一种煤粉掺氨多元燃料清洁燃烧系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种煤粉掺氨多元燃料清洁燃烧系统及方法，煤粉与催化剂经由一次风连续被送入第一反应器，进行低温催化热解，热解之后的焦炭被送入第二反应器的底部与二次风进行混合非均相燃烧；同时在第二反应器的底部定向通入氨气或天然气替代部分煤粉进行燃烧，煤粉催化热解产生的热解气通入第二反应器上部对已生成的

【技术实现步骤摘要】
一种煤粉掺氨多元燃料清洁燃烧系统及方法


[0001]本专利技术属于煤炭燃烧控制
，涉及一种煤粉掺氨多元燃料清洁燃烧系统及方法
。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术
。
[0003]煤炭是很多区域的主体能源和重要工业原料，支撑了国民经济的快速发展
。
减少火电领域煤炭消耗是降低碳排放最直接有效的手段，但我国富煤贫油少气的资源禀赋特征，使得火电行业很难在短时间内完全脱离煤炭
。
[0004]近年来，氨
(NH3)
被认为是一种具有发展前景的清洁能源载体和存储介质；与氢相比，氨单位储能成本低，体积能量密度高，更加安全可靠
。
此外，氨还具有燃料属性，其能量密度与化石燃料相当，当应用于火电低碳改造时，仅需对电站燃烧器进行适当调整优化，即可低成本实现氨与煤的掺混燃烧发电
。
因此，氨与煤的掺混燃烧是一个行之有效的降低火电领域碳排放的措施，对于逐步向低碳甚至无碳社会的过渡具有深远意义
。
[0005]燃煤过程排放的氮氧化物
(NOx)
是最主要的大气污染物之一，如果不采取有效的遏制措施，会带来毁灭性灾害
。
随着国家环保压力的增加，对燃煤行业提出了超低排放甚至是近零排放的严格要求
。
现阶段常规的
SCR
等尾部脱硝控制策略难以满足如此严格的环保法规，且同时会造成末端控制工艺复杂，烟气处理设备投资巨大，日常运行维护和使用成本高，降低了煤炭利用的经济效益
。
截至目前，国内外对煤粉掺氨低氮源头控制技术展开了大量的研究，主要包括燃烧器结构优化
、
空气分级燃烧
、
燃料分级燃烧
、
烟气再循环等技术，通过改善这些技术背后的燃烧外部工艺过程参数
(
调节化学当量比
、
调整燃烧火焰结构
、
优化气固两相流混合
、
优化氨煤掺混方式等
)
实现削减氮氧化物生成
。
然而，这种以外部因素为主导的调控措施受多种因素制约，具有很强的局限性，难以同时满足低
CO
排放
、
低
NOx
排放以及低
NH3逃逸的三者协同
。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种煤粉掺氨多元燃料清洁燃烧系统及方法，本专利技术可以实现从源头上控制氮氧化物的生成，有望成为一种新型的煤粉掺氨低氮燃烧技术手段，实现低
CO
排放
、
低
NOx
排放以及低
NH3逃逸的三者协同
。
[0007]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种煤粉掺氨多元燃料清洁燃烧系统，包括第一反应器
、
第二反应器以及一次风管道和二次风管道，其中：
[0009]所述第一反应器内具有催化热解区，所述一次风管道将煤粉和催化剂送至催化热解区，以进行低温催化热解；
[0010]所述第一反应器和第二反应器连接，所述第二反应器的下部设置有高温燃烧区，
上部为低氮还原区，第一反应器的催化热解区产生的焦炭送至第二反应器的底部，与第二反应器底部设置的二次风管道内的二次风混合，以进行非均相燃烧；
[0011]第二反应器的底部通过管路连接有供气设备，所述供气设备用于向第二反应器的底部定向通入氨气或天然气，以替代部分煤粉进行燃烧；
[0012]第一反应器内的催化热解产生的热解气通入第二反应器的上部对已生成的
NOx
进行还原
。
[0013]作为可选择的实施方式，所述第二反应器的顶部设置有烟气出口
。
[0014]作为可选择的实施方式，所述第二反应器的底部设置有灰渣出口
。
[0015]作为可选择的实施方式，所述第一反应器的入口和一次风管道连接，且一次风管道上还连接有给料装置
。
[0016]作为可选择的实施方式，所述催化热解区的温度为
[500℃,900℃]。
[0017]作为可选择的实施方式，所述高温燃烧区的温度为
[1000℃,1600℃][0018]作为可选择的实施方式，低氮还原区的温度为
[800℃,1300℃][0019]作为可选择的实施方式，所述第二反应器的掺氨比例可调
。
[0020]作为可选择的实施方式，所述催化剂为纳米金属颗粒
。
[0021]作为可选择的实施方式，所述第二反应器通过两个管路连接第一反应器，第一反应器的热解气通过第一管路送至低氮还原区，第一反应器产生的焦炭由第二管路送至高温燃烧区
。
[0022]一种煤粉掺氨多元燃料清洁燃烧方法，包括以下步骤：
[0023]煤粉与催化剂经由一次风连续被送入第一反应器，进行低温催化热解，热解之后的焦炭被送入第二反应器的底部与二次风进行混合非均相燃烧；同时在第二反应器的底部定向通入氨气或天然气替代部分煤粉进行燃烧，煤粉催化热解产生的热解气通入第二反应器上部对已生成的
NO
x
进行还原
。
[0024]作为可选择的实施方式，
NO
x
包括来自煤燃烧的
NO
x
以及来自氨燃烧的
NO
x
。
[0025]作为可选择的实施方式，通过掺氨比例的调控，以降低二氧化碳排放强度
。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027]本专利技术通过反应分区，实现了煤粉热解与焦炭燃烧的分步进行，提高了燃料的灵活性以及燃烧过程的可控性
。
[0028]本专利技术通过氨气的定向掺混，避免了传统燃烧器内混
、
燃烧器侧混方式氮氧化物难以控制的问题，改善了氨气的燃烧效果，实现了煤粉掺氨的高效清洁低氮燃烧
。
[0029]本专利技术通过纳米金属颗粒的引入，促进了煤粉热解以及挥发分气体的析出，强化了对于煤
NO
x
以及氨
NO
x
的还原，实现了煤粉掺氨的高效清洁低氮燃烧
。
[0030]本专利技术的氨气掺混比例可以根据具体情况调节，可以显著降低火电领域二氧化碳排放强度
。
[0031]为使本专利技术的上述目的
、
特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下
。
附图说明
[0032]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示
意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
[0033]图1是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种煤粉掺氨多元燃料清洁燃烧系统，其特征是，包括第一反应器
、
第二反应器以及一次风管道和二次风管道，其中：所述第一反应器内具有催化热解区，所述一次风管道将煤粉和催化剂送至催化热解区，以进行低温催化热解；所述第一反应器和第二反应器连接，所述第二反应器的下部设置有高温燃烧区，上部为低氮还原区，第一反应器的催化热解区产生的焦炭送至第二反应器的底部，与第二反应器底部设置的二次风管道内的二次风混合，以进行非均相燃烧；第二反应器的底部通过管路连接有供气设备，所述供气设备用于向第二反应器的底部定向通入氨气或天然气，以替代部分煤粉进行燃烧；第一反应器内的催化热解产生的热解气通入第二反应器的上部对已生成的
NOx
进行还原
。2.
如权利要求1所述的一种煤粉掺氨多元燃料清洁燃烧系统，其特征是，所述第二反应器的顶部设置有烟气出口
。3.
如权利要求1或2所述的一种煤粉掺氨多元燃料清洁燃烧系统，其特征是，所述第二反应器的底部设置有灰渣出口
。4.
如权利要求1所述的一种煤粉掺氨多元燃料清洁燃烧系统，其特征是，所述第一反应器的入口和一次风管道连接，且一次风管道上还连接有给料装置
。5.
如权利要求1所述的一种煤粉掺氨多元燃料清洁燃烧系统，其特征是，所述催化热解区的温度为
[500℃,900℃]
；或
/
和，所述高温燃烧区的温度为
[1000℃
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王光磊，张海，张斌，孙立刚，祁金胜，李官鹏，杨俊波，范卫东，纪兴林，
申请(专利权)人：山东电力工程咨询院有限公司，
类型：发明
国别省市：