[發(fā)明專(zhuān)利]一種旋風(fēng)燃燒鍋爐先進(jìn)空氣分級(jí)燃燒脫硝系統(tǒng)與方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110197740.5
• 申請(qǐng)日: 2011-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102287812A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 車(chē)得福;白文剛;劉銀河
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F23C10/00
• 分類(lèi)號(hào): F23C10/00;F23C10/18;F23C10/20;F23L7/00
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬(wàn)壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種旋風(fēng)燃燒鍋爐先進(jìn)空氣分級(jí)燃燒脫硝方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

氮氧化物(NO_x)是化學(xué)工業(yè)、國(guó)防工業(yè)、電力工業(yè)以及鍋爐和內(nèi)燃機(jī)等排放氣體中有毒物質(zhì)之一。NO_x以燃料燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)量最多，約占30％以上，其中70％來(lái)自于煤炭的直接燃燒，固定燃燒源是NO_x排放的主要來(lái)源。

近幾年，NO_x的危害受到全球各國(guó)越來(lái)越多的重視，它不僅是形成酸雨的主要原因之一，而且其經(jīng)紫外線照射后，可與碳氧化合物生成一種淺藍(lán)色的有毒物質(zhì)——硝基化合物，造成光化學(xué)煙霧，對(duì)人的眼、鼻、心、肺及造血組織等均有強(qiáng)烈的刺激和損害作用，也是一種強(qiáng)致癌物質(zhì)，典型事例為被稱為世界八大污染事件之一的1952年美國(guó)洛杉磯光化學(xué)煙霧事件。該事件致使大批居民發(fā)生眼睛紅腫、喉痛咳嗽、皮膚潮紅等癥狀，嚴(yán)重者心肺功能衰竭，有400余名65歲以上的老人因此死亡。此外，氧化亞氮(N₂O)在高空同溫層中會(huì)破壞臭氧層，使較多的紫外線輻射到地面，增加皮膚癌的發(fā)病率，還可能影響人的免疫系統(tǒng)。

旋風(fēng)燃燒鍋爐是指采用旋風(fēng)燃燒方式的動(dòng)力用蒸汽鍋爐。空氣帶動(dòng)煤粉顆粒在圓筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)燃燒時(shí)稱為旋風(fēng)燃燒，旋風(fēng)燃燒是人為組織的一種穩(wěn)定的、可控的高速旋轉(zhuǎn)火焰流，它充滿在整個(gè)燃燒室空間，具有極其強(qiáng)烈的擾動(dòng)能力，比一般室燃方式具有更高的熱強(qiáng)度。旋風(fēng)爐中主要進(jìn)行燃燒的圓筒稱為旋風(fēng)筒。一臺(tái)旋風(fēng)爐可以有一只或數(shù)只旋風(fēng)筒。由于旋風(fēng)筒內(nèi)具有很高的燃燒溫度(高達(dá)1650℃以上)和極其強(qiáng)烈的混合強(qiáng)度，會(huì)使得其燃燒過(guò)程中生成大量的大氣污染物——氮氧化物(NO_x)，這些氣體如果不加以處理直接排入大氣，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的大氣污染。

為更好地適應(yīng)“十二五”環(huán)境保護(hù)工作的新要求，進(jìn)一步加大大氣污染防治工作力度，我國(guó)環(huán)境保護(hù)部于2011年1月14日在網(wǎng)上以政府信息公開(kāi)的方式向有關(guān)單位征求正在修訂中的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(二次征求意見(jiàn)稿)的意見(jiàn)。

按二次修訂稿要求，2004年后所有新建機(jī)組NO_x排放要達(dá)到100mg/Nm³、2004年前機(jī)組要達(dá)到200mg/Nm³的要求，使幾乎所有機(jī)組必須采用SCR煙氣脫硝技術(shù)。

如此嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于旋風(fēng)燃燒鍋爐——鍋爐出口NO_x排放濃度通常在1200～1500mg/Nm³，要達(dá)到100mg/Nm³排放限值，脫硝效率須在92％以上——目前的SCR技術(shù)根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。且大幅提高排放限值水平需大量增加催化劑和還原劑，在運(yùn)行中氨逃逸控制難度加大，并可能引起鍋爐空預(yù)器堵塞等影響運(yùn)行安全性的問(wèn)題。當(dāng)機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，煙氣溫度容易低于脫硝催化劑的反應(yīng)窗口溫度，致使SCR系統(tǒng)無(wú)法正常工作，也難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)旋風(fēng)燃燒鍋爐本身所存在的污染物NO_x排放高，以及目前我國(guó)SCR煙氣脫硝關(guān)鍵技術(shù)、原料、儀表等仍需進(jìn)口，且該技術(shù)本身需要昂貴的催化劑，并存在催化劑中毒，更換，增加裝置和占用空間等不利因素，導(dǎo)致其運(yùn)行成本過(guò)高，使其應(yīng)用受到很大限制。為此，本發(fā)明提出一種旋風(fēng)燃燒鍋爐先進(jìn)空氣分級(jí)燃燒脫硝方法與系統(tǒng)，其脫硝效率有望高達(dá)95％以上，不僅能大大降低旋風(fēng)燃燒鍋爐的NO_x排放，而且與SCR技術(shù)相比，免去了昂貴的催化劑使用和煙氣脫硝裝置的占用空間，具有成本低廉、設(shè)備簡(jiǎn)單、實(shí)施改造容易等優(yōu)點(diǎn)。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：一種旋風(fēng)燃燒鍋爐先進(jìn)空氣分級(jí)燃燒脫硝方法，其步驟為：(1)由一次風(fēng)進(jìn)口送入旋風(fēng)筒的燃料氣流，與二次風(fēng)進(jìn)口送入的二次風(fēng)強(qiáng)烈混合后在過(guò)量空氣系數(shù)α＜1的條件下燃燒，形成所謂的富燃料燃燒區(qū)，并生成含有一定濃度NO_x的煙氣；(2)由布置在鍋爐主爐膛下部一定位置處的氨劑/添加劑噴口送入爐膛的氨劑(氨、尿素等)和增效添加劑(如無(wú)機(jī)鹽Na₂CO₃等)，在還原性氣氛下與第一階段生成的含NO_x的煙氣發(fā)生還原反應(yīng)，從而將NO_x還原為N₂；(3)達(dá)到完全燃燒所需的剩余空氣通過(guò)布置在主爐膛上部一定位置處的燃盡風(fēng)(OFA)噴口送入爐膛，在過(guò)量空氣系數(shù)α＞1的條件下達(dá)到完全燃燒。