[发明专利]一种提高煤粉燃尽率并降低NOx

说明书

本发明公开一种提高煤粉燃尽率并降低NO_x生成量的锅炉系统。该系统在四角切圆燃烧型式的工业燃煤锅炉系统基础上，增加隔离风系统，即从主燃烧区和冷灰斗区之间的合适位置引入设定温度、流量的空气，通过设计优化的喷射速度以最佳的角度注入炉膛冷灰斗，从而实现提高煤粉燃尽率、降低NO_x生成量的目标。隔离风系统不仅适用于新建的锅炉，而且用于老锅炉改造时还具有改造周期短、投资少，经济回报高的优势。

技术领域

本发明涉及清洁煤燃烧和低碳节能领域，具体为一种提高煤粉燃尽率同时减少NO_x生成量的锅炉系统。可适用于燃煤电厂的新建锅炉、石油化工等其它非电行业的新建自备燃煤锅炉，或现存锅炉的系统改造。

背景技术

能源是现代化的基础和动力，能源供应和安全事关我国现代化建设全局。当前，新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇，给经济发展过程中的能源消费提出了新的要求——清洁和低碳。

2019年6月15日，由中国节能协会、中国标准化研究院资源与环境分院及中国质量认证中心联合主办，中国节能协会碳交易产业联盟承办的“中国节能与可持续发展高级分析会”在北京召开。中国工程院院士、中国工程院原副院长杜祥琬及国家发展改革委、工信部、生态环境部、行业协会等相关领导出席会议并发言。大会分析并讨论了市场机制新激励，节能降碳新形势。一场节能和低碳的“风暴”正在酝酿和发展。节能提效是能源战略之首。节能相当于是提高了消费单位碳资源的产出，提高了碳资源的利用效率，也同时减少了生产单位产品所生成的污染物的总量。

燃煤电厂和其它非电领域的自备燃煤电厂是我国煤炭的消费大户。2018年数据表明，仅电力行业用煤就占煤炭消费总量的52％左右，这些消耗掉的煤炭主要就是用于燃煤电厂的动力煤。在电厂的锅炉内，通过炉膛内的换热将煤炭燃烧释放的化学能转化为蒸汽的热能，用于直接供热或发电输出。然而，煤粉燃烧时存在机械不完全燃烧损失，即由飞灰和炉渣带出一部分没有完全燃尽的煤粉，影响了消耗单位碳资源的供热或发电产出。由于电厂的主要发电成本就是煤炭，煤炭价格决定着发电的主要成本。一般的情况下，煤炭价格占发电成本的60％左右。所以，在现有设备基础上，采取经济有效的手段或措施，实现进一步的减少机械不完全燃烧损失、降低单位供电煤耗，不仅是燃煤电厂和自备燃煤电厂深度降低成本的本职工作，而且结合我国燃煤消费总量大的国情来看，还是国家实现节能和低碳化目标的有效途径之一。

大量的运行经验表明，造成燃煤机械未完全燃烧的原因主要有：1.燃烧调整赶不上负荷变化，且锅炉启停频繁，锅炉燃烧工况改变，燃烧不稳定不完全；2.风粉配比不合理，煤粉在锅炉炉膛内未完全燃烧；3.锅炉自身结构存在缺陷，通过升级改造，可实现锅炉着火区域温度及炉膛温度更优化；4.煤粉细度不合理不稳定；5.工作人员水平有限，运行时操作不当。除去人为操作的因素，从锅炉结构优化、燃烧与负荷同步调整，以及煤粉磨制系统改造的角度出发，还有很多工作可以做。鉴于低氮燃烧或分级燃烧技术是目前锅炉普及的技术，已有多年的成熟应用，总体的燃烧效果已较好，与电厂配套的脱硫脱硝等设施契合度也很高，贸然改变或开发新的燃烧技术，对锅炉整套系统的改动量太大，技术上和经济上实施起来很困难。所以，本发明的出发点就是在现有锅炉燃烧技术的基础上，通过锅炉系统的再设计，降低烟气所携带焦炭的未燃尽率、减少灰渣含碳量，尽可能地提高燃烧化学能的利用效率，同时尽量削减或不能增加燃烧产生的NO_x污染物总量。

发明内容

本发明提出的提高煤粉燃尽率并减少NO_x生成量的锅炉系统，适用于现在广泛使用的四角切圆燃烧型式的锅炉产品，并基于现有锅炉产品上普遍采用的分级低氮燃烧技术，创新之处在于为锅炉引入隔离风系统，能够提高炉膛内煤粉整体的燃尽率而不增加NO_x的生成量。