本发明专利技术公开了一种用生物质还原燃煤工业锅炉烟气氮氧化物的方法及装置。该方法为：使生物质颗粒在输送过程中发生高温热解反应析出包括碳氢基、氨基的活性基团以及残余焦；将热解后的生物质颗粒喷入燃煤工业锅炉炉膛内形成还原区与烟气发生反应。该装置包括生物质颗粒输送装置、喷嘴和再循环风机，其中所述生物质颗粒输送装置由生物质料斗、生物质给料机、输送管连接而成，该输送管延伸至燃煤工业锅炉的炉膛内，输送管位于炉膛内的部分为高温分解段，喷嘴设置在输送管的末端；再循环风机连接在输送管与锅炉尾部烟道之间。本发明专利技术针对燃煤工业炉烟气排放的特点，可实现燃煤工业锅炉烟气中氮氧化物的高效脱硝，脱硝率达30％-60％，具有广泛的推广及使用价值。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种用生物质还原燃煤工业锅炉烟气氮氧化物的方法及装置。该方法为：使生物质颗粒在输送过程中发生高温热解反应析出包括碳氧基、氣基的活性基团以及残余焦；将热解后的生物质颗粒喷入燃煤工业锅炉炉膛内形成还原区与烟气发生反应。该装置包括生物质颗粒输送装置、喷嘴和再循环风机，其中所述生物质颗粒输送装置由生物质料斗、生物质给料机、输送管连接而成，该输送管延伸至燃煤工业锅炉的炉膛内，输送管位于炉膛内的部分为高温分解段，喷嘴设置在输送管的末端；再循环风机连接在输送管与锅炉尾部烟道之间。本专利技术针对燃煤工业炉烟气排放的特点，可实现燃煤工业锅炉烟气中氮氧化物的高效脱硝，脱硝率达30%-60%，具有广泛的■推广及使用价值。【专利说明】一种用生物质还原燃煤工业锅炉烟气氮氧化物的方法及装
本专利技术涉及一种用生物质还原燃煤工业锅炉烟气氮氧化物的方法及装置，属于生物质能利用与燃煤工业锅炉烟气脱硝
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技术介绍
我国燃煤工业锅炉因具有数量多、平均蒸发量小，单台排放污染物量少，总的排放污染物量大等特点，对大气中氮氧化物(NOx)的排放贡献巨大，仅次于火电行业和机动车尾气位列第三，是影响城市空气环境质量的主要污染源之一。目前我国针对固定源NOx减排控制技术多采用的是低氮燃烧和还原法(选择性催化还原法、选择性非催化还原法)两种技术。其中，低氮燃烧技术虽然成本较低，系统运行条件要求较低，但存在的缺陷是对NOx的去除效果十分有限，其脱硝效率一般在20-30%以下，无法满足日益严格的环保要求。而还原法尽管脱硝效率较高，但该技术的缺点是初始投资大，运行成本过高，且一般都采用氨、尿素等农用肥料为脱硝剂，如在我国大范围使用，势必会造成我国环保与农业对氨资源的竞争。再燃技术以其适应性广以及较高脱硝效率被视为一种非常有效的电站锅炉脱硝技术。而以生物质为燃料的再燃脱硝技术又因具有脱硝效率高和二氧化碳零排放等特点成为目前国内外研究的热点。然而，目前国内外关于生物质再燃技术的研究主要是针对大型电站锅炉，对于该技术在工业锅炉上的应用研究目前还是空白，其没有实现的主要原因有以下几点: 1、燃煤工业锅炉负荷变化频繁，尤其是北方供暖锅炉，在冬季供暖期有初寒期、严寒期和末寒期，锅炉负荷大多在30-40%、60-80%、80-100%三个档运行。 2、工业锅炉一般烟气温度较低，不利于生物质直接再燃脱硝。 3、工业锅炉烟气中一般含氧量为10-12%左右。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用生物质还原燃煤工业锅炉烟气氮氧化物的方法，针对燃煤工业炉烟气排放的特点，实现燃煤工业锅炉烟气中氮氧化物的高效脱硝。 本专利技术的另一目的在于提供一种用生物质还原燃煤工业锅炉烟气氮氧化物的装置，该装置结构简单实用。 为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案: 一种用生物质还原燃煤工业锅炉烟气氮氧化物的方法，包括:使生物质颗粒在输送过程中发生高温热解反应析出包括碳氢基、氨基的活性基团以及残余焦；将热解后的生物质颗粒喷入燃煤工业锅炉炉膛内形成还原区，与烟气发生反应。 其中，生物质颗粒在高温分解段的热解反应如下: b1mass rymly^ >CH丨 +NHi +char +... 本专利技术中，生物质颗粒在喷入炉膛之前先在高温下发生热解反应，析出碳氢基、氨基等活性基团，有利于烟气中的氮氧化物在还原区被最大限度地同相还原反应生成氮气，同时，生物质热解后的残余焦又能够积极与烟气中的氮氧化物发生异相还原反应，生成氮气。所述的同相还原反应和异相还原反应如下所示: 同相还原反应为:2NO-1- 2CnHm + (2n + —- 1)0: -> N2 + 2nC02 + mH20 NCHNHi — N2+... 异相还原反应为:C +NO — ^N2 +COXO2 L 优选地，所述的生物质颗粒通过由燃煤工业锅炉排出的热烟气输送，热烟气的温度为50°C -150°c。利用燃煤锅炉尾部烟道排出的部分热烟气将生物质颗粒喷入炉膛内，不但有利于形成还原反应所需的低化学当量比，还能够强化生物质颗粒射流刚性和还原区混合条件。首先，由于燃煤锅炉尾部烟道排出的部分热烟气含氧量较低，在与锅炉炉膛内烟气混合时易于形成符合还原区要求的低化学当量比；其次，燃煤锅炉尾部烟道排出的部分热烟气在经预热段之后的温度与锅炉炉膛内的烟气温度接近，且保证生物质的喷入速度在30m/s-50m/s时，即可增强生物质颗粒射流刚性，强化还原区的混合条件。 优选地，所述生物质颗粒在900°C -1100°C下进行热解反应，热分解时间为 0.3s_l.4s。 本专利技术中生物质是以挥发分和生物质焦的形式与烟气中的氮氧化物发生反应，因此，可在较低温度范围具有良好的脱硝效果。一般地，电站锅炉生物质再燃脱硝效率最佳反应温度在1000°c -1200°c，而本专利技术中生物质还原氮氧化物的最佳反应温度在700 0C -900。。。 本专利技术将生物质作为脱硝剂先进行预分解，以挥发分和生物质焦的形式喷入炉膛，进行还原反应。此时，生物质的投加量较少，生物质投加量按生物质颗粒发热量占锅炉总发热量的0.5% -2%投加，对锅炉燃烧效率几乎没有影响。因此，当工业锅炉负荷发生变化时，只需对生物质用量进行微调即可，而生物质的脱硝效率始终能够保持在40%以上。一般地，当锅炉负荷在30% -40%时，生物质脱硝效率可达40%左右；当锅炉负荷在60% -80%时，生物质脱硝效率可达50%左右；当锅炉负荷在80% -100%时，生物质脱硝效率可达60%左右。 本专利技术中，将生物质在过量空气系数为0.3-0.9的环境中进行预分解，随后以挥发分和生物质焦的形式喷入氧浓度较高的炉膛，在局部形成还原区。一般地，电站锅炉生物质再燃还原区的最佳过量空气系数为0.7-0.9，而本专利技术生物质还原氮氧化物的最佳过量空气系数为1.0-1.5。 一种用于实现上述方法的装置，该装置包括生物质颗粒输送装置、喷嘴和再循环风机，其中所述生物质颗粒输送装置由生物质料斗、生物质给料机、输送管连接而成，该输送管延伸至燃煤工业锅炉的炉膛内，输送管位于炉膛内的部分为高温分解段，喷嘴设置在输送管的末端；再循环风机连接在输送管与锅炉尾部烟道之间。 其中，所述喷嘴的开口朝上，呈漏斗状，其外壁与水平线呈30°夹角。 本专利技术的有益效果为: I)本专利技术将燃煤工业锅炉尾部烟道来的部分热烟气作为生物质颗粒的输送介质，有利于形成还原反应所需的低化学当量比，同时能够强化生物质颗粒射流刚性和还原区混合条件。 2)本专利技术中，生物质颗粒在被喷入炉膛之前，先在高温分解段发生热解反应，析出碳氢基、氨基等活性基团，有利于烟气中的氮氧化物在还原区被最大限度地同相还原为氮气，同时，生物质热解后的残余焦又能够积极与烟气中的氮氧化物发生异相还原反应，生成氮气，通过以上双重作用有效地提高了生物质还原氮氧化物效率。 3)本专利技术直接利用生物质粉碎后的颗粒作为脱硝剂，符合国家关于生物质能的高效开发和利用政策，将生物质合理利用技术与燃煤工业锅炉脱硝技术结合，降低了生物质转化过程的技术风险和成本，在基本不影响工业锅炉原来燃烧状况的条件下，有效降低了氮氧化物的排放本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用生物质还原燃煤工业锅炉烟气氮氧化物的方法，其特征在于，使生物质颗粒在输送过程中发生高温热解反应析出包括碳氢基、氨基的活性基团以及残余焦；将热解后的生物质颗粒喷入燃煤工业锅炉炉膛内形成还原区，与烟气发生反应。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：束韫，张凡，王洪昌，朱金伟，田刚，黄家玉，刘宇，王红梅，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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