本發(fā)明涉及一種煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)，特別是涉及一種空氣分級(jí)下超細(xì)煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)及其使用方法。
背景技術(shù)：
1、工業(yè)革命以來(lái)，隨著煤炭、石油、天然氣等化石燃料大規(guī)模的開(kāi)發(fā)和使用，co2排放量顯著增加，溫室效應(yīng)不斷加劇。利用無(wú)碳或者低碳燃料逐步替代高碳煤燃料煤是一種非常有潛力的碳減排方式，可為電力行業(yè)提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)路徑。
2、作為最具潛力的儲(chǔ)氫介質(zhì)和無(wú)碳燃料，氨具有體積能量密度大（液氨的體積能量比液氫高50%），沸點(diǎn)較高，易液化，儲(chǔ)存成本較低，安全可靠等特點(diǎn)，發(fā)展前景十分廣闊。當(dāng)氨與煤燃料摻混燃燒時(shí)，既可充分利用燃煤電廠既有設(shè)備，又能大幅降低co2排放；既適合新建機(jī)組建設(shè)，也適用于已有機(jī)組低碳化改造；既能提高能源安全，又能減少對(duì)化石燃料的依賴。這些優(yōu)點(diǎn)吸引了越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)參與到技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用中。
3、然而，在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)目前氨煤摻混燃燒技術(shù)的應(yīng)用也存在一些技術(shù)性問(wèn)題，如何在實(shí)現(xiàn)高效持續(xù)穩(wěn)定燃燒的同時(shí)抑制氮氧化物生成成為了關(guān)鍵。專利cn114471106?a公開(kāi)了一種氨煤混合燃燒系統(tǒng)及方法，利用液氨同時(shí)作為鍋爐的零碳燃料及氮氧化物還原劑，結(jié)合sncr和scr兩種反應(yīng)同時(shí)降低煙氣中的氮氧化物和二氧化碳的排放量。專利cn115597062a公開(kāi)了一種氨煤混合燃燒系統(tǒng)，利用多個(gè)支路將氨氣輸送到燃燒鍋爐內(nèi)，能夠有效的將燃燒鍋爐燃燒后排出的廢氣中的一氧化氮還原成氮?dú)?，減少有害物質(zhì)的排放。專利cn115585450a提供了一種熱空氣預(yù)混的氨煤混燃工藝，將氨氣與熱空氣提前預(yù)混，提高氨氣自身溫度，有利于混合氣在燃燒裝置中快速被點(diǎn)燃及其穩(wěn)定燃燒，解決氨氣作為燃料時(shí)因氨燃點(diǎn)高而存在的燃燒困難以及燃燒不充分導(dǎo)致污染物排放等問(wèn)題。然而，以上技術(shù)提供的方法強(qiáng)調(diào)在氨側(cè)進(jìn)行調(diào)整，忽略了煤粉特性對(duì)燃燒和污染物減排的影響，效果是比較有限的。因此，急需一種新型的煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)，進(jìn)一步提高混合燃料燃燒特性以及降低氮氧化物排放。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種空氣分級(jí)下超細(xì)煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)及其使用方法。具體的技術(shù)方案如下：
2、第一方面，提供了一種空氣分級(jí)下超細(xì)煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)，其包括鍋爐、供氨系統(tǒng)、機(jī)械化學(xué)改性裝置和部分氣化爐。鍋爐內(nèi)部底部為主燃區(qū)、中部為燃盡區(qū)，鍋爐的主燃區(qū)對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有燃燒器、氨氣噴口以及熱解氣噴口。供氨系統(tǒng)與鍋爐的氨氣噴口連接，供氨系統(tǒng)被配置為向鍋爐內(nèi)提供氨氣。機(jī)械化學(xué)改性裝置被配置為對(duì)煤粉進(jìn)行超細(xì)化改性。部分氣化爐的輸入端與機(jī)械化學(xué)改性裝置連接，輸出端與鍋爐的熱解氣噴口以及一次風(fēng)供應(yīng)裝置連接，部分氣化爐被配置為將超細(xì)煤粉部分氣化以及余下部分形成半焦，并輸入給鍋爐。
3、在其中一個(gè)實(shí)施例中，鍋爐的燃盡區(qū)對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有二次風(fēng)噴口并連接對(duì)應(yīng)的二次風(fēng)供應(yīng)裝置，二次風(fēng)供應(yīng)裝置為鍋爐提供二次風(fēng)。
4、在其中一個(gè)實(shí)施例中，二次風(fēng)的風(fēng)量為總風(fēng)量的30％-40％，使主燃區(qū)呈還原性氣氛，且在高溫還原性氣氛下，其能夠與煙氣中的氮氧化物還原反應(yīng)。
5、在其中一個(gè)實(shí)施例中，鍋爐的尾部設(shè)置有屏式過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器。
6、在其中一個(gè)實(shí)施例中，供氨系統(tǒng)包括液氨儲(chǔ)罐、給料泵和液氨蒸發(fā)器，液氨儲(chǔ)罐內(nèi)存儲(chǔ)有液氨，液氨儲(chǔ)罐通過(guò)給料泵連接液氨蒸發(fā)器，液氨蒸發(fā)器連接氨氣噴口，其中給料泵將液氨泵入液氨蒸發(fā)器，液氨蒸發(fā)器將液氨氣化，并經(jīng)氨氣噴口提供給鍋爐。
7、在其中一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械化學(xué)改性裝置包括球磨機(jī)，球磨機(jī)與部分氣化爐的輸入端連接，球磨機(jī)被配置為研磨煤粉。
8、在其中一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械化學(xué)改性裝置還包括料斗，料斗的出料端對(duì)應(yīng)于球磨機(jī)的進(jìn)料口，料斗被配置為將煤粉引導(dǎo)入球磨機(jī)。
9、在其中一個(gè)實(shí)施例中，部分氣化爐的輸出端接入一次風(fēng)供應(yīng)裝置，一次風(fēng)供應(yīng)裝置為部分氣化爐與鍋爐的連接管道提供一次風(fēng)，半焦經(jīng)一次風(fēng)輸送至鍋爐內(nèi)。
10、第二方面，提供了一種根據(jù)第一方面的空氣分級(jí)下超細(xì)煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)的使用方法，其包括以下步驟：超細(xì)煤粉于部分氣化爐中進(jìn)行氣化反應(yīng)，?得到氣化氣，并將氣化氣通過(guò)混合氣出口管道連接至熱解氣噴口，其與半焦一起輸入給鍋爐的主燃區(qū)，同時(shí)供氨系統(tǒng)經(jīng)氨氣噴口向鍋爐的主燃區(qū)提供氨氣，氨氣、半焦以及氣化氣在鍋爐的主燃區(qū)內(nèi)混合燃燒。
11、在其中一個(gè)實(shí)施例中，在對(duì)煤粉進(jìn)行超細(xì)化改性的步驟包括:對(duì)煤粉進(jìn)行多次破碎，制得細(xì)煤粉；向細(xì)煤粉中加入水和鋼球進(jìn)行球磨破碎，并控制鋼球包括級(jí)配的大球、中球和小球比例為1：11：25，球磨轉(zhuǎn)速為250r/min，磨煤時(shí)間為20min。
12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
13、1.?本發(fā)明提供一種空氣分級(jí)下超細(xì)煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)，針對(duì)氨燃燒過(guò)程中存在的燃燒特性差，且燃料型氮氧化物排放高等問(wèn)題，充分利用了超細(xì)煤粉在降低氮氧化物排放、實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒方面擁有的巨大潛力，有利于進(jìn)一步提高氨煤摻混燃燒特性以及污染物協(xié)同脫除能力。
14、2.?本發(fā)明采用分級(jí)燃燒方式，可調(diào)節(jié)鍋爐主燃區(qū)空氣系數(shù)，避免產(chǎn)生燃燒不充分、負(fù)荷下降、燃料逃逸等負(fù)面效果；同時(shí)降低主燃區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)，使主燃區(qū)呈還原性氣氛，促使氨在高溫還原性氣氛下能夠與煙氣中的氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，降低爐膛出口氮氧化物濃度。
15、3.?本發(fā)明將超細(xì)煤粉輸送至部分氣化爐進(jìn)行氣化反應(yīng)，使得鍋爐無(wú)需爐膛高壓、很長(zhǎng)的反應(yīng)停留時(shí)間以及過(guò)高的碳轉(zhuǎn)化率，如此，可以降低了技術(shù)難度和成本。且，氣化后產(chǎn)生的熱解氣含有還原性氣體，氨氣、半焦以及熱解氣在鍋爐的主燃區(qū)內(nèi)混合燃燒，能夠進(jìn)一步與氮氧化物發(fā)生發(fā)應(yīng)，提高主燃區(qū)噴氨脫硝效率。
1.一種空氣分級(jí)下超細(xì)煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分級(jí)下超細(xì)煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述鍋爐的燃盡區(qū)對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有二次風(fēng)噴口并連接對(duì)應(yīng)的二次風(fēng)供應(yīng)裝置，所述二次風(fēng)供應(yīng)裝置為所述鍋爐提供二次風(fēng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣分級(jí)下超細(xì)煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述二次風(fēng)的風(fēng)量為總風(fēng)量的30％-40％，使所述主燃區(qū)呈還原性氣氛，且在高溫還原性氣氛下，其能夠與煙氣中的氮氧化物還原反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分級(jí)下超細(xì)煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述鍋爐的尾部設(shè)置有屏式過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分級(jí)下超細(xì)煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述供氨系統(tǒng)包括液氨儲(chǔ)罐、給料泵和液氨蒸發(fā)器，所述液氨儲(chǔ)罐內(nèi)存儲(chǔ)有液氨，所述液氨儲(chǔ)罐通過(guò)所述給料泵連接所述液氨蒸發(fā)器，所述液氨蒸發(fā)器連接所述氨氣噴口，其中所述給料泵將所述液氨泵入所述液氨蒸發(fā)器，所述液氨蒸發(fā)器將所述液氨氣化，并經(jīng)所述氨氣噴口提供給所述鍋爐。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分級(jí)下超細(xì)煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械化學(xué)改性裝置包括球磨機(jī)，所述球磨機(jī)與所述部分氣化爐的輸入端連接，所述球磨機(jī)被配置為研磨所述煤粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣分級(jí)下超細(xì)煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械化學(xué)改性裝置還包括料斗，所述料斗的出料端對(duì)應(yīng)于所述球磨機(jī)的進(jìn)料口，所述料斗被配置為將所述煤粉引導(dǎo)入所述所述球磨機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分級(jí)下超細(xì)煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述部分氣化爐的輸出端接入一次風(fēng)供應(yīng)裝置，所述一次風(fēng)供應(yīng)裝置為所述部分氣化爐與所述鍋爐的連接管道提供一次風(fēng)，所述半焦經(jīng)一次風(fēng)輸送至所述鍋爐內(nèi)。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分級(jí)下超細(xì)煤粉摻氨燃燒系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的使用方法，其特征在于，在對(duì)所述煤粉進(jìn)行超細(xì)化改性的步驟包括: