

将再燃技术应用于旋风炉时，如果按照常规的再燃技术思想进行设计的话，即旋风筒作为主燃区，而再燃区和燃尽区布置在后面主炉膛沿炉膛高度的一定位置处，势必可能会产生较大的负面影响，严重时甚至会对旋风炉的正常运行构成威胁。主要原因是：旋风炉是一种液态排渣方式的锅炉，与正常燃烧方法相比，当采用常规的再燃技术时，由于送入旋风筒内的燃料量减少，旋风筒内总的放热量降低，从而使得旋风筒内的温度降低，这就有可能对维持正常的液态排渣构成威胁。因而使得采用再燃技术时燃料分级的程度有限，即旋风筒内主燃区的燃料送入量与正常燃烧工况相比不能太低(例如只有90％左右)，所产生的最大负面影响就是使得最终的NO_x降低程度较小，从而使得燃料再燃技术所具有的降低燃烧过程中NO_x生成的能力得不到充分的发挥。

发明内容：

针对上述旋风炉采用常规的再燃技术形式时所产生的一些负面影响，以及截至目前，还没有在旋风筒内实现燃料再燃来降低NO_x生成和排放的公开报道，本发明提出一种旋风筒内实现燃料再燃脱硝的旋风燃烧方法及其装置，不仅可以很好地克服旋风炉采用常规再燃技术形式时所具有的一些负面影响，同时还能很好地解决再燃技术本身所存在的局限性，如再燃燃料的燃尽问题和炉膛出口烟温偏高的问题等。

为了达到上述发明目的，本发明的技术方案通过以下方式实现：一种旋风筒内实现燃料再燃脱硝的旋风燃烧方法，其步骤为：(1)携带主燃料的一次风燃料气流通过主燃料和一次风进口进入旋风筒，通过与二次风进口送入的二次风强烈混合后燃烧，在旋风筒的前半部分形成所谓的主燃区，并形成含有NO_x的气体；(2)在旋风筒的后半部分，由再燃燃料进口送入的再燃燃料气流在该处形成所谓的再燃区，该区的强还原性气氛将主燃区所生成的NO_x还原为N₂；(3)从布置在后面主炉膛的一定位置处的燃尽风喷口喷入达到完全燃烧所需的剩余空气，形成燃尽区。其中步骤(1)所述的主燃区所送入的主燃料占锅炉总燃料的70％～85％，且其燃料粒径大约在5mm左右，过量空气系数为0.9～1.1，步骤(2)所述的还原区所送入的再燃燃料占锅炉总燃料的15％～30％，过量空气系数为0.7～0.95，步骤(3)所述的燃尽区过量空气系数为1.05～1.2。

实现上述一种旋风筒内实现燃料再燃脱硝的旋风燃烧方法的装置，主要包括旋风筒1，锅炉主炉膛7和粒化水箱8。其中旋风筒1与锅炉主炉膛7通过旋风筒凹形出口5无缝连接，锅炉主炉膛7的上部一定位置处布置有燃尽风喷口6，锅炉主炉膛7的底下布置有用来粒化其液态排渣的粒化水箱8。