一種三次風(fēng)濃淡分離降低鍋爐NOx排放的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種降低鍋爐NOx排放的系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種三次風(fēng)濃淡分離降低鍋爐NOx排放的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于低揮發(fā)分的貧煤和無煙煤，我國燃煤電廠采用中間倉儲式煤粉鍋爐比較多，主要是因為熱風(fēng)送粉系統(tǒng)可以提高煤粉的著火性能。煤粉通過細(xì)粉分離器后大部分儲存在粉倉中，并利用經(jīng)過空預(yù)器加熱后的熱空氣作為一次風(fēng)輸送到爐內(nèi)參與燃燒，而細(xì)粉分離器分離排出的乏氣攜帶部分細(xì)煤粉作為三次風(fēng)輸入到爐內(nèi)進(jìn)行燃燒。由于三次風(fēng)濕度大、溫度低、速度高，煤粉濃度低且粒徑小，對爐內(nèi)燃燒造成較大干擾，特別是在煤粉的燃盡性方面的影響，從而造成較高的NOx排放。根據(jù)最新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)和《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13271-2014)的要求，這類鍋爐一般需要進(jìn)行改造，降低鍋爐NOx排放。目前，主流的低NOx燃燒技術(shù)包括空氣分級燃燒、煤粉再燃等技術(shù)，但對燃用低揮發(fā)分煤種的中間倉儲式鍋爐效果有限。根據(jù)某燃用無煙煤項目的工程經(jīng)驗，對帶有三次風(fēng)的燃燒系統(tǒng)采用空氣分級燃燒后，NOx排放依然在800?1100mg/Nm3，而在停磨的工況下，即無三次風(fēng)進(jìn)入爐膛的情況，同時降低二次風(fēng)量，NOx可降至500mg/Nm3左右，可見三次風(fēng)的存在大大制約了NOx的生成量。
[0003]目前針對含有三次風(fēng)鍋爐的低NOx燃燒，主要有以下3種方法:
[0004]—、收集濃縮三次風(fēng)中的細(xì)煤粉作為再燃燃料，文獻(xiàn)《三次風(fēng)中超細(xì)煤粉濃縮方法研究》(阮濤，2006年浙江大學(xué)碩士論文)、利用三次風(fēng)中細(xì)煤粉收集再燃降低NOx排放方法及系統(tǒng)(中國專利申請200410052977.4)中提到，采用動態(tài)分離器才能夠較有效地濃縮超細(xì)煤粉，這會大大增加煤粉管道的阻力，并增加了鍋爐系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低了運(yùn)行的可靠性。
[0005]二、對三次風(fēng)進(jìn)行簡單濃淡分離，一種降低燃煤鍋爐三次風(fēng)燃燒生成的氮氧化物的裝置(中國專利申請201120263247.4)中提出在三次風(fēng)噴口前的三次風(fēng)風(fēng)道上加裝濃淡分離裝置，將三次風(fēng)分為濃淡兩股并上下布置(濃煤粉氣流在下)輸入爐膛，使?jié)饷悍蹥饬骺梢栽诰植壳费醐h(huán)境中燃燒，降低燃燒生成的NOx。同樣，中間倉儲式制粉系統(tǒng)煤粉鍋爐及其三次風(fēng)布置結(jié)構(gòu)(中國專利申請201120172697.2)也提到采用濃縮煤粉的方法獲得濃煤粉氣流，并采用墻式布置的方法將噴口布置于最上層一次風(fēng)噴口到淡三次風(fēng)噴口之間。但三次風(fēng)中煤粉粒徑小(10?20μπι)，易隨氣流運(yùn)動，若采用常規(guī)的簡易撞擊式、彎管式或百葉窗式濃淡分離裝置，濃淡分離效果不明顯，無法達(dá)到濃縮煤粉的效果。
[0006]三、將三次風(fēng)噴口位置下移，中儲倉式熱風(fēng)送粉鍋爐的低氮燃燒裝置及使用方法(中國專利申請201310752275.6)提出將三次風(fēng)噴口下移到最上層一次風(fēng)附近，通過拉長兩層三次風(fēng)噴口間的距離強(qiáng)化三次風(fēng)煤粉燃燒，并利用揮發(fā)分快速析出還原NOx。但對于無煙煤等揮發(fā)分較低的煤，利用該方法來還原NOx結(jié)果并不理想，且上層三次風(fēng)的燃盡率較低。
[0007]因此，針對鍋爐三次風(fēng)燃燒排放的大量NOx，特別是針對低揮發(fā)分煤燃燒，需要一種全新的方法以及系統(tǒng)，來降低爐內(nèi)燃燒過程中NOx的排放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的是鍋爐三次風(fēng)NOx排放過高、飛灰含碳量高、燃盡率較低的技術(shù)問題。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種三次風(fēng)濃淡分離降低鍋爐NOx排放的系統(tǒng)，包括給煤機(jī)、磨煤機(jī)、粗粉分離器、細(xì)粉分離器和三次風(fēng)排粉風(fēng)機(jī)，所述細(xì)粉分離器連接煤粉倉和三次風(fēng)排粉風(fēng)機(jī)，煤粉倉通過風(fēng)粉混合器連接爐膛；
[0010]其特征在于:
[0011]所述三次風(fēng)排粉風(fēng)機(jī)出口連接煤粉濃淡分離器，煤粉濃淡分離器上設(shè)有用于調(diào)整濃、淡煤粉的分離量的裝置，煤粉濃淡分離器的出口段設(shè)有濃煤粉管和淡煤粉管;濃煤粉管連接至少一層爐膛主燃燒區(qū)中下部噴口，淡煤粉管連接至少一層爐膛主燃燒區(qū)上部噴口。
[0012]優(yōu)選地，所述濃煤粉管和淡煤粉管上均設(shè)有可調(diào)縮孔。
[0013]優(yōu)選地，與所述淡煤粉管連接的淡煤粉噴嘴為向下傾斜5。設(shè)置。
[0014]優(yōu)選地，所述煤粉濃淡分離器的進(jìn)口段設(shè)有用于調(diào)整濃、淡煤粉的分離量的分離葉片，所述分離葉片為可手動轉(zhuǎn)動一定角度的分離葉片。
[0015]優(yōu)選地，所述角度為±10°。
[0016]優(yōu)選地，所述粉濃淡分離器分離后的濃、淡兩股煤粉氣流，風(fēng)量比為1:1，粉量比大于 7:3。
[0017]優(yōu)選地，所述粉濃淡分離器增加的管道阻力小于1500Pa。
[0018]本發(fā)明還提供了一種三次風(fēng)濃淡分離降低鍋爐NOx排放的方法，采用上述的三次風(fēng)濃淡分離降低鍋爐NOx排放的系統(tǒng)，通過三次風(fēng)排粉風(fēng)機(jī)出口的煤粉濃淡分離器，將含有細(xì)煤粉的三次風(fēng)分離為濃、淡兩股煤粉氣流，分別噴入爐膛主燃燒區(qū)中下部和主燃燒區(qū)上部。
[0019 ]優(yōu)選地，根據(jù)配風(fēng)形式，布置至少一層高位燃盡風(fēng)噴嘴。
[0020]優(yōu)選地，所述濃煤粉流在主燃燒區(qū)中下部，替代部分二次風(fēng)，及早燃燒消耗氧氣，增強(qiáng)主燃燒區(qū)的還原性;淡煤粉在主燃燒區(qū)上部，增強(qiáng)主燃燒區(qū)上部對NOx的還原能力，相應(yīng)增加高位燃盡風(fēng)量，保證煤粉在燃盡區(qū)充分燃燒，降低飛灰含碳量，降低NOx排放。
[0021]本發(fā)明通過對三次風(fēng)中的細(xì)煤粉進(jìn)行濃淡分離，將分離后獲得的濃煤粉三次風(fēng)，替代一到兩層二次風(fēng)噴口，噴入爐膛主燃燒區(qū)中下部燃燒，減少主燃燒區(qū)的風(fēng)量，形成欠氧環(huán)境，增強(qiáng)主燃燒區(qū)氣氛的還原性，減少燃燒過程中NOx的排放;淡煤粉流作為細(xì)粉燃料噴入爐膛主燃燒區(qū)上部，迅速燃燒消耗部分氧氣，增強(qiáng)對主燃燒區(qū)上部區(qū)域?qū)Ox的還原能力；同時將主燃燒區(qū)減少的二次風(fēng)量補(bǔ)充到高位燃盡風(fēng)，增加煤粉的燃盡率。綜合考慮一、二、三次風(fēng)的布置方式，布置高位燃盡風(fēng)噴嘴，控制不同區(qū)域的風(fēng)量的分配以及總的空氣流量，從而優(yōu)化每個區(qū)域的過量空氣系數(shù)，在有效降低NOx排放的同時能最大限度地提高燃燒效率。此方法在提高主燃燒區(qū)及其上部對NOx的還原能力，同時保證煤粉在燃盡區(qū)充分燃燒，降低飛灰含碳量，降低NOx。
[0022]本發(fā)明提供的系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，不改變鍋爐原有制粉系統(tǒng)，在三次風(fēng)排粉機(jī)出口增加煤粉濃淡分離器，將三次風(fēng)有效分離為濃淡兩股氣流，濃煤粉流替代部分二次風(fēng)，在主燃燒區(qū)形成欠氧環(huán)境，增強(qiáng)主燃燒區(qū)氣氛的還原性，減少NOx的排放;淡煤粉流噴入主燃燒區(qū)上部，迅速著火燃燒消耗氧氣，增強(qiáng)爐內(nèi)NOx還原能力；主燃燒區(qū)減少的二次風(fēng)量補(bǔ)充到高位燃盡風(fēng)，保證了爐內(nèi)煤粉的燃盡率。對于低揮發(fā)分無煙煤，可降低NOx排放40%以上。
【附圖說明】
[0023]圖1為三次風(fēng)濃淡分離降低鍋爐NOx排放的系統(tǒng)示意圖；
[0024]圖2為常規(guī)的帶三次風(fēng)鍋爐燃燒器布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為實施例1提供的燃燒器布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為實施例2提供的燃燒器布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為實施例3提供的燃燒器布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6為實施例4提供的燃燒器布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖7為實施例5提供的燃燒器布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖8為實施例6提供的燃燒器布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖9為實施例7提供的燃燒器布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖10為實施例8提供的燃燒器布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖11為實施例9提供的燃燒器布置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0035]圖1為三次風(fēng)濃淡分離降低鍋爐NOx排放的系統(tǒng)示意圖，所述的三次風(fēng)濃淡分離降低鍋爐NOx排放的系統(tǒng)包括給煤機(jī)D，給煤機(jī)D通過下行干燥管E與磨煤機(jī)F連接，粗粉分離器G連接磨煤機(jī)F、下行干燥管E和細(xì)粉分離器H，細(xì)粉分離器H連接煤粉倉I和三次風(fēng)排粉風(fēng)機(jī)M，煤粉倉I經(jīng)由主給粉機(jī)K連接風(fēng)粉混合器J，風(fēng)粉混合器J連接爐膛;三次風(fēng)排粉風(fēng)機(jī)M連接煤粉濃淡分