[發明專利]一種低氮燃燒循環流化床鍋爐

在審

• 申請號: 201810292826.8
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108518672A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 黃逸群;張縵;楊海瑞
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F23C10/08
• 分類號: F23C10/08;F23C10/26
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

一種低氮燃燒循環流化床鍋爐，包括爐膛、物料分離與回送裝置、給料裝置和尾部煙道，爐膛包括鼓泡床爐膛和流化床爐膛，鼓泡床爐膛布置在流化床爐膛的側面且位于流化床爐膛和物料分離與回送裝置之間；鼓泡床爐膛下部與流化床爐膛下部設置有溢流口連通。給料裝置設置在鼓泡床爐膛一側。流化床爐膛上部設置有物料通道與物料分離與回送裝置入口相連。物料分離與回送裝置下部的回料管與鼓泡床爐膛下部相連。鼓泡床爐膛內流化風速為1～2m/s，流化床爐膛內流化風速為3～7m/s。本發明將爐膛分成鼓泡床爐膛和流化床爐膛，通過合理的氧化劑分配，為燃料提供了欠氧燃燒環境，有助于抑制NOx生成，同時有助于提高流化床床料質量。

技術領域

本發明涉及一種低氮燃燒循環流化床鍋爐，屬于燃燒設備領域。

背景技術

煤燃燒過程NOx的生成主要分為“熱力型”NOx和“燃料型”NOx。“熱力型”NOx，燃燒用空氣中的N₂在高溫下氧化而產生，低于1350℃幾乎不生成，超過1500℃大量生成。“燃料型”NOx，燃料中含有的氮在燃燒過程中氧化而生成。煤中的氮元素通常以原子狀態與各種碳氫化合物形成胺族(N-H和N-C)或氰化物(C＝N鏈)等，加熱時揮發份中的氮化合物熱解生成HCN、NH₃、CN，然后被氧化為NO，生成NOx。“燃料型”NOx生成量與煤的揮發分析出和燃燒過程中氧的濃度有關：在氧化氣氛下，揮發分氮直接被氧化成NOx；在還原氣氛下，已生成的NOx被揮發分氮生成的NH₃和CN等中間產物還原成N₂。

對于循環流化床鍋爐，燃料顆粒進入循環流化床鍋爐底部密相區后，存在于密相區乳化相中，燃料顆粒周圍是惰性床料顆粒，燃料顆粒的比例很小。乳化相中的氣流速度即為最小流化風速，氣體流量較小，燃料顆粒能夠獲得O₂的條件很差：一方面直接流經燃料顆粒的氣體很少，另一方面大量的一次風存在于氣泡相中，O₂從氣泡相向燃料顆粒的傳質阻力非常大。導致顆粒的熱解和燃燒處于嚴重的缺氧狀態。盡管密相區整體上富氧，但是對于處于乳化相中的燃料顆粒而言仍處于貧氧的還原性氣氛中。在此還原性氣氛下，燃料顆粒熱解產生的揮發分氮及焦炭氮轉化為NOx的比例非常低。同時，由于循環流化床鍋爐燃燒溫度不高，低于1350℃，故煤燃燒過程中產生的“熱力型”NOx較少。因此相較于煤粉鍋爐而言其NOx排放較低，一般可達200mg/m³，能滿足世界上大部分國家和地區的排放標準。

然而，面對中國頒布實施的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2011)要求的100mg/m³的最新標準，甚至進一步嚴格到50mg/m³的超低排放標準，循環流化床鍋爐面臨極大的挑戰。為滿足環保標準，循環床鍋爐產生的煙氣仍然需要配置復雜的煙氣脫硫、脫硝處理系統，成本高昂，與煤粉爐相比失去了環保優勢，制約了循環流化床鍋爐的應用。因此，需要針對煤燃燒過程NOx生成的特點，結合循環流化床鍋爐的原有特點，進行改進，實現低氮燃燒效果，提高循環流化床鍋爐的競爭力。

發明內容

本發明提出了一種低氮燃燒循環流化床鍋爐，來實現低氮燃燒，滿足NOx超低排放標準的目的。

本發明通過如下技術方案實現：

一種低氮燃燒循環流化床鍋爐，所述鍋爐包括爐膛、物料分離與回送裝置、給料裝置和尾部煙道，所述尾部煙道與所述物料分離與回送裝置的煙氣出口相連，所述尾部煙道內部布置有換熱單元，其特征在于：所述爐膛包括鼓泡床爐膛和流化床爐膛，所述鼓泡床爐膛布置在所述流化床爐膛的側面且位于所述流化床爐膛與所述物料分離與回送裝置之間；所述鼓泡床爐膛下部與所述流化床爐膛下部設置有溢流口連通；所述給料裝置設置在所述鼓泡床爐膛一側；所述流化床爐膛上部設置有物料通道與所述物料分離與回送裝置入口相連；所述物料分離與回送裝置下部的回料管與所述鼓泡床爐膛下部相連。

上述技術方案中，所述鼓泡床爐膛高度小于所述流化床爐膛高度的1/3。