一種超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于燃煤發(fā)電環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家對環(huán)保的日益重視，火電廠的污染物排放控制越來越嚴格。根據(jù)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》，中東部地區(qū)新建燃煤發(fā)電機組放要達到燃氣機組排放限值(50mg/m3)，超低排放將是未來燃煤電站發(fā)展的趨勢。
[0003]目前，煤粉鍋爐的脫硝方式主要采用低氮燃燒技術(shù)結(jié)合選擇性催化還原脫硝技術(shù)(SCR)或選擇性非催化還原脫硝技術(shù)(SNCR)。選擇性非催化還原脫硝技術(shù)(SNCR)無需使用催化劑，對鍋爐本體改動少、成本低，但由于煤粉鍋爐中還原劑與N0混合均勻性差，反應(yīng)時間短，脫硝效率僅為30?40%。只有循環(huán)流化床鍋爐上才能實現(xiàn)70?80%的脫硝效率，因此其在使用上受到了很大的限制。
[0004]選擇性催化還原脫硝技術(shù)(SCR)是目前煤粉鍋爐的主流脫硝技術(shù)，市場占有率超過95%，脫硝效率一般能達到80?90%，但其在使用中也存在一些問題:
[0005]⑴需要在鍋爐尾部煙道布置催化劑層，改造項目施工難度大，且催化劑層存在本體阻力、影響了機組的運行經(jīng)濟性；
[0006]⑵催化劑有使用壽命，失活后需要定期更換，后續(xù)成本高，且失活脫硝催化劑難再生和處理，容易造成環(huán)境污染；
[0007]⑶采用氨作為還原劑后容易發(fā)生氨逃逸，由于催化劑會氧化生成三氧化硫，與氨反應(yīng)粘附在受熱面上；
[0008]⑷脫硝反應(yīng)需要使用氨基還原劑，運行成本高、有潛在的安全問題，且氨基還原劑在生產(chǎn)過程中本身就需要消耗大量的能量，對環(huán)境也存在污染。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定，無需使用氨基還原劑即可完成脫硝反應(yīng)，脫硝效率高、不增加運行成本，可用于現(xiàn)有煤粉鍋爐改造，也可用于新建煤粉鍋爐的設(shè)計。
[0010]為了達到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0011]—種超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，包括爐膛1、鍋爐燃燒器2以及設(shè)置在爐膛1內(nèi)的水冷壁受熱面3、屏式受熱面4和對流受熱面5 ；
[0012]所述鍋爐燃燒器2為帶有還原劑發(fā)生裝置的鍋爐燃燒器，能夠生成還原劑C0 ;
[0013]所述鍋爐燃燒器2包括低氮燃燒器LNB和燃盡風0FA ；
[0014]所述水冷壁受熱面3、屏式受熱面4和對流受熱面5表面的金屬氧化物經(jīng)過活化處理，具有良好的催化性能，能夠促進煙氣中的C0與02發(fā)生氧化反應(yīng)生成C0 2，從而回收化學不完全損失q3，提高鍋爐熱效率并使C0排放控制在允許范圍；同時促進煙氣中的N0與C0等發(fā)生還原反應(yīng)；
[0015]對于難燃煤種，為加強脫硝反應(yīng)效率，沿煙氣流程方向的水冷壁受熱面3、屏式受熱面4和對流受熱面5上設(shè)置附著催化劑層A或在尾部煙道設(shè)置獨立催化劑層B ;
[0016]所述鍋爐排煙中氧濃度為0?4.5%，因此排煙熱損失較常規(guī)煤粉鍋爐低，鍋爐排煙熱損失為1%?4%。
[0017]所述燃盡風0FA調(diào)節(jié)還原劑C0與N0的摩爾比的方法為:增加燃盡風0FA是位于低氮燃燒器LNB上部的一股單獨送入的熱風，增加燃盡風0FA的總風量可以降低還原劑C0與N0的摩爾比，減少燃盡風0FA的總風量可以增加還原劑C0與N0的摩爾比。
[0018]所述還原劑C0與N0的摩爾比為(0.5?6):1。
[0019]所述鍋爐燃燒器2生成的還原劑C0濃度為100?lOOOppm，鍋爐燃燒器2區(qū)域的過量空氣系數(shù)為0.5?0.8，爐膛1出口過量空氣系數(shù)為1.0?1.2。
[0020]所述附著催化劑層A和獨立催化劑層B的表面溫度為200°C?1000°C。
[0021]所述附著催化劑層A和獨立催化劑層B為鐵、銅、鎳、錳、鈷、鈦、鋁或稀土金屬及其氧化物的多種混合物，根據(jù)反應(yīng)溫度和布置位置的變化有所不同。
[0022]所述附著催化劑層A附著在爐內(nèi)水冷壁受熱面3、屏式受熱面4和對流受熱面5的全部外表面或部分外表面。
[0023]所述附著催化劑層A采用噴涂、熔敷或堆焊方式附著，附著層厚度為0.1?5mm。
[0024]所述獨立催化劑層B采用板式催化或蜂窩催化劑，布置一層或多層。
[0025]本實用新型的核心內(nèi)容是通過對爐膛燃燒工況的調(diào)整，即利用低氮燃燒器LNB深度空氣分級以減少N0的原始生成量，利用燃盡風0FA調(diào)節(jié)還原劑C0與N0的摩爾比，促使還原反應(yīng)發(fā)生，在保證與氨法脫硝技術(shù)相近的脫硝效率同時，大幅度降低脫硝裝置成本和脫硝花費。
[0026]和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型具備如下優(yōu)點:
[0027]1、采用深度分級燃燒等方式，在爐膛中實現(xiàn)更低的氮排放，降低生成的煙氣N0x濃度。
[0028]2、采用C0替代冊13作為脫硝還原劑，避免了氨源的安全隱患，系統(tǒng)簡單，C0為燃燒產(chǎn)物、運行成本低廉。
[0029]3、采用附著催化劑層方式時可以不設(shè)置獨立催化劑床層，大幅度降低爐膛改造成本，高效利用有限的爐膛空間。
[0030]4、催化劑采用廉價金屬及其氧化物，大幅度降低催化劑成本。
[0031 ] 5、催化劑不包含重金屬，廢棄后無處置問題。
【附圖說明】
[0032]圖1為本實用新型的實例1的布置示意圖。
[0033]圖2為本實用新型的實例2的布置示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明。
[0035]實施例1
[0036]如圖1所示的超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，包括爐膛1、帶有還原劑發(fā)生裝置的鍋爐燃燒器2以及設(shè)置在爐膛1內(nèi)的水冷壁受熱面3、屏式受熱面4和對流受熱面5。鍋爐運行期間利用低氮燃燒器LNB深度空氣分級，燃燒過量空氣系數(shù)為0.6, N0的原始生成量為120ppm，利用燃盡風0FA調(diào)節(jié)C0與N0的摩爾比為2.5，C0生成濃度為300ppm，燃燒區(qū)域溫度1100°C。為提高脫硝反應(yīng)效率，在屏式受熱面4上熔敷附著了 1_厚度的附著催化劑層A，屏式受熱面4的表面溫度為750°C，附著催化劑層的主要成份是Fe203和CuO。經(jīng)過脫硝反應(yīng)后N0排放濃度降低至20ppm，脫硝效率83%。
[0037]實施例2
[0038]如圖2所示的超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，為提高脫硝效率設(shè)置了獨立的獨立催化劑層B，獨立催化劑層B采用蜂窩催化劑，布置1層，附著催化劑層的主要成份是Fe203和稀土元素的氧化物。經(jīng)過脫硝反應(yīng)后N0排放濃度降低至lOppm，脫硝效率提高至92%。
[0039]實施例3
[0040]本實施例超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，低氮燃燒器LNB燃燒過量空氣系數(shù)為0.8，N0的原始生成量為200ppm，利用燃盡風0FA調(diào)節(jié)C0與N0的摩爾比為3，對應(yīng)C0生成濃度為600ppm，燃燒區(qū)域溫度1200°C。在屏式受熱面4和對流受熱面5上采用熔敷附著了 1.5mm厚度的附著催化劑層A，屏式受熱面4的表面溫度為800°C，對流受熱面5的表面溫度為600°C，附著催化劑層的主要成份是Fe203和CuO。經(jīng)過脫硝反應(yīng)后NO排放濃度降低至50ppm，脫硝效率75%。
[0041]實施例4
[0042]本實施例超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，N0的原始生成量為lOOpprn，C0與NO的摩爾比為2，對應(yīng)C0生成濃度為200ppm。在對流受熱面5上采用噴涂附著了 0.5mm厚度的附著催化劑層A。經(jīng)過脫硝反應(yīng)后N0排放濃度降低至40ppm，脫硝效率60%。
[0043]實施例5
[0044]本實施例超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，在屏式受熱面4噴涂了 0.5mm的附著催化劑層A，其主要成分是Fe203和CuO。在對流受熱面5上噴涂了 1mm的附著催化劑層A，其主要成分是Fe203和Ni。
【主權(quán)項】
1.一種超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，包括爐膛(1)、鍋爐燃燒器(2)以及設(shè)置在爐膛(1)內(nèi)的水冷壁受熱面(3)、屏式受熱面(4)和對流受熱面(5); 其特征在于:所述鍋爐燃燒器(2)為帶有還原劑發(fā)生裝置的鍋爐燃燒器，能夠生成還原劑C0 ; 所述鍋爐燃燒器(2)包括低氮燃燒器LNB和燃盡風OFA ; 所述水冷壁受熱面(3)、屏式受熱面(4)和對流受熱面(5)表面的金屬氧化物經(jīng)過活化處理； 對于難燃煤種，為加強脫硝反應(yīng)效率，沿煙氣流程方向的水冷壁受熱面(3)、屏式受熱面(4)和對流受熱面(5)上設(shè)置附著催化劑層(A)或在尾部煙道設(shè)置獨立催化劑層(B); 所述鍋爐排煙中氧濃度為0?4.5%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，其特征在于:所述還原劑C0與NO的摩爾比為(0.5?6):lo3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，其特征在于:所述鍋爐燃燒器⑵生成的還原劑C0濃度為100?lOOOppm，鍋爐燃燒器⑵區(qū)域的過量空氣系數(shù)為0.5?0.8，爐膛(1)出口過量空氣系數(shù)為1.0?1.2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，其特征在于:所述附著催化劑層㈧和獨立催化劑層⑶的表面溫度為200°C?1000°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，其特征在于:所述附著催化劑層㈧附著在爐內(nèi)水冷壁受熱面(3)、屏式受熱面(4)和對流受熱面(5)的全部外表面或部分外表面。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，其特征在于:所述附著催化劑層(A)采用噴涂、熔敷或堆焊方式附著，附著層厚度為0.1?5mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，其特征在于:所述獨立催化劑層(B)采用板式催化或蜂窩催化劑，布置一層或多層。
【專利摘要】一種超低氮氧化物排放的新型煤粉鍋爐，屬于燃煤發(fā)電環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，該煤粉鍋爐包括爐膛、鍋爐燃燒器、爐內(nèi)水冷壁受熱面、屏式受熱面和對流受熱面，鍋爐燃燒器為帶有還原劑發(fā)生裝置的鍋爐燃燒器，能夠生成還原劑CO；鍋爐燃燒器包括低氮燃燒器LNB和燃盡風OFA；爐內(nèi)水冷壁受熱面、屏式受熱面和對流受熱面沿煙氣流程方向附著催化劑層或在尾部煙道設(shè)置獨立催化劑層；本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定，無需使用氨基還原劑即可完成脫硝反應(yīng)，脫硝效率高、顯著降低脫硝成本，廣泛適用于不同規(guī)模等級的煤粉鍋爐。
【IPC分類】F23C7/00, B01D53/56
【公開號】CN204962730
【申請?zhí)枴緾N201520429597
【發(fā)明人】蔣敏華, 肖平, 黃中, 高洪培, 唐巍, 徐正泉, 劉冠杰
【申請人】中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年6月19日