本发明涉及燃料燃烧，尤其涉及一种掺烧绿色甲醇的煤粉锅炉系统及掺烧方法。
背景技术：
1、燃煤燃烧会排放出大量co2，使用绿色燃料高比例替代燃煤，能够有效降低co2排放。氨气(nh3)是氢能的一种良好载体，具有高含氢量和高体积能量密度，并且还具有存储和运输、安全性高的优势，被认为是更具潜力的清洁燃料。然而目前锅炉掺氨仍然存在以下技术瓶颈：(1)氨气/空气混合物的着火温度较高、可燃范围较窄，且氨气/空气火焰的最大层流燃烧速度约为典型烃类燃料的20％，因此氨的可燃性低、燃烧稳定性差；(2)氨中含有氮元素，在燃烧利用过程中的大气污染物nox生成量高。也就是说，使用氨作为燃料时，存在氨气着火困难、燃烧稳定性差及nox生成量高的问题，不便于燃烧利用。
2、目前关于煤粉锅炉掺烧的研究大部分集中于掺氢或掺氨燃烧，如公开号为cn117433012a和cn117146268a的发明专利，对于四角切圆煤粉锅炉掺烧绿色甲醇燃烧的技术开发较少，且对于大比例掺烧绿色甲醇燃烧的技术开发少之又少，所以提供一种掺烧绿色甲醇燃烧的煤粉锅炉系统及掺烧绿色甲醇燃烧方法显得十分重要。
技术实现思路
1、本发明为了克服现有技术下缺少掺烧甲烷的煤粉锅炉的问题，提供一种掺烧绿色甲醇的煤粉锅炉系统，该系统能有效保证甲醇在不同工况下保持高效混合并喷入炉膛内部实现稳定高效燃烧。本发明还提供了一种掺烧绿色甲醇的煤粉掺烧方法，该方法可在有效拓展绿色甲醇利用领域的同时有效降低燃煤锅炉污染物协同减排。
2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种掺烧绿色甲醇的煤粉锅炉系统，所述系统包括煤粉锅炉，所述煤粉锅炉内部从下向上依次包括设有煤粉燃烧器的煤粉燃烧区、设有混合燃烧器的混合燃烧区和设有甲醇燃烧器的甲醇燃烧区，混合燃烧器设置在煤粉锅炉墙角处，甲醇燃烧器设置在一次风上部，混合燃烧器中包括甲醇喷口通道和煤粉喷口通道，煤粉锅炉的炉墙上设有与甲醇燃烧区和混合燃烧区对应且总高度一致的卫燃带。
4、本发明设置煤粉燃烧区、混合燃烧区和甲醇燃烧区来实现掺烧甲醇的煤粉燃烧，其中混合燃烧器分多级喷入绿色甲醇，可以逐步点燃混合的气体，实现稳定高效地燃烧。
5、作为优选，所述混合燃烧区中，煤粉锅炉的四个墙角处各设有四或五个竖直排布的混合燃烧器。
6、设置多个混合燃烧器可防止大比例集中掺烧绿色甲醇导致的炉膛温度局部偏低。。
7、作为优选，所述甲醇燃烧器数量为三个，甲醇燃烧器竖直排布。
8、作为优选，所述甲醇燃烧器为含有折流结构的气体燃烧器。
9、作为优选，所述甲醇燃烧区上方设置sofa区，所述sofa区的上方设置若干个sncr脱硝设备。
10、sofa区即分离燃尽风区域，通过分级送风的方式，使燃烧器主燃区处于贫燃状态，降低火焰温度，可以减少热力型nox的生成，同时又能保证煤粉的充分燃烧。在炉膛上部布置sncr脱硝设备，目的是降低nox排放，当绿色甲醇掺混比例较高时，可以关闭sncr脱硝设备。
11、作为优选，所述sofa区中设有分级送风装置。
12、通过分级送风的方式，使燃烧器主燃区处于贫燃状态，降低火焰温度，可以减少热力型nox的生成，同时又能保证煤粉的充分燃烧。
13、作为优选，所述煤粉锅炉的出口通过除尘器与烟囱连接。
14、作为优选，所述混合燃烧器和甲醇燃烧器通过甲醇蒸发器与液态甲醇储罐连接。
15、作为优选，所述甲醇蒸发器的加热装置与煤粉锅炉尾部烟气出口连接。
16、绿色甲醇在甲醇储罐中进行储存。在使用时甲醇通过甲醇蒸发器变为气态，这部分的热量由煤粉锅炉尾部烟气提供。吸热后的气态甲醇通过管道进入到燃煤锅炉内部的不同燃烧器。
17、一种掺烧方法，使用上述煤粉锅炉系统，包括如下步骤：
18、(1)当煤粉锅炉中甲醇掺烧比例为0～20％时，打开全部或部分的甲醇燃烧器进行甲醇的燃烧，关闭混合燃烧器的甲醇喷口通道，打开煤粉喷口通道；
19、(2)当甲醇掺烧比例为20～60％时，打开全部或部分的混合燃烧器的甲醇喷口通道，进行甲醇燃烧。
20、控制煤粉燃烧区为贫燃状态，可以在煤粉燃烧区形成还原性氛围，进而减少煤粉燃烧时nox和sox的生成。在煤粉锅炉的上部设置甲醇燃烧区，目的是保证绿色甲醇的燃烧同时形成对锅炉下部来流的nox的还原，显著降低炉膛最终氮氧化物的排放。
21、作为优选，所述煤粉掺烧方法中将甲醇先加热至与二次风相同的温度，然后再与二次风混合后再在煤粉燃烧器和甲醇燃烧器中燃烧。
22、作为优选，所述煤粉掺烧方法中甲醇喷口处的空气系数为1～1.15，煤粉附近的空气系数为0.65～0.75。
23、空气系数的定义为实际供给的空气量与理论需要的空气量的比值。为保证绿色甲醇的良好的着火特性，甲醇附近的空气系数为1～1.15。控制煤粉附近空气系数小于1，能抑制nox的大量生成。
24、因此，本发明具有如下有益效果：
25、(1)本发明提供的一种掺烧绿色甲醇的煤粉锅炉系统，包括从下向上依次设置在锅炉上的煤粉燃烧区、混合燃烧区域和甲醇燃烧区；煤粉燃烧区中控制煤粉处于非完全燃烧状态，且通过在锅炉的混合燃烧区域所在的炉墙铺设卫燃带，保证了燃烧区域的温度，在锅炉的上部设置甲醇燃烧区，保证绿色甲醇完全燃烧，在甲醇燃烧区的上方设置sofa区，可降低热力型nox的生成，设置sncr脱销设备可减少炉膛nox的排放；
26、(2)本发明提供的一种掺烧绿色甲醇的煤粉锅炉系统，设计混合燃烧器分多级喷入绿色甲醇，可以逐步点燃混合的气体，防止绿色甲醇一次通入；另外，通过设置多层混合燃烧器，可以防止大比例集中掺烧绿色甲醇时，导致炉膛温度局部降低。
1.一种掺烧绿色甲醇的煤粉锅炉系统，所述系统包括煤粉锅炉，其特征是，所述煤粉锅炉内部从下向上依次包括设有煤粉燃烧器（11）的煤粉燃烧区、设有混合燃烧器（12）的混合燃烧区和设有甲醇燃烧器（13）的甲醇燃烧区，混合燃烧器设置在煤粉锅炉墙角处，甲醇燃烧器设置在一次风上部，混合燃烧器中包括甲醇喷口通道和煤粉喷口通道，煤粉锅炉的炉墙上设有与甲醇燃烧区和混合燃烧区对应且总高度一致的卫燃带。
2.根据权利要求1所述的一种掺烧绿色甲醇的煤粉锅炉系统，其特征是，所述混合燃烧区中，煤粉锅炉的四个墙角处各设有四或五个竖直排布的混合燃烧器。
3.根据权利要求2所述的一种掺烧绿色甲醇的煤粉锅炉系统，其特征是，所述甲醇燃烧器数量为三个，甲醇燃烧器竖直排布。
4.根据权利要求2或3所述的一种掺烧绿色甲醇的煤粉锅炉系统，其特征是，所述甲醇燃烧器为含有折流结构的气体燃烧器。
5.根据权利要求2或3所述的一种掺烧绿色甲醇的煤粉锅炉系统，其特征是，所述甲醇燃烧区上方设置sofa区，所述sofa区的上方设置若干个sncr脱硝设备（14）。
6.根据权利要求1所述的一种掺烧绿色甲醇的煤粉锅炉系统，其特征是，所述煤粉锅炉的出口通过除尘器（2）与烟囱（3）连接。
7.根据权利要求1或2或6所述的一种掺烧绿色甲醇的煤粉锅炉系统，其特征是，所述混合燃烧器和甲醇燃烧器通过甲醇蒸发器（4）与液态甲醇储罐（5）连接。
8.一种掺烧方法，其特征是，使用如权利要求1-7任意一项所述煤粉锅炉系统，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种掺烧方法，其特征是，所述煤粉掺烧方法中将甲醇先加热至与二次风相同的温度，然后再与二次风混合后再在煤粉燃烧器和甲醇燃烧器中燃烧。
10.根据权利要求8所述的一种掺烧方法，其特征是，所述煤粉掺烧方法中甲醇喷口处的空气系数为1～1.15，煤粉附近的空气系数为0.65～0.75。
