[發明專利]一種燃煤流化床中生物質氣化氣再燃方式及系統

有效

• 申請號: 201010217761.4
• 申請日: 2010-07-05
• 公開（公告）號: CN101915419A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 董長青;胡笑穎;楊勇平;陸強;張漢飛;董智慧;張俊姣
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F23C10/10
• 分類號: F23C10/10;F23C10/18
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于燃煤流化床降低N₂O排放技術領域，特別涉及一種燃煤流化床中生物質氣化氣再燃方式及系統，可用于煤粉和生物質氣化氣混合燃燒，降低N₂O排放。

背景技術

循環流化床發電技術近年來在我國發展迅猛，300MW等級的循環流化床(CFB)電站已有多臺投產，與常規煤粉爐相比循環流化床鍋爐NO_x和SO_x排放濃度低，但另一種污染物N₂O的排放濃度一般為39～589mg/Nm³，有時甚至達到786mg/Nm³，遠高于傳統煤粉爐N₂O排放小于20mg/Nm³的水平。N₂O俗稱笑氣，作為京都議定書中規定的六種溫室氣體之一，其排放產生的危害主要表現在較強的溫室效應和臭氧層破壞兩個方面。每年人類活動產生的N₂O占每年全世界生成總量的31％，其中人類活動產生的N₂O中有80％以上來自化石燃料的燃燒，由人類活動導致的N₂O年排放量正以平均每年約0.25％的速率增加。大氣中N₂O的濃度已從工業革命前的285ppbv增加到目前的310ppbv，并以每年0.2～0.3％的速度增加。N₂O能吸收中心波長為7.78μm、8.56μm和16.98μm的長波紅外輻射，其對溫室效應的貢獻是CH₄的2.5倍，等摩爾濃度N₂O的增溫潛勢是CO₂的150倍，對地球輻射的影響約為CO₂的10～15％，能夠在對流層停留時間長達120年，傳輸到平流層中可轉化為NO，進而引起臭氧層的破壞，N₂O的危害比NO更嚴重。因此在利用循環流化床燃煤技術優點的同時，要采取相應的技術措施降低N₂O的排放。

通常降低燃煤循環流化床鍋爐N₂O排放的方法有：

1.采用催化劑可降低N₂O分解活化能，諸多金屬氧化物對N₂O有一定的分解作用，但由于流化床煙氣中含有大量粉塵，如采用催化劑還原N₂O，有可能堵塞或損壞催化劑。

2.改變燃燒工況，如采用分段燃燒、分級進風、過量空氣系數、床溫、燃料性質、床層停留時間等。

3.窄脈沖電暈放電，窄脈沖電暈放電能夠生成很多原子和原子團，像NO⁺，O⁺，等，這些原子、原子團、氣體之間的相互作用可能會影響N₂O的生成和分解。而其N₂O分解的反應在窄脈沖電暈放電的條件下和放電的頻率、電壓和持續時間有關。

4.將生物質成型燃料直接通入爐內與煤粉混合燃燒，由于生物質燃燒產生的堿金屬鹽和磷酸化合物會對流化床內部結構造成腐蝕和結焦。

5.通入可燃氣(如甲烷)提高煙氣溫度還原N₂O，是簡單易行的方法，但是需要有專用的燃氣管道，受燃氣品位和經濟性制約，其應用受到影響。

專利2501564揭示了一種用生物質熱解氣再燃脫硝的裝置。該裝置主要包括氣化爐、煤粉爐及其之間的連接，氣化爐進風管道與煤粉爐尾部煙道連通，氣化爐出風管道與煤粉爐的爐膛連通。該裝置主要用于煤粉爐的NO_X減排，并不適用于循環流化床中。

專利1963299揭示了利用煤粉和生物質混合再燃降低NO_X排放的方法及鍋爐系統。其特征是再燃區分為一級再燃區和二級再燃區，向一級再燃區送入煤粉，將生物質經過干燥、粉磨預處理后向二級再燃區噴送；在一級再燃區主要完成煤粉熱解和焦炭生成過程，在二級再燃區內實現NO_X還原反應，利用缺氧條件喜愛揮發份燃燒和焦炭對CO與NO反應的催化還原作用，進一步還原主燃區內生成的NO_X，達到低排放的目的。該裝置直接燃燒生物質，會產生結焦、腐蝕等問題。

專利101021316揭示了生物質直接再燃與煙氣再循環工藝脫銷的方法及裝置。該裝置也是直接利用生物質再燃，同樣存在堵塞、結焦腐蝕等問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中燃煤循環流化床的污染物N₂O排放量遠高于普通燃煤鍋爐而提供一種燃煤流化床中生物質氣化氣再燃方式。