[发明专利]褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及褐煤燃烧和能源的清洁利用领域，特别是涉及一种褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置及其燃烧方法。

背景技术

我国的褐煤资源丰富，占全国煤炭总储量的13%左右，具有埋藏浅、煤层厚、储量大的特点。 但褐煤水分含量高，干燥无灰基挥发分高，发热量低，使其直接燃烧的热效率较低，温室气体排放量大；同时，褐煤热稳定性差，反应活性高，易风化碎裂、易氧化自燃，难以储存和大规模开发利用。因此，褐煤脱水提质已成为褐煤高效开发利用的关键。

此外，随着生产的扩大，耗煤量不断增加，氮氧化物的排放也呈现快速增长的趋势。氮氧化物是燃烧煤炉排放的主要大气污染物之一，氮氧化物除了形成酸雨，破坏生态环境，还能形成光化学烟雾，直接危害人类健康。随着环保要求的提高，控制氮氧化物的排放成为必然。因此需要在保证褐煤燃烧效率的同时降低氮氧化物的排放量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置及其燃烧方法，通过将燃料分级燃烧技术与高温烟气干燥褐煤技术有机地结合起来，使褐煤在脱水提质的同时也降低了NO_x的排放。

本发明的技术原理是褐煤在煤粉干燥装置中完成脱水、成型和热分解等过程，其组成和结构发生变化，转化成具有近似烟煤性质的提质煤。提质后的褐煤以一次风的形式进入炉膛燃烧；褐煤脱水、热解过程中产生的水蒸汽、褐煤热解气以及烟气的混合气体经激冷器除去水蒸汽后送入炉膛再燃燃料喷嘴，通过褐煤热解气再燃的还原作用以及烟气的冲淡作用降低NO_x排放，实现燃用褐煤的煤粉锅炉的低NO_x燃烧，然后将煤粉锅炉尾部烟道的部分热烟气引入煤粉干燥装置，以此循环，使褐煤快速干燥、脱水，并伴以部分热解。

本发明的技术解决方案如下：

一种褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧装置，其特点是包括煤粉干燥装置和褐煤燃烧锅炉；

所述的煤粉干燥装置包括煤粉仓、煤斗、干燥炉、收焦罐、分离器、风机、激冷器、第一烟气循环管道、第二烟气循环管道和一次风管道；

所述的褐煤燃烧锅炉包括自下而上分为主燃区、再燃区和燃烬区的锅炉炉膛、燃烬风管道、一次风粉喷嘴、再燃燃料喷嘴、燃烬风喷嘴、再热器、高温对流过热器、低温对流过热器、省煤器、空气预热器、除尘器、引风机和尾部烟道；

上述部件的连接关系如下:

所述的煤粉仓通过输送管道，经所述的煤斗与所述干燥炉第一入口相连，该干燥炉第二入口与所述第一烟气循环管道相连，该干燥炉底部第一出口与所述的收焦罐第一入口相连，该干燥炉下部侧面第二出口与所述分离器的入口相连，该分离器的底部出口与所述收焦罐的第二入口相连，该分离器的顶部出口通过所述的第二烟气循环管道经所述的风机与激冷器相连，所述收焦罐的底部出口与所述的一次风管道相连；

所述的一次风管道另一端与所述的一次风粉喷嘴相连，所述的第二烟气循环管道另一端与所述的再燃燃料喷嘴相连，所述的第一烟气循环管道另一端与所述的尾部烟道相连；

所述的燃烬风管道与另一端与所述的燃烬风喷嘴相连。

所述的第一烟气循环管道外部和第二烟气循环管道外部分别设有保温材料。

一种褐煤脱水提质和降低氮氧化物排放的燃烧方法，包括如下步骤：

①从煤粉仓经煤斗送来的煤粉与从尾部烟道循环回来的部分600℃左右的热烟气经第一烟气循环管道在干燥炉入口处汇合，并进入干燥炉（3）内进行干燥、脱水，伴以部分热解；

②褐煤干燥、脱水后转成具有近似烟煤性质的提质煤，在干燥炉下部沉降，从干燥炉底部第一出口进入收焦罐内；

褐煤干燥、脱水、以及部分热解产生的包含热解气、水蒸汽、低温烟气的混合气从干燥炉下部侧面第二出口经分离器使提质煤与烟气分离，提质煤从分离器 的底部出口通过收焦罐的第二入口进入收焦罐内；

③从收焦罐出来的提质煤经过一次风管道被空气携带通过一次风粉喷嘴进入炉膛底部的主燃区燃烧；

烟气从分离器的顶部出口通过第二烟气循环管道经风机、激冷器，由再燃燃料喷嘴喷入炉膛中部的再燃区，热解气在此高效地还原主燃区燃烧产生的NO_x，同时，混合气的冲淡作用也有助于抑制NO_x的生成，之后混合气体进入燃烬区完成燃烧；