燃烧系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术公开了一种燃烧系统及其运行方法，其中燃烧系统包括具有燃烧器的燃烧装置和与燃烧装置连接的烟气主管道，所述燃烧器连接空气主管道和燃料主管道，所述空气主管道上设有空气风机，还包括进行烟气中氮氧化物的还原脱除反应的第一反应器，所述第一反应器设于所述烟气主管道上。本发明专利技术在提高燃烧系统的能量利用效率的同时，显著减少燃烧系统的NOx和可燃成分的排放。

【技术实现步骤摘要】
燃烧系统及其运行方法
本专利技术涉及能源与环境的能量转换
，特别涉及一种燃烧系统及其运行方法。
技术介绍
对于燃烧系统，燃烧器的过量空气系数是影响能量利用效率的重要因素之一，过量空气系数过大会造成烟气排放量增加，使排烟热损失增大，同时，还会使烟气的露点降低，从而使得烟气中水蒸气的潜热更加难以回收，而过量空气系数过低，则会引起燃烧不完全，导致CO等可燃成分的生成与排放和不完全燃烧热损失的增加。因此，在保证燃料充分燃烧的前提下，尽可能地使燃烧系统整体的过量空气系数接近于1.0是提高能量转换效率的有效途径。减少氮氧化物(NOx)排放是现有燃烧系统面临的另一课题。减少NOx排放的技术途径包括低氮燃烧和烟气脱硝。现有的低氮燃烧技术包括空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环、全预混燃烧等。可是，这些技术存在NOx排放浓度仍然较高、能量利用效率下降以及成本较高等问题，此外，对于既有的燃烧系统的低氮燃烧改造，往往由于受到空间的限制而无法实施。在烟气脱硝技术中，NH3选择性催化还原NOx(NH3-SCR)已经实现工业化，但也存在着明显的不足：NH3和NOx的比例要求精确控制在0.8～1.0之间才能达到较好的脱硝效果，添加的NH3过量会造成NH3的排放污染，而NH3不足则会导致NOx脱除率降低；由于反应活性较低，因而所需的脱硝反应温度较高；烟气中含硫物质会使催化剂中毒而失活；液氨或者氨水的储存和使用存在安全生产风险；初期投资成本和运行成本较高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种燃烧系统及其运行方法，主要目的是在提高燃烧系统的能量利用效率的同时，显著减少燃烧系统的NOx和可燃成分的排放。为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种燃烧系统，包括具有燃烧器的燃烧装置和与燃烧装置连接的烟气主管道，所述燃烧器连接空气主管道和燃料主管道，所述空气主管道上设有空气风机，还包括进行烟气中氮氧化物的还原脱除反应和可燃成分燃烧反应的第一反应器，所述第一反应器设于所述烟气主管道上。作为优选，还包括为所述第一反应器提供空气的第一空气支管道，所述第一空气支管道的末端与所述的第一反应器入口端的烟气主管道连接。作为优选，所述第一空气支管道的前端与所述空气风机出口侧的所述空气主管道连接，所述第一空气支管道上设有调节空气流量的调节阀。作为优选，还包括为所述第一反应器提供还原性气体的还原性气体管道，所述的还原性气体管道与第一反应器入口端的烟气主管道连接，所述还原性气体管道上设有用于调节还原性气体流量的调节阀。作为优选，所述还原性气体包括一氧化碳、氢气、合成气、高炉煤气、转炉煤气以及焦炉煤气等。所述还原性气体还可以通过设置燃料的重整装置(包括部分重整、自热重整、水蒸气重整以及干重整等)，将燃料转化为CO和H2来产生。作为优选，所述第一反应器出口端的烟气主管道上设有用于检测第一反应器输出的烟气中残留CO浓度的第一CO传感器。作为优选，所述第一反应器出口端的烟气主管道上设有用于检测第一反应器输出的烟气中残留O2浓度的第一O2传感器。作为优选，所述第一反应器出口端的烟气主管道上设有用于测量第一反应器输出的烟气温度的温度传感器。作为优选，所述第一反应器出口端的烟气主管道上设有用于调节燃烧系统背压的引风机。通过设置引风机来克服第一反应器的压力损失，从而使所述燃烧系统的背压处于允许范围之内。作为优选，所述的第一反应器为充填有载氧体的化学链燃烧反应器，所述的载氧体为以铜为主活性物质的铜基载氧体。作为优选，还包括进行烟气中残留CO和H2的燃烧的第二反应器以及为所述第二反应器提供空气的第二空气支管道，所述的第二反应器设置于第一反应器出口端的烟气主管道上，所述的第二空气支管道与第二反应器入口端的烟气主管道连接。作为优选，所述第二空气支管道的前端与所述空气风机出口侧的空气主管道连接，所述第二空气支管道上设有调节空气流量的调节阀。作为优选，所述第二反应器出口端的烟气主管道上设有用于检测第二反应器输出的烟气中残留CO浓度的第二CO传感器。作为优选，所述第二反应器出口端的烟气主管道上设有用于检测第二反应器输出的烟气中残留浓度O2的第二O2传感器。作为优选，所述的燃烧器为设有比例调节阀的比例调节燃烧器。作为优选，所述燃烧装置为锅炉，所述锅炉还连接热媒输入管道和热媒输出管道，还包括省煤器，所述省煤器的冷流体侧的出口连接所述热媒输入管道，所述省煤器的冷流体侧的入口连接热媒回路管道，所述省煤器的热流体侧的入口与烟气主管道连接，省煤器的热流体侧的出口连接烟气输出管道，所述热媒输入管道通过热媒支管道连接热媒输出管道，所述热媒支管道上设有热媒流量调节阀。另一方面，本专利技术还提供了一种上述燃烧系统的运行方法，通过调节空气主管道的空气流量和/或调节燃料管道的燃料流量和/或调节比例阀，将燃烧器的过量空气系数设定于0.9～0.995的范围。作为优选，根据检测到的第一反应器输出烟气中残留的CO浓度调整燃烧器的过量空气系数，其中，当CO的体积浓度低于0.01％时，通过调节空气主管道的空气流量和/或调节燃料管道的燃料流量和/或调节比例阀降低燃烧器的过量空气系数，而当CO的体积浓度高于0.2％时，通过调节空气主管道的空气流量和/或调节燃料管道的燃料流量和/或调节比例阀增加燃烧器的过量空气系数。作为优选，通过检测的第一反应器输出烟气的温度调整燃烧器的过量空气系数，当烟气温度低于120℃时，调节空气主管道的空气流量和/或调节燃料管道的燃料流量和/或调节比例阀降低燃烧器的过量空气系数。作为优选，根据检测的第一反应器输出的烟气中残留CO的浓度调整输入第一反应器的空气量，当CO的体积浓度高于0.2％时，增加输入第一反应器的空气流量，当CO的体积浓度低于0.01％时，减少输入第一反应器的空气流量。作为优选，根据检测的第一反应器输出的烟气中残留的CO的浓度调整输入第一反应器的还原性气体的量，当CO的体积浓度低于0.01％时，增加输入第一反应器的还原性气体的流量，当CO的体积浓度高于0.2％时，减少输入第一反应器的还原性气体的流量。作为优选，在第一反应器输出端的烟气主管道上设置有进行烟气中残留CO和H2的燃烧的第二反应器时，根据检测的第二反应器输出的烟气中残留的CO的浓度调整输入第二反应器的空气量，当CO的体积浓度高于0.01％时，增加输入第二反应器的空气流量。作为优选，当检测第一反应器输出的烟气温度低于120℃时，通过热媒支管道上的调节阀增加热媒支管道的热媒流量。本专利技术与现有技术相比具有如下明显的优点和有益效果：1、能量利用效率高。通过设置第一反应器，使烟气中的CO等可燃成分得到基本完全的燃烧，进而，通过调整空气流量，使燃烧系统整体的过量空气系数非常接近于1.0，明显减少烟气流量，从而使排烟热损失降低到最小，同时，由于烟气的露点得到了提高，因而烟气中水蒸气的潜热可以得到更完全的回收；2、NOx生成量减少。过剩空气的减少使得燃烧区内的O2浓度降低，从而使热力型NOx的生成量减少；3、NOx近零排放。以烟气中的CO和H2为还原剂，采用以铜为主要活性物质的铜基载氧体，基于化学链燃烧反应机理的还原脱硝具有很高的NOx脱除率，可以达到NOx近零排放的目标；4、烟气脱硝反应所需的温度低。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
燃烧系统，包括具有燃烧器的燃烧装置和与燃烧装置连接的烟气主管道，所述燃烧器连接空气主管道和燃料主管道，所述空气主管道上设有空气风机，其特征在于，还包括进行烟气中氮氧化物的还原脱除反应和可燃成分燃烧反应的第一反应器，所述第一反应器设于所述烟气主管道上。

【技术特征摘要】
1.燃烧系统，包括具有燃烧器的燃烧装置和与燃烧装置连接的烟气主管道，所述燃烧器连接空气主管道和燃料主管道，所述空气主管道上设有空气风机，其特征在于，还包括进行烟气中氮氧化物的还原脱除反应和可燃成分燃烧反应的第一反应器，所述第一反应器设于所述烟气主管道上。2.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，还包括为所述第一反应器提供空气的第一空气支管道，所述第一空气支管道的末端与所述的第一反应器入口端的烟气主管道连接。3.根据权利要求2所述的燃烧系统，其特征在于，所述第一空气支管道的前端与所述空气风机出口侧的所述空气主管道连接，所述第一空气支管道上设有调节空气流量的调节阀。4.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，还包括为所述第一反应器提供还原性气体的还原性气体管道，所述的还原性气体管道与第一反应器入口端的烟气主管道连接，所述还原性气体管道上设有用于调节还原性气体流量的调节阀。5.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，所述第一反应器出口端的烟气主管道上设有用于检测第一反应器输出的烟气中残留CO浓度的第一CO传感器。6.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，所述第一反应器出口端的烟气主管道上设有用于测量第一反应器输出的烟气温度的温度传感器。7.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，所述第一反应器出口端的烟气主管道上设有用于调节燃烧系统背压的引风机。8.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，所述的第一反应器为充填有载氧体的化学链燃烧反应器，所述的载氧体为以铜为主活性物质的铜基载氧体。9.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，还包括进行烟气中残留CO和H2的燃烧的第二反应器以及为所述第二反应器提供空气的第二空气支管道，所述的第二反应器设置于第一反应器出口端的烟气主管道上，所述的第二空气支管道与第二反应器入口端的烟气主管道连接。10.根据权利要求9所述的燃烧系统，其特征在于，所述第二空气支管道的前端与所述空气风机出口侧的空气主管道连接，所述第二空气支管道上设有调节空气流量的调节阀。11.根据权利要求9所述的燃烧系统，其特征在于，所述第二反应器出口端的烟气主管道上设有用于检测第二反应器输出的烟气中残留CO浓度的第二CO传感器。12.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，所述的燃烧器为设有比例调节阀的比例调节燃烧器。13.根据权利要求1所述的燃烧系统，其特征在于，所述的燃烧装置为锅炉，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏庆泉，
申请(专利权)人：北京联力源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11