一种用于降低混煤燃烧NOx排放的沉降炉装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于沉降炉领域，并公开了一种用于降低混煤燃烧NOx排放的沉降炉装置，包括沉降炉炉体、给粉管道组件和烟气分级循环组件，所述给粉管道组件包括二次风管、两根一次风粉管和主烟气管，所述烟气分级循环组件包括主烟气管和两根烟气循环管，所述二次风管竖直安装在所述在所述炉膛的上部，两根一次风粉管分别为一次风粉管A和一次风粉管B，所述主烟气管的一端连接所述沉降炉炉体的烟气出口A并且其另一端分别连接两根所述烟气循环管。本发明专利技术降低NOx排放同时改善了煤粉不完全燃烧，提高了煤粉的燃尽率，有利于CO2的捕捉及封存。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于沉降炉领域，更具体地，涉及一种用于降低混煤燃烧NOx排放的沉降炉装置和方法。
技术介绍
随着我国工业化不断推进，能源消耗持续增加，提高能源利用率，改进消费结构等成为目前亟需解决的问题。煤炭作为中国能源消费的主导燃料，在2014年，煤炭在能源消费中占比为66％，电厂等工业燃煤产生大量二氧化碳，硫化物，氮氧化物，对环境造成严重污染，带来温室效应、酸雨等危害。《全国环境统计公报》(2014年)中指出：我国氮氧化物排放量为2078.0万吨，工业氮氧化物排放量1404.8万吨，约占全国氮氧化物排放量的67.6％。降低CO2和NOx排放已成为全球关注的问题。目前，NOx减排技术分为两类：一类是烟气脱硝技术，需要催化剂完成脱硝反应，该技术费用昂贵；另一类是低NOx燃烧技术，其中煤粉燃烧技术被认为是一种可以同时控制CO2、NOx排放的新型燃烧技术。近年来燃烧引起大家高度重视，研究发现煤粉在燃烧条件下，煤粉燃烧不稳定以及燃尽率降低。为了改善燃烧不稳定现象以及提高煤粉燃尽率，采用提高氧浓度的方法，随着氧浓度的提高，着火特性得到改善，燃尽率提高，燃烧趋于稳定；NOx生成量却不断升高。提高氧浓度，改善燃烧特性与降低NOx排放的作用相互矛盾。燃烧烟气循环技术，因煤粉不完全燃烧，烟气主要含有CO2，CO，NOx和未燃碳等，烟气循环至炉膛再燃，CO和未燃碳颗粒进入炉膛内，进一步燃烧，提高了煤粉的燃尽率，同时烟气中CO2浓度进一步提高，实验研究可高达98％，有利于CO2的捕捉及封存。烟气中的NOx被还原，降低了NOx的生成，研究发现，烟气中被还原的NOx部分主要集中在炉膛上部，煤粉在燃烧的初期释放大量的具有还原性的挥发分，烟气中的NOx被煤粉释放的挥发分还原。在电站锅炉中，投入的煤种多变，实际当中所用煤种的各项参数与设计煤种有着较大的差异，严重影响了电站锅炉的经济性和安全性。目前，混燃技术广泛应用于大型燃煤电站锅炉，大型燃煤电站锅炉沿炉膛高度方向上通常配有多层燃烧器，不同层燃烧器到炉膛出口的距离不同，由不同层燃烧器喷入的煤粉在炉内的沿程距离也不同。在炉内有限的空间和距离下，燃料的停留时间和延迟混合的时间对燃烧的经济性和排放特性会产生较大影响。同时，煤粉在“炉内”掺混燃烧下，不同煤种的掺混比例对燃烧的经济性和排放特性也会产生较大影响。而就“炉外”掺混燃烧方式来说，不同特性煤种在炉外按照一定比例掺混之后送入炉内燃烧，因煤种差异性，高挥发分煤种先燃，使得低挥发分煤种处于欠氧状态，抑制了低挥发分煤种的着火。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种用于降低混煤燃烧NOx排放的沉降炉装置和方法，实现不同煤种的煤粉在燃烧条件下，通过烟气分级循环，改变不同的入口位置的循环烟气量，降低NOx排放，提高煤粉燃尽率和燃烧稳定性。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种用于降低混煤燃烧NOx排放的沉降炉装置，其特征在于，包括沉降炉炉体、给粉管道组件和烟气分级循环组件，其中，所述给粉管道组件包括二次风管和两根一次风粉管，所述烟气分级循环组件包括主烟气管和两根烟气循环管，所述二次风管竖直安装在所述在所述沉降炉炉体的炉膛的上部，以用于向所述炉膛内输送纯氧以助燃，所述两根一次风粉管分别竖直安装在所述二次风管的内壁上且分别伸入所述炉膛内，两根一次风粉管分别为一次风粉管A和一次风粉管B并且它们分别用于向所述炉膛内送入煤粉A和煤粉B，所述主烟气管的一端连接所述沉降炉炉体的烟气出口A并且其另一端分别连接两根所述烟气循环管，两根所述烟气循环管分别为烟气循环管A和烟气循环管B并且它们均用于向所述炉膛内输送煤粉燃烧产生的烟气，其中烟气循环管A远离所述主烟气管的一端与一次风粉管A的出口端在同一水平面A上，以使烟气与煤粉A充分混合，烟气循环管B远离主烟气管的一端与一次风粉管B的出口端在同一水平面B上，以使烟气与煤粉B充分混合，并且所述水平面A和所述水平面B的高度不同。优选地，所述给粉管道组件还包括入口冷却水装置，所述入口冷却水装置安装在所述二次风管的内壁上并且穿过所述二次风管，以用于对所述一次风粉管、烟气循环管和二次风管强制对流换热降温，两根所述一次风粉管和两根所述烟气循环管均穿过所述入口冷却水装置。优选地，所述主烟气管上设置有烟气循环真空泵，以用于输送烟气。优选地，所述沉降炉装置还包括烟气取样分析组件，所述烟气取样分析组件包括出口端冷却水装置、过滤装置、烟气分析真空泵和炉外烟气分析仪，所述出口端冷却水装置安装在所述沉降炉炉体的烟气出口B处，以用于冷却所述沉降炉炉体从所述烟气出口B出来的烟气，所述沉降炉炉体的烟气出口B依次连接所述过滤装置、烟气分析真空泵和炉外烟气分析仪，所述过滤装置用于实现烟气中的气固分离，所述烟气分析真空泵用于输送烟气，所述炉外烟气分析仪用于测量NOx的含量。优选地，所述过滤装置具有玻璃纤维滤筒。优选地，所述烟气循环管A和烟气循环管B上分别设置有质量流量计，以用于控制进入沉降炉炉体内的烟气的流量。优选地，所述炉膛的侧壁上设置有观察孔，以用于观察所述沉降炉炉体内的火焰和烟气，所述观察孔处盖合有由透明材料制成的密封盖，所述水平面A和水平面B均位于所述观察孔的上方。优选地，所述取样孔处设置有炉内烟气分析仪。优选地，所述沉降炉炉体上设置有热电偶。按照本专利技术的另一个方面，还提供了一种采用所述的沉降炉装置降低NOx排放的方法，其特征在于，所述方法如下：煤粉A和煤粉B分别从一次风粉管A和一次风粉管B送入反就管内燃烧，沉降炉炉体的烟气出口A的烟气通过烟气循环管A和烟气循环管B输送至靠近一次风粉管A的出口端和一次风粉管B的出口端，并且通过质量流量计控制进入炉膛内的烟气流量，以实现对烟气流量的分配，从而实现降低NOx的排放。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1)本专利技术降低NOx排放同时改善了煤粉不完全燃烧，提高了煤粉的燃尽率，有利于CO2的捕捉及封存。2)烟气通过质量流量计控制流量，并且煤种A和煤种B输入沉降炉内时在不同的水平面上燃烧，实现不同煤种在燃烧初期释放的挥发分对烟气中的NOx还原及其排放特性影响实验。3)通过质量流量计对不同支路烟气管的流量控制，实现不同比例的烟气在不同的支路烟气管对NOx排放特性的影响实验。4)就煤粉在“炉内”掺混燃烧而言，本专利技术实现了对不同炉膛高度喷入的煤粉在炉内的不同停留时间和延迟混合时间的控制，更好地探究停留时间和延迟混合时间对燃烧的影响，改善了不同煤种在燃烧初期的“抢氧”现象。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。参照图1，一种用于降低混煤燃烧NOx排放的沉降炉装置，包括沉降炉炉体10、给粉管道组件和烟气分级循环组件，其中，所述沉降炉炉体10的上端为风粉和烟气入口端，下端为烟气出口端，风粉和烟气入口端连接所述给粉管道组件和烟气分级循环组件，烟气出口端连接烟气分级循环组件；所述沉降炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于降低混煤燃烧NOx排放的沉降炉装置，其特征在于，包括沉降炉炉体、给粉管道组件和烟气分级循环组件，其中，所述给粉管道组件包括二次风管和两根一次风粉管，所述烟气分级循环组件包括主烟气管和两根烟气循环管，所述二次风管竖直安装在所述在所述沉降炉炉体的炉膛的上部，以用于向所述炉膛内输送纯氧以助燃，所述两根一次风粉管分别竖直安装在所述二次风管的内壁上且分别伸入所述炉膛内，两根一次风粉管分别为一次风粉管A和一次风粉管B并且它们分别用于向所述炉膛内送入煤粉A和煤粉B，所述主烟气管的一端连接所述沉降炉炉体的烟气出口A并且其另一端分别连接两根所述烟气循环管，两根所述烟气循环管分别为烟气循环管A和烟气循环管B并且它们均用于向所述炉膛内输送煤粉燃烧产生的烟气，其中烟气循环管A远离所述主烟气管的一端与一次风粉管A的出口端在同一水平面A上，以使烟气与煤粉A充分混合，烟气循环管B远离主烟气管的一端与一次风粉管B的出口端在同一水平面B上，以使烟气与煤粉A充分混合，并且所述水平面A和所述水平面B的高度不同。

【技术特征摘要】
1.一种用于降低混煤燃烧NOx排放的沉降炉装置，其特征在于，包括沉降炉炉体、给粉管道组件和烟气分级循环组件，其中，所述给粉管道组件包括二次风管和两根一次风粉管，所述烟气分级循环组件包括主烟气管和两根烟气循环管，所述二次风管竖直安装在所述在所述沉降炉炉体的炉膛的上部，以用于向所述炉膛内输送纯氧以助燃，所述两根一次风粉管分别竖直安装在所述二次风管的内壁上且分别伸入所述炉膛内，两根一次风粉管分别为一次风粉管A和一次风粉管B并且它们分别用于向所述炉膛内送入煤粉A和煤粉B，所述主烟气管的一端连接所述沉降炉炉体的烟气出口A并且其另一端分别连接两根所述烟气循环管，两根所述烟气循环管分别为烟气循环管A和烟气循环管B并且它们均用于向所述炉膛内输送煤粉燃烧产生的烟气，其中烟气循环管A远离所述主烟气管的一端与一次风粉管A的出口端在同一水平面A上，以使烟气与煤粉A充分混合，烟气循环管B远离主烟气管的一端与一次风粉管B的出口端在同一水平面B上，以使烟气与煤粉A充分混合，并且所述水平面A和所述水平面B的高度不同。2.根据权利要求1所述的一种用于降低混煤燃烧NOx排放的沉降炉装置，其特征在于，所述给粉管道组件还包括入口冷却水装置，所述入口冷却水装置安装在所述二次风管的内壁上并且穿过所述二次风管，以用于对所述一次风粉管、烟气循环管和二次风管强制对流换热降温，两根所述一次风粉管和两根所述烟气循环管均穿过所述入口冷却水装置。3.根据权利要求1所述的一种用于降低混煤燃烧NOx排放的沉降炉装置，其特征在于，所述主烟气管上设置有烟气循环真空泵，以用于输送烟气。4.根据权利要求1所述的一种用于降低混煤燃烧NOx排放的沉降炉装置，其特征在于，所述沉降炉装置还包括烟气取样分析组件，所述烟气取样分析组件包...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成，王廷旭，陈前明，李壮扬，马仑，张小培，方庆艳，陈刚，
申请(专利权)人：华中科技大学，广东省粤电集团有限公司沙角C电厂，
类型：发明
国别省市：湖北;42