[發明專利]一種生物質低溫預燃低揮發分低質煤低NOx燃燒裝置

有效

• 申請號: 201410554792.7
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN104315502A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 劉長春;惠世恩;莊會永;王登輝;鄒浩;張庚;張曉璐
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F23C1/00
• 分類號: F23C1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于熱能與動力工程技術領域，涉及一種燃燒裝置，具體涉及一種生物質低溫預燃低揮發分低質煤低NO_x燃燒裝置。

背景技術

生物質能源是一種可再生能源。分布范圍廣，產量大，據估算每年生長的生物質干重可達1400億～1800億噸。然而目前做為能源的生物質不足總量的1％，因此生物質的應用潛力非常巨大。生物質在燃燒過程中雖然也生成CO₂，但在其生成過程中已經吸收了大量的CO₂，燃燒生物質對于整個大氣層的CO₂的增加沒有貢獻，而應用生物質代替化石燃料可以有效的減少CO₂排放。

我國是以煤炭為主要能源的國家，同時疆土遼闊，煤礦眾多，煤種涵蓋無煙煤、煙煤、褐煤和泥煤等從高階煤到低階煤的各階煤種。按照我國發電煤粉鍋爐用煤的質量標準，干燥無灰基揮發分小于20％的煤為低揮發分煤。據統計，無煙煤、貧煤等低揮發分低質煤約占我國動力煤消耗的的20％以上。隨著晉東南及川南黔西無煙煤的進一步開發，燃用無煙煤的發電的鍋爐份額還會不斷增加。目前燃用低揮發分低質煤的鍋爐普遍點火困難，NO_x排放高的特點。

NO_x是造成近年來大規模霧霾的元兇之一，此外NO_x還會誘發光化學煙霧、酸雨等一系列環境問題，而燃煤鍋爐又是我國NO_x排放的最主要來源之一，經過多年的努力粉塵和SO_x污染治理取得了很大的成效，但是NO_x排放控制還相對落后。依據環保部的最新數據，2012年全國全年氮氧化物排放總量2337.8萬噸，火電排放約占35％～40％，給我們的環境帶來嚴重的威脅。因此國家制定了越來越嚴格的措施控制NO_x的排放。最新的《火電廠大氣污染物排放標準GB13223-2011》NO_x排放標準比歐美都嚴格，燃煤鍋爐的NO_x排放量要小于100mg/m³。

煤粉低溫預燃技術是近幾年發展起來的低NO_x燃燒技術，煤粉進入燃燒器前，先流入一個燃氣加熱的還原氣氛燃燒室，在燃燒室內煤粉被快速預熱到800℃左右，釋放出大量含氮化物的揮發分，并部分燃燒，為燃燒室提供主要熱量。在該還原氣氛下，氮氧化物被還原成N₂，有效降低NO_x的排放。此外由于煤粉在進入爐膛燃燒前，被預熱到較高溫度，可以解決低揮發分低質煤點火困難的問題。

由于生物質具有揮發分高，炭活性高，易于著火燃燒的特點。使用生物質代替高品質價格昂貴的氣體燃料對低揮發低質煤進行預熱，更為經濟。同時由于生物質釋放的大量揮發分在低氧環境的預燃室內能夠生成大量具有NO_x還原能力的炭煙(soot)，在進入爐膛燃燒前，這些炭煙均勻與被預熱的煤粉混合。通過合理的組織爐內燃燒，這些炭煙能夠有效的還原爐內新生成的NO_x，達到降低NO_x排放的目的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于提高低揮發分低質煤煤粉燃燒穩定性和降低NO_x排放的生物質低溫預燃低揮發分低質煤低NO_x燃燒裝置，該燃燒裝置將煤粉混合物送入爐膛的混合氣體中幾乎不含氧氣，利于組織煤粉在爐膛內高溫低氧燃燒，進一步減少NO_x污染物的排放。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種生物質低溫預燃低揮發分低質煤低NOx燃燒裝置，包括至少一個鍋爐二次風入口，鍋爐二次風入口上連接有由預燃室內殼體圍成的預燃室，預燃室內殼體上套有底部開口的預燃室外殼體；預燃室的入口處由內至外依次套裝有中心管、生物質一次風套筒、預燃室二次風套筒以及煤粉一次風套筒；點火系統由中心管的末端伸入；預燃室上還安裝有用于實時監測燃燒內的火焰狀態的紅外火焰檢測裝置和窺火裝置；

生物質一次風套筒的側面開設有生物質一次風入口，預燃室二次風套筒的側面開設有預燃室二次風入口，煤粉一次風套筒的側面開設有煤粉一次風入口；生物質燃料和空氣的混合物由生物質一次風入口送入，并在生物質一次風套筒和中芯管之間的環形通道內流動；預燃室二次風在預燃室二次風套筒和生物質一次風套筒之間的環形通道內流動；煤粉在煤粉一次風套筒和預燃室二次風套筒間的環形通道內流動。