立式炉三维立体分级OFA燃尽风低氮燃烧技术

摘要

本发明公开了一种工业锅炉的燃烧方式，特别是公开了一种立式炉三维立体分级OFA燃尽风低氮燃烧技术，包括炉膛，采用三级供风完成燃烧，具体方法为，采用的燃烧器布置方式为前墙和后墙的燃烧器两两对冲布置，一次风管与二次风管为相对水平布置，一次风管的出风量为2200m3/h，二次风管的风量为44500m3/h，一次风管与二次风管的送风温度为一次风温150℃，二次风温为260℃，燃烧区燃烧温度控制在1600℃，在立式锅炉的两侧墙上分别设置有两个OFA喷口，四个OFA喷口呈同一平面布置，OFA喷口的风量为8900m3/h，在立式锅炉的棱边上均设置有SOFA喷口，SOFA喷口的风量为1500m3/h；本发明提供使一种四十吨／小时立式工业煤粉锅炉燃烧利用率提高并且能有效控制氮氧化物排放的低氮燃烧技术。

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业锅炉的燃烧方式，特别是涉及一种立式炉三维立体分级OFA燃尽风低氮燃烧技术。 

背景技术

燃煤工业锅炉是我国主要热能装备，根据统计结果，截止2010年，总数达到60.12万台，总容量达348万蒸吨，年耗煤将近7亿吨。燃煤工业锅炉污染物排放量大，仅次于燃煤发电，是城镇大气污染的主要排放源，无论是链条炉还是传统煤粉炉都无有效的措施来解决氮氧化物排放严重超标的问题。 

氮氧化物是燃煤排放的污染物之一，占我国NO_x排放总量的60%以上，其中燃煤工业锅炉排放约250万吨。按照目前的排放控制水平，到2020年我国氮氧化物排放量将达到2363—2914万吨，将超过美国成为世界第一氮氧化物排放国，因此，控制氮氧化物排放的问题已是刻不容缓，相对于燃煤电站锅炉，我国工业锅炉以中小型锅炉为主，数量多、分布广，是重要的NO_x排放源，在NO_x控制中占据重要地位，现有对NO_x控制技术主要是燃烧优化和烟气后处理降低NO_x技术，其中燃烧优化技术包括低过量空气燃烧、燃料分级燃烧、再燃技术和烟气再循环等，四十吨／小时立式工业煤粉锅炉也存在着相应的问题，并且采用上述方法效果还不是很理想，燃料利用率不好且氮氧化物的排放控制不理想。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供使一种四十吨／小时立式工业煤粉锅炉燃烧利用率提高并且能有效控制氮氧化物排放的立式炉三维立体分级OFA燃尽风低氮燃烧技术。 

本发明的立式炉三维立体分级OFA燃尽风低氮燃烧技术，包括炉体和设置在炉体内的炉膛，炉膛内部形成主燃区和燃尽区，采用三级供风完成燃烧，具体方法如下： 

一级供风：采用的燃烧器布置方式为前墙和后墙的燃烧器两两对冲布置，一次风管与二次风管为相对水平布置，一次风管的出风量为2200m³/h，二次风管的风量为44500 m³/h，一次风管与二次风管的送风温度为一次风温150℃，二次风温为260℃，燃烧区燃烧温度控制在1600℃；

二级供风：在立式锅炉的两侧墙上分别设置有两个OFA喷口，四个OFA喷口呈同一平面布置，OFA喷口的风量为8900 m³/h；

三级供风：在立式锅炉的棱边上均设置有SOFA喷口，四个呈四角切圆方式布置且位于同一平面内，SOFA喷口的风量为1500 m³/h。

所述OFA喷口在SOFA喷口和燃烧器之间，并且高度偏差不超过±10%。 

所述SOFA喷口整体为顺时针供风。 

与现有技术相比本发明的有益效果为： 

（1）由于采取了三级供风燃烧技术，从而使得四十吨／小时立式工业煤粉锅炉的脱氮效率显著提高，该技术使最终排烟含NO_x浓度比原来的降低40％左右；

（2）排出的烟气中NO_x浓度控制不大于150mg/m³，低于国家标准规定的NO_x最低排放量。

附图说明

图1是本发明立式炉三维立体分级OFA燃尽风低氮燃烧技术的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 

如图1所示，一种立式炉三维立体分级OFA燃尽风低氮燃烧技术，包括炉体和设置在炉体内的炉膛3，炉膛3内部形成主燃区和燃尽区，采用三级供风完成燃烧，具体方法如下： 

一级供风：采用的燃烧器4布置方式为前墙和后墙的燃烧器4两两对冲布置，一次风管与二次风管为相对水平布置，一次风管的出风量为2200m³/h，二次风管的风量为44500 m³/h，一次风管与二次风管的送风温度为一次风温150℃，二次风温为260℃，燃烧区燃烧温度控制在1600℃。

二级供风：在立式锅炉的两侧墙上分别设置有两个OFA喷口2，四个OFA喷口2呈同一平面布置，OFA喷口2的风量为8900 m³/h。 

三级供风：在立式锅炉的棱边上均设置有SOFA喷口1，四个呈四角切圆方式布置且位于同一平面内，SOFA喷口1的风量为1500 m³/h， SOFA喷口1整体为顺时针供风。 

OFA喷口2在SOFA喷口1和燃烧器4之间，并且高度偏差不超过±10%。 

本发明的基本原理为:将燃烧所需的空气量分成三级送入炉膛3，使主燃烧区内过量空气系数在0.8-1，燃料先在富燃料条件下燃烧，使得燃烧速度和温度降低，延迟了燃烧过程，在还原性气氛中大量含x在主燃烧区的生成量，将燃烧所需其余空气通过布置在主燃烧器上方的OFA喷口2和SOFA喷口1送入炉膛3，在供入燃尽风以后，成为燃尽区，此时空气量虽多，但因火焰温度低，且煤中析出的大部分含氮基团在主燃区已反氮基团与NO_x反应，提高了NO_x向N₂的转化率，降低了NO应完成，最终NO_x生成量不大，同时空气的供入使煤粉颗粒中剩余焦炭充分燃尽，保证煤粉的高燃烧效率，最终炉内垂直空气分级燃烧可使NO_x生成量降低30-40%。 

上述中过量空气系数指的是指燃烧时实际供给的空气量与理论空气量的比值，即α=燃烧1kg燃料所实际供给的空气质量/完全燃烧1kg燃料所需的理论空气质量。 

煤粉在燃烧过程中，燃煤过程中氮氧化物的主要来源的反应方程式： 

HCN+ O₂→NO_x+……                   (1)

NH₃+O₂→NO_x +……                    (2)

Cf-N+ O₂→NO_x +……                   (3)

另一方面，煤粉被加热之后热解与氧化反应过程同时存在，由热解析出的CH_i, HCN和NH_j都可还原NO_x，反应方程为：

CHi+ NO_x→HCN.....                      (4)

HCN+O.OH→N₂+……                    (5)

NO_x +NHj→N₂…                         (6)

同时还存在复杂的气相还原NO和异相还原NO的过程，焦炭表面上的异相机理为：

2NO_x +2( C)→N₂ +2CO                     (7)

(C) +2 NO_x→CO₂+ N₂                       (8)

从上式中NOx的产生与还原机理可知，在贫氧的条件下，燃料中的N以HCN 、 NH₃ 、NO_x等形式存在，生成的NO可与气相中的还原性物质CH、HCN、NH等发生同相还原反应以及在焦炭表面还原转化成N₂，实现了煤粉的低NO_x燃烧，在富氧的条件下，气相中的还原性物质和焦炭与O₂发生氧化反应被消耗掉，燃料中的N易于转化为NO_x，不利于NO_x的减排，此时空气量虽多，但因火焰温度低，且煤中析出的大部分含氮基团在贫氧区已反应完成，最终NO_x生成量不大，同时空气的供入使煤粉颗粒中剩余焦炭充分燃尽，保证煤粉的高燃烧效率，最终炉内垂直空气分级燃烧可使NO_x生成量降低30-40%。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。