一种层燃炉氮氧化物排放量的复合控制系统技术方案

技术编号:14480124 阅读:205 留言:0更新日期:2017-01-25 12:49
本发明专利技术属于锅炉节能与环保的技术领域,并公开了一种层燃炉氮氧化物排放量的复合控制系统,该系统包括层燃炉本体,自带烟气循环的分级燃烧装置、SNCR脱硝装置、多功能烟气在线监测仪和PLC控制系统;分级燃烧装置均匀分布在炉膛两侧的墙上,其进气端的中心设置有进风管,进风管的另一端设置有绝热稳焰钝体,进气端器壁还设置有二次风旋流器,远离进气端的一端还设置有稳燃腔,将适量煤粉或燃气、新鲜空气及循环烟气的混合物通过该分级燃烧装置喷入层燃炉内。该发明专利技术的复合控制系统可显著提高燃料氧化反应速度和炉膛温度均匀性,能够实现燃料充分燃烧和低氮燃烧,减少空气过剩系数,实现脱硝效率和热效率的双重提升,达到节能减排的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锅炉节能与环保的
,更具体地,涉及一种层燃炉氮氧化物排放量的复合控制系统,其能够实现燃料充分燃烧和低氮燃烧,实现脱硝效率和热效率的双重提升。
技术介绍
燃煤锅炉分为层燃炉和室燃炉两类,其中层燃炉容量相对较小,但因结构简单、操作方便和对司炉人员素质要求不高而被广泛使用,据统计其占比高达60~70%,其应用遍及建材、化工、印染、热处理、制药等诸多行业领域。层燃炉在出厂设计时多注重燃烧效率,以节能为主,对NOx(氮氧化物)和SO2排放关注较少。近年来,随着锅炉脱硫脱硝改造逐渐深入,数量众多的层燃炉污染物排放日趋受到关注。按现行标准,重点地区的NOx排放限值为200mg/Nm3,现有层燃炉排放均未达标,亟待开展NOx排放控制改造。目前,层燃炉NOx排放控制技术主要以烟气再循环和选择性非催化还原(SNCR)为主或其联合技术。烟气再循环原理是将20~30%的烟气循环加入至助燃空气中,通过降低燃烧空气含氧量的方法降低燃烧区温度,从而抑制NOx的生成,该技术原理简单,投资不大,脱硝效率约10~30%,但限于层燃炉燃烧方式,其燃烧强度低,燃烧速度也不高,烟气再循环技术在应用过程中存在一定得局限性,具体表现如下:①选用烟气再循环技术时,存在灰渣含碳量升高和进一步降低炉膛温度等问题,导致层燃炉热效率下降。②若选用烟气再循环与SNCR联合技术,也会因炉膛温度偏低和反应温度窗口变窄而降低SNCR的脱硝效率。SNCR技术即选择性非催化还原技术(selectivenon-catalyticreduction),使用的还原剂为尿素或氨水,将其喷入炉内,在800~1000℃的温度区间内可与NO和NO2产生还原反应,生成氮气和水。因层燃炉炉膛空间有限和炉温偏低,多选用反应温度较低的氨水为还原剂。但在层燃炉应用SNCR技术时,经常遇到因炉膛温度分布不均匀、空间有限及温度偏低等问题而导致有效喷氨点寻找困难、还原反应时间不足、氨逃逸率上升,进而影响脱硝效率,氨水消耗增加,而且氨逃逸也会产生严重的大气污染问题。基于以上技术缺陷,本领域亟需对现有的层燃炉结构作出进一步的改进和设计,使其实现燃料充分燃烧和低氮燃烧,显著提高燃料氧化反应速度和炉膛温度均匀性,实现脱硝效率和热效率的双重提升。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本专利技术提供一种层燃炉氮氧化物排放量的复合控制系统,通过对层燃炉的结构进行改进和设计,采用层燃+多点悬浮分级燃烧+SNCR组合技术,采用分级燃烧装置,将适量煤粉或燃气、新鲜空气及循环烟气的混合物以多点分级燃烧方式喷入层燃炉内,在层燃区上方形成水平和垂直复合燃料空气分级,并在燃烬区布置SNCR氨水喷枪进行还原反应。该专利技术可单独使用分级燃烧技术或与SNCR脱硝技术联用,均可显著提高燃料氧化反应速度和炉膛温度均匀性,实现燃料充分燃烧和低氮燃烧,减少空气过剩系数,实现脱硝效率和热效率的双重提升。为了实现上述目的,按照本专利技术提供了一种层燃炉氮氧化物排放量的复合控制系统,其特征在于,它包括层燃炉本体、自带烟气循环的分级燃烧装置和/或SNCR脱硝装置、多功能烟气在线监测仪和PLC控制系统;所述分级燃烧装置设置在层燃炉本体炉排的上部,所述SNCR脱硝装置设置在所述分级燃烧装置的上部,所述多功能烟气在线监测仪安装于层燃炉尾部的烟道出口处,所述PLC控制系统与多功能烟气在线监测仪相连;其中,多个所述分级燃烧装置均匀分布在炉膛两侧的墙上,所述分级燃烧装置进气端的中心设置有进风管,用于引入中心一次风,进风管的另一端设置有绝热稳焰钝体,该绝热稳焰钝体位于所述分级燃烧装置的中心位置,在该分级燃烧装置的进气端紧贴器壁还设置有二次风旋流器,用于引入二次风,在进风管和二次风旋流器之间可引入外一次风,所述分级燃烧装置远离进气端的一端超出绝热稳焰钝体的一截为稳燃腔。进一步优选地,所述一次风携带燃料,由风扇磨输送;所述二次风为助燃空气,由二次风风机输送,上述一次风与二次风均为新鲜空气、循环烟气与燃料的混合物。优选地,所述燃料为煤粉、焦炉煤气或瓦斯,在所述一次风和二次风中燃料的含量为5~20%。燃料的粉末状或气态状的形态能够极大地提高燃烧效率,减少浪费和降低污染,还能降低层燃炉的燃料消耗成本。优选地,SNCR脱硝装置包括还原剂溶液储罐、浓度计、混合器(3-3)、溶液泵、计量分配模块、压缩空气储罐、溶液喷枪和SNCR系统控制模块,所述溶液喷枪设置在层燃炉的燃烬区喷射还原剂溶液进行还原反应。优选地,所述还原剂溶液为氨水。优选地,所述复合控制系统还包括鼓风机和引风机,所述鼓风机和引风机分别安装于层燃炉空气预热器的空气侧进口和烟气侧出口。正常工作时通过鼓风机和引风机的频率联合控制实现锅炉炉膛负压调节,控制氧气含量和烟气停留时间,保证燃料在炉内充分燃烧。优选地,所述PLC控制系统内嵌层燃炉分级燃烧控制系统和基于NOx反馈控制的SNCR系统。基于负荷变化和温度控制的分级燃烧控制策略:层燃炉多用于厂区内生产供汽,负荷波动频繁,为最大限度发挥基于多点喷射的分级燃烧装置作用,本专利技术中采用基于负荷变化和温度控制的分级燃烧控制策略,具体实施方式如下:1)通过现场测量,获得不同负荷下层燃炉内高度方向的温度场分布,并建立层燃炉温度场数据库;2)通过数值模拟仿真,结合层燃炉温度场数据库模型,获得一种较优的层燃炉分级燃烧装置分布方案;3)在生产过程中,根据层燃炉的负荷变化并结合温度场数据库,系统判断需要投入哪一层或几层分级燃烧装置,整体提升炉膛温度及其均匀性,始终维持SNCR反应温度处在一较佳的温度窗口区间内,而炉膛温度提升又可改善炉排上煤层的燃烧状况,兼具节能和环保效益。具体地,由锅炉分级燃烧装置控制系统执行,自动调节给煤量/给粉量,将鼓风机频率与给煤量/给粉量连锁控制;同时炉膛负压调节由引风机控制炉膛负压调节,由此延长燃料在炉膛内的燃烧时间,保证了燃料充分燃烧,达到了节能的目的,同时保持锅炉内负荷稳定,也提高了锅炉的安全性。总体而言,通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比,具备以下优点和有益效果:(1)本专利技术提供的层燃炉氮氧化物排放量的复合控制系统,其采用分级燃烧和SNCR组合技术,前者具有节能和低氮效果,后者为氮氧化物还原技术。二者结合使用,能够显著提高燃料氧化反应速度和炉膛温度均匀性,减少空气过剩系数,实现脱硝效率和热效率的双重提升。而针对不同用户特点,二者均可单独或联合应用,能够充分满足不同情形下的需要。(2)本专利技术中提供的自带烟气循环的分级燃烧装置的基于多点喷射分级燃烧和烟气循环送粉方法可增加反应活性、降低燃烧区氧含量和有效消除局部高温区,从而具有较好的低氮燃烧效果。还可整体提升炉膛温度和增大反应区间,使燃料燃烧更充分,有助于提高SNCR脱硝效率,而炉膛温度升高反过来又会改善炉排上煤层的燃烧状况,节能和环保效果明显。(3)本申请的分级燃烧装置的燃烧器采用扩散燃烧方式,加大燃烧调节范围;其设置绝热稳焰钝体和二次风旋流器,在燃烧室内形成高温低速回流区;还设置前置稳燃腔,保证燃料和空气稳定和充分燃烧;采用高二次风流速和低一次风流速设计,这样可利用流速差提高混合速度,保证燃烧完全性;由于中心一次风气流的存在,其在稳焰钝体出口的高温低速的回流区内本文档来自技高网
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一种层燃炉氮氧化物排放量的复合控制系统

【技术保护点】
一种层燃炉氮氧化物排放量的复合控制系统,其特征在于,它包括层燃炉本体(1)、自带烟气循环的分级燃烧装置(2)和/或SNCR脱硝装置(3)、多功能烟气在线监测仪(4)和PLC控制系统(7);所述分级燃烧装置(2)设置在层燃炉本体(1)炉排的上部,所述SNCR脱硝装置(3)设置在所述分级燃烧装置(2)的上部,所述多功能烟气在线监测仪(4)安装于层燃炉尾部的烟道出口处,所述PLC控制系统(7)与多功能烟气在线监测仪(4)相连;其中,多个所述分级燃烧装置(2)均匀分布在炉膛两侧的墙上,所述分级燃烧装置(2)进气端的中心设置有进风管,用于引入中心一次风,进风管的另一端设置有绝热稳焰钝体,该绝热稳焰钝体位于所述分级燃烧装置(2)的中心位置,在该分级燃烧装置(2)的进气端紧贴器壁还设置有二次风旋流器,用于引入二次风,在进风管和二次风旋流器之间引入外一次风,所述分级燃烧装置(2)远离进气端的一端超出绝热稳焰钝体的一截为稳燃腔。

【技术特征摘要】
1.一种层燃炉氮氧化物排放量的复合控制系统,其特征在于,它包括层燃炉本体(1)、自带烟气循环的分级燃烧装置(2)和/或SNCR脱硝装置(3)、多功能烟气在线监测仪(4)和PLC控制系统(7);所述分级燃烧装置(2)设置在层燃炉本体(1)炉排的上部,所述SNCR脱硝装置(3)设置在所述分级燃烧装置(2)的上部,所述多功能烟气在线监测仪(4)安装于层燃炉尾部的烟道出口处,所述PLC控制系统(7)与多功能烟气在线监测仪(4)相连;其中,多个所述分级燃烧装置(2)均匀分布在炉膛两侧的墙上,所述分级燃烧装置(2)进气端的中心设置有进风管,用于引入中心一次风,进风管的另一端设置有绝热稳焰钝体,该绝热稳焰钝体位于所述分级燃烧装置(2)的中心位置,在该分级燃烧装置(2)的进气端紧贴器壁还设置有二次风旋流器,用于引入二次风,在进风管和二次风旋流器之间引入外一次风,所述分级燃烧装置(2)远离进气端的一端超出绝热稳焰钝体的一截为稳燃腔。2.如权利要求1所述的层燃炉氮氧化物排放量的复合控制系统,其特征在于,所述一次风携带燃料,由风扇磨输送;所述二次风为助燃空气,由二次风风机输送,上述一次风与二...

【专利技术属性】
技术研发人员:靳世平文午琪李小文裴青龙李坦桑英帅黄素逸闵绍安
申请(专利权)人:华中科技大学武汉安和节能新技术有限公司
类型:发明
国别省市:湖北;42

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