燃煤鍋爐煙氣二段法脫硝裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬鍋爐煙氣脫硝技術(shù)，具體是燃煤鍋爐煙氣二段法脫硝裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13271 — 2014)將氮氧化物列入燃煤鍋爐煙氣排放檢測(cè)限值項(xiàng)目，在用燃煤鍋爐(生物質(zhì)鍋爐按燃煤鍋爐標(biāo)準(zhǔn))煙氣中氮氧化物濃度限值400mg/m3以下，新建燃煤鍋爐(生物質(zhì)鍋爐按燃煤鍋爐標(biāo)準(zhǔn))煙氣中氮氧化物濃度限值300mg/m3以下。由于燃煤/生物質(zhì)鍋爐的構(gòu)造、使用的燃料及燃燒方法及尾氣處理方式等原因所制約，氮氧化物濃度一般在500mg/m3以上，要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定難度很大。國(guó)外普遍使用的煙氣末端脫硝技術(shù)由于設(shè)備投資大、運(yùn)行費(fèi)用高難以推廣。有文獻(xiàn)提出利用生物質(zhì)再燃燒脫硝可還原氮氧化物，生物質(zhì)是一種含有較低氮和硫成分的可再生能源，用生物質(zhì)作再燃燃料替代部分化石燃料，可減少N0x、S02的生成量以及CO 2的排放。生物質(zhì)熱解產(chǎn)生大量氣態(tài)揮發(fā)物，主要包括CO、H2、014和C mHn、CO2等混合氣體，在再燃過(guò)程中起到很大的作用。但是由于普通10t/h以下的燃煤/生物質(zhì)鍋爐爐膛空間小，再燃燃料在爐膛內(nèi)逗留時(shí)間短、反應(yīng)時(shí)間不夠等原因，利用生物質(zhì)燃料再燃燒脫硝效果并不明顯，再燃燃料燃燒不充分易從煙道排出降低了再燃燃料的利用率，因此生物質(zhì)燃料也不是極理想的再燃燃料。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種燃煤鍋爐煙氣二段法脫硝裝置。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)原理
[0005]降低氮氧化物排放目前有兩類(lèi)比較經(jīng)濟(jì)有效的方法:
[0006]一是通過(guò)改善鍋爐的燃燒方法，控制空氣含氧量、降低主燃燒區(qū)溫度來(lái)減少氮氧化物的生成量，采用相當(dāng)于鍋爐空氣總量20?25%凈化后的低氧煙氣再循環(huán)燃燒方式可減少20%以上氮氧化物的生成量。
[0007]二是還原在鍋爐燃燒過(guò)程生成的氮氧化物以減少氮氧化物的排放，利用燃料分級(jí)燃燒方式來(lái)達(dá)到此目的。燃料再燃消減高溫?zé)煔庵蠳Ox的生成量是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程包括在微富燃料條件下再燃燃料的部分氧化、碳?xì)浠鶊F(tuán)與氮氧化物反應(yīng)以及中間含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。再燃燃料的選擇、在爐膛內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間、燃料燃燒需氧量、再燃燒區(qū)域煙氣含氧量均對(duì)氮氧化物的還原率有影響。國(guó)外工業(yè)應(yīng)用中的再燃燃料主要是天然氣，但由于我國(guó)是貧氣國(guó)家，國(guó)內(nèi)天然氣主要集中在中西部地區(qū)，應(yīng)用不方便，且價(jià)格較昂貴，所以天然氣并不是最適宜的再燃燃料，根據(jù)我國(guó)國(guó)情，利用生物質(zhì)熱解氣作為鍋爐再燃燃料，是最經(jīng)濟(jì)有效的。生物質(zhì)熱解氣成份主要含CO(—氧化碳)、H2 (氫)、CH4 (甲烷)、CmHn (烴)等成份的可燃?xì)怏w，含焦油的生物質(zhì)氣在900°C以上的高溫氛圍下裂解生成簡(jiǎn)單烴類(lèi)及其相應(yīng)的自由基，它們的反應(yīng)活性高于由天然氣中的甲烷轉(zhuǎn)化而來(lái)的自由基，與氮氧化物產(chǎn)生反應(yīng)可以提高氮氧化物還原效率，可以達(dá)到以天然氣為再燃燃料相同的還原效率，但費(fèi)用可節(jié)省一半以上。
[0008]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:
[0009]燃煤鍋爐煙氣二段法脫硝裝置，由生物質(zhì)氣化爐、鍋爐、布袋除塵器、主引風(fēng)機(jī)、煙氣弓I風(fēng)機(jī)、混氣室、鼓風(fēng)機(jī)、煙囪構(gòu)成。所述鍋爐設(shè)有燃盡風(fēng)入口、生物質(zhì)氣入口、煙氣出口、混合煙氣入口和鍋筒。所述生物質(zhì)氣化爐設(shè)有空氣入口和生物質(zhì)氣出口。所述混氣室設(shè)有空氣入口 a、煙氣入口 b和混合氣出口 C。
[0010]所述生物質(zhì)氣化爐7的生物質(zhì)氣出口與鍋爐的生物質(zhì)氣入口連接；鍋爐的煙氣出口與布袋除塵器的入口連接，布袋除塵器的出口通過(guò)煙氣管道分別與主引風(fēng)機(jī)、煙氣引風(fēng)機(jī)的入口連接；主引風(fēng)機(jī)的出口與煙囪的入口連接；混氣室的空氣入口 a、煙氣入口 b和混合氣出口 c分別與鼓風(fēng)機(jī)的出口、煙氣引風(fēng)機(jī)的出口和鍋爐的混合煙氣入口連接。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果:
[0012]1.采用本實(shí)用新型運(yùn)行時(shí)可以減少環(huán)保治理設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，通過(guò)抑制氮氧化物生成、還原已生成的氮氧化物達(dá)到減少鍋爐煙氣排放到大氣中的氮氧化物濃度之目的。由于投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、鍋爐效率提高、無(wú)須改造鍋爐結(jié)構(gòu)或更換鍋爐達(dá)到環(huán)保要求，令企業(yè)易于接受，使本發(fā)明方法具有廣闊的推廣前景。
[0013]2.由于實(shí)用新型運(yùn)行時(shí)采用生物質(zhì)氣為再燃燒燃料，還可以減少二氧化碳排放量。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型燃煤鍋爐煙氣二段法脫硝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:燃盡風(fēng)入口 1、鍋爐2、煙氣出口 3、布袋除塵器4、煙囪5、空氣入口 6、生物質(zhì)氣化爐7、鼓風(fēng)機(jī)8、混氣室9、煙氣引風(fēng)機(jī)10、煙氣管道11、主引風(fēng)機(jī)12、鍋筒13、生物質(zhì)氣入口 14、混合煙氣入口 15。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體使用對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0017]1.本實(shí)用新型燃煤鍋爐煙氣二段法脫硝裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，燃煤鍋爐煙氣二段法脫硝裝置由生物質(zhì)氣化爐7、鍋爐2、布袋除塵器4、主引風(fēng)機(jī)12、煙氣引風(fēng)機(jī)10、混氣室9、鼓風(fēng)機(jī)8、煙囪5構(gòu)成。所述鍋爐2設(shè)有燃盡風(fēng)入口 1、生物質(zhì)氣入口 14、煙氣出口 3、混合煙氣入口 15和鍋筒13。所述生物質(zhì)氣化爐7設(shè)有空氣入口 6和回燃煙氣出口。所述混氣室9設(shè)有空氣入口 a、煙氣入口 b和混合氣出口 C。
[0018]所述生物質(zhì)氣化爐7的回燃煙氣出口與鍋爐2的回燃煙氣入口 14相連接；鍋爐6的煙氣出口 3與布袋除塵器4的入口相連接，布袋除塵器4的出口通過(guò)煙氣管道11分別與主引風(fēng)機(jī)12、煙氣引風(fēng)機(jī)10的入口連接；主引風(fēng)機(jī)12的出口與煙囪5的入口連接；混氣室9的空氣入口 a、煙氣入口 b和混合氣出口 c分別與鼓風(fēng)機(jī)8的出口、煙氣引風(fēng)機(jī)10的出口和鍋爐2的混合煙氣入口 15連接。
[0019]2.燃煤鍋爐煙氣二段法脫硝裝置用于燃煤鍋爐煙氣二段法脫硝的方法的步驟如下:
[0020]2.1)第一段:鍋爐煙氣循環(huán)回燃減少氮氧化物生成
[0021]煙氣引風(fēng)機(jī)10抽取經(jīng)布袋除塵器4凈化后的煙氣進(jìn)入混氣室9，與鼓風(fēng)機(jī)8送來(lái)的自然空氣混合，經(jīng)鍋爐混合煙氣入口 15送入鍋爐2內(nèi)助燃，由于布袋除塵器4凈化后的煙氣中的氧含量一般在13 %以內(nèi)，自然空氣中的氧含量21 %，混合后的助燃?xì)怏w氧含量19%左右，過(guò)量空氣系數(shù)α >1，因此可使主燃燒區(qū)在微富氧工況下燃燒而溫度降低，從而減少氮氧化物的生成。
[0022]第一段目的為控制氮氧化物生成量，主要由鼓風(fēng)機(jī)8、混氣室9、煙氣引風(fēng)機(jī)10、煙氣管道11組成煙氣回燃系統(tǒng)。鍋爐總風(fēng)量不變，助燃空氣以布袋除塵器4凈化后的煙氣量20?25 %加自然空氣75?80 %構(gòu)成，主燃燒區(qū)溫度控制在750°C?850°C時(shí)可減少氮氧化物生成量20?30%，主燃燒區(qū)燃料燃燒后的煙氣中的氧含量小于3%，有利于在第二段的生物質(zhì)氣再燃燒過(guò)程中加速還原主燃燒區(qū)生成的氮氧化物。
[0023]2.2)第二段:生物質(zhì)氣再燃燒還原已生成的氮氧化物
[0024]生物質(zhì)氣化爐7產(chǎn)生的未經(jīng)凈化的含焦油生物質(zhì)氣經(jīng)鍋爐2的了生物質(zhì)氣入口 14噴入鍋爐爐膛，噴入位置緊貼主燃燒區(qū)上方、鍋爐爐膛中部形成再燃燒區(qū)，生物質(zhì)氣進(jìn)入爐膛后立即被引燃。生物質(zhì)氣的高位發(fā)熱量在15MJ/m 3燃燒時(shí)的理論空氣量為3.65m3/m3、焦油含量10?15%，在再燃燒區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)α < I工況下燃燒時(shí)耗氧量大，形成欠氧還原氣氛逼使氮氧化物還原為氮分子，煙氣中的氧含量小于3 %時(shí)氮氧化物的還原效率極高。此時(shí)生物質(zhì)氣為不完全燃燒，燃燒溫度800°C?90(TC;在主引風(fēng)機(jī)12負(fù)壓作用下設(shè)在鍋爐爐膛上部的燃盡風(fēng)入口涌入自然空氣形成燃盡區(qū)，過(guò)量空氣系數(shù)α > I使燃料在富氧工況下完全燃燒并產(chǎn)生1100?1300°C高溫，在高溫氛圍下生物質(zhì)氣內(nèi)的焦油因裂解而產(chǎn)生激烈反應(yīng)，繼續(xù)還原氮氧化物。煙氣從鍋爐2的煙氣出口 3排出，經(jīng)布袋除塵器4除塵后進(jìn)入主引風(fēng)機(jī)12入口，通過(guò)引風(fēng)機(jī)12出口經(jīng)煙囪5排入大氣。由于鍋爐燃燒時(shí)的總風(fēng)量沒(méi)有改變，排出煙氣中的氧含量仍可控制在13%以內(nèi)。
[0025]第二段目的為還原氮氧化物，由生物質(zhì)氣化爐7、燃盡風(fēng)入口 1、主引風(fēng)機(jī)12組成再燃燒系統(tǒng)，鍋爐總熱量不變。熱量以生物質(zhì)氣化爐7產(chǎn)生的生物質(zhì)氣熱量20?25%和鍋爐燃料熱量75?80%構(gòu)成，燃盡區(qū)溫度1100°C?1300°C時(shí)可減少氮氧化物濃度30?40%,由于鍋爐總熱量沒(méi)有改變，燃盡區(qū)溫度較高使熱交換率提高、燃料充分燃燒，分段燃燒后的鍋爐效率比采用原燃燒方式的鍋爐效率高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.燃煤鍋爐煙氣二段法脫硝裝置，其特征在于，由生物質(zhì)氣化爐(7)、鍋爐(2)、布袋除塵器(4)、主引風(fēng)機(jī)(12)、煙氣引風(fēng)機(jī)(10)、混氣室(9)、鼓風(fēng)機(jī)(8)、煙囪(5)構(gòu)成，所述鍋爐(2)設(shè)有燃盡風(fēng)入口(I)、生物質(zhì)氣入口(14)、煙氣出口(3)、混合煙氣入口(15)和鍋筒(13);所述生物質(zhì)氣化爐(7)設(shè)有空氣入口(6)和生物質(zhì)氣出口 ；所述混氣室(9)設(shè)有空氣入口 a、煙氣入口 b和混合氣出口 c ； 所述生物質(zhì)氣化爐(7)的生物質(zhì)氣出口與鍋爐(2)的生物質(zhì)氣入口(14)相連接；鍋爐(2)的煙氣出口(3)與布袋除塵器(4)的入口連接，布袋除塵器(4)的出口通過(guò)煙氣管道分別與主引風(fēng)機(jī)(12)、煙氣引風(fēng)機(jī)(10)的入口連接；主引風(fēng)機(jī)(12)的出口與煙囪(5)的入口連接；混氣室(9)的空氣入口 a、煙氣入口 b和混合氣出口 c分別與鼓風(fēng)機(jī)(8)的出口、煙氣引風(fēng)機(jī)(10)的出口和鍋爐⑵的混合煙氣入口(15)連接。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了燃煤鍋爐煙氣二段法脫硝裝置，由生物質(zhì)氣化爐、鍋爐、布袋除塵器、主引風(fēng)機(jī)、煙氣引風(fēng)機(jī)、混氣室、鼓風(fēng)機(jī)、煙囪構(gòu)成，其中由鼓風(fēng)機(jī)、混氣室、煙氣引風(fēng)機(jī)、煙氣管道組成煙氣回燃系統(tǒng)；由生物質(zhì)氣化爐、燃盡風(fēng)入口、主引風(fēng)機(jī)組成再燃燒系統(tǒng)。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)：1.采用本實(shí)用新型運(yùn)行時(shí)可以減少環(huán)保治理設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，通過(guò)抑制氮氧化物生成、還原已生成的氮氧化物達(dá)到減少鍋爐煙氣排放到大氣中的氮氧化物濃度之目的。由于無(wú)須改造鍋爐結(jié)構(gòu)或更換鍋爐達(dá)到環(huán)保要求，令企業(yè)易于接受，使本實(shí)用新型具有廣闊的推廣前景。2.由于實(shí)用新型運(yùn)行時(shí)采用生物質(zhì)氣為再燃燒燃料，還可以減少二氧化碳排放量。
【IPC分類(lèi)】B01D53-56, F23J15-02, F23C1-04, F23C9-08
【公開(kāi)號(hào)】CN204478025
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520133944
【發(fā)明人】李毅強(qiáng)
【申請(qǐng)人】李毅強(qiáng)
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年3月9日