技术领域
[0001] 本
发明属于电站及工业锅炉
煤粉燃烧技术领域以及环境技术领域,具体涉及一种燃煤锅炉生物质耦合燃烧系统。
背景技术
[0002] 煤作为我国一种主导性
能源资源在中长期内不会改变,燃煤锅炉作为主导性煤炭燃烧利用方式也不会轻易改变。燃煤电厂与工业锅炉是燃煤大气污染物的主要排放源,尤
其是氮
氧化物。因此,优化燃烧方式这一降低NOx排放的方法是当前研究的热点之一。
[0003] 由于大量使用化石
燃料会引起能源短缺和环境恶化问题,而相比化石能源,我国生物质资源丰富,每年约4亿吨标煤可供能源化利用,薪柴和林业废弃物资源量中,每年可
开发量达到 6亿吨以上。每年因无法处理的剩余
农作物秸秆在田间直接焚烧的超过2亿吨,
这不仅浪费了资源,而且造成严重的空气污染。现有的生物质资源能源化利用污染物排放
水平偏高。
[0004] 生物质成型燃料是以农业废弃物、林业三剩物(农业废弃物如稻壳、秸秆等;林业废弃物如采伐剩余物、清林抚育剩余物和木材加工剩余物等)为原材料,经过
粉碎、烘干、成
型等工艺,制成粒状、
块状、柱状,一定规格和
密度的,可在生物质能锅炉直接燃烧的新型清
洁燃料。颗粒燃料直径为6毫米或8毫米,长度为1-5倍直径,净密度为1.1-1.4吨/立方米,热
值为 14.6-18.8兆焦/千克,大约相当于
天然气热值的1/2,其燃烧充分,便于运输和贮存。
由于成型燃料含硫量和含氮量低,配套专用锅炉可以达到很高的清洁燃烧水平,一般只需
要适当除尘即可达到天然气锅炉的排放标准,是国际公认的可再生清洁能源。
[0005] 煤炭的挥发分含量对煤粉燃烧特性有很大影响,一方面,燃煤挥发分越低,其着火
温度越高,煤粉着火也越推迟。另一方面,挥发分对煤粉气流的着火速度也有很大影响,挥
发分较低的燃煤着火速度慢,燃烧不稳定,容易发生灭火。生物质的挥发份和氧含量远远高
于普通
烟煤,氧含量超过煤的10倍左右。生物质燃料着火温度较低,一般在250~350℃时挥
发分就大量析出,并开始剧烈燃烧。
发明内容
[0006] 为了解决上述问题,本发明提供了一种燃煤锅炉生物质耦合燃烧系统,该系统能够使生物质耦合燃烧,同时借助生物质高挥发分的特点协助煤粉着火并有效还原NOx,在减
少煤消耗的同时,降低
炉膛中NOx的生成,辅助煤粉燃烧,保证燃煤锅炉的高效、清洁燃烧。
[0007] 为达到上述目的,本发明一种燃煤锅炉生物质耦合燃烧系统包括炉膛、送
风机和
空气预热器,炉膛中设置有生物质
燃烧器,生物质燃烧器下方沿纵向设置有若干煤粉燃烧
器,送风机和空气预热器的进风口通过管道连接,空气预热器的出风口通过管道分别与生
物质磨煤机和煤粉磨煤机的空气入口连接,生物质磨煤机通过一次风管与生物质燃烧器连
接,煤粉磨煤机通过一次风管与
煤粉燃烧器连接。
[0008] 进一步的,生物质磨煤机与生物质燃烧器之间设置有生物质粗粉分离器,煤粉磨煤机与煤粉燃烧器之间设置有煤粉粗粉分离器。
[0009] 进一步的,生物质燃烧器和煤粉燃烧器均为四
角切圆燃烧方式。
[0010] 进一步的,炉膛中设置有四个位于同一水平面的生物质燃烧器,且四个生物质燃烧器分别布置在炉膛四角。
[0011] 进一步的,每个生物质燃烧器下方均沿纵向设置有若干个煤粉燃烧器。
[0012] 进一步的,生物质燃烧器与最顶层煤粉燃烧器之间的距离为0.25~0.35倍锅炉当量直径。
[0013] 与
现有技术相比,本发明至少具有以下有益的技术效果,本发明通过管道将生物质颗粒通入炉膛最顶层生物质燃烧器中,同时煤粉颗粒通入其余各层煤粉燃烧器中,由于
生物质颗粒具有高挥发分的特征,燃烧煤粉产生的高NOx气体被生物质中的挥发分还原,以
达到降低NOx 排放的目的。同时由于燃烧器采用四角切圆燃烧方式,燃烧过程中会产生卷
吸作用,炉膛中会形成一个
自下而上的漩涡状气流,顶部生物质燃烧器处易燃生物质为煤
粉气流提供可卷吸高温烟气,辅助煤粉着火,生物质颗粒的燃烧进而引燃煤粉颗粒以提高
锅炉效率。
附图说明
[0014] 图1为本发明整体结构示意图;
[0016] 图3为图1中A-A向剖视放大示意图;
[0017] 图4为图1中B-B向剖视放大示意图;
[0018] 其中:1、生物质粗粉分离器;2、一次风管;3、煤粉燃烧器;4、生物质燃烧器;5、炉膛;6、送风机;7、生物质磨煤机;8、煤粉磨煤机;9、空气预热器,10、煤粉粗粉分离器。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0020] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或
位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对
本发明的限制。
[0021] 实施例1
[0022] 参照图1,一种燃煤锅炉生物质耦合燃烧系统包括送风机6、空气预热器9、生物质磨煤机7、煤粉磨煤机8、生物质粗粉分离器1、煤粉粗粉分离器10、一次风管2、一层生物质燃
烧器4、两层煤粉燃烧器3和炉膛5。炉膛5外侧设置有送风机6和空气预热器9,送风机6 和空
气预热器9的进风口通过管道连接,空气预热器9与炉膛连通,空气预热器9的出风口通过管
道分别与生物质磨煤机7和煤粉磨煤机8的空气入口连接,生物质磨煤机7的出口通过管道
与生物质粗粉分离器1的入口连接,生物质粗粉分离器1的出口通过一次风管2与四个生物
质燃烧器4连接,煤粉磨煤机8的出粉口通过管道与煤粉粗粉分离器10的入口连接,煤粉粗
粉分离器10的出口通过一次风管2与两层共计八个煤粉燃烧器3连接。
[0023] 参照图2和图3,生物质燃烧器4和煤粉燃烧器3均为四角切圆燃烧方式,每层生物质燃烧器包括四个布置在炉膛四角的位于同一水平面上的燃烧器生物质燃烧器4,每层煤
粉燃烧器 3包括布置在炉膛四角的位于同一水平面上四个煤粉燃烧器3。生物质燃烧器4与
最顶层煤粉燃烧器3之间的距离为0.25~0.35倍锅炉当量直径。
[0024] 本装置的工作原理如下:
[0025] 生物质成型燃料经过生物质磨煤机7制成生物质颗粒,煤经过煤粉磨煤机8制成煤粉颗粒,空气经过送风机6送入空气预热器9加热,加热后的空气通过空气管道进入生物质
磨煤机7 和煤粉磨煤机8将生物质颗粒和煤粉颗粒带入生物质粗粉分离器1和煤粉粗粉分
离器10分离,过粗的生物质颗粒和过粗的煤粉颗粒被送回到生物质磨煤机7和煤粉磨煤机
8;同时,合格的生物质细粉经一次风管2送入生物质燃烧器4在炉膛5中燃烧,合格的煤粉颗
粒经过经一次风管2送入各层煤粉燃烧器3在炉膛5中燃烧,生物质粗粉和煤粉粗粉经过生
物质粗粉分离器1 和煤粉粗粉分离器10返回到生物质磨煤机7和煤粉磨煤机8继续
破碎。
[0026] 本发明将生物质成型燃料通过磨煤机磨制成生物质细粉,并通入炉膛最上层的生物质燃烧器,生物质燃烧过程中产生的高挥发分物质将煤粉燃烧产生的NOx还原,以达到煤
粉与生物质耦合燃烧和降低煤粉锅炉NOx生成的目的。四角切圆布置的各层燃烧器使炉膛
内部形成自下而上的漩涡状气流,顶部生物质燃烧器处易燃生物质为煤粉气流提供可卷吸
高温烟气,辅助煤粉着火,提高锅炉效率。
[0027] 经过在300MW煤粉锅炉中进行的生物质耦合燃烧试验验证,采用本发明后锅炉效率从 93.38%提高到93.69%,每年可节省标准煤近2000t。
[0028] 实施例2
[0029] 参照图2,本实施例与实施例1不同之处仅在于设置有三层煤粉燃烧器,图2中仅画最高层煤粉燃烧器和最低层煤粉燃烧器,中间各层省略。
[0030] 实施例3
[0031] 参照图2,本实施例与实施例1不同之处仅在于设置有四层煤粉燃烧器。