本发明涉及塔式燃煤锅炉降低nox的技术领域，具体涉及塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环系统和方法。
背景技术：
随着我国可再生能源发电机组装机容量的增加，燃煤发电机组的发电量大幅压缩，使燃煤锅炉负荷越来越低，特别是新疆燃煤机组总装机容量大，可再生能源发电机组容量富裕，这就要求燃煤锅炉提高调峰能力。锅炉燃烧所用煤粉由一次风流经磨煤机，吹入炉膛。但锅炉在低负荷条件下运行时，为了能够保持携粉能力，一次风量不能随供煤量等比例下降，造成一次风喷口的风煤比提高，即部分燃烧区域氧煤比提高，进而使该区域燃烧温度提高，造成热力型nox生成量升高，nox浓度在炉膛出口大于500mg/nm3。
目前，国家对nox的排放指标是低于50mg/nm3。燃煤发电机组大多采用烟气脱硝系统对锅炉燃烧时烟气中的nox进行脱出，然而由于选择性催化还原（scr）脱硝效率在80%-90%左右，这就要求scr入口nox的浓度不得超过500mg/nm3。
为了使炉膛出口nox排放浓度低于500mg/nm3，目前采用的低氮燃烧方式主要是空气分级或燃料分级技术，即降低一次风率，降低燃烧区域氧量，进而降低燃烧温度来实现低氮燃烧。然而，受锅炉低负荷条件下，一次风携粉能力限制，使氧煤比提高，增加了nox生成量。将一次风的氧量与流量解耦，分别控制一次风量和氧量，实现锅炉低负荷条件下具有较高的一次风量的同时降低氧量，进而达到降低nox生成的目的，是目前亟待解决的问题。
技术实现要素：
为解决现有燃煤锅炉在低负荷运行过程中一次风携粉能力受限制，使氧煤比提高，增加了nox生成量的缺陷，本发明的目的在于提供塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环系统和方法，将一次风的氧量与流量解耦，分别控制一次风量和氧量，实现锅炉低负荷条件下具有较高的一次风量的同时降低氧量，进而达到降低nox生成量的目的。
为了实现上述目的，本发明提供了塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环系统，包括：一次风机1、低温再循环风机2、落煤斗3、磨煤机4、燃烧器5、炉膛6、燃尽风喷口7、过热器8、再热器9、省煤器10、scr催化剂层11、空气预热器12、电除尘器13、引风机14、脱硫塔15、烟囱16、温度传感器17、氧量表18、冷一次风管19、冷一次风阀20、低温再循环烟气管21、低温烟气阀22、热一次风管23、热一次风阀24、混气室25。
所述燃尽风喷口7位于燃烧器5上部，所述燃烧器5和燃尽风喷口7对称分布在炉膛6四角上，所述落煤斗3置于磨煤机4的上方并通过管道连接，所述磨煤机4通过煤粉管与燃烧器5连接，所述温度传感器17位于磨煤机4的入口热风管上。
所述过热器8、再热器9、省热器10依次水平布置在燃尽风喷口7上部的竖直烟道内，所述scr催化剂层11、空气预热器12依次水平布置于所述省煤器10烟气出口后的竖直烟道内。
所述电除尘器13入口通过管道与空气预热器12下部烟道出口管道与引风机14相连，其引风机14、脱硫塔15、烟囱16均依次通过管道相互连接。
所述混气室25分别与冷一次风管19、低温再循环烟气管21、磨煤机4、热一次风管23相连，所述氧量表18位于磨煤机4的入口热风管上；所述低温再循环风机2通过管道抽取低温再循环烟气，管道入口连接在所述电除尘器13出口烟气管道上。
本发明还提供了塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环方法，其特征在于，经低温再循环风机2在电除尘器13出口烟气管道上抽取一部分烟气作为低温再循环烟气，与冷一次风管19及热一次风管23内的冷、热空气进行混合，然后将混合气体通入磨煤机4并携带煤粉进入燃烧器5；通过冷一次风阀20调整冷一次风量，热一次风阀24调整热一次风量，低温烟气阀22调整低温烟气量，三者可对燃烧器5入口混合气体的温度和氧量进行调整。
进一步地，在标准状况下，锅炉的负荷是30%时，低温再循环烟气、冷一次风、热一次风三者混合的体积占比为低温再循环烟气20%-30%，冷一次风为0%，热一次风为70%-80%；当锅炉的负荷是40%时，低温再循环烟气、冷一次风、热一次风三者混合的体积占比为低温再循环烟气20%-30%，冷一次风为0%-5%，热一次风为70%-80%。
进一步地，未经低温再循环风机2抽取的低温烟气通过烟囱16排出。
本发明的有益效果是：本发明将低温再循环烟气作为一次风与冷、热一次风在混气室25混合后经磨煤机4至燃烧器5进入炉膛6助燃，低温再循环烟气的低氧量可以降低了炉膛6内的氧浓度，减少了热力型nox的生成，并可减小锅炉热损失，提高锅炉热效率；低温再循环烟气中co2浓度与大气相比较高，co2为三原子气体有利于增加炉膛6内的辐射传热，在控制nox含量的同时有助于锅炉稳燃。综上所述，本发明的塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环系统和方法通过调节冷一次风、热一次风、低温再循环烟气的混合比例可控制磨煤机4中含氧量，可有效解决锅炉在低负荷运行时，锅炉稳燃和控制nox含量之间的矛盾，实现了电站塔式锅炉高效、洁净运行的目的。
附图说明
图1为本发明塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环系统的结构示意图。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“前面”、“后面”、“中间部位”、“内部”、“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环系统，包括：一次风机1、低温再循环风机2、落煤斗3、磨煤机4、燃烧器5、炉膛6、燃尽风喷口7、过热器8、再热器9、省煤器10、scr催化剂层11、空气预热器12、电除尘器13、引风机14、脱硫塔15、烟囱16、温度传感器17、氧量表18、冷一次风管19、冷一次风阀20、低温再循环烟气管21、低温烟气阀22、热一次风管23、热一次风阀24、混气室25。
所述燃尽风喷口7位于燃烧器5上部，所述燃烧器5和燃尽风喷口7对称分布在炉膛6的四角上，所述落煤斗3置于磨煤机4的上方并通过落煤管连接，所述磨煤机4通过煤粉管与燃烧器5连接，所述温度传感器17位于磨煤机4的入口热风管上，通过冷、热一次风及低温再循环烟气携带所述磨煤机4中的煤粉并通过煤粉管进入燃烧器5中，使一次风携带的煤粉在所述炉膛6内燃烧，所述温度传感器17对磨煤机4入口的一次风温进行测量。
所述过热器8、再热器9、省热器10依次水平布置在燃尽风喷口7上部的竖直烟道内，所述scr催化剂层11、空气预热器12依次水平布置于所述省煤器10烟气出口后的竖直烟道内。所述过热器8、再热器9、省热器10、空气预热器12均起到换热作用，降低烟气的温度，所述scr催化剂层11通过催化剂的作用降低烟气中所含有的nox浓度。
所述电除尘器13入口通过管道与空气预热器12下部烟道出口管道与引风机14相连，其引风机14、脱硫塔15、烟囱16均依次通过管道相互连接。
所述混气室25分别与冷一次风管19、低温再循环烟气管21、磨煤机4、热一次风管23相连，所述氧量表18位于磨煤机4的入口热风管上；所述低温再循环风机2通过管道抽取低温再循环烟气，管道入口连接在所述电除尘器13出口烟气管道上。
所述冷一次风阀20调节通入磨煤机4的冷一次风量，所述热一次风阀24调节通入磨煤机4的热一次风量，所述低温再循环风机2和所述低温烟气阀21调节通入磨煤机4的再循环烟气量，在不同的锅炉负荷下，通过所述冷一次风阀20、热一次风阀24和低温烟气阀22，调整进入所述磨煤机4的冷一次风、热一次风和低温再循环烟气量的体积比例，进而调节所述燃烧器5入口的一次风温和含氧量。
本发明还提供了塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环方法，其特征在于，经低温再循环风机2在电除尘器13出口烟气管道上抽取一部分烟气作为低温再循环烟气，与冷一次风管19及热一次风管23内的冷、热空气进行混合，然后将混合气体通入磨煤机4并携带煤粉进入燃烧器5；通过冷一次风阀20调整冷一次风量，热一次风阀24调整热一次风量，低温烟气阀22调整低温烟气量，三者可对燃烧器5入口混合气体的温度和氧量进行调整。
进一步地，在标准状况下，锅炉的负荷是30%时，低温再循环烟气、冷一次风、热一次风三者混合的体积占比为低温再循环烟气20%-30%，冷一次风为0%，热一次风为70%-80%；当锅炉的负荷是40%时，低温再循环烟气、冷一次风、热一次风三者混合的体积占比为低温再循环烟气20%-30%，冷一次风为0%-5%，热一次风为70%-80%。
进一步地，未经低温再循环风机2抽取的低温烟气通过烟囱16排出。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
技术特征：
1.塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环系统，包括：一次风机（1）、低温再循环风机（2）、落煤斗（3）、磨煤机（4）、燃烧器（5）、炉膛（6）、燃尽风喷口（7）、过热器（8）、再热器（9）、省煤器（10）、scr催化剂层（11）、空气预热器（12）、电除尘器（13）、引风机（14）、脱硫塔（15）、烟囱（16）、温度传感器（17）、温度传感器（18）、冷一次风管（19）、冷一次风阀（20）、低温再循环烟气管（21）、低温烟气阀（22）、热一次风管（23）、热一次风阀（24）、混气室（25）,所述燃烧器（5）对称分布在炉膛（6）四角上，所述落煤斗（3）置于磨煤机（4）的上方并通过管道连接，所述磨煤机（4）通过煤粉管与燃烧器（5）连接，所述温度传感器（17）位于磨煤机（4）的入口热风管上，所述过热器（8）、再热器（9）、省热器（10）依次水平布置在燃尽风喷口（7）上部的竖直烟道内，所述scr催化剂层（11）、空气预热器（12）依次水平布置于所述省煤器（10）烟气出口后的竖直烟道内，所述混气室（25）分别与冷一次风管（19）、低温再循环烟气（21）、磨煤机（4）、热一次风管（23）相连。
2.根据权利要求1所述的塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环系统，其特征在于所述低温再循环风机（2）通过低温再循环烟气管（21）抽取低温再循环烟气，管道入口连接在所述电除尘器（13）出口烟气管道上。
3.根据权利要求1所述的塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环系统，其特征在于所述温度传感器（17）位于磨煤机（4）的入口热风管上。
4.根据权利要求1所述的塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环系统，其特征在于所述氧量表（18）位于磨煤机（4）的入口热风管上。
5.塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环方法，其特征在于，经低温再循环风机（2）在电除尘器（13）出口烟气管道上抽取一部分烟气作为低温再循环烟气，与冷一次风管（19）及热一次风管（23）内的冷、热空气进行混合，然后将混合气体通入磨煤机（4）并携带煤粉进入燃烧器（5）；通过冷一次风阀（20）调整冷一次风量，热一次风阀（24）调整热一次风量，低温烟气阀（22）调整低温烟气量，三者可对燃烧器（5）入口混合气体的温度和氧量进行调整。
6.根据权利要求5所述的塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环方法，其特征在于，在标准状况下，锅炉的负荷是30%时，低温再循环烟气、冷一次风、热一次风三者混合的体积占比低温再循环烟气为20%-30%，冷一次风为0%，热一次风为70%-80%；当锅炉的负荷是40%时，低温再循环烟气、冷一次风、热一次风三者混合的体积占比低温再循环烟气为20%-30%，冷一次风为0%-5%，热一次风为70%-80%。
7.根据权利要求5所述的塔式锅炉低负荷下低nox的低温烟气再循环方法，其特征在于，未经低温再循环风机（2）抽取的低温烟气通过烟囱（16）排出。
技术总结
塔式锅炉低负荷下低NOx的低温烟气再循环方法，其特征在于，低温再循环风机在在电除尘器出口烟气管道上抽取一部分烟气作为低温再循环烟气，与冷一次风管及热一次风管内的冷、热空气进行混合，然后将混合气体通入磨煤机并携带煤粉进入燃烧器，通过冷一次风阀、热一次风阀、低温烟气阀进而调节混合气体中各组分的体积比例。包括：一次风机、低温再循环风机、落煤斗、磨煤机、燃烧器、炉膛、燃尽风喷口、过热器、再热器、省煤器、SCR催化剂层、空气预热器、电除尘器、引风机、脱硫塔、烟囱、温度传感器、氧量表、冷一次风管、冷一次风阀、低温再循环烟气管、低温烟气阀、热一次风管、热一次风阀、混气室。
技术研发人员：刘坤朋;魏博;王建江;卢琪;吴文亚
受保护的技术使用者：新疆大学
技术研发日：.11.11
技术公布日：.02.21
