【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料燃烧，具体涉及一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统。
技术介绍
1、随着近年来“碳达峰，碳中和”双碳目标的提出，利用零碳燃料如氢气、氨气等逐步替代化石燃料已成为未来燃烧技术发展的总趋势，这对传统燃煤锅炉行业提出了严峻的挑战。
2、传统燃煤锅炉行业应用广泛、技术成熟，煤粉的燃烧特性及氮氧化物(nox)排放特性的研究已经经过国内外长期工程实践检验，但在碳减排的背景之下，正面临着技术革新与产业改造。实现燃煤锅炉的碳减排任重道远，既需要技术工艺的成熟，也需要完整的上下游产业链支撑，同时成本上可行。目前，采用适宜地区大规模发展低成本绿电制氢制氨，通过制取的氢气、氨气等零碳燃料转移到经济发达地区的燃煤锅炉来掺烧以实现部分碳排放控制的目的是一条短期内可行技术路径。氢气和氨气作为零碳燃料，其中氢气的燃烧产物仅为水，是非常好的清洁能源，然而目前氢能作为燃料在运输、储存等方面还存在一系列技术挑战，且安全性问题也使其大规模应用难以实现。氨气相较于氢气而言，是氢气的储能介质，完全零碳的同时更加易于运输、存储，其使用也更加安全，作为一种新兴的清洁能源近几年正得到越来越多研究人员的关注。因此，近年来针对煤氨掺烧的需求与研究正呈现旺盛增长的趋势。
3、然而，氨气的化学组成含有氮元素，燃烧时易氧化产生大量的氮氧化物(nox)。众所周知，氮氧化物是造成大气污染的主要污染物之一，会带来酸雨、光化学烟雾等环境问题，严重危害人类健康。因此，我国出台了严格的氮氧化物排放标准，燃烧后通过氮氧化物的脱除使其排放浓度普遍被限制在5
4、综上所述，燃煤锅炉行业急需实现煤氨掺烧的低碳化创新技术，同时技术能实现氮氧化物排放的严格控制。因此，唯有综合考虑氨气及煤粉的燃烧及排放特性、利用多种低nox燃烧技术成果，针对锅炉炉膛、二次风喷口、氨气喷枪等进行一体化创新，其研发具有相当的难度。针对以上问题，本专利技术提供一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了解决上述问题而提供了一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物排放燃烧系统，以解决现有技术中煤氨掺烧的碳排放以及氮氧化物排放问题，本方案在实现煤氨高效掺烧的同时，达到低nox排放的效果。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，包括锅炉炉膛内部由下至上分布的主燃区、还原区以及燃尽区；
4、所述的主燃区内设置有主燃区氨气喷枪、主燃区煤粉燃烧器喷口和二次风喷口；所述的主燃区氨气喷枪四墙中央布置，所述的主燃区煤粉燃烧器喷口四角切圆布置；所述的二次风喷口四角切圆布置；
5、所述的还原区内设置有锅炉壁面上的还原区氨气喷枪；
6、所述的燃尽区内设置有燃尽风喷口。
7、优选的，所述的主燃区氨气喷枪和所述的主燃区煤粉燃烧器喷口在主燃区内沿锅炉周向交替布置。
8、优选的，所述的主燃区包括靠近主燃区煤粉燃烧器喷口的煤粉燃烧区以及靠近主燃区氨气喷枪的氨气分解区，煤粉燃烧区和氨气分解区沿主燃区周向间隔分布。
9、优选的，所述的煤粉燃烧区内至少设置两层主燃区煤粉燃烧器喷口，所述的氨气分解区内至少设置两层主燃区氨气喷枪。
10、优选的，所述的主燃区氨气喷枪和所述的主燃区煤粉燃烧器喷口设置在同一水平面内。
11、优选的，所述的主燃区氨气喷枪和所述的二次风喷口在主燃区内沿锅炉高度方向交替布置，所述的主燃区氨气喷枪远离二次风喷口设置。
12、优选的，所述的主燃区氨气喷枪和所述的主燃区煤粉燃烧器喷口在同一水平面内沿锅炉周向交替布置，且主燃区氨气喷枪和主燃区煤粉燃烧器喷口至少在锅炉四墙中央布置和四角处切圆布置；所述的主燃区氨气喷枪和所述的二次风喷口在主燃区内沿锅炉高度方向交替布置，且主燃区氨气喷枪远离二次风喷口设置。
13、优选的，所述的还原区氨气喷枪至少设置有两层，所述的还原区氨气喷枪的喷口处燃空当量比高于1.05。
14、优选的，所述的燃尽风喷口至少设置有两层。
15、优选的，所述的燃尽区的下游还连接有sncr装置。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、本专利技术通过在煤粉/氨气主燃区内分区设置多个煤粉燃烧器喷口与氨气喷枪，避免了高温区域的集中产生，有助于减少热力型氮氧化物的生成；
18、本专利技术通过在煤粉/氨气主燃区内同一高度四角处周向切圆布置煤粉燃烧器喷口与四墙中央布置的氨气喷枪，利用了由于煤粉燃烧消耗大量氧气而形成的煤粉燃烧器喷口两侧壁面低氧区设置氨气喷枪，氨气喷入位置含氧量极低而温度高，使得氨气大量分解为氢气，大大提升燃料燃烧特性，同时减少了燃料型氮氧化物的生成；
19、本专利技术通过在煤粉/氨气主燃区煤粉燃烧器喷口/氨气喷枪与二次风喷口在高度上交错布置，避免了氨气喷枪位于二次风喷口附近，保证了氨气分解的顺利进行；
20、本专利技术通过在煤粉/氨气还原区内设置氨气喷枪，完成还原区内氨气燃烧的同时利用过量氨气还原主燃区燃料燃烧生成的氮氧化物，进一步降低氮氧化物排放；
21、本专利技术通过在煤粉/氨气燃尽区上设置燃尽风喷口，保证了燃料的完全燃烧，提升了装置的燃烧效率；
22、本专利技术通过改造传统四角切圆锅炉系统内的燃烧器种类与位置，可在传统燃煤锅炉系统的基础上实现低成本掺氨低氮化改造。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征在于，包括锅炉炉膛内部由下至上分布的主燃区(1)、还原区(2)以及燃尽区(3)；
2.根据权利要求1所述的一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征在于，所述的主燃区氨气喷枪(4)和所述的主燃区煤粉燃烧器喷口(5)在主燃区(1)内沿锅炉周向交替布置。
3.根据权利要求2所述的一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征在于，所述的主燃区(1)包括靠近主燃区煤粉燃烧器喷口(5)的煤粉燃烧区以及靠近主燃区氨气喷枪(4)的氨气分解区，煤粉燃烧区和氨气分解区沿主燃区(1)周向间隔分布。
4.根据权利要求3所述的一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征在于，所述的煤粉燃烧区内至少设置两层主燃区煤粉燃烧器喷口(5)，所述的氨气分解区内至少设置两层主燃区氨气喷枪(4)。
5.根据权利要求2所述的一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征在于，所述的主燃区氨气喷枪(4)和所述的主燃区煤粉燃烧器喷口(5)设置在同一水平面内。
6.根据权利要求1所述的一种掺烧氨气的
7.根据权利要求1所述的一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征在于，所述的主燃区氨气喷枪(4)和所述的主燃区煤粉燃烧器喷口(5)在同一水平面内沿锅炉周向交替布置，且主燃区氨气喷枪(4)和主燃区煤粉燃烧器喷口(5)分别在锅炉内四墙中央布置和四角处切圆布置；所述的主燃区氨气喷枪(4)和所述的二次风喷口(6)在主燃区(1)内沿锅炉高度方向交替布置，且主燃区氨气喷枪(4)远离二次风喷口(6)设置。
8.根据权利要求1所述的一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征在于，所述的还原区氨气喷枪(7)至少设置有两层，所述的还原区氨气喷枪(7)的喷口处燃空当量比高于1.05。
9.根据权利要求1所述的一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征在于，所述的燃尽风喷口(8)至少设置有两层。
10.根据权利要求1所述的一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征在于，所述的燃尽区(3)的下游还连接有SNCR装置。
...【技术特征摘要】
1.一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征在于，包括锅炉炉膛内部由下至上分布的主燃区(1)、还原区(2)以及燃尽区(3)；
2.根据权利要求1所述的一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征在于，所述的主燃区氨气喷枪(4)和所述的主燃区煤粉燃烧器喷口(5)在主燃区(1)内沿锅炉周向交替布置。
3.根据权利要求2所述的一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征在于，所述的主燃区(1)包括靠近主燃区煤粉燃烧器喷口(5)的煤粉燃烧区以及靠近主燃区氨气喷枪(4)的氨气分解区，煤粉燃烧区和氨气分解区沿主燃区(1)周向间隔分布。
4.根据权利要求3所述的一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征在于，所述的煤粉燃烧区内至少设置两层主燃区煤粉燃烧器喷口(5)，所述的氨气分解区内至少设置两层主燃区氨气喷枪(4)。
5.根据权利要求2所述的一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征在于，所述的主燃区氨气喷枪(4)和所述的主燃区煤粉燃烧器喷口(5)设置在同一水平面内。
6.根据权利要求1所述的一种掺烧氨气的燃煤锅炉低氮氧化物燃烧系统，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：范卫东，陈钧，张海，杨澜，王星博，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。