[发明专利]一种生物质燃料低氮燃烧装置及其低氮燃烧方法

说明书

本发明提供了一种生物质燃料低氮燃烧装置及其低氮燃烧方法，所述生物质燃料低氮燃烧装置包括加热炉以及加热炉内部的筒体；所述筒体自上而下包括上段筒体、下段筒体以及辅助管；所述辅助管包括可调节溢流管、可伸缩供气管以及热解床供风管；所述上段筒体的内部设置有气化燃烧床；所述下段筒体的内部设置有热解床。所述低氮燃烧方法包括解耦燃烧和空气分级燃烧。本发明提供的生物质燃料低氮燃烧装置结构简单，能够同时对生物质燃料进行空气分级燃烧以及解耦燃烧，可以实现生物质燃料的低氮燃烧，使得燃烧后烟气具有较低的含氮量，实现了生物质燃料的高效、清洁，以及能源化利用。

技术领域

本发明属于生物质燃料的高效、清洁能源化利用技术和热转化分析领域，特别涉及一种生物质燃料低氮燃烧装置及其低氮燃烧方法。

背景技术

随着世界经济的不断发展，以传统化石能源为主的能源体系因其日益枯竭而越来越脆弱，同时化石能源利用导致的污染物排放累积量越来越大，引起越来越严重的环境问题。生物质等可再生能源代替传统的化石燃料被认为是未来社会可续发展的必然选择，特别是以农林作物为原料的木材和粮食加工生产过程中产生的大量固体残渣，如锯末、木屑、稻壳、糠醛渣和中药渣等废弃生物质，其利用更是带来多重社会效益。但生物质大多具有高含氮的特点，热转化如燃烧过程中极易产生高NO_x浓度的烟气排放，带来二次环境污染。因此，研究开发清洁、高效利用生物质资源的技术十分必要。

目前，利用生物质最为快捷、有效的方式是燃烧，尤其对于生物质废弃物可以实现其无害化、减量化处理。国外多采用上述方法进行包括生物质在内的含水固废的处理。现阶段，生物质燃烧技术还不太成熟，应用普遍存在规模小、污染物排放量大的问题，研究高效、低污染，简单适用、成本低的燃烧技术十分重要。

可再生、碳中性的生物质资源相对化石燃料燃烧利用内径效益优势明显，燃烧过程的控氮/降低NO_x排放是关键。

当前，控氮燃烧技术中空气分级燃烧应用最为广泛。CN 111593156A公开了一种高炉热风炉低氮燃烧工艺，该工艺利用了空气分级燃烧原理，以完成燃料的低氮燃烧。空气分级燃烧技术将燃烧过程分为两段燃烧：一级燃烧区域主要是缺氧条件下的非充分燃烧；在高温作用下形成CH_i和CO、H₂还原性气体，在第二燃烧区的上方，一定比例的二次风将未燃尽的燃料和非充分燃烧气体完全重新点燃，在此过程中不仅抑制了新的NO_x生成，还使得已生成的NO_x被还原。通常认为，在空气分级燃烧中，增大二次风比例有助于形成较强的还原气氛，增加一次风口和二次风口之间的距离有助于增大燃料和气体在还原区的停留时间，这些措施都能进一步降低NO_x排放。总体而言，采用空气分级燃烧技术后，燃气锅炉中的NO_x排放量呈现出明显的降低趋势，从而实现清洁燃烧控制技术。

当前，一种先进的低NO_x排放热转化技术——解耦燃烧技术方兴未艾，正被广泛应用于各类高含氮燃料。CN 101270875A公开了一种生物质成型燃料解耦燃烧装置及其燃烧方法；CN 212805615U公开了一种生物质燃料解耦燃烧装置。

解耦燃烧技术是将燃料燃烧的过程分解为热解和燃烧两个部分，采用分级热转化的方式，避免了高含水燃料直接燃烧不稳定、燃尽率低等问题，通过一定工艺的调控将两个部分耦合在一起。解耦燃烧技术最初是基于中小燃煤锅炉提出的，其目的是通过热载体循环将半焦燃烧释放热量用于干燥和热解过程，并利用其挥发分和半焦还原燃烧产生的NO_x，这种技术充分利用了燃料本身产物，从而降低NO_x排放。随着研究的深入和应用尝试，其在高含水、高挥发分的生物质方面显现出独特的优势。

因此，提供一种可以同时进行解耦燃烧以及空气分级燃烧的装置，降低高氮燃料燃烧后的NO_x排放，具有良好的应用前景。

发明内容