阅读说明：本技术 一种基于水煤浆循环流化床低氮燃烧控制系统 (Low-nitrogen combustion control system based on water-coal-slurry circulating fluidized bed ) 是由 王海峰 张刚 安亮 王海涛 于祥红 孙鹏 于 2020-07-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于水煤浆循环流化床低氮燃烧控制系统,包括流化床,流化床的底部连接二次进风管,流化床的侧壁中部连接第一分离器,第一分离器连接分解装置,分解装置连接一次进风管和供浆泵,流化床的顶部连接第二分离器,第二分离器连接送烟管,送烟管连接保温箱,保温箱套接排烟管,一次进风管和二次进风管均通过循环管连接排烟管,循环管上均安装循环风机。分解机构将水煤浆与一次进风在缺氧条件下进行热解,产生大量还原性气体,并将生成的NOx全部还原为N2,减少NOx,水煤浆进入主燃烧区与二次进风进行充分燃烧,还原气体通过第一分离器进入流化床,主燃烧区产生的NOx与还原气体进行还原反应,进一步降低NOx的排放浓度,提高低氮燃烧性能。(The invention discloses a low-nitrogen combustion control system based on a water-coal-slurry circulating fluidized bed, which comprises a fluidized bed, wherein the bottom of the fluidized bed is connected with a secondary air inlet pipe, the middle part of the side wall of the fluidized bed is connected with a first separator, the first separator is connected with a decomposition device, the decomposition device is connected with a primary air inlet pipe and a slurry supply pump, the top of the fluidized bed is connected with a second separator, the second separator is connected with a smoke feeding pipe, the smoke feeding pipe is connected with a heat preservation box, the heat preservation box is sleeved with a smoke exhaust pipe, the primary air inlet pipe and the secondary air inlet pipe are both connected with the smoke exhaust pipe through circulating. The decomposition mechanism pyrolyzes the water-coal-slurry and the primary air under the anoxic condition to generate a large amount of reducing gas, and reduces the generated NOx to N2 completely, the water-coal-slurry enters the main combustion area to be fully combusted with the secondary air, the reducing gas enters the fluidized bed through the first separator, the NOx generated in the main combustion area and the reducing gas perform a reduction reaction, the emission concentration of the NOx is further reduced, and the low-nitrogen combustion performance is improved.)

一种基于水煤浆循环流化床低氮燃烧控制系统

技术领域

本发明涉及水煤浆燃烧技术领域，具体为一种基于水煤浆循环流化床低氮燃烧控制系统。

背景技术

循环流化床锅炉燃用煤基清洁燃料水煤浆，是降低烟气污染物有效燃烧方式，但是在实际锅炉运行使用过程，随着外界需求锅炉动态变量调整，特别在低负荷运行时，运行氧量偏高，对氮氧化物的控制能力较为低下，生成氮氧化物浓度偏大，在300mg/Nm3左右，严重污染环境，为此我们提出一种基于水煤浆循环流化床低氮燃烧控制系统用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于水煤浆循环流化床低氮燃烧控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于水煤浆循环流化床低氮燃烧控制系统，包括流化床，所述流化床的底部固定连接二次进风管，所述流化床的侧壁中部连接第一分离器，所述第一分离器连接分解装置的出口端，所述分解装置的入口端连接一次进风管和供浆泵，所述流化床的顶部固定连接第二分离器，所述第二分离器的气相出口连接送烟管的一端，所述送烟管的另一端固定连接保温箱的一端，所述保温箱内安装空气预热器，所述一次进风管和二次进风管均连接空气预热器，所述一次进风管和二次进风管的进风口均安装送风机，所述保温箱的另一端固定套接排烟管，所述排烟管上安装引风机，所述一次进风管和二次进风管靠近送风机的一端均固定连接循环管，所述循环管的另一端均固定套接排烟管，且循环管上均安装循环风机。

优选的一种实施案例，所述流化床包括炉膛，所述炉膛底部固定安装风室，所述风室连接二次进风管，所述炉膛内腔从下到上依次分为主燃烧区、还原区和燃尽区，所述第一分离器的气相出口连接还原区，所述第二分离器的入口端连接燃尽区，所述第一分离器和第二分离器的固液相出口连接主燃烧区。

优选的一种实施案例，所述主燃烧区靠近第一分离器的固液相出口处内壁固定安装燃烧器，所述第一分离器和第二分离器均为重力分离器。

优选的一种实施案例，所述分解装置包括颈缩管，所述颈缩管的一端固定连接一次进风管，所述颈缩管的另一端固定连接喉颈部的一端，所述喉颈部的另一端固定连接扩张管的一端，且扩张管靠近喉颈部的一端外壁通过进料管连接供浆泵的出口，所述扩张管的另一端固定连接分解腔的一端，所述分解腔的另一端固定连接第一分离器的入口，所述分解腔靠近扩张管的内壁固定安装点火器，所述分解腔内壁均匀安装多个热电偶。

优选的一种实施案例，所述颈缩管和扩张管均为中空圆台结构，且颈缩管和扩张管的小径端分别固定连接喉颈部，所述颈缩管、喉颈部和扩张管构成文丘里管结构。

优选的一种实施案例，所述分解腔为倾斜向下结构，所述热电偶的数量为三组，所述分解腔的前、中、后三段内壁均安装一组热电偶，且每组热电偶的数量为两个。

优选的一种实施案例，所述保温箱的一侧通过螺栓安装密封板，所述空气预热器包括分隔板，所述保温箱的内腔上方固定安装分隔板，所述分隔板上均匀开设有多个出气口，所述分隔板顶部的保温箱内壁固定安装多个导流板，所述分隔板底部的保温箱内腔固定安装两个换热管，两个所述换热管分别连接一次进风管和二次进风管，所述换热管的外壁上固定安装螺旋翅片。

优选的一种实施案例，所述导流板的顶部均正对送烟管的出口处，所述导流板的底部均向保温箱两侧侧壁倾斜，所述换热管为多个U型管首尾相连构成的弯曲蛇形结构。

优选的一种实施案例，所述保温箱与引风机间的排烟管上安装除尘器，所述循环风机两端的循环管上均安装单向阀。

优选的一种实施案例，所述供浆泵、送风机、引风机和循环风机均电连接有工控机，多个所述工控机连接DSC系统，所述流化床、保温箱和排烟管内均传感器，所述传感器电连接DSC系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过分解机构将水煤浆与一次进风在缺氧条件下进行热解，产生大量含有氢、一氧化碳、甲烷等还原性气体，并将生成的NOx全部还原为N2，初步减少NOx；

2、水煤浆进入主燃烧区结合风室吹出的二次进风进行充分燃烧，还原气体通过第一分离器直接进入还原区，主燃烧区产生的NOx在还原区与还原气体进行还原反应，进一步降低NOx的排放浓度；

3、第二分离器将烟气分离通过送风管送入保温箱，通过空气预热器对一次进风管和二次进风管内的空气进行预热，降低水煤浆热解和燃烧耗能，提高能源利用率；

4、，DSC系统通过传感器监测流化床内的床温、床压，以及保温箱和排烟管内的氧量和NOx浓度，从而通过工控机控制供浆泵、送风机、引风机和循环风机的功率，控制送风机的送风量，并通过循环风机和循环管抽取排烟管内的烟气，使得烟气与一次进风和二次进风混合，从而调节流化床内的氧含量，避免氧含量过大导致大量NOx的产生，从而提高低氮燃烧性能。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中空气预热器结构示意图；

图3为本发明图1中A处放大结构示意图。

图中：1流化床、101风室、102炉膛、103主燃烧区、104还原区、105燃尽区、2第一分离器、3分解装置、31颈缩管、32喉颈部、33扩张管、34点火器、35分解腔、36热电偶、4供浆泵、5第二分离器、6送烟管、7保温箱、8空气预热器、81导流板、82分隔板、83出气口、84换热管、85螺旋翅片、9一次进风管、10二次进风管、11进风机、12排烟管、13引风机、14循环管、15循环风机、16除尘器、17燃烧器、18DSC系统、19传感器、20工控机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于水煤浆循环流化床低氮燃烧控制系统，包括流化床1，流化床1的底部固定连接二次进风管10，流化床1的侧壁中部连接第一分离器2，第一分离器2连接分解装置3的出口端，分解装置3的入口端连接一次进风管9和供浆泵4，流化床1的顶部固定连接第二分离器5，第二分离器5的气相出口连接送烟管6的一端，送烟管6的另一端固定连接保温箱7的一端，保温箱7内安装空气预热器8，一次进风管9和二次进风管10均连接空气预热器8，一次进风管9和二次进风管10的进风口均安装送风机11，保温箱7的另一端固定套接排烟管12，排烟管12上安装引风机13，一次进风管9和二次进风管10靠近送风机11的一端均固定连接循环管14，循环管14的另一端均固定套接排烟管12，且循环管14上均安装循环风机15。一次进风管9和二次进风管10通过送风机11分别向分解装置3和流化床1提供空气，供浆泵4将水煤浆送入分解装置3与一次进风在缺氧条件下进行热分解，产生含有氢、一氧化碳、甲烷等还原性气体，并将生成的NOx全部还原为N2，初步减少NOx，气体和水煤浆通过第一分离器2分离，水煤浆继续进入流化床1与二次进风进行主要燃烧，产生的NOx与第一分离器2分离出的还原气体进行还原反应，进一步降低NOx含量，且第二分离器5分离的烟气通过空气预热器8对一次进风和二次进风进行预热，减小燃烧耗能，提高能源利用率，通过循环风机15和循环管14抽取烟气进入一次进风和二次进风，降低空气含氧量，进一步减低NOx生成量，达到低氮燃烧控制效果。

流化床1包括炉膛102，炉膛102底部固定安装风室101，风室101连接二次进风管10，炉膛102内腔从下到上依次分为主燃烧区103、还原区104和燃尽区105，第一分离器2的气相出口连接还原区104，第二分离器5的入口端连接燃尽区105，第一分离器2和第二分离器5的固液相出口连接主燃烧区103，则水煤浆在主燃烧区103混合二次进风进行主要燃烧，还原气体通过第一分离器2直接进入还原区104，主燃烧区103产生的NOx在还原区104与还原气体进行还原反应，降低NOx浓度，并且还原气体进一步充分燃烧，最终在燃尽区105燃烧殆尽并将烟气排入第二分离器5。

主燃烧区103靠近第一分离器2的固液相出口处内壁固定安装燃烧器17，便于水煤浆和二次进风进行充分燃烧，第一分离器2和第二分离器5均为重力分离器。

分解装置3包括颈缩管31，颈缩管31的一端固定连接一次进风管9，颈缩管31的另一端固定连接喉颈部32的一端，喉颈部32的另一端固定连接扩张管33的一端，且扩张管33靠近喉颈部32的一端外壁通过进料管连接供浆泵4的出口，扩张管33的另一端固定连接分解腔35的一端，分解腔35的另一端固定连接第一分离器2的入口，分解腔35靠近扩张管33的内壁固定安装点火器34，分解腔35内壁均匀安装多个热电偶36，颈缩管31和扩张管33均为中空圆台结构，且颈缩管31和扩张管33的小径端分别固定连接喉颈部32，颈缩管31、喉颈部32和扩张管33构成文丘里管结构，一次进风管9提供的一次进风进入颈缩管31后被压缩，提高流速，水煤浆从扩张管33靠近喉颈部32处进入，从而被高速气流冲击部分雾化，使得一次进风和水煤浆充分混合，通过点火器34进行点火，因一次进风量小，水煤浆和一次进风在分解腔35内在缺氧环境下热分解产生大量还原气体，并使得燃烧时生成的NOx全部还原为N2。

分解腔35为倾斜向下结构，便于水煤浆流动进入第一分离器2，热电偶36的数量为三组，分解腔35的前、中、后三段内壁均安装一组热电偶36，且每组热电偶36的数量为两个，便于充分检测分解腔35内温度，便于控制点火器34点火运行。

保温箱7的一侧通过螺栓安装密封板，空气预热器8包括分隔板82，保温箱7的内腔上方固定安装分隔板82，分隔板82上均匀开设有多个出气口83，分隔板82顶部的保温箱7内壁固定安装多个导流板81，分隔板82底部的保温箱7内腔固定安装两个换热管84，两个换热管84分别连接一次进风管9和二次进风管10，换热管84的外壁上固定安装螺旋翅片85，导流板81的顶部均正对送烟管6的出口处，导流板81的底部均向保温箱7两侧侧壁倾斜，换热管84为多个U型管首尾相连构成的弯曲蛇形结构，烟气从送烟管6进入保温箱7后，多个导流板81对烟气进行分割导流，使得烟气分散吹向分隔板82，最终通过出风口83均匀吹向换热管84，使得换热管84与高温烟气充分接触，换热管84的蛇形结构和螺旋翅片85增大与烟气接触面积，便于充分预热，降低水煤浆热解和燃烧耗能，提高能源利用率，且一次进风管9连接靠近送烟管6的换热管84，从而一次进风温度更高，便于水煤浆热分解。

保温箱7与引风机13间的排烟管12上安装除尘器16，便于出去烟气内的灰尘，避免引风机13堵塞，循环风机15两端的循环管14上均安装单向阀，避免一次进风和二次进风回流到排烟管12。

供浆泵4、送风机9、引风机13和循环风机15均电连接有工控机20，多个工控机20连接DSC系统18，流化床1、保温箱7和排烟管12内均传感器19，传感器19电连接DSC系统18，DSC系统18通过传感器19监测流化床1内的床温、床压，以及保温箱7和排烟管12内的氧量和NOx浓度，从而通过工控机20控制供浆泵4、送风机9、引风机13和循环风机15的功率，从而调节一次进风、二次进风和烟气循环的含量，精确控制流化床1内的氧含量，避免氧含量过大导致大量NOx的产生。

工作原理：本发明使用时，一次进风管9和二次进风管10通过送风机11分别向分解装置3和流化床1提供空气，一次进风管9提供的一次进风进入颈缩管31后被压缩，提高流速，水煤浆从扩张管33靠近喉颈部32处进入，从而被高速气流冲击部分雾化，使得一次进风和水煤浆充分混合，通过点火器34进行点火，因一次进风量小，水煤浆和一次进风在分解腔35内在缺氧环境下热分解产生大量含有氢、一氧化碳、甲烷等还原性气体，并将生成的NOx全部还原为N2，初步减少NOx，气体和水煤浆通过第一分离器2分离，水煤浆进入主燃烧区103结合风室101吹出的二次进风进行充分燃烧，还原气体通过第一分离器2直接进入还原区104，主燃烧区103产生的NOx在还原区104与还原气体进行还原反应，降低NOx浓度，并且还原气体进一步充分燃烧，最终在燃尽区105燃烧殆尽并将烟气排入第二分离器5，第二分离器5将烟气分离通过送风管6送入保温箱7，通过空气预热器8对一次进风管9和二次进风管10内的空气进行预热，降低水煤浆热解和燃烧耗能，提高能源利用率，最终烟气通过引风机13和排烟管12排出，DSC系统18通过传感器19监测流化床1内的床温、床压，以及保温箱7和排烟管12内的氧量和NOx浓度，从而通过工控机20控制供浆泵4、送风机9、引风机13和循环风机15的功率，控制送风机11的送风量，并通过循环风机15和循环管14抽取排烟管12内的烟气，使得烟气与一次进风和二次进风混合，从而调节流化床1内的氧含量，避免氧含量过大导致大量NOx的产生，从而提高低氮燃烧性能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。