一种利用活性气体调质煤粉再燃还原NOx的装置及方法

本发明涉及锅炉燃烧，特别是涉及一种利用活性气体调质煤粉再燃还原nox的装置及方法。

背景技术：

1、火电是我国电力的最主要来源。国家对大气污染治理力度不断加大，全国所有具备改造条件的燃煤电厂都已实现超低排放，其中氮氧化物排放浓度不高于50mg/m3(基准氧含量6％)。

2、目前，控制锅炉nox排放的措施有燃烧后的烟气净化和低nox燃烧等技术。燃烧后烟气净化技术(scr技术)可以大幅度降低nox排放，但其初投资巨大、运行费用昂贵。低nox燃烧技术是采用低nox燃烧器、燃料分级、空气分级等措施的炉内燃烧技术。因其初投资小，运行费用是零或很低而被普遍应用。

3、采用低nox燃烧技术时nox排放水平为130～400mg/m3，达到了在源头上控制nox排放的效果。传统的煤粉再燃技术使用空气输送再燃煤粉至再燃区，再燃煤粉燃烧产生氮基活性物质，与主燃区煤粉燃烧产生的nox进行还原反应，从而达到降低nox排放的目的。

4、但是，传统燃煤电厂采取空气输送再燃煤粉，输粉空气中所含氧气在再燃初期消耗大量再燃煤粉。为了保证在空气基本耗尽后能够参加还原nox的煤粉量，需要加大再燃煤粉比例直至到30％左右。由于再燃煤粉的燃尽时间短，高比例再燃煤粉将导致锅炉产生燃尽变差、运行和调整方式受限等一系列问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种利用活性气体调质煤粉再燃还原nox的装置及方法，保证降低nox排放的效果，又缓解使用高比例再燃煤粉导致的燃尽变差等问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种利用活性气体调质煤粉再燃还原nox的方法，包括以下步骤，

3、s1、将75-90％中高挥发分煤燃料经一次风携带依次经一次风管道、一次风喷口和煤粉燃烧室一侧的主燃烧器，热空气依次经二次风管道、二次风喷口和主燃烧器进入主燃区；

4、一次风率占10-50％，二次风率占50-90％。

5、s2、10-25％的中高挥发分煤燃料由再循环烟气携带经再燃煤粉管道、再循环烟气喷口进入主燃烧器上方的再燃燃烧器，同时，0-6％的调质气依次经调质气管道、调质气喷口和再循环烟气喷口进入再燃燃烧器，中高挥发分煤燃料和调质气在再燃燃烧器内混合后进入再燃区，中高挥发分煤燃料一喷入再燃区就迅速被调质气活化成气态chi、co、oh和h及高反应活性的焦炭；

6、s3、热空气依次经过分离燃尽风管道、分离燃尽风喷口和再燃燃烧器上方的燃尽燃烧器进入燃尽区，将燃烧产物燃尽。

7、优选的，主燃区过量空气系数控制在0.65～1.05，烟气的停留时间控制在0.2～1.4s左右。

8、优选的，再燃区的过量空气系数为0.6～0.95，烟气停留时间控制在0.2～1.3s。

9、优选的，燃尽区的过量空气系数为1.05～1.4，烟气停留时间控制在0.2～1.8s。

10、优选的，再循环烟气包括co2＝10-18％，o2＝4-10％，n2＝66-80％，h2o＝0-16％。

11、优选的，调质气包括天然气、一氧化碳、氢气、甲烷、煤制气和不饱和烃类气体中的一种或多种。

12、上述一种利用活性气体调质煤粉再燃还原nox的方法用装置，包括由下至上依次设置有主燃区、再燃区和燃尽区的煤粉燃烧室，主燃区连通的主燃烧器设有一次风喷口和二次风喷口，再燃区连通的再燃燃烧器设有再燃煤粉喷口，再燃煤粉喷口连通有调质气喷口，燃尽区连通的燃尽燃烧器设有分离燃尽风喷口。

13、优选的，一次风喷口远离主燃烧器的一端与一次风管道连通，二次风喷口远离主燃烧器的一端与二次风管道连通。

14、优选的，再燃煤粉喷口远离再燃燃烧器的一端分别与再燃煤粉管道和调质气喷口连通，调质气喷口远离再燃燃烧器的一端与调质气管道连通。

15、优选的，分离燃尽风喷口远离燃尽燃烧器的一端与分离燃尽风管道连通。

16、因此，本发明采用上述技术方案的有益效果为：

17、1、本发明将调质气喷口设置在再燃燃烧器处，利用强化燃烧原理使得调质气充分与氧气反应，通过燃烧反应消耗掉再循环烟气中的多余氧气，即利用较少的可燃气体量就可以获得一个还原性较强、温度合适的稳定调质区，进而对燃料进行调质，既保证降低nox排放的效果，又减少了再燃煤粉的比例；

18、2、本发明巧妙地利用活性气体做调质气对再燃煤粉调质，既能保证了降低nox排放的效果，又最大程度地减少了昂贵调质气的使用量，保证了装置投资和运行的经济性；

19、3、本发明利用调质气对再燃煤粉调质，调质气与循环烟气中的氧气迅速反应，释放了大量还原性自由基，保护了煤焦表面的活性位点，增强了焦炭还原no的能力，nox的脱除效率提高，调质气活化后焦炭的比表面积提高；

20、4、本发明提供的装置布置方便、煤种适应性强。

21、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种利用活性气体调质煤粉再燃还原nox的方法，其特征在于：包括以下步骤，s1、将75-90％中高挥发分煤燃料经一次风携带依次经一次风管道和一次风喷口喷入煤粉燃烧室一侧的主燃烧器，热空气依次经二次风管道、二次风喷口和主燃烧器进入主燃区；

2.根据权利要求1所述的一种利用活性气体调质煤粉再燃还原nox的方法，其特征在于：主燃区过量空气系数控制在0.65～1.05，烟气的停留时间控制在0.2～1.4s左右。

3.根据权利要求1所述的一种利用活性气体调质煤粉再燃还原nox的方法，其特征在于：再燃区的过量空气系数为0.6～0.95，烟气停留时间控制在0.2～1.3s。

4.根据权利要求1所述的一种利用活性气体调质煤粉再燃还原nox的方法，其特征在于：燃尽区的过量空气系数为1.05～1.4，烟气停留时间控制在0.2～1.8s。

5.根据权利要求1所述的一种利用活性气体调质煤粉再燃还原nox的方法，其特征在于：再循环烟气包括co2＝10-18％，o2＝4-10％，n2＝66-80％，h2o＝0-16％。

6.根据权利要求1所述的一种利用活性气体调质煤粉再燃还原nox的方法，其特征在于：调质气包括天然气、一氧化碳、氢气、甲烷、煤制气和不饱和烃类气体中的一种或多种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种利用活性气体调质煤粉再燃还原nox的方法用装置，其特征在于：包括由下至上依次设置有主燃区、再燃区和燃尽区的煤粉燃烧室，主燃区连通的主燃烧器设有一次风喷口和二次风喷口，再燃区连通的再燃燃烧器设有再燃煤粉喷口，再燃煤粉喷口连通有调质气喷口，燃尽区连通的燃尽燃烧器设有分离燃尽风喷口。

8.根据权利要求7所述的一种利用活性气体调质煤粉再燃还原nox的方法用装置，其特征在于：一次风喷口远离主燃烧器的一端与一次风管道连通，二次风喷口远离主燃烧器的一端与二次风管道连通。

9.根据权利要求7所述的一种利用活性气体调质煤粉再燃还原nox的方法用装置，其特征在于：再燃煤粉喷口远离再燃燃烧器的一端分别与再燃煤粉管道和调质气喷口连通，调质气喷口远离再燃燃烧器的一端与调质气管道连通。

10.根据权利要求7所述的一种利用活性气体调质煤粉再燃还原nox的方法用装置，其特征在于：分离燃尽风喷口远离燃尽燃烧器的一端与分离燃尽风管道连通。

技术总结本发明公开了一种利用活性气体调质煤粉再燃还原NO<subgt;x</subgt;的方法，包括以下步骤，中高挥发分煤燃料经一次风携带喷入煤粉燃烧室一侧的主燃烧器，热空气依次经主燃烧器进入主燃区；中高挥发分煤燃料由再循环烟气携带经再燃煤粉管道、再燃煤粉喷口进入主燃烧器上方的再燃燃烧器，调质气依次经调质气管道、调质气喷口和再燃煤粉喷口进入再燃燃烧器，中高挥发分煤燃料和调质气在再燃燃烧器内混合后进入再燃区；热空气依次经过分离燃尽风管道、分离燃尽风喷口和再燃燃烧器上方的燃尽燃烧器进入燃尽区，将燃烧产物燃尽。本发明采用上述步骤，使用调质气对固体燃料进行调质，既保证降低NO<subgt;x</subgt;排放的效果，又缓解使用高比例再燃煤粉导致燃尽变差等问题。技术研发人员：孙绍增,李玉凯,冯冬冬,张文达,赵义军,张林瑶受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/3/31