[发明专利]耦合式环保型流化床锅炉燃烧方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种耦合式环保型流化床锅炉燃烧方法及装置，属于锅炉燃烧技术领域。

 

背景技术

随着国家对环保的重视，发电锅炉的烟气污染物排放的标准日趋严格。对于循环流化床锅炉，当前多采用分级燃烧的结构来降低NO_X的生成，特别对于高挥发份的煤种，在炉膛下部密相区缺氧燃烧有助于焦炭和CO对NO_X的还原反应，从而使部分NO_X被还原成为N₂。从脱硝角度看，降低一次风率在一定程度上可以实现NO_X减排，然而受到流化床结构和炉膛密相区燃烧份额等因素影响，一次风率的变化受到极大制约。从燃烧调整角度看，流化床锅炉低氧量燃烧对NO_X减排十分明显，但是，对于流化床锅炉炉内脱硫反应和燃料燃烧效率非常不利。

目前，循环流化床锅炉在燃烧过程中生成的SO₂和NO_X排放偏高，需要配备炉外脱硫和脱硝系统才能达到新颁布的国家环保要求。这使得循环流化床锅炉节能环保的优势逐渐减弱，严重制约着流化床锅炉燃烧技术的发展。

综上所述，现有的流化床锅炉多采用单炉膛结构、分级配风的燃烧方式来降低NO_X的生成，从脱硝角度看，通过降低一次风率来强化密相区的还原性气氛实现减排NO_X的目的，但是受流化床炉膛结构影响，为保证炉内物料充分流化，一次风率的降低幅度受到严重制约；从脱硫角度看，流化床锅炉炉内脱硫反应需要消耗氧量，但是炉内脱硝反应对氧量十分敏感，难以解决炉内脱硫与脱硝的矛盾。

 

发明内容

本发明的目的在于：提供一种耦合式环保型流化床锅炉燃烧方法及装置，将燃料在还原性气氛的一级燃烧室中进行初级燃烧，并实现一级燃烧室的高效脱硝；再将初级燃烧产物送入氧化性气氛的二级燃烧室中进行完全燃烧；通过向二级燃烧室中添加脱硫剂实现二级燃烧室的高效脱硫，有效解决流化床锅炉脱硝与脱硫的矛盾，实现流化床锅炉节能、环保的目的，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：一种耦合式环保型流化床锅炉燃烧装置，包括一级燃烧室、二级燃烧室、旋风分离器、一级风室和二级风室，一级风室设于一级燃烧室的底端，二级风室设于二级燃烧室的底端；所述一级燃烧室设有燃料进口，一级燃烧室下端设有与二级燃烧室下端连通的初级未燃尽燃料流通管，一级燃烧室顶端设有与二级燃烧室连通的初级高温烟气流通管；二级燃烧室设有上层二次风入口、下层二次风入口和脱硫剂入口；所述二级燃烧室的上端与旋风分离器连通，旋风分离器的顶端设有高温烟气出口、旋风分离器底端与一级燃烧室通过高温循环灰流通管连通。

作为一种优选方式，一级风室的底端设有与外接空气预热器的热一次风连接相通的一级流化风入口。

作为进一步优选，二级风室的底端设有与外接热一次风或再循环热烟气连接相通的二级流化风入口。

作为一种优选方式，燃料在一级燃烧室的还原性气氛中进行初级燃烧反应，促使焦炭和CO将NO_X还原成为稳定性N₂，实现一级燃烧室内的脱硝；初级燃烧反应产物中的初级未燃尽燃料从初级未燃尽燃料流通管进入二级燃烧室，初级燃烧反应产物中的初级高温烟气从初级高温烟气流通管进入二级燃烧室，通过脱硫剂入口向二级燃烧室内添加脱硫剂，通过上层二次风入口和下层二次风入口向二级燃烧室内通入热二次风，二级燃烧室内的初级未燃尽燃料和初级高温烟气在二级流化风、热二次风和脱硫剂的作用下进行完全燃烧，并实现二级燃烧室内的脱硫；二级燃烧室内燃烧产物通过旋风分离器进行气固分离，分离产物中的高温烟气通过高温烟气出口进入锅炉尾部竖井，分离产物中的高温循环灰通过高温循环灰流通管进入一级燃烧室，实现高温循环灰的外循环。

作为一种优选方式，一级燃烧室的过量空气系数为0.6-0.9。在一级燃烧室中进行燃料的初级燃烧反应，其燃烧产物中的焦炭和CO等气体对燃烧过程中已生成的NO_X具有催化还原作用，因此，一级燃烧室内还原性气氛是实现脱硝的根本；为保证一级燃烧室中燃料初级燃烧反应的稳定性，应向一级燃烧室内通入一定量的空气量，来保证燃料在初级燃烧反应中释放出能够维持一级燃烧室内燃烧反应的热量。基于上述两方面的考虑，将一级燃烧室的过量空气系数设定为0.6-0.9范围。