燃煤鍋爐及燃煤鍋爐的燃燒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鍋爐燃燒領(lǐng)域，具體涉及一種燃煤鍋爐及燃煤鍋爐的燃燒方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一直以來，我國都是最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國，84%的煤炭直接用于燃燒，且有67 %的NOx排放來自于煤燃燒，并且我國對(duì)燃煤電站污染物排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，因此煤炭的低NOx燃燒技術(shù)亟需去改進(jìn)、創(chuàng)新。
[0003]今年來，國內(nèi)外電站燃煤鍋爐降NOx的主要方法是低NOx燃燒技術(shù)和煙氣脫硝技術(shù)。其中，低NOx燃燒技術(shù)主要包括低NOx燃燒器、空氣分級(jí)、煙氣再循環(huán)技術(shù)、再燃技術(shù)等。煙氣脫硝技術(shù)主要包括干法和濕法兩種，目前廣泛應(yīng)用的主要是選擇性催化還原技術(shù)(SCR)。
[0004]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在下述問題:以上各種技術(shù)對(duì)降低NOx都發(fā)揮了作用，但也帶來了許多問題，比如飛灰含碳量升高、爐膛結(jié)渣、過熱器超溫減溫水升高、空預(yù)器堵塞等問題，導(dǎo)致鍋爐燃燒效率降低、鍋爐運(yùn)行不穩(wěn)定等經(jīng)濟(jì)性問題和安全性問題的產(chǎn)生。而SCR技術(shù)投資高、運(yùn)行成本高、且易堵塞空預(yù)器從而造成引風(fēng)機(jī)出力不足、廠用電率增加等問題。
[0005]另外，在現(xiàn)有電站鍋爐上，在爐內(nèi)噴入還原性氣體進(jìn)行降低NOx方式的研究較為普遍，但是一般是在煤粉的燃盡段噴入再燃燃料進(jìn)行再燃以降低NOx，此方式的專利技術(shù)和學(xué)術(shù)研究較多，但是都局限于燃燒器上部噴入再燃燃料營造還原性氣氛的方式。國內(nèi)某高校提出《用于微型燃燒器的碳?xì)淙剂现卣紵椒拔⑿腿紵鳌返膶＠?專利申請(qǐng)?zhí)?00910191617.5)，是在燃燒器前設(shè)置重整區(qū)，重整區(qū)內(nèi)碳?xì)淙剂虾退魵庠赮 _A1203的催化作用下反應(yīng)，而后將生成的H2噴入燃燒區(qū)域起到高效穩(wěn)燃作用。
[0006]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在下述問題:該技術(shù)有一定的局限性，燃燒器前設(shè)置一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的重整區(qū)，而且需要加入催化劑使得整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜不易操作；該技術(shù)未涉及到燃燒污染物控制，并且目前進(jìn)行改造的低NOx燃燒技術(shù)帶來了鍋爐效率降低、過熱器超溫等問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的其中一個(gè)目的是提出一種燃煤鍋爐及燃煤鍋爐的燃燒方法，用以在保證燃煤鍋爐燃燒效率的前提下，降低NOx的排放量。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
[0009]本發(fā)明提供了一種燃煤鍋爐，包括固定連接的爐膛和水蒸氣引入設(shè)備；
[0010]所述水蒸氣引入設(shè)備具有水蒸氣流通通道，所述水蒸氣流通通道的一端位于所述爐膛的外側(cè)，所述水蒸氣流通通道的另一端伸入到所述爐膛內(nèi)部，所述水蒸氣引入設(shè)備用于將水蒸氣噴入到所述爐膛內(nèi)的主燃區(qū)。
[0011]如上所述的燃煤鍋爐，優(yōu)選的是，所述水蒸氣引入設(shè)備包括水蒸氣管道和噴頭；
[0012]所述噴頭具有通孔，所述水蒸氣管道的通孔和所述噴頭的通孔共同作為所述水蒸氣流通通道，所述水蒸氣管道的一端位于所述爐膛的外側(cè)，所述水蒸氣管道的另一端伸入到所述爐膛內(nèi)部，所述噴頭固定在所述水蒸氣管道的另一端上。
[0013]如上所述的燃煤鍋爐，優(yōu)選的是，所述燃煤鍋爐為旋流燃燒器鍋爐，所述水蒸氣管道經(jīng)由所述旋流燃燒器鍋爐的外二次風(fēng)管道伸入到所述爐膛內(nèi)部。
[0014]如上所述的燃煤鍋爐，優(yōu)選的是，所述旋流燃燒器鍋爐的每個(gè)外二次風(fēng)管道中都設(shè)置有所述水蒸氣管道。
[0015]如上所述的燃煤鍋爐，優(yōu)選的是，所述燃煤鍋爐為旋流燃燒器鍋爐；
[0016]所述水蒸氣引入設(shè)備的數(shù)量至少為兩個(gè)，各個(gè)所述水蒸氣弓丨入設(shè)備沿著所述旋流燃燒器鍋爐的爐膛的周向方向均勻分布。
[0017]如上所述的燃煤鍋爐，優(yōu)選的是，所述燃煤鍋爐為直流燃燒器鍋爐，所述水蒸氣管道經(jīng)由所述直流燃燒器鍋爐的上二次風(fēng)噴口或中二次風(fēng)噴口伸入到所述爐膛的內(nèi)部。
[0018]如上所述的燃煤鍋爐，優(yōu)選的是，所述直流燃燒器鍋爐的每個(gè)所述上二次風(fēng)噴口或每個(gè)所述中二次風(fēng)噴口中都設(shè)置有所述水蒸氣管道。
[0019]如上所述的燃煤鍋爐，優(yōu)選的是，所述燃煤鍋爐為直流燃燒器鍋爐，所述直流燃燒器鍋爐上部的四個(gè)邊角處都設(shè)置有所述水蒸氣管道。
[0020]本發(fā)明還提供一種燃煤鍋爐的燃燒方法，包括以下步驟:
[0021 ] 點(diǎn)燃燃煤鍋爐內(nèi)的煤粉；
[0022]向所述燃煤鍋爐的主燃區(qū)噴入水蒸氣。
[0023]如上所述的燃煤鍋爐的燃燒方法，優(yōu)選的是，所述向所述燃煤鍋爐的主燃區(qū)噴入水蒸氣包括:
[0024]同時(shí)采用多個(gè)水蒸氣引入設(shè)備向所述燃煤鍋爐的主燃區(qū)噴入水蒸氣；其中，各個(gè)所述水蒸氣引入設(shè)備噴出的水蒸氣的方向在所述燃煤鍋爐的主燃區(qū)內(nèi)對(duì)稱。
[0025]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例至少可以產(chǎn)生如下技術(shù)效果:
[0026]上述技術(shù)方案，設(shè)置水蒸氣弓丨入設(shè)備之后，能在燃煤鍋爐燃燒過程中，向爐膛內(nèi)的主燃區(qū)噴入水蒸氣。主燃區(qū)是高溫低氧區(qū)，通入的水蒸氣可以稀釋氧氣濃度，一定程度上造成欠氧環(huán)境，增加了 C0的生成量。與此同時(shí)，水蒸氣在煤粉表面發(fā)生水煤氣反應(yīng)，水煤氣反應(yīng)生成的h2易與爐膛內(nèi)的02發(fā)生反應(yīng)，消耗煤粉表面的氧氣，以上兩個(gè)方面使得主燃區(qū)的欠氧程度加劇。另一方面，在主燃區(qū)水蒸氣還分解生成Η和0H，Η和0Η可以加速揮發(fā)成分的析出，特別是含氮化合物的析出，HCN和ΝΗ3等還原性氣體生成量增加。由于低氧區(qū)不易氧化，水煤氣反應(yīng)使得C0量增加，在煤粉表面造成較強(qiáng)的還原性氣氛，有效地控制NOx的生成。高溫下劇烈的水煤氣反應(yīng)及以H2為活化中心的連鎖反應(yīng)，強(qiáng)化煤粉燃燒，縮短燃盡時(shí)間，提高燃燒效率。并且，總體的欠氧環(huán)境抑制了含氮化合物被氧化為NOx?？梢?，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，不僅能夠有效降低NOx排放、并且可以縮短煤粉燃盡時(shí)間，提高燃燒效率。
【附圖說明】
[0027]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0028]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的旋流燃燒器鍋爐的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的直流燃燒器鍋爐的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為圖2的側(cè)視示意圖；
[0031 ] 圖4為圖2的俯視放大示意圖；
[0032]圖5為本發(fā)明實(shí)施例三提供的燃煤鍋爐的燃燒方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合圖1?圖5對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行更為詳細(xì)的闡述，將本發(fā)明提供的任一技術(shù)手段進(jìn)行替換或?qū)⒈景l(fā)明提供的任意兩個(gè)或更多個(gè)技術(shù)手段或技術(shù)特征互相進(jìn)行組合而得到的技術(shù)方案均應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0034]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例一提供一種燃煤鍋爐，該燃煤鍋爐包括固定連接的爐膛4和水蒸氣引入設(shè)備。水蒸氣引入設(shè)備具有水蒸氣流通通道，水蒸氣流通通道的一端位于爐膛4的外側(cè)，水蒸氣流通通道的另一端伸入到爐膛4內(nèi)部，水蒸氣引入設(shè)備用于將水蒸氣噴入到爐膛4內(nèi)的主燃區(qū)。參見圖1，內(nèi)二次風(fēng)道2和外二次風(fēng)管道3都位于一次風(fēng)道1的兩側(cè)。
[0035]水蒸氣的來源在燃煤電站比較豐富，例如汽輪機(jī)抽汽、蒸汽霧化等。
[0036]設(shè)置水蒸氣引入設(shè)備之后，能在燃煤鍋爐燃燒過程中，向爐膛4內(nèi)的主燃區(qū)噴入水蒸氣，主燃區(qū)是高溫低氧區(qū)，通入的水蒸氣可以稀釋氧氣濃度，一定程度上造成欠氧環(huán)境，增加了 C0的生成量。與此同時(shí)，水蒸氣在煤粉表面發(fā)生水煤氣反應(yīng)，具體反應(yīng)式(1)如下:
[0037]C+H20 — C0+H2(1)
[0038]反應(yīng)式⑴生成的比易與爐膛4內(nèi)的02發(fā)生反應(yīng)，消耗煤粉表面的氧氣，以上兩個(gè)方面使得主燃區(qū)的欠氧程度加劇。
[0039]此外，在主燃區(qū)水蒸氣還發(fā)生以下反應(yīng)，具體反應(yīng)式(2)如下:
[0040]H20 — Η+0Η(2)
[0041]Η和0Η可以加速揮發(fā)成分的析出，特別是含氮化合物的析出，
[0042]HCN和NH3等還原性氣體生成量增加。由于低氧區(qū)不易氧化，水煤氣反應(yīng)使得C0量增加，在煤粉表面造成較強(qiáng)的還原性氣氛，有效地控制NOx的生成。高溫下劇烈的水煤氣反應(yīng)以及以H2為活化中心的連鎖反應(yīng)，強(qiáng)化煤粉燃燒，縮短燃盡時(shí)間，提高燃燒效率。并且，總體的欠氧環(huán)境抑制了含氮化合物被氧化為NOx。
[0043]可見，主燃區(qū)通入水蒸氣對(duì)于降低NOx生成、加速煤粉燃燒具有一定效果。S卩，上述方案在不降低鍋爐效率的前提下，能有效降低NOx濃度，解決了燃煤鍋爐低NOx燃燒技術(shù)降低鍋爐燃燒效率、煙氣脫硝堵塞空預(yù)器、投資及運(yùn)行成本高等問題，提高了燃煤鍋爐運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。
[0044]另外，將水蒸氣噴入到爐膛4內(nèi)的主燃區(qū)，除了要使水蒸氣發(fā)生上述反應(yīng)之后，還可以防止水蒸氣接觸到燃燒器壁面凝結(jié)，吸附煤粉堵塞燃燒器對(duì)燃煤鍋爐運(yùn)行的安全性造成威脅。
[0045]下面介紹水蒸氣引入設(shè)備的具體實(shí)現(xiàn)方式:水蒸氣引入設(shè)備包括水蒸氣管道5和噴頭6。噴頭6具有通孔，水蒸氣管道5的通孔和噴頭6的通孔共同作為水蒸氣流通通道，水蒸氣管道5的一端位于爐膛4的外側(cè)，水蒸氣管道5的另一端伸入到爐膛4的內(nèi)部，噴頭6固定在水蒸氣管道5的另一端上，即位于爐膛4內(nèi)部的那一端。
[0046]噴頭6將水蒸氣管道5內(nèi)的水蒸氣分成多股，以使得水蒸氣充分發(fā)生上述的反應(yīng)
(1)和反應(yīng)⑵。
[0047]水蒸氣引入設(shè)備