[发明专利]一种煤粉深度分级燃烧方法及系统

说明书

本发明公开了一种煤粉深度分级燃烧方法及系统。系统包括依次相连的前置燃烧装置、中温燃烧装置和分离器等。煤粉在前置燃烧装置进行部分气化产生合成气，和未燃尽燃料一起进入中温燃烧装置在分级配风条件下中温悬浮燃烧。燃烧产物通过分离器进行气固分离，分离下来的固体颗粒回送到中温燃烧装置中参与物料循环并循环燃烧。本发明通过前置燃烧装置对煤粉进行部分气化得到气化合成气，再使其在中温燃烧装置进行燃烧，既对细、中、粗三类颗粒进行了气化处理，提高了煤粉颗粒在整个系统中的停留时间，有利于煤粉的着火，提高了煤粉的转化率，又改燃煤方式为燃用煤粉与合成气的方式，改善了炉膛内部流场和温度场的分布，从而使燃烧更彻底，燃尽率更高。

技术领域

本发明涉及一种煤粉深度分级燃烧系统及其运行方法，属于能源机械设备领域。

背景技术

在我国，煤炭资源仍然是主要的燃料，在一次能源总消耗量中占比60％以上，以煤炭为主的能源结构在可预见的未来不会发生根本性的变化。煤在燃烧过程中将产生含硫氧化物、含氮氧化物及灰渣等大量污染物，严重污染生态环境。由于我国大部分煤炭资源都是高硫高氮的劣质煤，因此煤燃烧污染物控制问题是急需解决的重要问题。

针对日益严重的污染问题，国家制定的环保标准日益严格，部分发电企业更是结合实际情况提出更严格的环保目标——超低排放。超低排放主要针对粉尘，SOx和NOx等常规大气污染物，通过技术改进或开发新技术使粉尘、SOx和NOx达到超低排放标准。

目前多数燃煤大型电站采用尾部烟道加设脱硫、脱硝和静电除尘等装置对烟气进行处理，使排放烟气达到超低排放标准。但是这类技术安装成本高，运行成本高，同时增大厂用电，大大降低发电效率和经济效益，并且采取相似措施比较被动，无法有效的从根本上解决锅炉内煤燃烧的污染物排放问题。除此之外，比较合理的技术路线是通过改变、组织新型燃烧方式，优化锅炉系统结构，在燃烧过程中实现NOx、SOx的低排放。然而，基于此路线所开发整体煤气化联合循环技术，由于需要建造专门的IGCC电站，前期投入比较大。而循环流化床技术可以达到NOx、SOx的低排放，但分离器设备无法分离未完全燃烧的煤粉细颗粒(＜30μm)和中颗粒(30～100μm)，因此煤粉燃尽率不高。综上可知，目前对于燃用劣质煤所带来的污染物排放问题，仍然未得到非常根本的解决，相关技术依然有待进一步的突破。

发明内容

本发明旨在提供一种煤粉分级燃烧的方法及装置，提高煤粉的燃尽率，降低污染排放。

本发明通过以下技术方案实现：

一种煤粉深度分级燃烧方法，所述方法包括：

符合粒度要求的煤粉和一次风从上部通入前置燃烧装置，在所述前置燃烧装置中进行不完全燃烧或部分气化；

不完全燃烧或部分气化产生的燃烧气携带着未燃尽的煤粉和未燃烧的煤粉进入中温燃烧装置，在所述中温燃烧装置底部通入的二次风的作用下呈悬浮燃烧；燃烧烟气携带着未燃尽煤粉上行，在从所述中温燃烧装置中上部通入的燃尽风的作用下燃烧；

燃烧后的热烟气进入分离器中进行气固分离，分离下来的烟气进入后续利用或直接除尘排放；分离下来的固体颗粒作为循环灰回送到中温燃烧装置下部参与物料循环，同时未燃尽的煤粉颗粒也被送回到中温燃烧装置中实现循环燃烧，直至燃尽。

上述一种煤粉深度分级燃烧方法中，所述煤粉颗粒粒径小于等于200um。

上述一种煤粉深度分级燃烧方法中，所述煤粉在前置燃烧装置中转化率为：颗粒粒径＜ 30um的细颗粒煤粉转化率大于80％，颗粒粒径为30～100um的中颗粒煤粉转化率大于40％，颗粒粒径＞100um的粗颗粒煤粉转化率大于10％。

上述一种煤粉深度分级燃烧方法中，所述未燃尽的煤粉颗粒通常粒径分布在100～200um。