[发明专利]一种煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置及燃烧方法

说明书

本发明公开了一种煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置，该装置包括多切圆燃烧炉膛，所述多切圆燃烧炉膛包括炉膛角墙和炉膛侧墙，炉膛炉墙设置有一列以上的沿高度方向设置的喷口组，所述喷口组包括粉下风喷口、气化喷口小组、助燃风喷口和顶部风喷口；所述的气化喷口小组内包括第一一次风喷口组、第二一次风喷口组和气化风喷口组，其包括的第一一次风喷口、第二一次风喷口和气化风喷口按照气流水平旋转方向同向或者反向依次排列。本发明还公开了基于该煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置进行低氮燃烧的方法。本发明可充分抑制燃料型和热力型NO_x的产生。燃尽阶段主要是煤气燃烧，焦炭及焦炭中的燃料氮数量极少。

技术领域

本发明涉及煤粉燃烧设备领域，具体地，本发明涉及一种煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置及燃烧方法。

背景技术

传统空气分级燃烧技术主要采用增加燃尽风和到主燃烧区的距离，来控制炉膛内还原性气氛和还原性气氛的区域范围，但使得富氧燃尽阶段拖后，反应活性更低的焦炭的燃烧温度降低、燃烧时间缩短，致使飞灰可燃物的含量增高，锅炉效率下降。同时炉膛中大范围还原性气氛也使得炉膛结焦和水冷壁的高温腐蚀几率增加。另外，受焦炭氮转化控制的影响，传统空气分级煤粉低氮燃烧的效果存在很大的局限。

为解决煤粉燃烧效率与NOx排放的耦合问题，出现多种煤粉解耦燃烧技术方案。这些技术方案都细化了空气分级，强化了较小尺度和中等尺度的空气分级燃烧，减少了对较大尺度宏观空气分级燃烧的依赖。其可在合理配风下，充分利用煤的热解气化作用，并使主燃区的含氧量几乎为零，从而使主燃区的NOx很低。为了控制焦炭氮的转化，所述方案还采取了一些措施：燃尽风率较传统空气分级降低，助燃空气及时与煤粉逐渐均匀扩散混合，燃尽风在与主燃区距离较近的位置分级进入炉膛。但由于焦炭氮转化率与煤燃尽率几乎同步增加，设置分离燃尽风区的方案必然使未燃尽焦炭将部分焦炭氮带入燃尽区，造成部分焦炭氮在高氧浓度环境下转化，产生NOx浓度的阶跃，最终使NOx排放浓度的进一步降低存在一个极限。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提出一种煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置及燃烧方法。

本发明提供了一种煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置，该装置包括多切圆燃烧炉膛，所述多切圆燃烧炉膛包括炉膛角墙和炉膛侧墙，炉膛炉墙设置有一列以上的喷口组，所述喷口组包括粉下风喷口、气化喷口小组、助燃风喷口和顶部风喷口；

所述的气化喷口小组内包括第一一次风喷口组、第二一次风喷口组和气化风喷口组，其包括的第一一次风喷口、第二一次风喷口和气化风喷口按照气流水平旋转方向同向或者反向依次排列；

所述粉下风喷口设置于最下部的第一一次风喷口和/或第二一次风喷口的下方；

所述助燃风喷口设置于最上方的第一一次风喷口和/或第二一次风喷口的上方，或者所述助燃风喷口设置于最上方的气化风喷口的上方；

所述顶部风喷口设置于最上方的气化风喷口的上方，或者设置于最上方的第一一次风喷口和/或第二一次风喷口的上方；

所述顶部风喷口的高度不低于最上方的助燃风喷口。

所述第一一次风喷口组可以包括一个或两个以上的第一一次风喷口，所述第二一次风喷口组可以包括一个或两个以上的第二一次风喷口，所述气化风喷口组可以包括一个或两个以上的气化风喷口。

作为常识，炉膛角墙和炉膛侧墙都称为炉膛炉墙。

所述各列喷口组对应喷口在炉膛对应高度上共同形成假想切圆，使由喷口进入炉膛的气流共同形成旋转上升气流。

作为上述煤粉气化燃烧的低氮燃烧装置一种更好的选择，所述气化喷口小组内的第一一次风喷口、第二一次风喷口和气化风喷口沿气流水平旋转方向同向或反向依次排列；所述第一一次风喷口、第二一次风喷口和气化风喷口数量相同，并水平一一对应；或者，所述的第一一次风喷口、第二一次风喷口和气化风喷口数量不同，上下交错。