一种适用于低挥发分燃料掺烧生物质的低NOx燃烧系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于低挥发分燃料掺烧生物质的低NOx燃烧系统，其包括：生物质燃料主仓、干燥器、热解炉、生物质焦仓、锅炉、烟气混合器、煤粉燃烧器和气体燃烧器。本发明专利技术的有益之处在于：(1)采用生物质热解气来点燃和稳燃低挥发分煤粉，实现了低挥发分燃料的良好着火与燃烧；(2)采用生物质焦作为再燃燃料，减少了燃烧过程中污染物NOx的生成；(3)抽取锅炉炉膛内的高温烟气作为热解炉的加热热源，并利用离开热解炉的烟气干燥生物质燃料，实现了烟气热量的合理利用；(4)使用离开干燥器的烟气输送生物质焦进入炉膛进行再燃还原NOx，由于烟气中氧气浓度较低，与空气相比具有一定惰性，进而提高了再燃脱硝的效果。

A Low NOx Combustion System for Combustion of Biomass with Low Volatile Fuel

【技术实现步骤摘要】
一种适用于低挥发分燃料掺烧生物质的低NOx燃烧系统
本专利技术涉及一种燃烧系统，具体涉及一种适用于低挥发分燃料(如贫煤、无烟煤、兰炭、半焦等)掺烧生物质的低NOx燃烧系统，属于热能工程

技术介绍
生物质燃料具有含水量高、组分复杂、能量密度低、分布较散的特点。大力发展生物质能对改善世界一次能源结构、缓解能源供需矛盾、减少温室气体排放和保护生态环境等方面都具有重大意义。在燃煤锅炉中掺烧一定比例的生物质，可以通过改变煤与生物质的比例来调节因为生物质燃料地域性波动、季节性波动和生物质成分差异而产生的影响。因此采用燃煤锅炉掺烧生物质是高效利用生物质资源的有效途径。低挥发分燃料，如贫煤、无烟煤、兰炭、半焦等，由于挥发分含量低，送入炉内后着火燃烧困难，如何点火稳燃已成为限制低挥发分燃料燃用的主要因素。目前，燃煤锅炉掺烧生物质燃料一般有两种技术路线：锅炉直接掺烧、先气化再送入炉内燃烧。1、锅炉直接掺烧对于锅炉直接掺烧，有多种技术实施方案，例如：(1)生物质燃料在给煤机上游与煤预混，在磨煤机中与煤共同磨碎后由原送粉管道送入煤粉燃烧器中进而入炉燃烧；(2)生物质燃料经单独破碎后，输入原磨煤机出口的送粉管道中，与煤粉混合后进入原锅炉燃烧器；(3)生物质燃料经独立粉碎后吹入专用燃烧器中燃烧。当锅炉燃用贫煤、无烟煤、兰炭、半焦等低挥发分燃料时，由于着火燃烧困难，所以这三种掺烧实施方案对燃烧器有较高的设计要求。然而，仅依靠燃烧器的设计改进，并不能满足生产需要。此外，考虑到燃煤锅炉污染物NOx的排放要求，一般均采用空气分级燃烧技术，当采用空气分级燃烧时，控制主燃区过量空气系数小于1，即燃料是在贫空气条件下着火燃烧的，这样更增大了低挥发分燃料着火燃烧的难度。对于实施方案(3)，还有一种方法是将生物质燃料作为再燃燃料送入炉内掺烧，同时降低污染物NOx的排放。这种掺烧方法在燃用低挥发分燃料时，不能解决着火燃烧困难的问题，并且再燃燃料一般采用空气作运输介质，减弱了再燃减排NOx的效果。2、先气化再送入炉内燃烧对于先气化再送入炉内燃烧，这种方法需要为生物质燃料配备气化炉，这就增加了系统的复杂度和投资成本，另外，气化气作为再燃燃料送入炉内燃烧时，其再燃减排NOx的效果要弱于生物质颗粒。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种适用于低挥发分燃料掺烧生物质的低NOx燃烧系统，该燃烧系统能够保证在掺烧生物质燃料时低挥发分燃料顺利着火与燃烧，同时可以有效地减少污染物NOx的生成。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种适用于低挥发分燃料掺烧生物质的低NOx燃烧系统，其特征在于，包括：生物质燃料主仓、干燥器、热解炉、生物质焦仓、锅炉、烟气混合器、煤粉燃烧器和气体燃烧器，其中：生物质燃料主仓的出料口与干燥器的进料口连通，干燥器的出料口与热解炉的进料口连通，热解炉具有两个出料口，一个为热解气出料口，该出料口与气体燃烧器连通，另一个为生物质焦出料口，该出料口与生物质焦仓连通；锅炉带有燃尽风喷口和再燃燃料喷口，燃尽风喷口在上、再燃燃料喷口在下，二者将锅炉的炉膛从下到上分为主燃区、再燃区和燃尽区；煤粉燃烧器和气体燃烧器均安装在锅炉的炉壁上，均位于主燃区，并且气体燃烧器位于煤粉燃烧器的下方或者位于两层煤粉燃烧器之间；烟气混合器具有两个入口、一个出口，两个入口通过两根烟气管道分别与锅炉的炉膛上部、尾部烟道连通，这两根烟气管道都带有阀门，烟气混合器的出口通过第三根烟气管道与热解炉的加热器连通，热解炉的加热器通过第四根烟气管道与干燥器连通，干燥器的出气口通过第五根烟气管道与锅炉上的再燃燃料喷口连通，生物质焦仓的出料口与第五根烟气管道连通。前述的一种适用于低挥发分燃料掺烧生物质的低NOx燃烧系统，其特征在于，还包括：生物质燃料副仓，生物质燃料副仓的出料口与第五根烟气管道连通。前述的一种适用于低挥发分燃料掺烧生物质的低NOx燃烧系统，其特征在于，烟气管道的压头由风机提供。前述的一种适用于低挥发分燃料掺烧生物质的低NOx燃烧系统，其特征在于，风机位于第五根烟气管道上，并且位于干燥器的出口处。前述的一种适用于低挥发分燃料掺烧生物质的低NOx燃烧系统，其特征在于，锅炉为“π”型炉、“W”型炉或塔式炉，煤粉颗粒在炉内的燃烧组织为墙式燃烧或切圆燃烧。本专利技术的有益之处在于：(1)采用生物质热解气来点燃和稳燃低挥发分煤粉，实现了低挥发分燃料如贫煤、无烟煤、兰炭、半焦等的良好着火与燃烧，克服了低挥发分燃料在锅炉内着火、燃烧困难的问题；(2)采用生物质焦作为再燃燃料，减少了燃烧过程中污染物NOx的生成，主燃区的过量空气系数大于1，与空气分级低氮燃烧技术相比，更易于煤粉着火燃烧；(3)抽取锅炉炉膛内的高温烟气作为热解炉的加热热源，并利用离开热解炉的烟气干燥生物质燃料，实现了烟气热量的合理利用，实现了生物质的高效率掺烧，减少了投资；(4)使用离开干燥器的烟气输送生物质焦进入炉膛进行再燃还原NOx，由于烟气中氧气浓度较低，与空气相比具有一定惰性，进而提高了再燃脱硝的效果。附图说明图1是本专利技术一种适用于低挥发分燃料掺烧生物质的低NOx燃烧系统的组成示意图(图中所有相交的线均不相连通)。图中附图标记的含义：1-生物质燃料主仓；2-干燥器；3-热解炉；4-生物质焦仓；5-锅炉；6-低温烟气抽取点；7-高温烟气抽取点；8-烟气混合器；9-阀门；10-风机；11-生物质燃料副仓；12-煤粉燃烧器；13-气体燃烧器；14-再燃燃料喷口；15-燃尽风喷口。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。参照图1，本专利技术提供的适用于低挥发分燃料掺烧生物质的低NOx燃烧系统，其包括：生物质燃料主仓1、干燥器2、热解炉3、生物质焦仓4、锅炉5、烟气混合器8、生物质燃料副仓11、煤粉燃烧器12和气体燃烧器13。生物质燃料主仓1是用来储存生物质燃料颗粒的，如秸秆、树皮、树枝、锯末等。干燥器2是用来干燥生物质燃料颗粒的。热解炉3是用来热解干燥后的生物质燃料颗粒的，生物质燃料颗粒经热解炉3热解后，产生气态的生物质热解气和固态的生物质焦，热解炉3具有两个出料口，一个为热解气出料口，该出料口与气体燃烧器13连通，热解炉3中产生的生物质热解气通过气体燃烧器13送入锅炉5中燃烧，另一个为生物质焦出料口，该出料口与生物质焦仓4连通，热解炉3中产生的生物质焦送入到生物质焦仓4中储存。生物质燃料主仓1的出料口与干燥器2的进料口连通，干燥器2的出料口与热解炉3的进料口连通。锅炉5带有燃尽风喷口15和再燃燃料喷口14，燃尽风喷口15在上、再燃燃料喷口14在下，二者将锅炉5的炉膛从下到上分为主燃区、再燃区和燃尽区。煤粉燃烧器12和气体燃烧器13均安装在锅炉5的炉壁上，均位于主燃区，并且气体燃烧器13位于煤粉燃烧器12的下方或者位于两层煤粉燃烧器12之间，生物质热解气经由气体燃烧器13送入锅炉5的炉膛内燃烧，由于生物质热解气着火燃烧比较容易，利用气体燃烧器13喷出的火焰来加热、点燃和稳燃从煤粉燃烧器12送入炉膛的低挥发分煤粉，如贫煤、无烟煤、兰炭、半焦等，从而可以达到锅炉5稳定燃用低挥发分燃料的目的，同时也不用对煤粉燃烧器12进行较大的设计改动。烟气混合器8具有两个入口、一个出口，两个入口通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于低挥发分燃料掺烧生物质的低NOx燃烧系统，其特征在于，包括：生物质燃料主仓(1)、干燥器(2)、热解炉(3)、生物质焦仓(4)、锅炉(5)、烟气混合器(8)、煤粉燃烧器(12)和气体燃烧器(13)，其中：生物质燃料主仓(1)的出料口与干燥器(2)的进料口连通，干燥器(2)的出料口与热解炉(3)的进料口连通，热解炉(3)具有两个出料口，一个为热解气出料口，该出料口与气体燃烧器(13)连通，另一个为生物质焦出料口，该出料口与生物质焦仓(4)连通；锅炉(5)带有燃尽风喷口(15)和再燃燃料喷口(14)，燃尽风喷口(15)在上、再燃燃料喷口(14)在下，二者将锅炉(5)的炉膛从下到上分为主燃区、再燃区和燃尽区；煤粉燃烧器(12)和气体燃烧器(13)均安装在锅炉(5)的炉壁上，均位于主燃区，并且气体燃烧器(13)位于煤粉燃烧器(12)的下方或者位于两层煤粉燃烧器(12)之间；烟气混合器(8)具有两个入口、一个出口，两个入口通过两根烟气管道分别与锅炉(5)的炉膛上部、尾部烟道连通，这两根烟气管道都带有阀门(9)，烟气混合器(8)的出口通过第三根烟气管道与热解炉(3)的加热器连通，热解炉(3)的加热器通过第四根烟气管道与干燥器(2)连通，干燥器(2)的出气口通过第五根烟气管道与锅炉(5)上的再燃燃料喷口(14)连通，生物质焦仓(4)的出料口与第五根烟气管道连通。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于低挥发分燃料掺烧生物质的低NOx燃烧系统，其特征在于，包括：生物质燃料主仓(1)、干燥器(2)、热解炉(3)、生物质焦仓(4)、锅炉(5)、烟气混合器(8)、煤粉燃烧器(12)和气体燃烧器(13)，其中：生物质燃料主仓(1)的出料口与干燥器(2)的进料口连通，干燥器(2)的出料口与热解炉(3)的进料口连通，热解炉(3)具有两个出料口，一个为热解气出料口，该出料口与气体燃烧器(13)连通，另一个为生物质焦出料口，该出料口与生物质焦仓(4)连通；锅炉(5)带有燃尽风喷口(15)和再燃燃料喷口(14)，燃尽风喷口(15)在上、再燃燃料喷口(14)在下，二者将锅炉(5)的炉膛从下到上分为主燃区、再燃区和燃尽区；煤粉燃烧器(12)和气体燃烧器(13)均安装在锅炉(5)的炉壁上，均位于主燃区，并且气体燃烧器(13)位于煤粉燃烧器(12)的下方或者位于两层煤粉燃烧器(12)之间；烟气混合器(8)具有两个入口、一个出口，两个入口通过两根烟气管道分别与锅炉(5)的炉膛上部、尾部烟道连通，这两根...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴松，苏晓辉，吕少华，李文军，王治国，崔璐，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61