[發明專利]空氣分級耦合煙氣再循環的生物質低氮燃燒器及實現方法

在審

• 申請號: 202010794881.4
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111765453A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 王婷;毛洪鈞;李悅寧;孫泉
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: F23B80/02
• 分類號: F23B80/02;F23L9/00;F23K3/00
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 楊舒文

本發明涉及一種空氣分級耦合煙氣再循環的生物質低氮燃燒器及實現方法，將生物質燃料送入爐膛中，一次空氣由一次風給風機3供應，在點火期間，電動調節風門Ⅰ調節一次空氣給風量，確保生物質燃料具有良好的燃燒條件；二次空氣由二次風給風機提供，使用電動調節風門Ⅱ調節二次空氣的給風量；將經過布袋除塵器除塵與降溫后的煙氣，通過引風機將部分煙氣通過煙氣循環管引回與一次給風管的一次空氣混合后鼓入生物質鍋爐中達到降低NO_x排放的目的，煙氣的循環量通過蝶閥控制調節；充足的一次空氣供應，補以較低的二次空氣，二次空氣低于一次風量的10%，再循環煙氣風量控制在10%?20%范圍內可達到最低NO_x排放量，即最佳低氮燃燒效果。

技術領域

本發明涉及一種空氣分級耦合煙氣再循環的生物質低氮燃燒器及實現方法，用于降低生物質鍋爐的氮氧化物（NO_x）排放量，以期高效率、低成本的實現生物質鍋爐NO_x達標排放。

背景技術

能源和環境問題已成為全球關注的焦點，雖然煤、石油和天然氣這些常規能源至今仍是燃料的主要來源，但是，全球目前已探明儲量的可供開采的石油、天然氣和煤炭資源分別將在25、27和97年后用盡耗竭。生物質能作為唯一可儲存和運輸的可再生綠色能源，其高效轉換和潔凈利用潛力日益受到世界各國的重視。國家明確提出建立生物質成型燃料生產、儲運和使用體系，在城市推廣生物質成型燃料集中供熱，在農村作為清潔炊事和采暖燃料推廣應用。

大部分生物質燃料所含氮元素含量較高，生物質燃料燃燒時大約有70%-100%的氮會轉化為一氧化氮（NO）。此外，一氧化碳（CO）排放是傳統生物質鍋爐的一大重要缺陷，通常通過提高爐膛溫度以降低CO的排放量，但是，當火焰溫度高于1000℃且為富氧狀態時，燃燒過程將生成排放量遠高于燃料氮轉化的熱力型氮氧化物（NOx）。高NOx排放成為影響生物質鍋爐更廣泛應用的限制因素之一。

2014年，環境保護部與國家質量監督檢驗檢疫總局聯合發布了最新的《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271-2014）。標準規定，自2014年7月1日起，新建生物質鍋爐的NOx排放限值為300 mg/m3。2018年，天津市環境保護局與天津市市場和質量監督管理委員會公布了《生物質成型燃料鍋爐大氣污染物排放標準》（DB12/765-2018），新標準于2018年2月1日正式實施，生物質鍋爐NO_x排放應低于150 mg/m³。

目前常用的煙氣脫硝技術包括一次技術和二次技術。

一次技術包括空氣分級、燃料再燃和煙氣再循環等技術。燃料再燃技術盡管有很好的降氮效果，但是該技術對燃燒條件要求較高，操作難度較高，此外，由于不同燃料的燃燒工況不一樣，導致普適性較差。目前比較常用的為單獨使用空氣分級或煙氣再循環技術，但降氮效果往往不甚明顯，難以達到愈加嚴格的排放標準。

二次技術主要包括選擇性催化還原（SCR）、選擇性非催化還原（SNCR）等。SCR技術的關鍵步驟是通過脫硝催化劑將NO催化氧化為成氮氣（N₂），雖然脫硝效率很高，但設備和催化劑相對昂貴，催化劑存在使用壽命限制，而且煙氣中的二氧化硫（SO₂）、堿土金屬和蒸汽很容易使得催化劑失活、煙氣顆粒物覆蓋催化劑的表面會影響催化效果。SNCR技術通常使用尿素或氨來將NO_x還原為N₂，雖然不使用催化劑而且投資與運營成本低于SCR技術，但整體脫硝效率較低，難以達到日益嚴格的標準。