[实用新型]一种高效低NOx排放的流化床锅炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及锅炉及污染控制领域，特别涉及一种高效低NOx排放的流化床锅炉。

背景技术

流化床锅炉具有燃料适应性广、炉内喷石灰石粉低成本控制SO2排放、燃烧温度低有效控制热力型NOx生成和排放等优点，在全世界范围内得到广泛应用。中国是以燃煤作为一次能源为主的国家，煤炭消耗占一次能源总消耗的50％以上，中国的流化床锅炉对实现煤炭的清洁燃烧发挥重要作用，全球容量最大的流化床锅炉(装机容量为600MW)安装在四川白马电厂，为中国大型流化床锅炉的发展起到了良好的示范作用。

锅炉的NOx排放标准要求提高、各级政府的污染物减排压力增加，要求流化床锅炉进行NOx排放控制。火电厂大气污染物排放标准(GB13223)2003年版对燃煤机组NOx的排放浓度要求与然用的燃料有关，根据燃煤挥发分从小到大，NOx的排放浓度要求分为1100、650和450mg/m³(干，O₂＝6％)三档。2011年新版标准要求规定，NOx的排放浓度要求为100mg/m³(干，O²＝6％)(个别情况除外)。在GB13223(2011年版)的要求下，传统的流化床锅炉不采取特殊的NOx控制技术很难满足环保排放要求。

燃料燃烧过程中NOx的生成机理包括：燃料型NOx、热力型NOx和快速型NOx，三种类型的NOx排放量占总NOx的排放比例分别为：>60％、20％-40％、<5％。燃料型NOx又分为挥发型NOx和焦炭型NOx，挥发型NOx是在燃料投入炉膛后，燃料中随挥发分快速析出氮元素(称为挥发型氮元素)，并与氧气结合生成的NOx，焦炭型NOx是固定在焦炭中的氮元素(称为焦炭型氮)与氧气结合生成的NOx，燃料型NOx是燃料燃烧排放的NOx的主要来源，对于燃烧温度低的流化床锅炉，燃料型NOx占锅炉NOx排放总量的90％以上。所以，控制燃料型NOx的生成是控制流化床锅炉NOx排放的可靠手段。

煤粉锅炉控制燃料型NOx的主要技术是控制燃煤投入炉膛的附近区域的氧气供应，形成还原区，使燃料中的氮元素在还原性气氛条件下还原成氮气，该还原区域未燃尽的燃料随后进入氧化区域，使燃料燃尽。

流化床锅炉控制燃料型NOx的技术借鉴了煤粉锅炉控制燃料型NOx的技术，采用分级燃烧：从炉膛下部供入一次风，一次风总量占燃料燃烧总空气量的50％左右，即保证流化床锅炉正常的流态化所需的空气量，又保证炉膛下部处于还原性气氛，有利于降低燃料型NOx的生成，未燃尽的燃料进入到炉膛上部区域，与炉膛上部供入的二次风进行燃烧，提高燃烧效率。通过分级燃烧，流化床锅炉能够有效控制燃料型NOx的生成，能够较好满足2003年版大气污染物排放标准(GB13223)。

但是，由于2011年版大气污染物排放标准(GB13223)大幅度提高了NOx的排放要求，流化床锅炉仅仅采用传统的分级燃烧技术很难满足环保排放要求，流化床锅炉开始广泛采用选择性非催化还原反应(SNCR)脱硝技术脱除烟气中的NOx，不仅需要消耗脱硝剂(主要是氨水、液氨或尿素)，还消耗压缩空气和水等材料，脱硝成本高。此外，流化床锅炉的分级燃烧和低温燃烧使炉膛中燃料碳的燃烧速率大幅度降低，飞灰含碳量增加，锅炉的燃烧效率偏低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种高效低NOx排放的流化床锅炉，解决流化床锅炉NOx排放不达标、燃烧效率偏低问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案：

一种高效低NOx排放的流化床锅炉，流化床锅炉的炉膛下部设置分隔墙，分隔墙将炉膛下部空间分成热解区和还原区；热解区设置有燃料进口，热解区通过风帽与下部的烟箱相连通，烟箱与炉膛的上部烟气出口连通；还原区通过风帽与下部的风箱相连通，风箱通过一次风道与一次风机相连通；热解区从下到上设置有中二次风口和上二次风口，还原区从下到上设置有下二次风口、中二次风口和上二次风口，所述下二次风口、中二次风口和上二次风口均通过二次风道与二次风机相连通。

进一步，炉膛的上部烟气出口安装有旋风分离器，旋风分离器下部排灰口通过返料器与炉膛下部相连通，旋风分离器的烟气出口连接有除尘器，除尘器烟气出口分别通过引风机和循环烟道与烟囱和烟箱相连通。