一种应用于流化床锅炉的低碳低氮燃烧方法

本发明属于流化床低碳降氮，尤其涉及一种应用于流化床锅炉的低碳低氮燃烧方法。

背景技术：

1、国家经济的发展离不开能源的支撑，能源发挥着无可替代的作用。相比于天然气和石油，煤炭资源含量丰富，短期内国家的经济发展离不开煤炭资源，近五年来国家虽然煤炭消费量逐年降低，但是相比于其他两种化石能源，煤炭在整个能源的消费中占比较大，未来一段时间甚至较长时间内，依然是煤炭消费大国。

2、在煤炭资源的构成中，低阶煤占比丰富，达到煤炭资源总量的55％左右，低阶煤通常具有较高的挥发分、水分和氧含量。采用热解技术，可将低阶煤转化为半焦、煤气和煤焦油，热解煤气可以用作燃气。热解煤气的主要组分为h2、ch4、co和cnhm。

3、煤炭的大量使用不仅给自然环境造成了严重污染，而且由于燃煤排放大量co2等温室气体使温室气体减排任务更加艰巨。煤炭的主要利用方式是燃烧，氮氧化物是煤燃烧过程中产生的主要大气污染物，是“煤烟型”大气污染的主要污染成分之一。燃煤释放的氮氧化物会对人类社会产生诸多严重危害。主要表现为：nox是有毒气体，其在空气中的浓度达到一定值时会使人中毒甚至死亡；nox和so2一起参与化学作用形成酸雨，造成土壤和水体的酸化污染；nox还是光化学烟雾的重要成分，可以参与破坏植物光合作用等生长环节；n2o不仅会间接破坏臭氧层致使人类受到过多紫外线辐射，而且还是温室气体之一。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种应用于流化床锅炉的低碳低氮燃烧方法，解决流化床锅炉燃烧带来的二氧化碳和氮氧化物高排放的问题，降低燃烧排放的二氧化碳和氮氧化物。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种应用于流化床锅炉的低碳低氮燃烧方法，包括以下步骤：

4、将煤热解气预热；

5、预热后的煤热解气分两路，分别从流化床锅炉布风板底部的空气入口和一二次风空气入口进入炉膛。

6、优选的，采用空气预热器对煤热解气进行预热，所述空气预热器是原设备中的空气预热器，不需要改造。将煤热解气经空气预热器预热之后，煤热解气有效地利用了流化床尾部烟道的烟气余热，通过空气预热器的热交换，能够减少排烟热损失，提高锅炉效率；提高煤热解气和空气的温度，有效快速地参与炉膛反应。

7、优选的，所述预热的温度为120℃-160℃，这个温度区间可以充分利用烟气余热，提高锅炉热效率，而且这个温度的煤热解气进入炉膛之后也能减少温差，快速参与反应。

8、优选的，第一路预热后的煤热解气经高压风机加压，从流化床锅炉布风板底部的空气入口随煤粉进入炉膛。

9、优选的，第一路预热后的煤热解气占总煤热解气的40％-70％。

10、优选的，所述高压风机加压的压力为9-15kpa，从流化床锅炉布风板底部进入的空气有使料层充分流化、控制床温和保证初期流化燃烧的作用。

11、将预热后的第一路煤热解气经高压风机加压，从流化床锅炉布风板底部的空气入口随煤粉进入炉膛，空气的目的使料层充分流化、控制床温和保证初期流化燃烧，进入的煤热解气改善燃烧，加快燃烧速率，使火焰温度提高。

12、优选的，第二路预热后的煤热解气经空压机加压后，通过流化床锅炉一二次空气入口，进入炉膛参与煤粉燃烧。

13、优选的，经空压机加压后的气体流速达到50m/s以上，二次风要求有足够的穿透力，二次风从炉膛短方向进入，形成射入燃烧室的强冲气流。

14、优选的，第二路预热后的煤热解气随二次风进入炉膛降低氮氧化物等燃烧产物的生成。

15、将预热后的第二路煤热解气经空压机加压后，通过流化床锅炉一二次空气入口，进入炉膛参与煤粉燃烧，二次风的进入增加颗粒之间的相互运动、摩擦和撞击，便于剥离焦炭粒子表面灰壳，促进其与氧气的接触，确保悬浮段快速流化和气力输送区域燃料的燃烧效率，提高燃尽率；煤热解气中的氢气和甲烷的进入加速了反应的进行，同时优化了燃烧，进一步地还原了一氧化氮，从而减少了氮氧化物和二氧化碳的生成。

16、优选的，甲烷喷入锅炉炉膛，能够增加再燃区chi基团的含量，使氮氧化物的还原效率提高。甲烷降低氮氧化物的机理是碳氢化合物chi能够与no反应减少nox的生成。具体反应机理：

17、ch+no→hcn+o

18、ch2+no→hcn+oh

19、ch3+no→hcn+h2o

20、煤热解气中含有大量的甲烷可以为碳氢化合物提供原料，其机理为：

21、

22、

23、

24、

25、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

26、煤热解气是指大量富氢富甲烷气体的煤热解气，含有大量的ch4和h2，在预热过程中，煤热解气与空气经空气预热器与尾部烟气进行热交换，温度达到120℃-160℃的煤热解气和空气分两路进入炉膛，第一路经高压风机加压从流化床锅炉布风板底部的空气入口进入炉膛，空气的目的使料层充分流化、控制床温和保证初期流化燃烧，进入的煤热解气改善燃烧，加快燃烧速率，使火焰温度提高；第二路经流化床锅炉一二次风进入炉膛参与燃烧；煤热解气的主要成分甲烷和氢气的加入在炉膛中造成了还原性气氛，大量还原了一氧化氮，抑制了氮氧化物的生成，同时减少了二氧化碳的生成，达到减少氮氧化物和二氧化碳的目的。

27、本发明在流化床锅炉一二次风入口通入富氢气体燃料，具体富氢替代燃料为以氢气和甲烷为主要成分的煤热解气，在源头减少煤的消耗量；采用煤热解气作为替代燃料，还可以实现从源头上减少二氧化碳和氮氧化物；在燃烧过程中甲烷和氢气具有强还原性，还原一氧化氮从而减少氮氧化物的产生同时减少二氧化碳的产生，达到大幅减碳降氮的良好效果。本发明应用于流化床锅炉的低碳低氮燃烧方法具有绿色环保、经济性低和不需要改造设备的优点。

技术特征：

1.一种应用于流化床锅炉的低碳低氮燃烧方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的应用于流化床锅炉的低碳低氮燃烧方法，其特征在于，采用空气预热器对煤热解气进行预热。

3.根据权利要求2所述的应用于流化床锅炉的低碳低氮燃烧方法，其特征在于，所述预热的温度为120℃-160℃。

4.根据权利要求1所述的应用于流化床锅炉的低碳低氮燃烧方法，其特征在于，第一路预热后的煤热解气经高压风机加压，从流化床锅炉布风板底部的空气入口随煤粉进入炉膛。

5.根据权利要求4所述的应用于流化床锅炉的低碳低氮燃烧方法，其特征在于，第一路预热后的煤热解气占总煤热解气的40％-70％。

6.根据权利要求4所述的应用于流化床锅炉的低碳低氮燃烧方法，其特征在于，所述高压风机加压的压力为9-15kpa。

7.根据权利要求1所述的应用于流化床锅炉的低碳低氮燃烧方法，其特征在于，第二路预热后的煤热解气经空压机加压后，通过流化床锅炉一二次空气入口，进入炉膛参与煤粉燃烧。

8.根据权利要求7所述的应用于流化床锅炉的低碳低氮燃烧方法，其特征在于，经空压机加压后的气体流速达到50m/s以上。

技术总结本发明公开了一种应用于流化床锅炉的低碳低氮燃烧方法，属于流化床低碳降氮技术领域，本发明在流化床锅炉一二次风入口通入富氢气体燃料，具体富氢替代燃料为以氢气和甲烷为主要成分的煤热解气，本发明采用煤热解气作为替代燃料，不仅在源头减少煤的消耗量，而且实现从源头上减少二氧化碳和氮氧化物；在燃烧过程中甲烷和氢气具有强还原性，还原一氧化氮从而减少氮氧化物的产生同时减少二氧化碳的产生，达到大幅减碳降氮的良好效果，具有绿色环保、经济性低和不需要改造设备的优点。技术研发人员：龚志军,贾智元,姜明明,陈义元受保护的技术使用者：内蒙古科技大学技术研发日：技术公布日：2024/3/17