一种低氮燃烧的层燃锅炉系统的制作方法

本实用新型属于锅炉行业中的低氮燃烧改造技术领域，具体涉及一种低氮燃烧的层燃锅炉系统。

背景技术：

我国工业锅炉以燃煤为主，其中层燃锅炉占总台数的93.7％，而室燃炉和循环流化床锅炉只占总台数的6.3％。根据测算数据，我国现有燃煤工业锅炉总蒸发量为250万t/h，占全国工业锅炉总台数和总蒸发量的85％左右，每年消耗原煤约6.9亿t，氮氧化物(NOX)排放量为271万t，工业锅炉效率低、燃烧排放的NOX浓度一般为400-800mg/m³，对人体健康和生态环境构成巨大的威胁。

目前国内外研究开发NOX排放控制技术主要是针对火电行业，实施最多的是低氮燃烧技术和烟气脱硝技术。烟气脱硝技术以选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)为主，国内烟气脱硝技术仅处于初步应用阶段。近年来随着对低氮燃烧技术的研发，国内已经基本具有自行设计、自行制造和自行安装调试的能力，低氮燃烧技术已成为中国燃煤电厂NOX控制的首选技术。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提供一种低氮燃烧的层燃锅炉系统，通过燃料分级燃烧、一次风分仓调节控制、增加二次风喷口、烟气再循环的共同作用，降低NOX的排放。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种低氮燃烧的层燃锅炉系统，包括炉膛、与炉膛顶部连通的烟道和设置在炉膛底部的炉排，所述炉膛设有前拱和后拱，所述烟道的出口通过烟气管道依次连接有烟气除尘脱硫装置、引风机和烟囱，所述炉膛中增设有一竖拱，所述竖拱将炉膛燃烧室分成前部的挥发分析出区与后部的NOX还原区，所述炉排下部设有六个风室，沿由前拱到后拱的方向分别为第一风室、第二风室、第三风室、第四风室、第五风室和第六风室，所述挥发分析出区与所述第一风室、第二风室相对应，所述NOX还原区与其它风室相对应；所述风室通过一次风送风管道连接有一次风机，所述炉膛的后拱上部的喉部设有二次风喷口，所述二次风喷口通过二次风送风管道连接有二次风机；还包括一次风烟气管道、二次风烟气管道，所述一次风烟气管道、二次风烟气管道的进气口与所述烟气管道连接，其连接点位于所述引风机与烟囱之间，所述一次风烟气管道、二次风烟气管道的出气口分别与所述一次风送风管道、二次风送风管道相连通，所述一次风烟气管道、二次风烟气管道上分别设有一次循环风机、二次循环风机。

优选的，所述二次风送风管道的送风量为总风量的的15-20％。

优选的，所述二次风喷口设有若干个，且分布均匀，每相邻两个二次风喷口之间的间距是250-300mm。

优选的，所述二次风喷口处的喷嘴采用耐高温耐磨损的的铸钢(RTCr)。

优选的，所述喷嘴的直径为40-60mm。

优选的，所述竖拱设于所述第二风室与第三风室之间。

本实用新型的有益效果表现在：

1.通过燃料分级燃烧、分室供风，抑制NOX生成，最终达到降低烟气中氮氧化物排放的目的，NOX排放量降到200mg/m³以下；

2.再循环烟气与空气分级燃烧密切配合，优化了一、二次风的配比，再循环烟气量可以调节，促进可燃气体的燃尽；

3.采用再循环的层燃炉煤层温度(1200-1380℃)低于传统温度(1350-1450℃)，这种较低的温度更有利于炉内钙脱硫；

4.通过对以上锅炉炉膛结构的改造，锅炉受热面积并不改变，并可提高锅炉燃烧温度，在降低NOX排放的条件下，锅炉的燃烧效率不会降低。

附图说明

图1为本实用新型一种低氮燃烧的层燃锅炉系统的整体结构示意图。

图中：1-炉膛、2-烟道、3-前拱、4-后拱、5-烟气除尘脱硫装置、6-引风机、7-烟囱、8-竖拱、9-挥发分析出区、10-NOX还原区、11-第一风室、12-第二风室、13-一次风送风管道、14-一次风机、15-二次风喷口、16-二次风送风管道、17-二次风机、18-一次风烟气管道、19-二次风烟气管道、20-一次循环风机、21-二次循环风机。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示的一种低氮燃烧的层燃锅炉系统，包括炉膛1、与炉膛1顶部连通的烟道2和设置在炉膛1底部的炉排，所述炉膛1设有前拱3和后拱4，所述烟道2的出口通过烟气管道依次连接有烟气除尘脱硫装置5、引风机6和烟囱7，所述炉膛1中增设有一竖拱8，所述竖拱8将炉膛1燃烧室分成前部的挥发分析出区9与后部的NOX还原区10，所述炉排下部设有六个风室，沿由前拱3到后拱4的方向分别为第一风室11、第二风室12、第三风室、第四风室、第五风室和第六风室，所述竖拱8设于所述第二风室12与第三风室之间。所述挥发分析出区9与所述第一风室11、第二风室12相对应，所述NOX还原区10与其它风室相对应；所述风室通过一次风送风管道13连接有一次风机14，所述炉膛1的后拱4上部的喉部设有二次风喷口15，所述二次风喷口15通过二次风送风管道16连接有二次风机17；还包括一次风烟气管道18、二次风烟气管道19，所述一次风烟气管道18、二次风烟气管道19的进气口与所述烟气管道连接，其连接点位于所述引风机6与烟囱7之间，所述一次风烟气管道18、二次风烟气管道19的出气口分别与所述一次风送风管道13、二次风送风管道16相连通，所述一次风烟气管道18、二次风烟气管道19上分别设有一次循环风机20、二次循环风机21。

炉膛1中增设竖拱8，将炉膛1内部分隔成前后两部分，从而改变层燃炉内部燃烧结构，使锅炉的低氮燃烧分为两个阶段，第一阶段为挥发分析出区9，第二阶段为NOX还原区10。增加炉排下风室的数量，第一风室11、第二风室12对应挥发分析出区9，为贫氧燃烧区，在挥发分析出区9，由于供风量较少、温度较低，煤在该位置经过复杂的热解反应生成CH4、HCN和NH3、CO等，由于含氧量低，较容易形成还原性气氛，生成少量的NO。其余风室对应NOX还原区10，为焦炭氧化区、燃烧区及燃尽区，由于过量空气系数高，形成氧化气氛，在挥发分析出区9生成的CH4、HCN和NH3等还原性气体进一步与NO、O2反应，生成N2和水，实现燃料分级燃烧，通过优化供风实现焦炭还原NO兼顾C燃尽，从而最终达到降低烟气中氮氧化物排放的目的。主要的反应式如式(1)-式(5):

4NO+CH4→2N2+CO2+H2O (1)

NO+2HCN+2O2→3N2+2CO2+H2O (2)

2NO+C→N2+2CO (3)

2NO+2CO→N2+CO2 (4)

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O (5)

通过增加均匀分布的二次风喷口15，使二次风与炉膛1烟气充分接触，优化一、二次风配比，二次风送风管道16的送风量为总风量的的15-20％。二次风喷口15处的喷嘴采用耐高温耐磨损的的铸钢(RTCr)，有利于二次风的穿透力，强化二次风与炉膛1烟气的混合，从而使温度均匀，避免火焰上部局部形成高温区，抑制NOX的形成。

增加烟气再循环烟道系统，是在锅炉脱硫及除尘之后的烟道抽取一部分低温烟气经新增一次循环风机20及二次循环风机21分别送入各风室及炉膛1，即一次循环风机20将烟道2的烟气送入一次风送风管道13，在一次风送风管道13内与一次风机14送入的风按一定比例混合，在一次风机14的作用下，将混有烟气的风经过一次风送风管道13送入到风室内，二次循环风机21将烟道2的烟气送入二次风送风管道16，在二次风送风管道16内与二次风机17送入的风按一定比例混合，在二次风机17的作用下经二次风喷口15的喷嘴进入炉膛1，通过该方式降低一次风的含量，在NOX还原区10有利于降低温度减少热力型NOX形成，在挥发分析出区9，有利于形成更强的还原性气氛促进焦炭NOX的还原。

以上内容仅仅是对本实用新型的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。