一种煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置、方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置、方法及系统，所述煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置包括锅炉，锅炉的燃烧室沿烟气流动方向分为主燃区、再燃区、燃尽区和NO

【技术实现步骤摘要】
一种煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置、方法及系统


[0001]本专利技术属于锅炉
，尤其涉及一种煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置、方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，氨气作为零碳燃料，受到越来越多的关注，但纯氨，煤、甲烷与氨气耦合燃烧是研究热点之一，三者混合燃烧虽然能够降低碳排放，而纯氨着火难，煤、甲烷等燃料能够促进氨气着火，促进其充分燃烧，但氨气是富含氮元素的燃料，其在燃烧过程中易产生大量的氮氧化物，因此如何保证煤、甲烷与氨气耦合燃烧过程中生成较少的氮氧化物是研究重点之一，针对上述煤、甲烷与氨气耦合燃烧过程中存在的缺点，开发一种煤与NH3/CH4耦合再燃控制低NO
x
(氮氧化物)生成的装置、方法及系统是迫切需要的。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的之一在于提供一种可控制煤、CH4和NH3耦合燃烧过程中NO
x
的生成，且对燃烧过程中生成的NO
x
含量进行优化的煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置，包括具有尾气排放口的锅炉，所述锅炉的燃烧室沿烟气流动方向依次分为主燃区、再燃区、燃尽区和NO
x
还原区；
[0005]所述锅炉的侧壁上对应所述主燃区的位置嵌装有主燃燃烧器，所述锅炉的侧壁上对应所述再燃区的位置嵌装有再燃燃烧器，所述锅炉的侧壁上对应所述燃尽区的位置嵌装有燃尽风喷口，所述锅炉的侧壁上对应所述NO
x
还原区的位置嵌装有喷氨装置；
[0006]所述主燃燃烧器用以通入煤粉与空气并在所述主燃区燃烧；所述再燃燃烧器用以通入NH3和CH4的混合气体作为燃料并在所述再燃区燃烧，其中，所述主燃区燃料为煤粉，再燃区燃料为CH4和NH3的混合气体；所述喷氨装置用以向所述NO
x
还原区喷射氨气和空气的混合气体对所述NO
x
还原区的NO
x
进行还原处理；
[0007]所述主燃区燃料占总燃料量的70
‑
85wt％，其中，总燃料量为主燃区燃料和再燃区燃料之和；
[0008]所述再燃区燃料中CH4与NH3比例为β，其中，
[0009]其中，C
CH4
表示再燃区燃料中甲烷的质量分数，C
NH3
表示再燃区燃料中氨气的质量分数。
[0010]上述技术方案中所述主燃区的过量空气系数为1.1
‑
1.5；所述再燃区的过量空气系数为0.75
‑
0.85；所述燃尽区的过量空气系数为1.1
‑
1.3。
[0011]上述技术方案中所述喷氨装置喷出的混合气体中氨气的含量按体积分数计为3
‑
8％。
以下时，则直接进行步骤3。
[0022]本专利技术还提供一种燃烧系统，包括实时监测装置9、在线分析模块、优化指导模块和如上所述的燃烧装置，所述实时监测装置9用以监测锅炉尾气排放口的NO
x
浓度，所述在线分析模块用以对所述实时监测装置9监测的结果进行分析判断，所述优化指导模块用以根据所述在线分析模块的分析结果给出调节再燃区燃料占总燃料量的比例的指令、调节β值的指令或直接由喷氨装置喷氨的指令。
[0023]本专利技术的有益效果在于：本专利技术能够根据尾气排放口实时的NO
x
浓度对主燃区及再燃区燃料分配提供优化指导，基于锅炉的历史运行数据与NO
x
实时排放浓度来确定目标NO
x
浓度为150
‑
200mg/m3，通过调节锅炉的燃料配比(调节再燃区燃料占总燃料量的比例和β值)使尾气排放口的NO
x
浓度达到150
‑
200mg/m3时，通过喷氨装置喷出氨气和空气的混合气体以对所述NO
x
还原区的NO
x
进行还原处理；另外，锅炉内的燃料可充分燃烧，保证高燃烧效率，同时尾气排放口处的NO
x
浓度较低，减小NO
x
还原处理成本；在燃烧过程中添加NH3可实现低碳燃烧。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例所述煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置的结构简图；
[0025]图2为本专利技术实施例中单角炉的结构示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例中实时监测装置、在线分析模块和优化指导模块的连接示意图。
[0027]图中：1锅炉、11主燃区、12再燃区、13燃尽区、14NO
x
还原区、15主燃燃烧器、16再燃燃烧器、17燃尽风喷口、18喷氨装置、19尾气排放口、2给煤系统、3甲烷供给系统、31第一阀门、4氨气供给系统、41第二阀门、42第三阀门，5第一混合装置、6第二混合装置、7一次风风机、8风机、9实时监测装置。
具体实施方式
[0028]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0029]如图1所示，本专利技术提供了一种煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置，包括具有尾气排放口19的锅炉1，所述锅炉1的燃烧室沿烟气流动方向依次分为主燃区11、再燃区12、燃尽区13和NO
x
还原区14；
[0030]所述锅炉的侧壁上对应所述主燃区的位置嵌装有主燃燃烧器15，所述锅炉的侧壁上对应所述再燃区的位置嵌装有再燃燃烧器16，所述锅炉的侧壁上对应所述燃尽区的位置嵌装有燃尽风喷口17(燃尽风喷口处向锅炉内喷入燃尽风，其目的是为了保证从主燃区以及再燃区送入的煤粉、CH4与NH3充分燃烧)，所述锅炉的侧壁上对应所述NO
x
还原区的位置嵌装有喷氨装置18；
[0031]所述主燃燃烧器用以通入煤粉与空气(由一次风风机7提供)并在所述主燃区燃烧(煤粉由一次风携带通过主燃燃烧器进入锅炉，从而使煤粉充分燃烧)，所述再燃燃烧器用
以通入CH4和NH3的混合气体作为燃料并在所述再燃区燃烧，使再燃区处于还原性气氛，使得NH3与CH4的混合气体在参与燃烧反应的同时，还原部分燃烧过程中产生的NO
x
，所述喷氨装置用以向所述NO
x
还原区喷射氨气和空气(由风机8提供)的混合气体作为还原剂对所述NO
x
还原区的NO
x
进行还原处理(从而减少尾气排放口处的NO
x
含量)；
[0032]其中，所述主燃区燃料为煤粉，再燃区燃料为CH4和NH3的混合气体；
[0033]所述主燃区燃料占总燃料量的70
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置，其特征在于，包括具有尾气排放口的锅炉，所述锅炉的燃烧室沿烟气流动方向依次分为主燃区、再燃区、燃尽区和NO
x
还原区；所述锅炉的侧壁上对应所述主燃区的位置嵌装有主燃燃烧器，所述锅炉的侧壁上对应所述再燃区的位置嵌装有再燃燃烧器，所述锅炉的侧壁上对应所述燃尽区的位置嵌装有燃尽风喷口，所述锅炉的侧壁上对应所述NO
x
还原区的位置嵌装有喷氨装置；所述主燃燃烧器用以通入煤粉与空气并在所述主燃区燃烧；所述再燃燃烧器用以通入CH4和NH3的混合气体作为燃料并在所述再燃区燃烧，其中，所述主燃区燃料为煤粉，再燃区燃料为CH4和NH3的混合气体；所述喷氨装置用以向所述NO
x
还原区喷射氨气和空气的混合气体对所述NO
x
还原区的NO
x
进行还原处理；所述主燃区燃料占总燃料量的70
‑
85wt％，其中，总燃料量为主燃区燃料和再燃区燃料之和；所述再燃区燃料中CH4与NH3比例为β，其中，其中，C
CH4
表示再燃区燃料中甲烷的质量分数，C
NH3
表示再燃区燃料中氨气的质量分数。2.根据权利要求1所述的煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置，其特征在于，所述再燃区的过量空气系数为0.75
‑
0.85；所述主燃区的过量空气系数为1.1
‑
1.5；所述燃尽区的过量空气系数为1.1
‑
1.3。3.根据权利要求1所述的煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置，其特征在于，所述喷氨装置喷出的混合气体中氨气的含量按体积分数计为3
‑
8％。4.根据权利要求1所述的煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置，其特征在于，β值为0.5
‑
1。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置，其特征在于，所述再燃区的燃烧温度为1200
‑
1400℃；所述NO
x
还原区位于所述燃尽区上方温度为850
‑
1100℃的位置处。6.一种如权利要求1
‑
5任一项所述煤与氨/甲烷耦合再燃低氮燃烧装置对应的燃烧方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：所述锅炉中通过主燃燃烧器和再燃燃烧器喷入煤粉、NH3\CH4燃烧时，通过燃尽风喷口喷入燃尽风；步骤2：实时监测尾气排放口的NO
x
浓度，当尾气排放口处的NO
x
浓度低于150mg/m3或高于200mg/m3时,通过调节所述再燃区燃料占总燃料量的比例和/或调节再燃区燃料的β值以调节所述尾气排放口的NO
x
浓度高于150mg/m3，但低于200mg/m3；步骤3：由喷氨装置向NO
x
还原区喷射氨气和空气的混合气体，并调节所述混合气体喷入量以使得所述尾气排放口的NO
x
浓度低于50mg/m3。7.根据权利要求6所述的燃烧方法，其特征在于，所述步骤2中当尾气排放口处的NO
x
浓度高于200mg/m3时,通过提高所述再燃区燃料占总燃料量的比例和/或降低再燃区燃料中β值以调节所述尾气排放口的NO
x
浓度低于200mg/m3，但高于15...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏胜，舒淘，向军，任强强，贾萌川，陈逸峰，王敬燕，胡松，汪一，许凯，江龙，徐俊，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：