[發明專利]一種燃用高氮生物質的低NOx排放循環流化床鍋爐

在審

• 申請號: 201810455062.X
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108592016A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 鄧博宇;張縵;單露;楊海瑞;呂俊復
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F23C10/20
• 分類號: F23C10/20;F23C10/24
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張杰

一種燃用高氮生物質的低NO_x循環流化床鍋爐，包括爐膛、物料分離與回送裝置、尾部煙道和給料與燃料預處理裝置。給料與燃料預處理裝置包括至少一個給料裝置和至少一個燃料預處理裝置，給料裝置布置在燃料預處理裝置側面，而燃料預處理裝置則設置在爐膛與物料分離與回送裝置之間，并與爐膛通過返料管連通，且其頂部設置熱解氣態產物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的料腿橫截面積是爐膛橫截面積的1/60～1/40。本發明通過在回料管之間設置燃料預處理裝置利用熱灰做載體對高氮生物質燃料預熱解，實現高氮生物質燃料的清潔燃燒。

技術領域

本發明介紹了一種燃用高氮生物質的低NOx排放循環流化床鍋爐，屬于燃燒設備領域， 尤其涉及循環流化床鍋爐領域。

背景技術

在我國經濟飛速發展、一次能源消耗量持續增加和環境保護壓力日益加大的背景下，近 年來，可再生能源已成為我國能源結構調整的主要推手。作為可再生能源中的重要一環，據 統計，我國可開發的生物質能資源總量約為7億噸標準煤。而在各種生物質能利用技術中， 生物質發電技術目前又是技術成熟度最高、發展規模最大的一種。

目前，生物質直燃發電技術主要包括層燃和流態化燃燒兩種方式，其中層燃發電方式以 水冷振動爐排爐為主，具有操作簡單、運行費用低等優點，但也存在燃燒效率低、受熱面積 灰和腐蝕嚴重等問題；而流態化燃燒發電方式中的循環流化床鍋爐方案，由于其技術的日趨 成熟，其在燃料適應性、負荷調節性能、污染物排放水平等方面的優勢正逐步凸顯，成為了 當前我國生物質直燃發電鍋爐的首選。

對于N元素含量較高的生物質燃料，如酒糟等，其有機氮的質量分數高達3％以上，盡 管循環流化床鍋爐具有氮氧化物原始排放低的特點，但仍然無法滿足目前污染物超低排放的 要求(NOx≤50mg/m³)，為此仍需為該類型的循環流化床鍋爐配備復雜的煙氣脫硝處理系統 (SNCR脫硝設備甚至SCR脫硝設備)，使得機組的初始投資和運行成本大大增加，嚴重地 削弱了循環流化床機組的經濟優勢和競爭力。正是在這樣的背景下，我們需要著眼于生物質 燃料特別是高氮燃料的燃燒特性，并結合循環流化床鍋爐自身的結構和運行特點，對原有設 備進行改進，在不大幅增加成本的前提下，有效地降低鍋爐原始排放中NOx的濃度，真正實 現可再生能源利用的經濟效益、社會效益和環境效益的統一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種成本和排放均較低的燃用高氮生物質的循環流化床鍋爐，來 實現高氮含量生物質燃料的清潔燃燒，以滿足可再生能源利用的經濟效益、社會效益和環境 效益的統一。

本發明通過如下技術方案實現：

一種燃用高氮生物質的低NOx排放循環流化床鍋爐，所述鍋爐包括爐膛、物料分離與回 送裝置、尾部煙道和給料與燃料預處理裝置，所述爐膛上部與所述物料分離與回送裝置的入 口相連，所述物料分離與回送裝置的煙氣出口與所述尾部煙道相連，尾部煙道內部布置有換 熱面，其特征在于：所述給料與燃料預處理裝置包括至少一個給料裝置和至少一個燃料預處 理裝置，所述給料裝置布置在所述燃料預處理裝置側面；所述燃料預處理裝置設置在所述爐 膛與所述物料分離與回送裝置之間；所述燃料預處理裝置與所述爐膛下部通過返料管連通； 所述燃料預處理裝置頂部設置有熱解氣態產物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通過料腿與所述燃料預處理裝置相連。

上述技術方案中，所述物料分離與回送裝置的料腿橫截面積是所述爐膛橫截面積的 1/60～1/40。

上述技術方案中，以裝置在爐膛與料腿間的延展距離為寬度，而在爐膛縱深方向延展距 離為深度，所述燃料預處理裝置的深度B為所述物料分離與回送裝置的料腿直徑D的1～1.5 倍，即B＝(1～1.5)D；所述燃料預處理裝置的寬度L為所述物料分離與回送裝置的料腿直徑D 的4～6倍，即L＝(4～6)D；所述燃料預處理裝置的高度H為所述物料分離與回送裝置的料腿直 徑D的3.8～4.2倍，即H＝(3.8～4.2)D。