[發明專利]一種混氨燃料火力發電系統及方法

在審

• 申請號: 202110354073.0
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN112879942A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 張向宇;陸續;張波;向小鳳;徐宏杰
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F23K3/02
• 分類號: F23K3/02;F23L1/00;F23L7/00;F23L9/00;F23J15/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發明涉及火電廠碳減排技術，具體為一種混氨燃料火力發電系統及方法。本發明系統包括自上而下依次設在鍋爐爐膛側壁上的燃盡風噴口、二次風噴口和一次風噴口，設在鍋爐尾部煙道處的SCR反應器，以及連接在鍋爐上的供氨系統；供氨系統包括供氨管路和制氨裝置；制氨裝置通過供氨管路分別與鍋爐爐膛和鍋爐尾部煙道連通；供氨管路通入鍋爐爐膛內的氨氣量為爐膛熱負荷的10％?30％；二次風噴口和一次風噴口沿爐膛側壁間隔設置；最底部二次風噴口連接供氨管路和空氣管路，其余二次風噴口僅連接空氣管路；燃盡風噴口連接空氣管路；一次風噴口設在相鄰二次風噴口之間，且分別連接煤粉管路和空氣管路。本發明燃燒穩定，氮氧化物和碳排放低，能有效保證鍋爐燃燒效率。

技術領域

本發明涉及火電廠碳減排技術，具體為一種混氨燃料火力發電系統及方法。

背景技術

為了減少碳排放量，火電廠需要改變傳統的高碳排放的燃煤發電方式，通過創新燃料來源和燃燒方式，努力適應“去煤化”的發展趨勢，使燃煤發電和非化石能源電力之間達到一個既有利于控制氣候變化，又能確保能源和電網安全靈活的合理平衡。

氨是一種無碳燃料，沒有溫室氣體排放，將氨直接燃燒可以減少裂解為氫氣過程中的能量損耗。氨的能量密度為22.5MJ/kg，與化石燃料相當，但氨氣的燃點溫度高，熱值中等，火焰燃燒速度低，難以單獨穩定燃燒，將氨作為燃料噴入爐膛其排放表現幾乎不會變化，顯示了氨燃料在鍋爐中與煤混燃的可行性。另一方面，利用可再生能源發電制氨來代替部分煤粉用于火力發電，可降低燃煤電廠二氧化碳排放強度。

氨在火電廠主要是作為脫硝還原劑來使用，作為燃料直接燃燒存在火焰速度低、氮氧化物排放高的挑戰。相關研究表明，提高摻氨比例能降低氮氧化物排放，但是會降低鍋爐效率。因此，如何在摻氨工況下控制氮氧化物排放的同時盡可能的提高鍋爐效率還需要進行取舍。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種混氨燃料火力發電系統及方法，燃燒穩定，氮氧化物和碳排放低，且能有效保證鍋爐燃燒效率。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種混氨燃料火力發電系統，包括自上而下依次設置在鍋爐爐膛側壁上的燃盡風噴口、二次風噴口和一次風噴口，設置在鍋爐尾部煙道處的SCR反應器，以及連接在鍋爐上的供氨系統；

所述的供氨系統包括供氨管路和制氨裝置；所述的制氨裝置通過供氨管路分別與鍋爐爐膛和鍋爐尾部煙道連通；所述的供氨管路通入鍋爐爐膛內的氨氣量為爐膛熱負荷的10％-30％；

所述的二次風噴口和一次風噴口沿爐膛側壁間隔設置；所述的最底部的二次風噴口連接供氨管路和空氣管路，其余的二次風噴口僅連接空氣管路；所述的燃盡風噴口連接空氣管路；所述的一次風噴口設置在相鄰二次風噴口之間，且分別連接煤粉管路和空氣管路。

進一步的，所述的煤粉管路通入鍋爐爐膛內的煤粉量為爐膛熱負荷的70％-90％。

進一步的，所述的空氣管路通入燃盡風噴口的空氣比例為30％-40％。

進一步的，所述的供氨管路伸入鍋爐尾部煙道內的端部設置有氨噴口；所述的氨噴口位于SCR反應器入口處的煙道內，噴射方向和煙氣流動方向一致。

進一步的，所述的制氨裝置與鍋爐尾部煙道連通的供氨管路上還設置有混合器；所述的混合器的進風口連接設置有稀釋風機。

進一步的，所述的制氨裝置包括依次連接的液氨儲罐和蒸發器，且蒸發器出口連接供氨管路；或者制氨裝置采用火電廠已有的液氨脫硝系統，且液氨脫硝系統的出口與供氨管路連接。

一種混氨燃料火力發電方法，步驟如下，