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1、(10)申请公布号 CN 102878550 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 7 8 5 5 0 A *CN102878550A* (21)申请号 201210387330.1 (22)申请日 2012.10.12 F23C 5/08(2006.01) F23C 7/00(2006.01) (71)申请人浙江大学 地址 310027 浙江省杭州市西湖区浙大路 38号 申请人中国石油化工股份有限公司 (72)发明人周俊虎 王永健 岑可法 罗强 黄镇宇 宋立臣 张彦威 张宝生 刘建忠 孙国臣 陈立国 赵西明 (74)专利代理机构杭州中成专利事务所有限公 司 3。
2、3212 代理人周世骏 (54) 发明名称 燃水煤浆液态排渣旋风炉分级配风及再燃低 NOx的方法 (57) 摘要 本发明涉及低NO x 燃烧技术，旨在提供一种燃 水煤浆液态排渣旋风炉分级配风及再燃低NOx的 方法。是在圆柱状的炉体的顶端设燃烧器，燃烧器 的主体具有中空的预燃区；在预燃区上方设水煤 浆入口和一次风入口，燃烧器壁上设二次风喷口； 炉体内的炉膛从上至下分为主燃区、再燃区和燃 尽区，在主燃区设上切向二次风喷口和下切向二 次风喷口，再燃区设再燃燃料喷口，燃尽区设燃尽 风喷口；燃烧形成的烟气自炉膛底部侧面的烟气 出口排出，燃烧产生的液态渣自炉膛底部的出渣 口排出。本发明通过选用液态排渣旋风。
3、炉，以及在 燃烧过程中运行分级配风及再燃技术，降低60% 的NOx排放；各配风喷口的设置，使水煤浆的燃烧 能以最简单和最经济的方式进行。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一种燃水煤浆液态排渣旋风炉分级配风及再燃低NOx的方法，其特征在于，是在圆 柱状的炉体的顶端设燃烧器，燃烧器的主体具有水平延伸的边缘且中心呈凸起状，形成中 空的预燃区；在预燃区上方设水煤浆入口和一次风入口，燃烧器的壁上设二次风喷口；炉 体内的炉膛从上至下分为主燃区、再燃区。
4、和燃尽区，在主燃区的中上部设上切向二次风喷 口，主燃区的下部设下切向二次风喷口，再燃区设再燃燃料喷口，燃尽区设燃尽风喷口；预 燃区的一次风和二次风的风量占总风量的40%，主燃区的上切向二次风和下切向二次风的 风量占总风量的40%，燃尽区的燃尽风的风量占总风量的20%；燃烧形成的烟气自炉膛底部 侧面的烟气出口排出，燃烧产生的液态渣自炉膛底部的出渣口排出。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃尽区的燃尽风分两层布置，每层设 置两个燃尽风喷口。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述再燃燃料喷口分为两层布置，使用 CH 4 作为再燃燃料，其燃烧热量占锅炉燃料总热量的20%。 4.。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预燃区的二次风分为10路进入预燃室，每 个二次风喷口均以预设角度、顺时针间隔地布置在预燃室四周。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上切向二次风分两层进入炉膛内，每 层布置2个喷口。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下切向二次风分两层进入炉膛内，每 层布置28个喷口。 7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预燃区的过量空气系数小于1，再燃区的 过量空气系数为0.80.9，燃尽区的过量空气系数为1.011.2。 权 利 要 求 书CN 102878550 A 1/3页 3 燃水煤浆液态排渣旋风炉分级配风及再燃低 NOx 的方法 。
6、技术背景 0001 本发明涉及一种低NO x 燃烧技术，尤其是涉及一种燃水煤浆液态排渣旋风炉分级 配风、再燃低NOx技术。 背景技术 0002 随着经济的快速发展，人们对能源的需求也在日益增加，煤炭、石油和天然气是目 前世界一次能源的三大支柱。石油作为一种战略资源，其对国防安全有重大的作用。随着工 业化的发展，国内对石油的需求在逐步的增加，虽然我国是产油大国，但我国石油大部分还 是依赖进口。国际上，国际油价的波动上升，将使得世界各国竞相争夺石油，并且随着石油 的逐步被消耗，这种世界范围内的竞争将会更加的激烈。而我国天然气资源相对贫乏，天然 气在一次能源消耗只占3%，但天然气的需求将日益增加，同。
7、时天然气的价格也在不断上涨， 工业上的燃气锅炉面临成本上升的巨大压力。同时，“十一五”计划中明确指出，“十一五” 期间单位国内生产总值能耗降低20左右，这使得工业上的燃气锅炉面临改造。我国是煤 炭大国，煤炭资源很丰富，在石油和天然气价格不断上涨的时候，水煤浆作为一种低硫、低 灰的清洁燃料，其燃烧效率高，水煤浆锅炉的热效率较燃煤锅炉的高。发展水煤浆代油和代 气具有很好的经济价值。 0003 燃料燃烧排放的污染物是大气污染物的主要部分，其中燃烧产生的NOx是引起酸 雨的主要成分之一,其所引发的环境问题已不容乐观，而燃煤过程是NOx的主要来源之一。 我国是煤炭大国，煤炭在一次能源消费中占有很大的比例。
8、，并且在最近的几十年这种能源 结构可能不会发生改变。经济的快速增长是以能源的巨大消耗为代价，我国的NOx总排放 量从2000年的12.110 6 t到2005年的19.110 6 t，年增长率为10%，因此降低NOx的排放 已经是刻不容缓。“十二五”规划也是把降低氮氧化物的排放作为改善大气环境质量的重中 之重。 发明内容 0004 本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种燃水煤浆液态排 渣旋风炉分级配风及再燃低NOx的方法。 0005 为解决技术问题，本发明采取的技术方案是： 0006 提供一种燃水煤浆液态排渣旋风炉分级配风及再燃低NOx的方法，该方法是在圆 柱状的炉体的顶端设。
9、燃烧器，燃烧器的主体具有水平延伸的边缘且中心呈凸起状，形成 中 空的预燃区；在预燃区上方设水煤浆入口和一次风入口，燃烧器的壁上设二次风喷口；炉 体内的炉膛从上至下分为主燃区、再燃区和燃尽区，在主燃区的中上部设上切向二次风喷 口，主燃区的下部设下切向二次风喷口，再燃区设再燃燃料喷口，燃尽区设燃尽风喷口；预 燃区的一次风和二次风的风量占总风量的40%，主燃区的上切向二次风和下切向二次风的 风量占总风量的40%，燃尽区的燃尽风的风量占总风量的20%；燃烧形成的烟气自炉膛底部 侧面的烟气出口排出，燃烧产生的液态渣自炉膛底部的出渣口排出。 说 明 书CN 102878550 A 2/3页 4 0007 。
10、本发明中，所述燃尽区的燃尽风分两层布置，每层设置两个燃尽风喷口。 0008 本发明中，所述再燃燃料喷口分为两层布置，使用CH 4 作为再燃燃料，其燃烧热量 占锅炉燃料总热量的20%。 0009 本发明中，预燃区的二次风分为10路进入预燃室，每个二次风喷口均以预设角 度、顺时针间隔地布置在预燃室四周。 0010 本发明中，所述上切向二次风分两层进入炉膛内，每层布置2个喷口。 0011 本发明中，所述下切向二次风分两层进入炉膛内，每层布置28个喷口。 0012 本发明中，预燃区的过量空气系数小于1，再燃区的过量空气系数为0.80.9，燃 尽区的过量空气系数为1.011.2。 0013 本发明的有益。
11、效果在于： 0014 通过选用液态排渣旋风炉，以及在燃烧过程中运行分级配风及再燃技术，降低60% 的NOx排放；各配风喷口的设置，使水煤浆的燃烧能以最简单和最经济的方式进行，这在工 业上应用具有很好的应用前景。 附图说明 0015 图1是燃水煤浆液态排渣旋风炉的结构示意图。 0016 附图标记： 1水煤浆入口、2一次风入口、3二次风喷口、4上切向二次风喷口、5下 切向二次风喷口、6再燃燃料喷口、7燃尽风喷口、8出渣口、9预燃区、10主燃区、11再燃区、 12燃尽区。 0017 具体实施过程 0018 下面结合附图对本发明的实施例进行阐述。 0019 燃水煤浆液态排渣旋风炉分级配风及再燃低NOx。
12、的方法，是在圆柱状的炉体的顶 端设燃烧器，燃烧器的主体具有水平延伸的边缘且中心呈凸起状，形成中空的预燃区9；在 预燃区9上方设水煤浆入口和一次风入口2，燃烧器的壁上设二次风喷口3；燃烧器的二次 风分为10路进入预燃区9，每个二次风喷口3均以预设角度、顺时针间隔地布置在预燃区9 四周。炉体内的炉膛从上至下分为主燃区10、再燃区11和燃尽区12，在主 燃区10的中上 部设上切向二次风喷口4，上切向二次风分两层进入炉膛内，每层布置2个喷口。主燃区10 的下部设下切向二次风喷口5，下切向二次风分两层进入炉膛内，每层布置28个喷口。 再燃区11设再燃燃料喷口6，再燃燃料喷口6分为两层布置，使用CH 4 。
13、作为再燃燃料，其燃 烧热量占锅炉燃料总热量的20%。燃尽区12设燃尽风喷口7，燃尽区12的燃尽风分两层布 置，每层设置两个燃尽风喷口7。 0020 上述燃烧系统中，炉膛为绝热燃烧炉膛，所以炉内温度和燃烧强度都很高，采用的 是液态排渣方式。水煤浆以一定的速度喷入到炉膛，形成雾化颗粒。一次风通过旋流装置以 一定的切向速度进入到炉膛。燃烧形成的烟气自炉膛底部侧面的烟气出口排出，燃烧产生 的液态渣自炉膛底部的出渣口8排出。预燃区9的一次风和二次风的风量占总风量的40%， 主燃区10的上切向二次风和下切向二次风的风量占总风量的40%，燃尽区12的燃尽风的风 量占总风量的20%，保证燃料在炉膛出口燃尽。 。
14、0021 NOx的生成机理有三种：温度型NOx、燃料型NOx、快速温度型NOx。 0022 （1）温度型NOx。是指空气中的氮在超过1500C的高温下，发生氧化反应，温度越 说 明 书CN 102878550 A 3/3页 5 高，NOx的生成量越多。如果局部区域的火焰温度很高，将产生大量的NOx，这部分NOx占 NOx总量的10%20%，要减少温度型NOx，就要求燃烧处于较低的燃烧水平，同时要求燃烧 中心各处的火焰温度分布均匀。本发明提出的分级配风能沿火焰行程、适量分散送入空气， 能有效抑制NOx的产生。 0023 （2）燃料型的NOx。是指燃料中的氮受热分解和氧化生成NOx。进一步说，主要。
15、是 指挥发分中的氮化合物生成NOx，其占NOx总量的80%90%，这部分NOx在燃烧器的出口处 的火焰中心产生。要控制该区域的NOx的生成量，就应该控制燃料着火初期的过量空气系 数。使煤粉在开始着火阶段处于缺氧状态，挥发分的一部分NOx被还原。本发明中提出的 预燃室中通入的空气量为总量的20%，使得燃料在着火的初期，过量空气系数远小于1。 0024 （3）快速温度型NOx。是指空气中得氮和碳氢燃料先在高温下反应生成中间产物 N、NCH、CN等，然后快速与氧反应，生成的NOx占总量的5%。 0025 水煤浆对着火条件有一定的要求。当炉膛温度升到1600左右时，水煤浆从燃烧 器中心喷入，高温烟气将。
16、水煤浆中的水迅速气化，干燥的煤粉被加热。所以燃烧器设置了预 燃区9，保证水煤浆和空气能充分混合，同时在预燃区9，一次风和预燃区9二次风占总风量 的40%，过量空气系数小于1。 0026 从燃烧器出来的雾化水煤浆颗粒和空气混合进入主燃区10，大部分是在这个区域 燃烧。由于采用的是绝热燃烧炉膛，所以炉内燃烧温度和燃烧强度都很高，水煤浆中的水快 速气化，随着温度的升高，干燥的煤粉燃烧过程与普通的煤粉燃烧过程是一样，即挥发分的 受热分解和燃烧，焦炭的形成和燃烧。通过分级配风技术，在炉膛上下布置上切 向二次风 口和下切向二次风口，推迟燃料与空气的混合，使氧逐步加入燃烧，让燃烧初期始终处于缺 氧的状态。减。
17、少燃料型NOx的产生。主燃区10中从上切向二次风到下切向二次风区域的 炉膛温度基本温度已超过1500，所以在这个区域会产生热力型NOx。 0027 当燃烧的煤粉进入到再燃区11时，大部分燃料已经燃烧完毕。再燃区11的过量 空气系数设为0.80.9，过高的过量空气系数就不能达到还原NOx的作用，同时过低的过 量空气系数会影响燃烧效果，飞灰中的含量是急剧增多。在炉膛的下部的再燃燃料喷口6 喷入一定量的天然气，形成强还原性气氛，并且由于水煤浆的燃烧主要集中在主燃区10的 下部，即为下切向二次风附近，局部区域的火焰温度能达到1700左右，在这个区域喷入少 量的还原性气体（CH 4 ），加上从主燃区10由于缺氧产生的还原性气体，高温低氧的环境能很 好的将NOx还原为N 2 ，减少NOx的生产。 0028 在燃尽区12，其过量空气系数一般为1.011.2，通入的燃尽风占总风量的20%， 未完全燃烧的燃料在这个区域继续燃烧，同时由于燃烧所释放的热量，进一步增加了炉膛 温度，这样更有利于液态渣的排出。 0029 本发明的优势是：能以最简单和最经济的方式减少NOx的产生，并有利于液态渣 的排出，这在工业上具有很好的应用前景。 说 明 书CN 102878550 A 1/1页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102878550 A 。