一种烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉及方法技术

本发明专利技术涉及能源技术领域，具体公开了一种烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉及方法，其中，该燃烧锅炉包括：燃烧器、高温过热器、低温过热器、高温省煤器、催化脱硝装置、低温省煤器、预热器。与现有锅炉技术相比，本申请提出了一种新的环境友好燃煤锅炉，可一次性达到环保要求，免去了项目建设后的环保改造工程。本发明专利技术提出的燃煤锅炉可以减少系统复杂性，减少建设过程中采购和建设管理的环节，降低了项目投产后系统的复杂性，更便于集中管理，对于锅炉脱硝、供汽都可在一套系统直接控制，避免了锅炉厂家与环保改造厂家设计理念不一致而导致的施工不便等问题，更有利于降低排放指标，为业主提供定制化“一揽子”服务。

Flue gas nitrogen oxides low emission coal fired boiler and method thereof

The invention relates to the field of energy technology, in particular to a coal-fired boiler with low emission of flue gas nitrogen oxides and a method thereof. The combustion boiler comprises a burner, a high-temperature superheater, a low-temperature superheater, a high-temperature economizer, a catalytic denitrification device, a low-temperature economizer and a preheater. Compared with the existing boiler technology, this application puts forward a new kind of environmentally friendly coal-fired boiler, which can meet the requirements of environmental protection once and for all, eliminating the environmental protection reconstruction project after the project construction. The coal-fired boiler can reduce the complexity of the system, reduce the links of purchasing and construction management in the construction process, reduce the complexity of the system after the project is put into operation, and is more convenient for centralized management. The denitrification and steam supply of the boiler can be directly controlled in a set of systems, thus avoiding the design principle of the boiler manufacturer and the environmental protection renovation manufacturer. The inconvenience of construction caused by inconsistent ideas is more conducive to reducing emission indicators and providing customized \package\ services for owners.

【技术实现步骤摘要】
一种烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉及方法
本专利技术涉及能源
，尤指一种烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉及方法。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是燃煤锅炉排放的主要大气污染物之一，除了形成酸雨，破坏生态环境，还能形成光化学烟雾，直接危害人类健康。2004年7月1日起国家对氮氧化物按每一污染当量(氮氧化物的排污当量为0.95千克)0.6元直接向排放污染物的单位收费。控制燃煤锅炉NOx排放已经迫在眉睫。目前控制NOx排放的措施大致分为两类，一类是低NOx燃烧技术，主要包括低过量空气运行技术、烟气再循环技术、浓淡燃烧技术和再燃燃烧技术等。再燃技术的成本在低NOx燃烧技术中是最高的，其降低NOx幅度也最大，可达到50％，而其它的低NOx燃烧技术一般只有10％～30％，在燃用低挥发分的无烟煤或劣质烟煤时，低NOx燃烧技术降低NOx的效果有限。另一类控制NOx排放的措施是烟气脱氮技术，烟气脱氮技术脱氮效率较高，不受燃烧煤种的限制。目前被大规模工业应用的是选择性催化还原(SCR)技术和选择性非催化还原(SNCR)技术。SCR技术脱硝效率较高，但需要催化剂，系统投资巨大，且运行成本高；SNCR技术设备简单，不需要催化剂，运行费用远低于SCR技术。SNCR反应存在温度窗口，只有在900℃～1100℃范围内才能保证较高的脱硝效率，温度高于1100℃，NH3被氧化生成NOx，当温度低于900℃时NH3与NOx的反应速率很低。SNCR技术实际应用中，由于伴随炉内烟气流动，烟气的热量被锅炉受热面吸收，烟气温度迅速降低，烟气温度梯度大，能够满足SNCR最佳脱硝效率的900℃～1100℃这个温度范围的脱硝反应空间是有限的，加之氨基还原剂与烟气混合过程需要较长的时间(相对于脱硝反应时间)，限制了SNCR脱硝反应的效率。在混合良好和温度适宜的条件下，SNCR机理实验脱硝效率可以达到80％—90％，但SNCR技术工程应用中脱硝率较低，一般只有30％-50％。三井巴布科克能源公司提出在锅炉水平烟道喷射天然气(CH4)，利用CH4作为添加剂使SNCR反应在较低温度下仍能进行，提高了整体脱硝效率，并将该技术命名为选择性自动催化还原(SACR)技术。天然气在我国是稀缺的优质能源，并且我国的多数电厂不具备天然气资源，限制了该技术的应用。现有燃煤锅炉产品分煤粉炉、循环流化床锅炉等型式，配合低氮燃烧器后烟气出口氮氧化物最低能达到250～300mg/Nm3左右(循环流化床锅炉，煤粉炉约在400mg/Nm3以上)，无法达到超低排放指标；另外，需要业主根据具体工况另外进行SNCR\SCR法脱硝改造，投资大，占地大，系统复杂，而且通常需要新增操作系统，增加系统复杂性，与锅炉吹灰容易出现冲突造成瞬时氧含量超标而引起的折算后超标排放。
技术实现思路
为了贯彻《中华人民共和国环境法》，改善大气环境质量，保护生态环境，通过新的燃煤锅炉内件布局型式将烟气出口氮氧化物含量降到超低排放标准。对此，本专利技术通过在适当的温度窗口将还原剂与烟气充分混合，与烟气中的氮氧化物反应生成氮气等非污染源。具体的，本专利技术提出了一种烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉，包括：燃烧器、高温过热器、低温过热器、高温省煤器、催化脱硝装置、低温省煤器、预热器；其中，燃烧器上设置有进煤口、一次进风口、二次进风口、还原剂进口，进煤口用于添加煤，煤在燃烧器中燃烧；在燃烧器二次进风时，通过还原剂进口加入还原剂，利用二次进风量对还原剂进行引流；在燃烧过程中，产生的烟气依次通过高温过热器、低温过热器、高温省煤器、催化脱硝装置、低温省煤器、预热器；其中，催化脱硝装置内设置有多层催化剂，用于脱除烟气中的氮氧化物。另外，本专利技术还提出了一种烟气氮氧化物低排放的方法，利用上述烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉，在催化剂的作用下，通过还原剂与氮氧化物发生氧化还原反应，进行脱销降低氮氧化物排放。与现有锅炉技术相比，本申请提出了一种新的环境友好燃煤锅炉，可一次性达到环保要求，免去了项目建设后的环保改造工程。本专利技术提出的燃煤锅炉可以减少系统复杂性，减少建设过程中采购和建设管理的环节，降低了项目投产后系统的复杂性，更便于集中管理，对于锅炉脱硝、供汽都可在一套系统直接控制，避免了锅炉厂家与环保改造厂家设计理念不一致而导致的施工不便等问题，更有利于降低排放指标，为业主提供定制化“一揽子”服务。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。图1为本专利技术一实施例的烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉结构示意图。图2位本专利技术一实施例的炉内化学反应的关系示意图。具体实施方式以下配合图式及本专利技术的较佳实施例，进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段。图1为本专利技术一实施例的烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉结构示意图。如图1所示，该燃煤锅炉包括：燃烧器1、高温过热器2、低温过热器3、高温省煤器4、催化脱硝装置5、低温省煤器6、预热器；其中，预热器包括：中温预热器7、低温预热器8；燃烧器1上设置有进煤口、一次进风口、二次进风口、还原剂进口，进煤口用于添加煤，煤在燃烧器1中燃烧；在二次进风时，通过还原剂进口加入还原剂，利用二次进风量对还原剂进行引流；在燃烧过程中，产生的烟气依次通过高温过热器2、低温过热器3、高温省煤器4、催化脱硝装置5、低温省煤器6、预热器7；其中，催化脱硝装置5内设置有多层催化剂，用于脱除烟气中的氮氧化物。在本实施例中，催化脱硝装置包括：脱硝介质喷枪、催化剂格栅、吹灰器，催化剂设置在催化剂格栅中。脱硝催化装置可根据煤种的差别、项目所在地排放标准的差别而调整，但单层催化脱硝段效率一般在50～70％之间。具体的，在二次进风引入还原剂时，可以不增加锅炉风量从而不改变锅炉配风对燃烧的影响，不降低锅炉热效率，此段脱硝效率可达50～65％；在锅炉低温省煤器6前段布置催化脱硝装置5，每层催化剂脱硝效率设计值为65％，进一步脱除烟气中氮氧化物使之达到超低排放要求，并充分降低烟气中还原剂含量不对低温预热器器造成腐蚀和阻塞。该燃煤锅炉上设置有多个吹灰器；其中，催化脱硝段的吹灰器与其它吹灰器通过一控制器控制协同运行。具体而言，吹灰器之间通过一并编程，避免了吹灰器同时运行造成的气量不足，吹灰效果不好，也减少了同时吹灰造成的锅炉运行参数不稳等情况。在本实施例中，在还原剂进口设置有预混式多通道脱硝喷枪，用于喷入还原剂，通过该还原剂进口喷入还原剂后脱硝效率为30～60％。喷枪用于将压缩二次风与还原剂利用压差喷入炉膛与烟气充分混合，在850～1050℃和有催化剂(320～400℃两个温度窗口内)的作用下，使还原剂与氮氧化物发生氧化还原反应，进行脱销降低氮氧化物排放。如图2所示，为化学反应的关系示意图。其中，还原剂选用5～9％的废氨水或者尿素溶液原剂，上述材料仅为示例性的举例，并不仅限于此，可根据业主实际生产情况和当地市场自由调配。在介绍了本专利技术示例性实施方式的燃烧锅炉之后，接下来，对本专利技术示例性实施方式的烟气氮氧化物低排放的方法进行介绍。该方法是利用上述烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉，在催化剂的作用下，通过还原剂与氮氧化物发生氧化还原反应，进行脱销降低氮氧化物排放。为了对上述烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉及方法进行更为清楚的解释，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉，其特征在于，包括：燃烧器、高温过热器、低温过热器、高温省煤器、催化脱硝装置、低温省煤器、预热器；其中，燃烧器上设置有进煤口、一次进风口、二次进风口、还原剂进口，进煤口用于添加煤，煤在燃烧器中燃烧；在燃烧器二次进风时，通过还原剂进口加入还原剂，利用二次进风量对还原剂进行引流；在燃烧过程中，产生的烟气依次通过高温过热器、低温过热器、高温省煤器、催化脱硝装置、低温省煤器、预热器；其中，催化脱硝装置内设置有多层催化剂，用于脱除烟气中的氮氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉，其特征在于，包括：燃烧器、高温过热器、低温过热器、高温省煤器、催化脱硝装置、低温省煤器、预热器；其中，燃烧器上设置有进煤口、一次进风口、二次进风口、还原剂进口，进煤口用于添加煤，煤在燃烧器中燃烧；在燃烧器二次进风时，通过还原剂进口加入还原剂，利用二次进风量对还原剂进行引流；在燃烧过程中，产生的烟气依次通过高温过热器、低温过热器、高温省煤器、催化脱硝装置、低温省煤器、预热器；其中，催化脱硝装置内设置有多层催化剂，用于脱除烟气中的氮氧化物。2.根据权利要求1所述的烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉，其特征在于，催化脱硝装置包括：脱硝介质喷枪、催化剂格栅、吹灰器，催化剂设置在催化剂格栅中。3.根据权利要求2所述的烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉，其特征在于，单层催化剂脱硝效率为65％。4.根据权利要求1所述的烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉，其特征在于，预热器包括：中温预热器、低温预热器。5.根据权利要求1所述的烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑毅，
申请(专利权)人：北京蓝图工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11