一种改性煤粉部分气化再燃NOx减排装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种改性煤粉部分气化再燃NOx减排装置，包括机械化学改性装置、部分气化炉、喷射器和锅炉，机械化学改性装置连接至部分气化炉，部分气化炉分别连接至喷射器和锅炉，喷射器连接至所述锅炉；部分气化炉包括本体以及设置在本体上的改性煤粉进口、煤气出口和半焦出口；改性煤粉进口与机械化学改性装置的出口连通，煤气出口连通至锅炉，半焦出口连通至喷射器的进口；锅炉包括再燃区，煤气出口和喷射器的出口均连通至再燃区。本发明专利技术还提供了一种上述装置的使用方法。本发明专利技术以煤为原料来实现NOx的超低排放，同时又可以从根本上降低设备投入成本。低设备投入成本。低设备投入成本。

【技术实现步骤摘要】
一种改性煤粉部分气化再燃NOx减排装置及方法


[0001]本专利技术涉及锅炉领域，尤其涉及一种改性煤粉部分气化再燃NOx减排装置及方法。

技术介绍

[0002]我国煤炭储量丰富，据统计，在我国煤炭占已探明一次性能源总量的92％。目前为止，我国能源消耗中，煤炭占比仍然高达56.7％，这意味着在未来相当长的时间内，煤炭在能源结构中仍然占据主导地位。
[0003]NOx(包括NO、NO2和N2O)是环境污染的主要来源之一。据十年一次的《第二次全国污染源普查公报》报道，2017年末，电力、热力生产和供应业NOx排放量169.24万吨，占工业源氮氧化物排放量的26.20％。随着各类环境问题的日渐突现和环保标准的逐渐严苛，进一步实现燃煤发电NOx的超低排放对能源环境的可持续发展具有重要意义。当前，由于相对较好的NOx脱除效果，以氨气、尿素等为还原剂的SCR和SNCR法是被使用得较多的燃煤烟气NOx脱除技术。但是上述两种方法均存在着严重缺陷，如：还原剂的大量消耗将会大幅度增加脱硝成本；另外，难以控制的氨泄漏问题间接降低NOx脱除效率的同时也导致了二次污染，严重时甚至危及工作人员的生命安全。
[0004]煤的部分气化是针对煤中不同组成部分具有不同反应特性的特点，对各组成部分实现分级利用，即：首先将煤的挥发分气化产生煤气(包括CH4、H2和CO等可燃性气体)，剩余难以气化的半焦通过燃烧处理，不再用于产生煤气。与传统的煤气化技术相比，煤的部分气化技术具有操作简单、运行成本低，煤气化后的产物挥发分含量低，方便储存和运输等优点。
[0005]中国专利号CN201910149021.2，公开日2019
‑
06
‑
11，记载了一种改性煤再燃脱硫脱硝的系统及其处理方法，该技术将改性煤粉喷入炉膛再燃区，形成富燃料，强还原性气氛，对烟气中的NOx进行还原。该技术的缺陷在于：改性煤粉虽具有一定的比表面积、孔隙结构和表面活性位点，但是相对于改性后制得的煤焦而言，改性煤粉比表面积、孔隙结构和表面活性位点还是较缺乏的，因此，直接将改性煤粉喷入炉膛再燃区，为NOx的还原提供反应场所的效果是比较有限的，有待于进一步提高；此外，直接将改性煤粉喷入炉膛再燃区，煤中的C、H等元素没有得到充分利用，影响还原性气氛的形成。
[0006]鉴于我国燃煤发电现有的主要NOx脱除技术存在的问题，本领域技术人员致力于开发一种改性煤粉部分气化再燃NOx减排装置，通过结合煤的部分气化和煤粉的机械化学改性的优势，实现燃煤NOx超低排放，促进煤炭资源的合理利用，从根本上降低设备投入成本。

技术实现思路

[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种改性煤粉部分气化再燃NOx减排装置，包括机械化学改性装置、部分气化炉、喷射器和锅炉，所述机械化学改性装置连接至所述部分气化炉，所述部分气化炉分别连接至所述喷射器和所述锅炉，所述喷射器连接至所述锅炉；
[0008]所述部分气化炉包括本体以及设置在所述本体上的改性煤粉进口、煤气出口和半焦出口；所述改性煤粉进口与所述机械化学改性装置的出口连通，所述煤气出口连通至所述锅炉，所述半焦出口连通至所述喷射器的进口；
[0009]所述锅炉包括再燃区，所述煤气出口和所述喷射器的出口均连通至所述再燃区。
[0010]进一步地，所述机械化学改性装置为气流磨。
[0011]进一步地，在使用所述机械化学改性装置对煤粉进行机械化学改性时，添加粉碎添加剂；或者向所述机械化学改性装置充入还原性气体或者部分氧化性气体，以调节粉碎气氛，其中，所述部分氧化性气体包括不同配比的O2、CO2、H2O。
[0012]进一步地，所述粉碎添加剂包括0.05％的钼酸盐、0.5％
‑
1.5％的硅烷系列偶联剂、钛酸酯系列偶联剂、铝钛复合偶联剂。
[0013]进一步地，所述锅炉的烟道连通至所述部分气化炉的半焦出口，以取部分烟气进行再循环补充输送。
[0014]进一步地，所述锅炉上设置有多个烟气抽取点并被配置为能够从不同的所述烟气抽取点抽取所述烟道上不同位置的烟气。
[0015]进一步地，所述机械化学改性装置输送至所述部分气化炉的改性煤粉的流量是可调节的。
[0016]进一步地，所述喷射器采用多级旋流配风方式。
[0017]进一步地，所述部分气化炉的所述煤气出口连通至所述机械化学改性装置与所述部分气化炉之间的煤粉输送通道，以将所述机械化学改性装置的出口输出的改性煤粉直接送入所述锅炉。
[0018]本专利技术还提供了一种使用如上所述的改性煤粉部分气化再燃NOx减排装置的方法，包括如下步骤：
[0019]将煤粉在所述机械化学改性装置中被机械化学改性；
[0020]将经所述机械化学改性装置改性后的所述煤粉经输送至所述部分气化炉进行部分气化反应；
[0021]将所述部分气化反应生成的煤气输送至所述锅炉的再燃区；
[0022]将所述部分气化反应生成的半焦经过所述喷射器输送至所述锅炉的所述再燃区。
[0023]本专利技术提供的改性煤粉部分气化再燃NOx减排装置及方法具有以下技术效果：
[0024]1、本专利技术将煤粉进行机械化学改性，以提高煤粉的比表面积、孔隙结构以及活性位点等物化性能，然后将改性后的煤粉进行部分气化反应，由于改性后煤粉的物化性能大幅度提升，使得煤粉的部分气化反应更容易发生，从而可以降低部分气化反应对部分汽化炉、温度、压力等的要求，从而达到控制成本的目的。
[0025]2、本专利技术通过添加粉碎添加剂和/或调节粉碎气氛，不仅可以强化煤粉的物理性能，同时也有利于煤粉表面还原性官能团或还原性气氛的形成，可进一步降低NOx的生成。
[0026]3、本专利技术中部分气化反应产生的煤气中含有大量的可燃性气体如CO、CH4及H2等，这些可燃性气体被输送至锅炉的再燃区进行燃烧反应，可以大量的消耗再燃区的氧气，促使再燃区还原性气氛的形成，从而促进NOx的还原。
[0027]4、本专利技术中部分气化反应产生的半焦经过高温喷射器也被输送至再燃区，由于是机械化学改性煤粉部分气化后生成的半焦，其比表面积、孔隙结构以及活性位点经部分气
化反应挥发分析出过程后将进一步增加，这为再燃区NOx的异相还原提供了足够的场所，促进NOx异相还原反应的发生，减少NOx的生成。
[0028]5、本专利技术以煤粉为原料，将部分气化反应生成的煤气和半焦喷入锅炉的再燃区，制造有利于NOx还原的环境。与现有SCR、SNCR等主要的NOx脱除技术相比，煤的价格低廉，反之SCR和SNCR技术中的还原剂成本较高，所以以煤为原料来实现NOx的超低排放可以从根本上降低成本。此外，部分气化产生的半焦通过喷入锅炉的再燃区为NOx的异相还原反应提供场所的方式实现二次利用，这也可以节约成本。
[0029]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0030]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性煤粉部分气化再燃NOx减排装置，其特征在于，包括机械化学改性装置、部分气化炉、喷射器和锅炉，所述机械化学改性装置连接至所述部分气化炉，所述部分气化炉分别连接至所述喷射器和所述锅炉，所述喷射器连接至所述锅炉；所述部分气化炉包括本体以及设置在所述本体上的改性煤粉进口、煤气出口和半焦出口；所述改性煤粉进口与所述机械化学改性装置的出口连通，所述煤气出口连通至所述锅炉，所述半焦出口连通至所述喷射器的进口；所述锅炉包括再燃区，所述煤气出口和所述喷射器的出口均连通至所述再燃区。2.如权利要求1所述的改性煤粉部分气化再燃NOx减排装置，其特征在于，所述机械化学改性装置为气流磨。3.如权利要求1所述的改性煤粉部分气化再燃NOx减排装置，其特征在于，在使用所述机械化学改性装置对煤粉进行机械化学改性时，添加粉碎添加剂；或者向所述机械化学改性装置充入还原性气体，以调节粉碎气氛。4.如权利要求3所述的改性煤粉部分气化再燃NOx减排装置，其特征在于，所述粉碎添加剂包括0.05％的钼酸盐、0.5％
‑
1.5％的硅烷系列偶联剂、钛酸酯系列偶联剂、铝钛复合偶联剂。5.如权利要求1所述的改性煤粉部分气化再燃NOx减排装置，其特征在于，所述锅炉的烟道连通至所述部...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘加勋，杨秀超，刘建国，韩向新，姜秀民，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：