[发明专利]一种耦合双流化床低氮燃烧装置及方法

说明书

本发明公开了一种耦合双流化床低氮燃烧装置，包括燃烧单元、气化单元、再燃脱硝燃尽区和尾部烟道；所述再燃脱硝燃尽区进口分别与燃烧单元出口及气化单元出口相连通；所述再燃脱硝燃尽区出口与尾部烟道进口相连通；所述再燃脱硝燃尽区侧墙设有至少一个后燃风喷口。本发明还公开了一种耦合双流化床低氮燃烧方法，通过使用上述装置，将燃烧室烟气中产生的NOx与气化室产生的煤气在再燃脱硝后燃区进行脱硝还原反应，将烟气中的绝大部分NOx还原，实现低氮燃烧。本发明的有益之处在于：通过固废的气化为燃煤燃烧脱硝反应提供还原剂，使NOx原始排放浓度、脱硝成本显著降低，同时实现了固废资源化利用。

技术领域

本发明属于煤清洁高效燃烧技术领域，具体涉及一种耦合双流化床低氮燃烧装置及方法。

背景技术

中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，2019年煤炭产量达到37.5亿吨，占一次能源消费的57.7％。从我国的能源资源和经济发展水平看，在相当长的时期内，煤炭仍将是我国最主要的一次能源。据统计，我国氮氧化物(NOx)排放量中的70％来自于煤炭的燃烧，因此煤的清洁高效燃烧技术的开发已显得尤为重要与迫切。随着国家《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)的颁布实施，NOx的排放将执行100mg/m³的浓度标准，对重点地区甚至严格要求达到50mg/m³的超低排放标准，这将使燃煤锅炉的运行面临着极大的挑战。目前燃煤锅炉降低NOx排放技术措施主要分为三类：(1)炉内低氮燃烧技术，包括低NOx燃烧器、空气分级与燃料分级技术、浓淡燃烧技术、烟气再循环技术等，如中国专利201610614713.6公开了一种工业煤粉锅炉烟气再循环低氮燃烧方法和系统，在可获得同等减排效果的前提下提高了煤粉着火的稳定性；然而，炉内低氮燃烧技术脱硝效率仅10～30％，远达不到排放标准要求。(2)尾部烟气脱硝技术，包括选择性催化还原(SCR)、选择性催化还原(SCR)与选择性非催化还原(SNCR)联合、活性炭脱硝等技术，尽管脱硝效率可达到70～90％，但需要配置复杂的烟气脱硝处理系统，还需要提供额外的还原剂与催化剂，其系统复杂，投资、运行与维护成本高昂，同时还会带来二次污染，例如氨逃逸问题。(3)开发新型炉膛结构，如中国专利CN201610745593.3公开的一种双炉膛煤粉气化低氮燃烧工业锅炉，采用双炉膛结构，使煤粉燃烧有充分的气化空间和燃尽空间，通过改善床温分布均匀性来降低NOx的排放；中国专利CN201811603352.0公开了一种煤粉预热解低NOx锅炉燃烧系统，将煤粉预燃、气化、烟气再循环与空气分级等低NOx燃烧技术相耦合，使其发挥协同脱硝效应。但新型炉膛结构较复杂，投资开发运行成本高，且对锅炉运行的稳定性具有更高的要求。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耦合双流化床低氮燃烧装置及方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种耦合双流化床低氮燃烧装置，包括燃烧单元、气化单元、再燃脱硝燃尽区和尾部烟道；所述燃烧单元和气化单元相互独立设置；所述再燃脱硝燃尽区具有两个进口，分别与燃烧单元出口及气化单元出口相连通；所述再燃脱硝燃尽区出口与尾部烟道进口相连通；所述再燃脱硝燃尽区侧墙设有至少一个后燃风喷口。

优选的，所述再燃脱硝燃尽区的两个进口相对布置，使得从所述燃烧单元气相出口流出的物质，与从所述气化单元气相出口流出的物质进入两个所述进口后形成对冲接触。

优选的，所述燃烧单元包括燃烧室和第一旋风分离器；所述气化单元包括气化室和第二旋风分离器；所述第一旋风分离器进口与燃烧室出口相连通，第一旋风分离器气相出口即为所述燃烧单元气相出口，其上设置有第一烟道；所述第二旋风分离器进口与气化室出口相连通，第二旋风分离器上部气相出口即为所述气化室气相出口，其上设置有第二烟道；所述第一烟道出口和第二烟道出口即为所述再燃脱硝燃尽区的两个进口。

优选的，所述第一烟道和第二烟道均为水平烟道，相连通的连接方式为矩形、腰形或棱形。