[发明专利]一种控制燃煤锅炉氮氧化物排放的方法

说明书

技术领域

本发明属于能源燃烧技术领域，具体涉及一种控制燃煤锅炉氮氧化物排放的方法。

背景技术

再燃技术又称为燃料分级燃烧技术，可以显著降低燃煤锅炉的氮氧化物排放，其主要思想是在锅炉内实现三段燃烧：沿炉膛高度方向自下而上依次分为主燃区、再燃区和燃尽区。80%左右的燃料在主燃区燃烧，该区过量空气系数一般大于1.0，会产生较多的氮氧化物；剩余20%的燃料在空气不足的情况下喷入再燃区，在还原性气氛中将主燃区生成的氮氧化物还原为氮气，同时还可抑制新的氮氧化物生成，使氮氧化物的排放浓度进一步降低；未完全燃烧的燃料通过在燃尽区喷入足够空气，形成富氧气氛而燃尽。再燃技术中采用的再燃燃料主要有天然气、各种碳氢化合物、油、水煤浆、炼焦衍生物、生物质及其裂解气、煤粉等。

中国专利01134298公开了一种利用生物质热燃气再燃脱硝的燃烧方法，该方法利用从煤粉炉尾部烟道来的部分热烟气进入热解气化炉内使其中的生物质热解气化；热解气体喷入煤粉炉还原区，使炉内的NO_X反应形成N₂；还原区上部喷入空气，使未完全燃烧的燃料完全燃烧。中国专利97112562公开了一种解耦循环流化床燃烧系统及其脱硫与脱硝方法，其原理是燃料首先在气化室缺氧（空气过剩系数0.7～1.0）的情况下燃烧，进行热解气化。还原性烟气进入主燃烧室时，与燃烧产物中的氮氧化物等反应生成氮气、水和二氧化碳，使氮氧化物得到还原。另外，这一过程可通过半焦的吸附、扰混及还原作用与后段充足的二次供风充分混合，使一氧化碳和烟黑燃尽，从而达到同时降低氮氧化物、一氧化碳和烟黑排放的目的。因此，“解耦燃烧”实质上是利用燃料热解气化的产物抑制氮氧化物生成的过程，这里的热解气化也即燃料的部分氧化气化过程。

综上所述，部分氧化气化是与主燃烧区分开的一个过程，是利用此过程的产物抑制主燃烧区生成氮氧化物的一种技术手段，而再燃则是在主燃区生成氮氧化物之后再还原的减排技术。然而单独使用其中的一种技术导致脱硝效率不高，不能达到现行的污染物排放标准，且只能应用于某些特定炉型和煤种。如果能将部分氧化气化与再燃联合起来控制氮氧化物的排放，这样既可以大大提高脱硝的效率，又可以增加煤种的适用性。然而，目前尚未见有关将二者结合起来实现联合控制燃煤锅炉氮氧化物排放的报道。

我国生物质资源储量丰富，分布范围广。专利CN200910241249.0公开了一种生物油煤浆，为生物质类燃料特别是生物油的利用提供了一种新途径。然而将生物质资源作为再燃燃料，尤其是将生物油和生物油煤浆作为再燃燃料用于降低燃煤锅炉氮氧化物的排放，目前还未见报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种控制燃煤锅炉氮氧化物排放的方法，该方法可以大大提高脱硝效率，进而达到控制氮氧化物排放的目的，适用于燃煤的工业链条炉排锅炉、工业窑炉等中小型工业锅炉及燃煤电站锅炉等大容量锅炉。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种控制燃煤锅炉氮氧化物排放的方法，该方法通过以下步骤实现：

①将部分氧化气化燃料在过量空气系数为0.5～0.9的条件下热解气化，形成部分氧化气化区；

②将步骤①中生成的固体和气体产物全部或部分送到锅炉炉膛的主燃区，与主燃区内的主燃料一同燃烧；

③将再燃燃料与步骤②中燃烧生成的氮氧化物在再燃区混合并发生化学反应生成氮气，再燃区位于主燃区上方；

④在再燃区的上方喷入燃尽风，形成燃尽区，再燃区出口未完全燃烧产物在燃尽区进一步燃尽。

具体的，所述的部分氧化气化燃料可以为无烟煤、贫煤、烟煤和褐煤中的一种或两种以上的混合物。所述的主燃料可以是烟煤粉、贫煤粉、褐煤或其混合物。

所述的再燃燃料可以为生物油、生物油煤浆、生物质、污泥、地沟油、动物排泄物和煤中的一种或两种以上的混合物。

所述部分氧化气化燃料、主燃料和再燃燃料的总发热量计为100份，其中部分氧化气化燃料的热量份为10～30，主燃燃料的热量份为50～80，再燃燃料的热量份为10～20。

所述主燃区的过量空气系数控制在1.0～1.15。

所述再燃区的过量空气系数控制在0.7～0.9。

所述燃尽区的过量空气系数控制在1.1～1.25。所述部分氧化气化区边界内侧还布置有氧化风。