[发明专利]旋流状态下双燃料多级混烧的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧设备领域，特别涉及一种旋流状态下双燃料多级混烧降低燃煤烟气NOx的方法及装置。

背景技术

NOx是大气的重要污染物质，它不但会形成具有严重腐蚀作用的酸雨，而且还能形成酸雾，严重影响人的身体健康，因而世界各国都制定了严格的排放标准。现代生活和工业生产中，燃煤是NOx的主要来源之一，部分标准已将煤粉锅炉烟气的NOx排放指标限制为200mg/Nm³以下。

煤粉燃烧控制NOx的途径主要有两种，即：采用烟气脱硝技术和低氮燃烧技术。烟气脱硝技术尽管可将NOx含量降低70%以上，能满足环保要求，但技术成熟的烟气脱硝系统庞大复杂，运行费用较高。而采用分级送风、低NOx燃烧器技术、烟气再循环等低氮燃烧技术尽管成本较低，但一般只能降低30%左右的NOx，无论是燃烧无烟煤、贫煤、烟煤和褐煤等哪种煤粉，其烟气NOx含量都大大超过了日益严格的烟气排放要求； 

再燃技术的出现，为降低燃煤烟气NOx排放提供了良好的前景，国内外分别在大型煤粉锅炉采用天然气、生物质燃料等再燃的方法，取得了降低70%左右NOx的效果。现役的煤粉锅炉再燃技术均是在立式煤粉锅炉上实现的，实现途径是在高于主燃烧区的燃尽区投放再燃燃料，还原烟气中已生成的NOx；在投放再燃燃料的位置以上，送入燃尽风，使再燃燃料未燃尽产物及未燃尽煤粉充分燃烧。而采用旋流燃烧方式的工业煤粉锅炉，尤其是中小型工业煤粉锅炉，以及试图通过旋流燃烧器本身性能改进实现以降低烟气NOx为目的的再燃技术未见文献报道。

我国现有工业锅炉60万台左右，并以每年约8000台的速度增长，年用煤量约6亿吨，约占全国年用煤总量的20％。工业锅炉每年的总能耗和污染排放均位居全国第二。我国的燃煤工业锅炉中，20吨以下的中小型占大部分。将以层燃为主的燃煤工业锅炉改造为煤粉炉是中小型工业锅炉节能减排的选项之一。中小型煤粉锅炉因其燃烧空间狭小、水冷度高等特点，适用煤种有较大的局限性，严重制约着中小型工业煤粉锅炉技术的推广应用。而改善其煤种适应能力的一般技术措施如提高空气预热温度等又将引起烟气NOx含量上升等问题。由于低NOx燃烧技术控制NOx生成的反应条件与保证煤粉充分燃尽的技术条件相互矛盾，以及基于对燃煤工业锅炉污染不易控制的传统认识，在燃煤工业锅炉改造的政策制定时，选用燃气锅炉有比较强的倾向。由于燃气价格相对较高，资源分布不广泛，尤其是远离大中城市及产生燃气工业企业的区域，选用燃气锅炉不但运行费用高，甚至是不可行的。而采用以煤粉燃烧为主，小比例混烧中高热值燃气或优质固体燃料(如低灰分高热值褐煤、烟煤等)，将可同时实现降低运行成本、资源利用因地制宜、扩展煤种适应能力、控制燃煤烟气NOx达标等一系列目标，推动中小型工业煤粉锅炉燃烧技术的进步。

发明内容

为解决中小型工业煤粉锅炉煤种适应性不强、火焰稳定性差、煤粉燃尽效果不理想、烟气NOx含量偏高的问题，本发明提供了一种旋流状态下主燃料煤粉与优质辅助燃料混烧的方法和装置。

本发明的第一个目的在于提出一种旋流状态下双燃料多级混烧的燃烧装置，其特征在于，所述燃烧装置由内向外依次为辅助燃料中心输送管(5)、中心风通道(6)、一次风通道(7)、二次风通道；其中一次风通道(7)用于传输携带主燃料的一次风；

所述燃烧装置包括第一级辅助燃料喷孔和第二级辅助燃料喷孔；

所述第一级辅助燃料喷孔位于所述辅助燃料中心输送管(5)出口端的中心喷嘴(4)上，为中心喷嘴(4)的侧向喷孔，用于将辅助燃料形成第一级辅助燃料射流喷出；

所述第二级辅助燃料喷孔位于所述中心喷嘴(4)上，为中心喷嘴(4)的中心喷孔；或者位于二次风通道中设置的外围喷嘴（10）上；或者同时位于所述中心喷嘴和所述外围喷嘴（10）上，所述第二级辅助燃料喷孔用于将辅助燃料形成第二级辅助燃料高速股流喷出。

优选地，所述第一级辅助燃料射流与中心喷嘴（4）轴线成a角，a的范围为50~80°。

优选地，所述二次风通道由内向外依次为内二次风通道(8)和外二次风通道(9)，所述中心风通道(6) 的中心风为直流，所述一次风通道中的一次风粉为直流或弱旋流，所述内二次风道中的内二次风为强旋流，所述外二次风道中的外二次风为直流或弱旋流。

优选地，所述主燃料为煤粉，所述辅助燃料为天然气、焦炉煤气、石油液化气、发生炉煤气、烷类和CO类气体燃料、烟煤或褐煤。