[发明专利]一种降低锅炉燃烧产生的氮氧化物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锅炉燃烧工艺，尤其涉及一种锅炉分级燃烧工艺。

背景技术

随着《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）的颁布，我国对于燃煤产生的氮氧化物（NO_x）的排放要求变得更为严格。在锅炉燃烧中所产生的氮氧化物（NO_x）是一种对环境产生危害较大且较难处理的大气污染物，因此减少锅炉烟气中NO_x的含量，从而减少NO_x有害气体的排放是一项重要且艰巨的任务。

锅炉燃烧过程中生成的NO和NO₂统称为NO_x。根据NO_x的生成机理，可将其分为热力型NO_x，燃料型NO_x和快速型NO_x，其中，热力型NO_x是空气中的氮气在燃烧过程中当炉膛温度高于1350℃时被大量氧化生成的；燃料型NO_x是燃料中的氮化合物在燃烧过程中氧化生成的；而快速型NO_x则是煤料中的碳氢化合物和空气中的氮气在燃烧初期预先混合后燃烧生成的。对于循环流化床锅炉来说，燃烧温度一般控制在850-950℃左右，所以几乎没有热力型NO_x的生成，但是其所生成的燃料型NO_x却高达95%；对于煤粉炉来说，燃烧温度通常在1500℃左右，热力型NO_x约占NO_x总排放量的20%左右，然而燃料型NO_x的排放量则要占到NO_x排放总量的75%左右。快速型NO_x是在燃烧初期生成的，生成时间极短，因此，其生成量小于5%。

目前对于燃煤锅炉主要采用低NO_x燃烧技术来控制NO_x的生成，主要包括：低氧燃烧、浓淡分离以及分级燃烧等方法。前述方法的基本原理为：通过创造炉内整体或局部低氧环境，使燃料在还原气氛中燃烧从而抑制NO_x的生成。在实际使用过程中发现，低氧燃烧法一般能获得20%左右的NOx减排效果，但易使飞灰可燃物增加，燃烧效率降低，产生炉膛结焦等副作用；煤粉浓淡分离燃烧法，一般能获得20-45%的NOx减排效果，但易对燃烧性能产生较大影响，当煤粉过浓时还易造成燃烧器的烧结，从而影响锅炉运行的可靠性。空气分级燃烧法是一种有效且简单可行的降低NO_x排放量的技术方法，一般能获得30-50%的NOx减排效果，但是现有的分级燃烧法会由于燃烧不充分而使得飞灰的含碳量增加，降低锅炉的效率及炉膛火焰上移，出口区域结焦等后果。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低锅炉燃烧产生的氮氧化物的方法，该方法可以在保证锅炉燃烧效率且确保燃烧状态稳定的前提下，大幅度地降低锅炉的有害气体NO_x的排放总量。

根据上述发明目的，本发明提出了一种降低锅炉燃烧产生的氮氧化物的方法，其包括：

从锅炉二次风中抽出一部分作为旋转对冲燃尽风；所述旋转对冲燃尽风包括两部分，将其中第一部分按照第一速度直接送入锅炉炉膛上部空间，将剩余的第二部分升压后再按照第二速度送入锅炉炉膛上部空间。

本发明所述的降低锅炉燃烧产生的氮氧化物的方法是从锅炉二次风中抽出一部分作为旋转对冲燃尽风，再将旋转对冲燃尽风再次分配成两部分，其中一部分直接引自锅炉二次风（不另行升压），另一部分经过增压风机升压，然后通入锅炉炉膛上部空间，形成强烈的旋转对冲扰动，其是通过优化分级燃烧来扩大锅炉的分级空间，这样能够为主燃烧区创造贫氧燃烧的较强的还原性气氛，进一步还原部分已经生成的燃料型NO_x，同时保证燃料中的未燃尽碳在低于主燃烧区温度的环境中实现充分燃烧，避免了未燃尽碳在高温环境中燃烧而生成大量的热力型NO_x。

另外，由于燃烧炉的炉膛上部经常会发生燃料燃烧不完全、不充分的现象，不同于现有的分级燃烧法，本发明的技术方案将旋转对冲燃尽风中的第二部分进行升压后再通入锅炉炉膛上部空间的目的在于提高燃烧炉内的物料混合程度且增加燃烧炉内的湍流程度，使得炉内的温度场和物料场的分布更为均匀，以改善炉内的烟气温度分布，物料分布以及热量吸收，促使炉内CO的氧化和炉膛上部分燃料的燃烬，从而在燃料的燃烧过程中充分利用了炉膛的整个容积进行燃烧。