[发明专利]具有两级烟气再循环的低氮燃烧链条炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种链条炉，具体涉及一种具有两级烟气再循环的低氮燃烧链条炉，属于工业锅炉燃烧技术领域。

背景技术

链条炉在我国燃煤工业锅炉中广泛应用。在燃烧组织方式上，链条炉以恒速行进炉排层燃为主，辅以炉排上部区域内细小颗粒构建的悬浮燃烧。其配风以炉排底部送入的一次风占据主导、炉排上部二次风为辅。从燃烧理念上看，借助于合理的一、二次风分配和一次风在炉排下部各风室之间的分配，链条炉在理论上可避免NO_X的大量生成。然而在实际运行中，为保证炉排层燃和悬浮燃烧较好燃尽，在炉排燃烧前期和主燃区以及炉排上部的高温悬浮燃烧区需送入强风，使得炉内大量燃料氮在富氧气氛下析出并氧化成NO_x，导致多数链条炉NO_x排放达到约500mg/m³这一较高水平。根据新的《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014)，重点地区的链条炉NO_x最高允许排放浓度为200mg/m³。如何在保证燃尽的条件下大幅度降低链条炉NO_x排放，这已成为当前工业锅炉NO_x减排工作的难题。

从经济性角度出发，低氮燃烧无疑是链条炉NO_x减排的首选，然而，到目前为止链条炉低氮燃烧的应用鲜有报道，究其原因在于：适用于煤粉炉的常规空气分级燃烧在链条炉上收效甚微，目前行业内尚无适用于链条炉的高效低氮燃烧技术的报道。链条炉炉排底部需送入强风以保证炉渣燃尽，悬浮燃烧区燃烧份额虽较低，但其紧邻炉排上部区域而温度较高，按传统理念设计的分级送风(即炉排分段送风和拱部二次风作为分级风喷入悬浮燃烧区)本质上并未有效构建分级燃烧效果。鉴于炉排燃烧区和悬浮燃烧区的燃料N转化率直接决定锅炉的NO_x排放量，从低氮燃烧角度出发，需尽量控制燃料N转化成NO_x的比例，同时设法利用炉内挥发分析出区域的还原性烟气来还原炉内业已生成的高浓度NO_x，从而实现从燃烧角度低成本、大幅度抑制NO_x生成。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术提及的链条炉NO_x排放高而现有燃烧技术无法实现高效低NO_x燃烧的问题，进而提供了一种具有两级烟气再循环的低氮燃烧链条炉。

相比于现有技术，本发明中链条炉实现低NO_x燃烧的原理在于：1）炉排燃烧区和悬浮燃烧区组织空气分级。在炉排燃烧区采用分段送风法配风，在悬浮燃烧区现有二次风以上一定位置布置燃尽风，使挥发分析出、着火和燃烧前期处于贫氧气氛下进行，在贫氧气氛下将释放的燃料氮转化成N₂而非氧化成NO_x；2）炉排燃烧区组织第一级烟气再循环。从链条炉尾部烟道抽取约250~300℃的低温烟气送入链条炉前部若干个风室，在风室中与一次风相混后透过炉排参与燃烧，在炉排燃烧区起到稀释氧浓度、降低燃烧温度和燃烧强度、推迟燃烧进程而减少NO_x生成；3）沿炉膛高度方向上的燃尽区组织第二级烟气再循环。链条炉其前拱下方对应煤的干燥、预热和挥发分析出区域，因较少送风且煤层受热而大量析出挥发分，形成含有大量挥发分N的还原性烟气(即约450~500℃的中温炉烟)，在此区域通过再循环风机抽取该含N还原性烟气，尔后再借助于增压风机高速送入炉膛折焰角下方的燃尽区，在还原性气氛下此烟气中挥发分N可将燃尽区上行烟气中业已大量生成的NO还原成N₂，而非在氧化性火焰中与大量O、OH和O₂等原子团反应生成NCO(通常NCO将再进一步氧化生成NO)，从而进一步减少NO_x排放。