[发明专利]一种低氮燃烧循环流化床锅炉

说明书

一种低氮燃烧循环流化床锅炉，包括炉膛、物料分离与回送装置、给料装置和尾部烟道，炉膛包括鼓泡床炉膛和流化床炉膛，鼓泡床炉膛布置在流化床炉膛的侧面且位于流化床炉膛和物料分离与回送装置之间；鼓泡床炉膛下部与流化床炉膛下部设置有溢流口连通。给料装置设置在鼓泡床炉膛一侧。流化床炉膛上部设置有物料通道与物料分离与回送装置入口相连。物料分离与回送装置下部的回料管与鼓泡床炉膛下部相连。鼓泡床炉膛内流化风速为1～2m/s，流化床炉膛内流化风速为3～7m/s。本发明将炉膛分成鼓泡床炉膛和流化床炉膛，通过合理的氧化剂分配，为燃料提供了欠氧燃烧环境，有助于抑制NOx生成，同时有助于提高流化床床料质量。

技术领域

本发明涉及一种低氮燃烧循环流化床锅炉，属于燃烧设备领域。

背景技术

煤燃烧过程NOx的生成主要分为“热力型”NOx和“燃料型”NOx。“热力型”NOx，燃烧用空气中的N₂在高温下氧化而产生，低于1350℃几乎不生成，超过1500℃大量生成。“燃料型”NOx，燃料中含有的氮在燃烧过程中氧化而生成。煤中的氮元素通常以原子状态与各种碳氢化合物形成胺族(N-H和N-C)或氰化物(C＝N链)等，加热时挥发份中的氮化合物热解生成HCN、NH₃、CN，然后被氧化为NO，生成NOx。“燃料型”NOx生成量与煤的挥发分析出和燃烧过程中氧的浓度有关：在氧化气氛下，挥发分氮直接被氧化成NOx；在还原气氛下，已生成的NOx被挥发分氮生成的NH₃和CN等中间产物还原成N₂。

对于循环流化床锅炉，燃料颗粒进入循环流化床锅炉底部密相区后，存在于密相区乳化相中，燃料颗粒周围是惰性床料颗粒，燃料颗粒的比例很小。乳化相中的气流速度即为最小流化风速，气体流量较小，燃料颗粒能够获得O₂的条件很差：一方面直接流经燃料颗粒的气体很少，另一方面大量的一次风存在于气泡相中，O₂从气泡相向燃料颗粒的传质阻力非常大。导致颗粒的热解和燃烧处于严重的缺氧状态。尽管密相区整体上富氧，但是对于处于乳化相中的燃料颗粒而言仍处于贫氧的还原性气氛中。在此还原性气氛下，燃料颗粒热解产生的挥发分氮及焦炭氮转化为NOx的比例非常低。同时，由于循环流化床锅炉燃烧温度不高，低于1350℃，故煤燃烧过程中产生的“热力型”NOx较少。因此相较于煤粉锅炉而言其NOx排放较低，一般可达200mg/m³，能满足世界上大部分国家和地区的排放标准。

然而，面对中国颁布实施的《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)要求的100mg/m³的最新标准，甚至进一步严格到50mg/m³的超低排放标准，循环流化床锅炉面临极大的挑战。为满足环保标准，循环床锅炉产生的烟气仍然需要配置复杂的烟气脱硫、脱硝处理系统，成本高昂，与煤粉炉相比失去了环保优势，制约了循环流化床锅炉的应用。因此，需要针对煤燃烧过程NOx生成的特点，结合循环流化床锅炉的原有特点，进行改进，实现低氮燃烧效果，提高循环流化床锅炉的竞争力。

发明内容

本发明提出了一种低氮燃烧循环流化床锅炉，来实现低氮燃烧，满足NOx超低排放标准的目的。

本发明通过如下技术方案实现：

一种低氮燃烧循环流化床锅炉，所述锅炉包括炉膛、物料分离与回送装置、给料装置和尾部烟道，所述尾部烟道与所述物料分离与回送装置的烟气出口相连，所述尾部烟道内部布置有换热单元，其特征在于：所述炉膛包括鼓泡床炉膛和流化床炉膛，所述鼓泡床炉膛布置在所述流化床炉膛的侧面且位于所述流化床炉膛与所述物料分离与回送装置之间；所述鼓泡床炉膛下部与所述流化床炉膛下部设置有溢流口连通；所述给料装置设置在所述鼓泡床炉膛一侧；所述流化床炉膛上部设置有物料通道与所述物料分离与回送装置入口相连；所述物料分离与回送装置下部的回料管与所述鼓泡床炉膛下部相连。

上述技术方案中，所述鼓泡床炉膛高度小于所述流化床炉膛高度的1/3。