[发明专利]煤粉燃烧装置

说明书

本发明涉及到一种煤粉燃烧装置，特别是涉及到一种在燃烧器中的端部装有一特殊火焰挡圈的煤粉燃烧装置。

近来燃料情况的变化，增加了煤作为主要燃料，用作工业锅炉例如用于热动力电厂的大容量锅炉的燃煤锅炉的数量。

在这种燃煤锅炉中，煤被磨煤机磨成200目的细粉煤，例如按煤粉通过量70%，因此提高了燃煤的燃烧效率。煤仓含有大量的氮（N）及碳（C）和氢（H）。煤粉燃烧过程产生的N_OX的量大于气体燃料或液体燃料燃烧时产生的量。因而，要求尽可能多的减少产生N_OX的生成量。

燃料燃烧过程中产生的N_OX主要分为两种类型，即：热力型N_OX和燃料型N_OX。热力型N_OX是通过在空气中包含的氮（N）的氧化燃烧而产生。热力型N_OX的产生主要取决于火焰温度。火焰温度变的越高，产生的热力型N_OX的量就越大。另一方面，燃料型N_OX通过在燃料中包含的（N）的氧化而产生。燃料型N_OX的产生主要取决于火焰中的氧浓度，过氧率变的越大，产生的燃料型Nox量就变的越大。

作为抑制Nox产生的燃烧方法，已采取各种方法，例如向燃烧室中多级送风的多级燃烧方法及采用非燃烧区的低含氧量的已燃气体进行尾气再循环的方法。上述两种方法都试图通过低氧燃烧来降低燃烧火焰的温度而抑制热力型N_OX的产生。

通过降低燃烧温度能够抑制热力型Nox的产生。然而，燃料型N_OX的形成不取决于燃烧的温度，和其次通过降低燃烧温度不能完全抑制燃料型N_OX的产生。

因此，适用于降低火焰温度的普通方法对于包含少量氮（N）的气体燃料或液体燃料是有效的，但对于氮的重量百分比通常占1～2%的煤粉燃料的燃烧来说就不那么有效。

另一方面，煤粉的燃烧包含煤粉中的挥发分被释放出来的热分解过程，及热分解后释放出的挥发分燃烧过程和可燃固体成分（以下称为“炭”）的燃烧过程。

挥发分的燃烧率大大高于固体成分的燃烧率。挥发分在燃烧的初始阶段燃烧。同样，在热分解过程中，煤粉中的含氮被分成两部分。一部分象其它可燃成分一样通过挥发被释放出来，其余的残留在炭中。

因此，煤粉燃烧中产生的燃料型N_OX包含从挥发氮（N）生成的N_OX和在炭中从氮（N）生成的N_OX。由于在炭的燃烧过程中，炭产生的燃料型N_OX一直持续不断，则N_OX的产生将持续到燃料燃烧的最后阶段。因此，对此采取防范措施是非常重要的。

我们知道，在起始燃烧时和在氧气不足燃烧区域中，挥发氮（N）可以变成化合物，如NH₃和HCN。这些氮化物不仅与氧反应变成N_OX，而且作为还原剂与N_OX反应，将其分解成氮（N）。

在与N_OX共存的系统中，由于氮化物而增进了还原反应。在一个没有Nox存在的系统中，大部分氮化物被氧化成Nox。同样，由于存在低氧浓度气氛，还原物质很可能先产生。

由于煤粉燃烧采用Nox还原方法，通过形成Nox同具有还原 性的氮化物共存的状态，由于氮化物的作用，Nox有效地还原成氮（N）。

换句话说，通过采用具有还原性质的氮化物，例如NH₃或类似物作为Nox的母体，能减少Nox生成量和Nox母体量。这对于减少Nox是有效的。

在常用的煤粉燃烧装置中，在工艺上燃烧器的端部装一金属火焰挡圈。据此，在装置的燃烧室中，沿燃料流动方向的顺序形成还原区，脱硝区和完全燃烧区。並且，在还原区的周围形成氧化区。

对于这样的装置，煤粉通过火焰挡圈喷入燃烧室。挡圈使得在挡圈内形成涡流，而使煤粉夹带进涡流中及空气也从外部夹带进去，从而保证了点燃火焰的形成。

如上所述，当利用火焰挡圈在燃烧器附近形成还原区时，通过煤粉燃烧产生氧化氮，在还原区分解成挥发性氧化氮（简称挥发性N）和含氧化氮的炭（简称炭N）如下所述。

挥发性N包含还原性中间产物，例如，Co，或者如·NH₂，·CN基团。