用硫酸钙控制循环流化床锅炉氮氧化物的排放系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种用硫酸钙控制循环流化床锅炉氮氧化物排放的系统及方法，系统包括：燃烧室，在高度方向上分为密相区和稀相区；密相区设有与燃料给入口、脱硫剂给入口及多个硫酸钙给入口；密相区设有第一送风口；稀相区设有多个第二送风口；气固分离器，上部与稀相区连接，下部通过下部立管连接回料阀，回料阀通过返料斜腿连接密相区。本发明专利技术通过合理调整一、二次风配比，控制密相区为强还原性气氛，有利于抑制NOx的生成，同时还原性气氛下生成CaS的固硫反应也有利于提高脱硫剂的利用率，另外通过设置多个硫酸钙给入口给入硫酸钙，能够提高硫酸钙在还原性气氛下分解为硫化钙的转化率，进而发挥对NOx的强烈还原作用，有效降低氮氧化物的排放。化物的排放。化物的排放。

【技术实现步骤摘要】
用硫酸钙控制循环流化床锅炉氮氧化物的排放系统及方法


[0001]本专利技术涉及循环流化床(CFB)锅炉污染物控制领域，具体为一种用硫酸钙控制循环流化床锅炉氮氧化物排放的系统及方法。

技术介绍

[0002]传统化石能源的利用将逐步收紧，污染物排放的治理也会朝着更高标准、更严要求、更精细化落实的方向发展。循环流化床锅炉燃料适应范围广、燃烧效率高，且自身具有炉内高效脱硫和低NOx原始排放的双重优势，近年来在国内外得到迅速发展和应用。但随着超低排放标准的提出，其优势不再突显。深入挖掘循环流化床炉内低成本控制污染物排放的潜能，成为推动其发展的内生动力。
[0003]一般地，CFB锅炉采用炉内添加脱硫剂(石灰石等)的方式吸收燃料燃烧过程产生的硫氧化物实现脱硫，但该方式往往会引起NOx的变化。由于石灰石脱硫过程富余的CaO对煤等固体燃料中的挥发分氮转变为NOx 具有较强的催化作用，因此添加石灰石减少SO2排放的同时，通常会造成氮氧化物排放的增加。为满足NOx的超低排放要求，工业锅炉通常采用二级脱硝的方式，即首先利用低氮燃烧技术，降低NOx原始排放浓度，然后再结合SCR(Selective Catalytic Reduction，即选择性催化还原法)或 SNCR(Selective Non
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CatalyticReduction，即选择性非催化还原)技术进行烟气深度脱硝。但如果在循环流化床中安装烟气脱硝装置，不仅会增加占地面积、投资成本及运行人员操作难度，而且还削弱了CFB锅炉中天然低NOx排放的优势，降低其市场竞争力。
[0004]因此，为解耦循环流化床锅炉炉内高效脱硫与脱氮之间的矛盾，满足日益严格的污染物排放标准要求，需优化炉内喷钙方式，开发一种新型、高效的低氮燃烧技术，探索出实现NOx和SO2的原始双超低排放的新路径。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，本专利技术提供了一种用硫酸钙控制循环流化床锅炉氮氧化物排放的系统及方法，能够实现NOx的深度减排。
[0006]本专利技术提供一种用硫酸钙控制循环流化床锅炉氮氧化物排放的系统，包括：燃烧室，燃烧室在高度方向上分为位于下部的密相区和位于上部的稀相区；密相区设有与燃料仓连接的燃料给入口、与脱硫剂仓连接的脱硫剂给入口及与硫酸钙仓连接的多个硫酸钙给入口；密相区设有第一送风口；稀相区设有多个第二送风口；气固分离器，气固分离器的上部与稀相区连接，气固分离器的下部通过下部立管连接回料阀，回料阀通过返料斜腿连接密相区。
[0007]本专利技术用硫酸钙控制循环流化床锅炉氮氧化物排放的系统结构简单、占地较少，成本较低，操作简便；能够实现氮氧化物的深度减排，解耦循环流化床锅炉炉内高效脱硫与脱氮之间的矛盾。
[0008]本专利技术的可选技术方案中，还包括除尘器及飞灰收集装置，除尘器与气固分离器
连接，飞灰收集装置与除尘器的出口连接，飞灰收集装置用于收集气固分离器分离出来的除尘灰。
[0009]根据该技术方案，除尘器能够对气固分离器分离出来的烟气进行净化，降低烟气对环境的污染；飞灰收集装置收集的除尘灰中含有大量硫酸钙，以部分除尘灰替代硫酸钙加入密相区，节约了硫酸钙的用量，实现了硫酸钙的重复利用，提高了系统的经济性。
[0010]本专利技术的可选技术方案中，燃料仓与密相区通过燃料下料管连通，脱硫剂仓与密相区通过脱硫剂下料管连通，燃料下料管上设有硫酸钙第一给入口，脱硫剂下料管上设有硫酸钙第二给入口，回料阀设有硫酸钙第三给入口，燃烧室的密相区设有硫酸钙第四给入口。
[0011]根据该技术方案，多点给入硫酸钙的方式，提高了硫酸钙在密相区的分布均匀性，且使硫酸钙与燃料、脱硫剂及循环物料充分接触混合，有利于提高脱氮效率。
[0012]本专利技术另提供一种用硫酸钙控制循环流化床锅炉氮氧化物排放的方法，利用上述的用硫酸钙控制循环流化床锅炉氮氧化物排放的系统，包括以下步骤：
[0013]氮氧化物初步减排步骤：燃料送入密相区，按照规定的一、二次送风比经第一送风口、第二送风口向燃烧室内送入空气，使燃料在燃烧室内分级燃烧，并在密相区形成还原性气氛，在稀相区形成氧化性气氛；燃料中的氮元素在密相区首先被氧化成氮氧化物，后被还原成N2。
[0014]氮氧化物深度减排步骤：硫酸钙从硫酸钙仓经各多个硫酸钙给入口进入密相区，在密相区强烈的还原性气氛下，分解生成硫化钙，用以还原燃料燃烧过程中生成的NOx，实现对氮氧化物的深度减排。
[0015]本专利技术在采用一二次风分级燃烧技术抑制NOx生成和炉内喷钙技术降低SO2排放的基础上，在炉膛密相区分别设置多级硫酸钙给入口，通过合理调节一二次风配比，使炉膛密相区整体呈强还原性气氛，促进硫酸钙在还原性气氛下的受热分解，以生成对NOx具有强烈还原作用的硫化钙，从而解耦炉内脱硫与氮氧化物减排的矛盾，实现循环流化床锅炉NOx和SO2的原始双超低排放。
[0016]本专利技术的可选技术方案中，氮氧化物初步减排步骤中：一次风的送风比例为40
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60％，密相区的过量空气系数小于0.9，CO浓度大于5000ppm，稀相区的过量空气系数为1.1
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1.3。
[0017]本专利技术的可选技术方案中，脱硫剂给入口位于燃料给入口的上方，燃烧室内的温度均匀并保持在800
‑
950℃。
[0018]根据该技术方案，该温度及该位置下，有利于保证脱硫反应的进行，提高脱硫效率。
[0019]本专利技术的可选技术方案中，硫酸钙在密相区从不同高度多点给入，给入方式包括：与燃料混合后通过燃料给入口给入；与脱硫剂混合后通过脱硫剂给入口给入；从返料斜腿的出口送入；以及直接送入密相区中的一种或多种。
[0020]根据该技术方案，多点给入硫酸钙的方式，提高了硫酸钙在密相区的分布均匀性，且使硫酸钙与燃料、脱硫剂及循环物料充分接触混合，有利于提高脱氮效率。
[0021]本专利技术的可选技术方案中，当燃料中的含硫量大于3％时，硫酸钙的给入量为0，当燃料中的含硫量小于3％时，需根据NO原始排放浓度控制目标进行调整，以确定硫酸钙的加
入量。
[0022]根据该技术方案，针对不同含硫量的燃料，硫酸钙的添加量不同，提高了氮氧化物减排的精确性，有利于提高氮氧化物脱除的效率。
[0023]本专利技术的可选技术方案中，还包括测定气固分离器分离出来的除尘灰中硫酸钙的含量，以及在测定除尘灰中硫酸钙的含量后，以部分除尘灰代替硫酸钙加入密相区。
[0024]根据该技术方案，有利于实现硫酸钙的重复利用，节约硫酸钙的用量，降低成本，提高系统的经济性。
[0025]本专利技术具有以下优点及突出性的技术效果：
[0026]①
通过一、二次送风口合理调整一、二次风配比，控制密相区为强还原性气氛，有利于抑制NOx的生成，同时还原性气氛下生成CaS的固硫反应，能够提高脱硫剂的利用率，减少脱硫剂的使用量。
[0027]②
通过多个硫酸钙给入口在密相区给入硫酸钙，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用硫酸钙控制循环流化床锅炉氮氧化物排放的系统，其特征在于，包括：燃烧室，所述燃烧室在高度方向上分为位于下部的密相区和位于上部的稀相区；所述密相区设有与燃料仓连接的燃料给入口、与脱硫剂仓连接的脱硫剂给入口及与硫酸钙仓连接的多个硫酸钙给入口；所述密相区设有第一送风口；所述稀相区设有多个第二送风口；气固分离器，所述气固分离器的上部与所述稀相区连接，所述气固分离器的下部通过下部立管连接回料阀，所述回料阀通过返料斜腿连接所述密相区。2.根据权利要求1所述的用硫酸钙控制循环流化床锅炉氮氧化物排放的系统，其特征在于，还包括除尘器及飞灰收集装置，所述除尘器与所述气固分离器连接，所述飞灰收集装置与所述除尘器的出口连接，所述飞灰收集装置用于收集所述气固分离器分离出来的除尘灰。3.根据权利要求1所述的用硫酸钙控制循环流化床锅炉氮氧化物排放的系统，其特征在于，所述燃料仓与所述密相区通过燃料下料管连通，所述脱硫剂仓与所述密相区通过脱硫剂下料管连通，所述燃料下料管上设有硫酸钙第一给入口，所述脱硫剂下料管上设有硫酸钙第二给入口，所述回料阀设有硫酸钙第三给入口，所述燃烧室的密相区设有硫酸钙第四给入口。4.一种用硫酸钙控制循环流化床锅炉氮氧化物排放的方法，其特征在于，利用权利要求1至3中任一权利要求所述的用硫酸钙控制循环流化床锅炉氮氧化物排放的系统，包括以下步骤：氮氧化物初步减排步骤：燃料送入所述密相区，按照规定的一、二次送风比经所述第一送风口、所述第二送风口向所述燃烧室内送入空气，使燃料在所述燃烧室内分级燃烧，并在所述密相区形成还原性气氛，在稀相区形成氧化性气氛；燃料中的氮元素在所述密相区首先被氧化成氮氧化物，后被还原成N2，燃料中的硫元素则在燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆仲泱，余春江，闫碧晨，王勤辉，程乐鸣，方梦祥，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：