[发明专利]一种掺烧氨气的四角切圆煤粉锅炉系统及掺氨燃烧方法

说明书

本发明提供了一种掺烧氨气的四角切圆煤粉锅炉系统及掺氨燃烧方法，涉及燃料燃烧技术领域，包括设置在锅炉上的氨气/煤粉燃烧部和氨气燃尽区；氨气/煤粉燃烧部包括煤粉燃烧区和氨气/煤粉燃烧区，氨气/煤粉燃烧区包括角上氨气/煤粉燃烧器和墙上氨气燃烧器；当氨气掺烧比例逐渐增大时，先投入墙上氨气燃烧器，后投入角上氨气/煤粉燃烧器；先投入上层的角上氨气/煤粉燃烧器和/或墙上氨气燃烧器，后投入下层的角上氨气/煤粉燃烧器和/或墙上氨气燃烧器；本发明通过控制煤粉燃烧区中煤粉处于非完全燃烧状态，为上层的氨气/煤粉燃烧区进行氨气燃烧时提供CO，使氨气更易于燃烧，在氨气燃尽区的上方设置SOFA区和SNCR脱硝设备，可降低NOx的排放。

技术领域

本发明属于燃料燃烧技术领域，尤其涉及一种掺烧氨气的四角切圆煤粉锅炉系统及掺氨燃烧方法。

背景技术

近年来，全球经济“低碳化”趋势日趋强化，世界上各主要经济体相继加入“巴黎协定”，并制定了相应的碳减排目标及规划。我国作为世界第二大经济体，制定了2030年前碳排放达峰行动方案，力争2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和。利用“零碳”燃料代替传统的化石燃料是行之有效的碳减排方式之一。

煤粉燃烧技术应用广泛，燃烧特性及NOx排放特性的研究已经经过国内外长期的工程实践检验，相关技术成熟，但面临“低碳化”趋势，就需要考虑降低煤粉燃烧技术的碳排放问题。氨气(NH₃)是氢能的一种良好载体，相比于氢气(H₂)，氨的主要优势是高含氢量和高体积能量密度，液氨的单位体积含氢量和体积能量密度甚至高于液氢。同时由于其生产工艺成熟，极易液化便于存储和运输，以及安全性高等优势，被认为是更具潜力的清洁燃料，可有效充当氢和能量的载体。但其作为燃料直接燃烧存在两个非常明显的问题：燃烧特性差及NOx排放高。

目前关于氨气燃烧的研究大部分集中于内燃机和煤粉旋流燃烧器，对于四角切圆煤粉锅炉掺烧氨气的技术开发较少，且对于大比例掺烧氨气的技术开发少之又少，所以提供一种掺烧氨气的四角切圆煤粉锅炉系统及掺氨燃烧方法显得十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺烧氨气的四角切圆煤粉锅炉系统及掺氨燃烧方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种掺烧氨气的四角切圆煤粉锅炉系统，包括从下向上依次设置在锅炉上的氨气/煤粉燃烧部和氨气燃尽区；

所述氨气/煤粉燃烧部包括煤粉燃烧区和氨气/煤粉燃烧区，所述煤粉燃烧区位于所述氨气/煤粉燃烧区的下方；

所述氨气/煤粉燃烧区包括设置在锅炉墙角的角上氨气/煤粉燃烧器和设置在锅炉墙面上的墙上氨气燃烧器。

氨气层流火焰燃烧速度较低，实验研究表明CO、H₂等气体与氨气一同燃烧，能有效提高氨气层流火焰燃烧速度，使氨气更易于燃烧。所以将所述煤粉燃烧区设置在所述氨气/煤粉燃烧区的下方，保证煤粉燃烧区为贫燃状态，目的是为上层的氨气/煤粉燃烧区在进行氨气燃烧时提供CO，促进氨气的燃烧，同时为上层氨气燃烧提供大量的热量，炉膛温度较高时，有利于氨气的燃烧。

在锅炉的上部设置氨气燃尽区，目的是保证氨气完全燃烧。

本发明对四角切圆煤粉锅炉中针对实现掺氨燃烧的部件进行重点描述，对锅炉上的其他相关配件不做过多描述，其为本领域的公知常识。

进一步地，所述氨气/煤粉燃烧部的数量在两个以上，所述角上氨气/煤粉燃烧器在锅炉上的安装高度和墙上氨气燃烧器在锅炉上的安装高度相同。

喷氨气的地方炉墙要布置卫燃带，如果高度不相同，那么卫燃带的布置面积过大，氨气掺烧量较小时，布置卫燃带的区域大部分是煤粉在燃烧，会导致炉膛温度过高，热力型NOx生成量较多，所以角上氨气/煤粉燃烧器在锅炉上的安装高度和墙上氨气燃烧器在锅炉上的安装高度相同。