[发明专利]一种煤粉和氨混合燃料预热解燃烧系统和方法

说明书

本发明公开了一种煤粉和氨混合燃料预热解燃烧系统和方法，该系统包括锅炉，锅炉的每层燃烧器通过过渡烟道连通一台热解炉，煤粉与一次风混合后，分多路连通每台热解炉的入口，二次风切向连通每台热解炉；液氨储罐出口连通蒸发器液氨入口，蒸发器氨气出口的氨气通过氨气总管路后分多路氨气支路连通每个过渡烟道的氨喷口，氨气总管路上设置有总调节阀，每路氨气支路上设置调节阀；本发明还公开了该系统的工作方法，本发明系统和方法具有大比例掺烧氨、低氮氧化物排放的优点。

技术领域

本发明涉及混氨燃料发电技术，具体为一种煤粉和氨混合燃料预热解燃烧系统和方法。

背景技术

目前我国燃煤发电二氧化碳排放约为540克/千瓦时，减少火力发电厂燃煤锅炉的二氧化碳排放仍有相当大的潜力。为了减少碳排放量，火电厂需要改变传统的高碳排放的燃煤发电方式，通过在前端燃用无碳燃料，如生物质、氢和氨等替代燃料，来实现减煤减碳。

氨具有燃料属性，其能量密度与化石燃料相当，将氨直接燃烧可以减少裂解为氢过程中的能量损耗。另一方面，氨是一种可再生清洁无碳燃料，燃烧过程无温室气体排放，在碳达峰和碳中和的大背景下，开发并利用氨的高效低污染燃烧技术可以成为解决化石能源替代、实现火电机组降低碳排放的有效途径之一。

氨的层流火焰速度较低，难以单独稳定燃烧，将氨与碳氢燃料进行掺混是提高氨燃烧速率的主要手段。研究表明，掺氨比例提高会降低锅炉效率，对于燃煤锅炉，目前掺氨比例很难突破10％，要实现更大比例的氨气掺混，需要研发新的燃烧技术。

氨中燃料氮含量过高，尾气中普遍存在较高的未燃尽氨和氮氧化物，如何在保证稳定燃烧的同时降低氮氧化物排放是制约氨燃料利用的主要瓶颈。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种大比例掺烧氨、低氮氧化物排放的煤粉和氨混燃发电的系统和方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种煤粉和氨混合燃料预热解燃烧系统，包括锅炉8，锅炉8的每层燃烧器通过过渡烟道连通一台热解炉，煤粉1与一次风2混合后，分多路连通每台热解炉的入口，二次风3切向连通每台热解炉；液氨储罐9出口连通蒸发器10液氨入口，蒸发器10氨气出口的氨气11通过氨气总管路后分多路氨气支路连通每个过渡烟道的氨喷口，氨气总管路上设置有总调节阀12，每路氨气支路上设置调节阀。

锅炉8变负荷运行时，根据负荷启停相应数量的热解炉。

所述热解炉的数量为2-4台。

所述的煤粉和氨混合燃料预热解燃烧系统的工作方法，包括如下步骤：

1)煤粉1与一次风2混合后，分多路分别送入第一台热解炉；二次风3由切向送入第一台热解炉，提供氧气助燃的同时，携带煤粉贴壁旋转前进；在第一台热解炉中，煤粉1发生热解反应生成热解气，生成的热解气的主要成分为一氧化碳、甲烷和氢气；

2)液氨储罐9中的液氨进入蒸发器10后，吸热气化成为氨气11；氨气11通过对应的氨喷口喷入相应层过渡烟道中，在过渡烟道中，氨气11与热解气混合并还原热解气中的氮氧化物；

3)热解气与氨气11一起通过锅炉8的每层过渡烟道进入锅炉8中燃烧，热解气燃烧后生成二氧化碳和水，氨气11燃烧后生成氮气和水，燃烧反应放出的热量用于锅炉发电；

4)锅炉8变负荷运行时，根据负荷启停相应数量的热解炉，具体为：高负荷时增加投运的热解炉数量，低负荷时减少投运的热解炉数量；每台热解炉启动时，打开相应的氨喷口和调节阀；热解炉关停时，关闭相应的氨喷口和调节阀；通过总调节阀12调整氨气与煤粉的掺混比例，通过每层调节阀精细调整每层燃烧器中氨流量，实现氨的低氮氧化物稳定燃烧。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：