低氮燃烧系统技术方案

本发明专利技术涉及一种低氮燃烧系统，所述系统包括：加湿器，用于提供水蒸气；二次风总管，与加湿器相导通，用于引导加湿器中的水蒸气；主燃烧区，与二次风总管相导通，将水蒸气导入主燃烧区，使得在主燃烧区中利用水煤气反应和水气变换反应生成氢气，利用氢气从氮氧化物中还原出氮气；过渡区，与主燃烧区相导通，并且与主燃烧区的连接部具有二次增氢喷口，用于向过渡区喷射二次增氢介质，利用二氧化碳的还原反应和水煤气反应再次生成氢气，再次利用氢气从氮氧化物中还原出氮气；燃尽区，与过渡区相导通，用于排出过渡区生成的气体。本发明专利技术低氮燃烧系统，在降低氮氧化物的生成的同时，实现高效的燃烧。

【技术实现步骤摘要】
低氮燃烧系统
本专利技术涉及清洁燃烧的领域，尤其涉及一种低氮燃烧系统。
技术介绍
燃煤锅炉是火力发电厂的主机，也是主要的N0X排放源。目前，控制燃煤锅炉N0 X 排放的技术路径，分为低氮燃烧技术和烟气脱硝技术. 现有的低氮技术在实际使用时，往往造成锅炉燃烧效率的下降。为了消除低氮燃 烧造成的能效损失，而且受到气源供应和运行成本的限制。 各种低氮燃烧技术中，例如将空气分级燃烧技术用于低挥发分煤种（比如无烟煤 和贫煤）时，由于燃料的燃尽性能较差，燃尽风后置使得残炭的燃尽时间大幅度下降，通常 会造成飞灰含碳量大幅度升高的不良后果，造成极其严重的能源浪费和经济损失。 中国的火力发电行业，有大量燃用无烟煤或贫煤的锅炉机组，每年消耗无烟煤和 贫煤2亿多吨，这些煤种的着火和燃尽性能很差，与燃用烟煤相比需要更高的炉膛温度以 保证稳定着火和飞灰燃尽，造成热力型N0 X的大量生成，所以这些锅炉机组在常规燃烧方式 下，烟气中的N0X浓度皆在lOOOppm以上（是烟煤锅炉的2?3倍），造成严重的环境污染。 由于初始N0X浓度极高，这些锅炉欲达到排放标准则需要使用庞大的烟气脱硝装 置，同时消耗大量的昂贵并有毒性催化剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种低氮燃烧系统，可以降低氮氧化 物的生成，而且可以实现高效的燃烧效果。 为实现上述目的，本专利技术提供了一种低氮燃烧系统，所述系统包括： 加湿器，用于提供水蒸气； 二次风总管，与所述加湿器相导通，用于引导所述加湿器中的水蒸气； 主燃烧区，与所述二次风总管相导通，将所述水蒸气导入所述主燃烧区，使得在所 述主燃烧区中利用水煤气反应和水气变换反应生成氢气，利用氢气从氮氧化物中还原出氮 气； 过渡区，与所述主燃烧区相导通，并且与所述主燃烧区的连接部具有二次增氢喷 口，用于向所述过渡区喷射二次增氢介质，利用二氧化碳的还原反应和水煤气反应再次生 成氢气，再次利用氢气从氮氧化物中还原出氮气； 燃尽区，与所述过渡区相导通，用于排出所述过渡区生成的气体。 本专利技术低氮燃烧系统采用空气加湿与过渡区二次增氢，是一种成本低廉的能够兼 顾燃烧效率和低氮燃烧的技术措施，可以在基本不增加能耗的前提下，调节烟气中C-H-0 的比例，其作用相当于将低挥发份煤种转变为高挥发份煤种，使之具有类似的燃烧性能和 N0X排放性能。 【附图说明】 图1为本专利技术低氮燃烧系统的示意图； 图2为本专利技术低氮燃烧系统对应的低氮燃烧方法的流程图。 【具体实施方式】 下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。 在典型的空气分级型低氮炉膛中燃用低挥发分煤种时，必然会造成飞灰含碳量大 幅度升高，从而使得空气分级技术失去实用价值。为了解决上述问题，在常规的空气分级型 低氮燃烧系统的基础上，本专利技术提出以空气增湿为手段增加烟气中氢元素的含量，在低氧 燃烧区（主燃烧区）利用水蒸气的水煤气反应和水气变换反应，增加当地的氢气浓度，在 还原N0 X的同时，使得难以燃尽的残碳和一氧化碳转变为容易燃尽的氢气，在低氧燃烧区的 出口利用不含氧气但富含氢元素的气体作为搅拌射流的介质，在燃尽风之前的过渡区内对 N0X进行二次还原，过渡区内同时还有飞灰残碳二次气化和一氧化碳的二次变换，则烟气到 达燃尽区时，烟气中的一氧化碳和飞灰中的残炭皆被大幅度削减，烟气中残余的可燃物主 要为容易燃尽的氢气。采用以上技术措施之后，可以同时达到低氮和高效燃烧的效果。 本专利技术涉及一种能够大幅度降低燃煤锅炉氮氧化物（N0X)初始浓度的低氮燃烧系 统，特别是一种燃用低挥发分煤种时，在降低N0 X初始浓度的同时能够降低飞灰含碳量的低 氮燃烧系统。在不升高飞灰含碳量的前提下，通过低氮燃烧技术削减烟气中N0 X的初始浓 度，对燃用无烟煤和贫煤的锅炉机组具有特别重要的意义。 图1为本专利技术低氮燃烧系统的示意图，如图所示，本专利技术具体包括：加湿器1、二次 风总管3、主燃烧区21、过渡区22、燃尽区23和二次增氢喷口 4。 加湿器1用于提供水蒸气；二次风总管3与加湿器相导通，用于引导加湿器1中的 水蒸气。 再如图1所示，加湿器1具有热水入口 10和热水排放口 11。热水入口 10用于注 入热水，热水排放口 11用于排放无用的热水。 主燃烧区21，与二次风总管相3导通，将水蒸气导入主燃烧区21，使得在主燃烧区 21中利用水煤气反应和水气变换反应生成氢气，利用氢气从氮氧化物中还原出氮气。 在典型的空气分级型低氮炉膛中燃用低挥发分煤种时，必然会造成飞灰含碳量大 幅度升高，从而使得空气分级技术失去实用价值。本专利技术利用加湿器以空气增湿为手段，增 加主燃烧区烟气中氢元素的含量，因为主燃烧区是低氧燃烧区，利用水蒸气的水煤气反应 和水气变换反应，增加当地的氢气浓度，在还原N0 X的同时，使得难以燃尽的残碳和一氧化 碳转化为容易燃尽的氢气。 过渡区22与主燃烧区21相导通，并且与主燃烧区21的连接部具有二次增氢喷口 4,用于向过渡区22喷射二次增氢介质，利用二氧化碳的还原反应和水煤气反应再次生成 氢气，再次利用氢气从氮氧化物中还原出氮气。 进一步的，过渡区22具有燃尽风喷口 5。 在主燃烧区21过渡区22的结合处，具有二次增氢喷口 4喷射二次增氢介质，而 二次增氢介质是过热蒸汽与超细煤粉的混合物，这样就可以以过热蒸汽为介质，输送超细 煤粉形成搅拌射流，在燃尽风喷口之前的过渡区内进行二次增氢，实现对N0 X的二次还原， 过渡区内同时还有飞灰残碳二次气化和一氧化碳的二次变换，则烟气到达燃尽区时，烟气 中的一氧化碳和飞灰中的残炭皆被大幅度削减，烟气中残余的可燃物主要为容易燃尽的氢 气。采用以上技术措施之后，可以同时达到低氮和高效燃烧的效果。 燃尽区23与过渡区22相导通，用于排出过渡区22生成的气体。 在本专利技术的低氮燃烧系统中，如果着火过程顺利，则在燃料中添加少量水分即可 显著提高燃烧效率，因为氢原子浓度对C-H-0燃烧反应体系的反应进程和反应速率有决定 性影响，低挥发分煤种难以燃尽的主要原因是反应体系中氢原子浓度过低，所以通过向烟 气中补充氢元素，高温条件下可以大幅度加快反应速率。 本专利技术起作用的化学反应主要有三个： 第一，二氧化碳的还原反应，反应物是残碳和二氧化碳，生成物是一氧化碳，其作 用是将残碳转变为一氧化碳； 第二，水煤气反应，反应物是水蒸气和残碳，生成物是氢气和一氧化碳，其作用是 将残碳转变为一氧化碳和氢气； 第三，水气变换反应，反应物是水蒸气和一氧化碳，生成物是氢气和二氧化碳，其 作用是将一氧化碳变换为氢气。 以上三个反应在1250°C以上的高温环境中皆有极高的反应速率，在炉膛常见的烟 气气氛中，这三个反应所需的反应时间皆小于100毫秒，最终产物的浓度平衡完全取决于 烟气中的氢元素含量，只要氢元素含量足够高，则残碳和一氧化碳皆可变换为容易燃尽的 氢气，燃烧效率随之升高，而氢气对N0 X有极强的还原能力，所以只要在低氧环境中有足够 的氢气浓度，则烟气中的N0X浓度可以大幅度下降。以上是以增氢为手段同时达到低氮和 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低氮燃烧系统，其特征在于，所述系统包括：加湿器，用于提供水蒸气；二次风总管，与所述加湿器相导通，用于引导所述加湿器中的水蒸气；主燃烧区，与所述二次风总管相导通，将所述水蒸气导入所述主燃烧区，使得在所述主燃烧区中利用水煤气反应和水气变换反应生成氢气，利用氢气从氮氧化物中还原出氮气；过渡区，与所述主燃烧区相导通，并且与所述主燃烧区的连接部具有二次增氢喷口，用于向所述过渡区喷射二次增氢介质，利用二氧化碳的还原反应和水煤气反应再次生成氢气，再次利用氢气从氮氧化物中还原出氮气；燃尽区，与所述过渡区相导通，用于排出所述过渡区生成的气体。

【技术特征摘要】
1. 一种低氮燃烧系统，其特征在于，所述系统包括： 加湿器，用于提供水蒸气； 二次风总管，与所述加湿器相导通，用于引导所述加湿器中的水蒸气； 主燃烧区，与所述二次风总管相导通，将所述水蒸气导入所述主燃烧区，使得在所述主 燃烧区中利用水煤气反应和水气变换反应生成氢气，利用氢气从氮氧化物中还原出氮气； 过渡区，与所述主燃烧区相导通，并且与所述主燃烧区的连接部具有二次增氢喷口， 用于向所述过渡区喷射二次增氢介质，利用二氧化碳的还原反应和水煤气反应再次生成氢 气，再次利用氢气从氮氧化物中还原出氮气； 燃尽区，与所述过渡区相导通，用于排出所述过渡区生成的气体。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家安，刘心志，张后雷，谭光伟，梁志伟，李润林，
申请(专利权)人：北京科电瑞通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11