一种混合气体再燃低氮燃烧系统的制作方法

本发明涉及超低氮燃烧技术领域，尤其涉及一种混合气体再燃低氮燃烧系统。

背景技术：

大型发电机组锅炉中，一般是采用空气和燃料进行燃烧用于发电，上述燃料燃烧过程中排放的氮氧化物(NOx)是空气污染的主要来源之一。

现有技术中，一般采用低氮燃烧技术，来减少燃烧排放的NOx，即以空气和燃料分级送入炉膛内，通过燃料富集形成还原区从而降低氮氧化物排放。

本申请发明人在实现本申请实施例技术方案的过程中，至少发现现有技术中存在如下技术问题：

现有的方法中，将空气和燃料分级送入炉膛内，仅少量减少了NOx的排放，仍存在燃烧后的氮氧化物含量较高的技术问题。

技术实现要素：

本发明通过提供一种混合气体再燃低氮燃烧系统，用以解决现有将空气和燃料分级送入炉膛内的低氮燃烧系统中，仍存在燃烧后的氮氧化物含量较高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种混合气体再燃低氮燃烧系统，应用于300MW发电机组锅炉，所述燃烧系统包括：主燃烧子系统、还原子系统和再燃还原子系统；

所述主燃烧子系统包括至少两个煤粉层，用于燃烧煤粉；

所述还原子系统用于还原由所述主燃烧子系统产生的第一氮氧化物；

所述再燃还原子系统用于燃烧所述主燃烧系统中未燃烧的煤粉和进一步还原所述主燃烧系统产生的第二氮氧化物；

其中，所述主燃烧子系统、所述还原子系统和所述再燃还原子系统在所述锅炉炉膛内从下至上分布。

优选的，所述主燃烧子系统还包括焦炉气层，设置于所述煤粉层之间。

优选的，所述主燃烧子系统还包括两层高炉煤气层，所述高炉煤气层位于所述锅炉炉膛的底部。

优选的，所述还原子系统包括至少两个分离燃尽风。

优选的，所述再燃还原子系统包括第一分离燃尽风、第二分离燃尽风和再燃气体燃烧器，其中，所述再燃气体燃烧器设置于所述第一分离燃尽风与第二分离燃尽风之间靠近所述第二分离燃尽风的位置，所述再燃气体燃烧器中包含焦炉煤气通道和高炉煤气通道。

优选的，所述再燃还原子系统还包括：再燃喷口，所述再燃喷口与所述焦炉煤气通道、高炉煤气通道连接。

优选的，所述再燃还原子系统还包括第一阀门组，用于控制所述焦炉煤气通道中的第一通气量。

优选的，所述再燃还原子系统还包括第二阀门组，用于控制所述高炉煤气通道中的第二通气量。

优选的，所述燃烧系统还包括风箱组件，设置于所述锅炉的两侧壁上。

优选的，所述煤粉层的数量为五个。

与现有技术相比，本发明提供一种混合气体再燃低氮燃烧系统具有如下优点和有益效果：

在现有的分级燃烧系统的基础上，通过设置包括主燃烧子系统、还原子系统和再燃还原子系统的混合气体再燃低氮燃烧系统，所述主燃烧子系统、所述还原子系统和所述再燃还原子系统在所述锅炉炉膛内从下至上分布，主燃烧子系统包括至少两个煤粉层，通过所述主燃烧子系统燃烧煤粉，燃烧煤粉的中间产物进入还原子系统，然后通过还原子系统还原由所述主燃烧子系统产生的第一氮氧化物；再通过燃还原子系统用于燃烧所述主燃烧系统中未燃烧的煤粉和进一步还原所述主燃烧系统产生的第二氮氧化物，解决了现有技术中将空气和燃料分级送入炉膛内的低氮燃烧系统中，存在的燃烧后氮氧化物含量较高的技术问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的混合气体再燃低氮燃烧系统的结构图；

图2为本发明实施例提供的锅炉炉膛的内部结构图；

图3为本发明一优选实施例提供的锅炉炉膛的内部结构示意图；

图4为图1中提供的混合气体再燃低氮燃烧系统中再燃还原子系统的结构图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种混合气体再燃低氮燃烧系统，用以解决现有将空气和燃料分级送入炉膛内的低氮燃烧系统中，仍存在燃烧后的氮氧化物含量较高的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种混合气体再燃低氮燃烧系统，应用于300MW发电机组锅炉，所述燃烧系统包括：主燃烧子系统、还原子系混合气体再燃低氮燃烧系统统和再燃还原子系统；所述主燃烧子系统包括至少两个煤粉层，用于燃烧煤粉；所述还原子系统用于还原由所述主燃烧子系统产生的第一氮氧化物；所述再燃还原子系统用于燃烧所述主燃烧系统中未燃烧的煤粉和进一步还原所述主燃烧系统产生的第二氮氧化物；其中，所述主燃烧子系统、所述还原子系统和所述再燃还原子系统在所述锅炉炉膛内从下至上分布。

通过从下至上设置的主燃烧子系统、还原子系统和再燃还原子系统，主燃烧子系统燃烧煤粉产生的中间产物进入还原子系统，通过还原子系统对上述中间产物中的第一氮氧化物进行还原，减少了氮氧化物的含量，再通过再燃还原子系统对所述主燃烧系统中未燃烧的煤粉进行充分燃烧，和进一步还原所述主燃烧系统产生的第二氮氧化物(即还原子系统未处理的那部分氮氧化物)，这样可以使得煤粉充分燃烧，并且大大减少了氮氧化物的含量，解决了现有将空气和燃料分级送入炉膛内的低氮燃烧系统中，存在的燃烧后氮氧化物含量较高的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

为了解决现有技术中现有将空气和燃料分级送入炉膛内的低氮燃烧系统中，仍存在燃烧后的氮氧化物含量较高的技术问题，本发明实施例提供了混合气体再燃低氮燃烧系统，应用于300MW发电机组锅炉，请参见图1，混合气体再燃低氮燃烧系统包括：主燃烧子系统101、还原子系统102和再燃还原子系统103；

所述主燃烧子系统101包括至少两个煤粉层，用于燃烧煤粉；

所述还原子系统102用于还原由所述主燃烧子系统101产生的第一氮氧化物；

所述再燃还原子系统103用于燃烧所述主燃烧系统中未燃烧的煤粉和进一步还原所述主燃烧系统产生的第二氮氧化物；

其中，所述主燃烧子系统101、所述还原子系统102和所述再燃还原子系统103在所述锅炉炉膛内从下至上分布。

在具体的实施过程中，为了燃烧的需要，可以在主燃烧子系统中设置多个煤粉层，用来燃烧煤粉，关于主燃烧子系统的具体设置与现有的燃烧系统类似，上述燃烧子系统燃烧煤粉后，产生的物质包括未充分燃烧的煤粉、氮氧化物和其他。上述物质进入还原子系统中，通过还原子系统还原由所述主燃烧子系统产生的第一氮氧化物，即上述物质中的部分氮氧化物，此时还有大部分氮氧化物未处理以及部分煤粉未充分燃烧，进一步通过所述再燃还原子系统燃烧未燃烧的煤粉和还原所述主燃烧系统产生的第二氮氧化物，即还原子系统未处理的氮氧化物，从而实现煤粉的充分燃烧，并且大大减少了氮氧化物的含量，解决了现有将空气和燃料分级送入炉膛内的低氮燃烧系统中，仍存在燃烧后的氮氧化物含量较高的技术问题。换句话说，现有技术中，采用低氮燃烧技术，来减少燃烧排放的NOx，即以空气和燃料分级送入炉膛内，通过燃料富集形成还原区从而降低氮氧化物排放，但是从炉膛内部的结构来看，现有的燃尽风距离煤粉燃烧器的距离短且风量较小，无法建立较大的还原区，即还原氮氧化物的能力有限，只能还原极少量的氮氧化物，本发明基于此，通过设置还原子系统来还原由所述主燃烧子系统产生的第一氮氧化物；并进一步设置所述再燃还原子系统用于燃烧所述主燃烧系统中未燃烧的煤粉和进一步还原所述主燃烧系统产生的第二氮氧化物；通过再燃烧子系统可以建立较大的的还原区，从而进一步降低氮氧化物的含量。

下面请结合图2，具体介绍本发明实施例中混合气体再燃低氮燃烧系统，锅炉炉膛的结构分布，由于所述主燃烧子系统101、所述还原子系统102和所述再燃还原子系统103在所述锅炉炉膛内从下至上分布，在炉膛内部分成了主燃烧区Ⅲ、还原区Ⅱ和再燃还原区Ⅰ。

实施例二

为了更好的理解上述技术方案，本实施例提供了一种优选实施方式，具体设置了主燃烧子系统、还原子系统和再燃还原子系统的结构，具体参见图1、图3和图4，所述燃烧系统包括：主燃烧子系统101、还原子系统102和再燃还原子系统103；所述主燃烧子系统101包括至少两个煤粉层，用于燃烧煤粉；所述还原子系统102用于还原由所述主燃烧子系统产生的第一氮氧化物；所述再燃还原子系统103用于燃烧所述主燃烧系统101中未燃烧的煤粉和进一步还原所述主燃烧系统产生的第二氮氧化物；其中，所述主燃烧子系统101、所述还原子系统102和所述再燃还原子系统103在所述锅炉炉膛内从下至上分布。

优选的，所述主燃烧子系统101还包括焦炉气层，设置于所述煤粉层之间，在煤粉层之间加入焦炉煤气层，焦炉煤气中的H2可优先与氧气结合，使得煤粉缺氧燃烧，可在生成NO_X阶段得到有效控制。

优选的，所述主燃烧子系统101还包括两层高炉煤气层，所述高炉煤气层位于所述锅炉炉膛的底部，在锅炉底部加入高炉煤气可以起到托火的作用，延长炉渣的下落，同时高炉煤气热值低，燃烧时间长，随着烟气的上升，到达火焰中心时，起到了降低火焰中心温度、稀释氧浓度的作用，降低了热力型氮氧化物的生成。

具体来说，可以将主燃烧子系统101的煤粉层的数量设置为五个，焦炉气层设置于煤粉层之间，则焦炉气层为四个，煤粉层与焦炉气层交错分布，使得煤粉缺氧燃烧，减少氮氧化物的产生，作为优选，每层高炉煤气的气量为6万立/时；每层焦炉煤气为气量0.5万立/时。

优选的，所述还原子系统102包括至少两个分离燃尽风，分别为第三分离燃尽风6和第四分离燃尽风7。

具体来说，在主燃烧子系统的101上方设置还原子系统102，所述第三分离燃尽风6和第四分离燃尽风7，用于还原部分由主燃烧系统产生的氮氧化物。

具体参见图3，为本发明实施例提供的燃烧系统中，炉膛内分布的一种优选方式的结构图，第一分离燃尽风1、再燃气体燃烧器2和第二分离燃尽风3构成了再燃还原区，再燃还原子系统的结构图具体参见图4。第三分离燃尽风6和第四分离燃尽风7构成了还原区，位于再燃还原区的下方，还原区的下方为主燃烧区，包括五个煤粉层16，14，12，10，8，设置于上述煤粉层之间的四层焦炉煤气15，13，11，9，以及设置于主燃烧区Ⅲ底部的两层高炉煤气17，18，通过上述设置，可以解决现有技术中将空气和燃料分级送入炉膛内的低氮燃烧系统中，仍存在燃烧后的氮氧化物含量较高的技术问题。

优选的，所述再燃还原子系统102包括第一分离燃尽风1、第二分离燃尽风3和再燃气体燃烧器2，其中，所述再燃气体燃烧器2设置于所述第一分离燃尽风1与第二分离燃尽风之间3靠近所述第二分离燃尽风3的位置，所述再燃气体燃烧器2中包含焦炉煤气通道4和高炉煤气通道5。

优选的，所述再燃还原子系统103还包括：再燃喷口21，所述再燃喷口21与所述焦炉煤气通道4、高炉煤气通道5连接。所述再燃还原子系统103还包括第一阀门组19，用于控制所述焦炉煤气通道中的第一通气量。所述再燃还原子系统103还包括第二阀门组20，用于控制所述高炉煤气通道中的第二通气量。再燃喷口21与所述焦炉煤气通道、高炉煤气通道连接，并通过第一阀门组19控制第一通气量、第二阀门组20控制第二通气量，从而可以控制再燃喷口21的气体流量，实现锅炉超低氮运行和启炉、锅炉低负荷稳燃时点火装置稳定运行之间灵活切换应用。举例来说，可以将焦炉煤气通道4、高炉煤气通道5中的焦炉煤气和高炉煤气的气量分别设置为，高炉煤气5万立/时，焦炉煤气量1.5万立/时，在与现有的燃用煤种相同的情况下，本发明可以保证炉膛出口NOx排放浓度<120mg/Nm³，并保证锅炉的效率。比现有的低NOx燃烧系统全煤工况指标低100mg/Nm³。如不考虑脱硝系统改造昂贵的初期投资、贷款利息、催化剂更换、设备维护及电耗等,则单台锅炉液氨年耗量比常规低NOx燃烧器改造指标情况下减少约225吨。按液氨市场价3500元/吨计，单台锅炉每年节省液氨费用约79万。

为了配合燃尽风系统取风，所述燃烧系统还包括风箱组件，设置于所述锅炉的两侧壁上，并且可以引入燃尽风等压风箱，实现燃烧后精确配风需要。

本发明提供的300MW发电机组锅炉分级燃烧系统的有益效果如下：

在现有的分级燃烧系统的基础上，通过设置包括主燃烧子系统、还原子系统和再燃还原子系统的混合气体再燃低氮燃烧系统，所述主燃烧子系统、所述还原子系统和所述再燃还原子系统在所述锅炉炉膛内从下至上分布，主燃烧子系统包括至少两个煤粉层，通过所述主燃烧子系统燃烧煤粉，燃烧煤粉的中间产物进入还原子系统，然后通过还原子系统还原由所述主燃烧子系统产生的第一氮氧化物；再通过燃还原子系统用于燃烧所述主燃烧系统中未燃烧的煤粉和进一步还原所述主燃烧系统产生的第二氮氧化物，解决了现有技术中将空气和燃料分级送入炉膛内的低氮燃烧系统中，存在的燃烧后氮氧化物含量较高的技术问题。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明示意图包含这些改动和变型在内。