[發(fā)明專利]一種低排放的層燃鍋爐和強(qiáng)化脫氮的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310406511.9
• 申請(qǐng)日: 2013-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN103471090A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程芳琴;王菁;婁慧如;楊鳳玲;高利生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 主分類號(hào): F23B90/06
• 分類號(hào): F23B90/06;F23J15/02;B01D53/54
• 代理公司: 山西五維專利事務(wù)所(有限公司) 14105
• 代理人: 楊耀田

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鍋爐，具體屬于一種分區(qū)燃燒并配合使用還原性氣體強(qiáng)化脫氮的低排放的層燃鍋爐，以及強(qiáng)化脫氮的方法。

背景技術(shù)

降低燃煤鍋爐煙氣中煙塵和其它氣態(tài)污染物的排放是解決環(huán)境污染的重要手段。目前我國(guó)中小型鍋爐普遍使用的是機(jī)械爐排鍋爐。目前國(guó)內(nèi)已有一些專利對(duì)于低氮燃燒提出一些可行技術(shù)，如：01118115.9，200710071814.4，CN?102635852A,CN?102777891A,CN?102980174A,上述專利通過采用燃料分級(jí)燃燒、噴入促進(jìn)劑及再燃燃料、助燃空氣分級(jí)、燃煤燃?xì)馀浜?、煙氣循環(huán)等技術(shù)，將氮氧化物（NO_x）還原為氮?dú)猓瑴p少排放。CN?01259302.8、CN?102980174A說明煤炭通過干餾可產(chǎn)生一些還原性氣體，如NH₃,HCN,CH₄,H₂,CO等，可將氮氧化物還原為N₂，并且半焦對(duì)氮氧化合物也有還原作用。另外，其他一些國(guó)家也有相關(guān)低氮燃燒的技術(shù)報(bào)道，如：EP?1155731?A1提出，用熱氧氣與含碳燃料如煤粉混合組成再燃燃料，使未一次燃燒煙氣中的NOx發(fā)生還原，從而降低其排放；US?2006257800A1則提出，在爐膛內(nèi)形成分開的富氧和貧氧區(qū)，減少NOx前驅(qū)體的形成，從而減少氮氧化物排放；US5139755A通過控制爐膛溫度和CO濃度在一定范圍內(nèi)，并通入NH₃強(qiáng)化再燃的還原作用來控制NOx的最終排放量，。

專利ZL200820077007.3一種球形型煤鍋爐分為炭化室和燃燒室，并在炭化室和燃燒室之間布置濾網(wǎng)將干餾(熱解)氣引入燃燒室，進(jìn)行二次燃燒，大大降低了煙塵含量，并增設(shè)了輻射換熱面，提高了燃燒效率。但對(duì)氮氧化物未加考究，隨著國(guó)家環(huán)保要求的提高，該發(fā)明者通過計(jì)算流體力學(xué)模擬球形型煤燃燒，發(fā)現(xiàn)爐膛內(nèi)部結(jié)構(gòu)、速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布不同，燃燒產(chǎn)生的氮氧化物的分布不同，將煤干餾所產(chǎn)生的還原性氣體分布在不同部位或在高氮、高溫區(qū)補(bǔ)充還原氣體，就可有效地降低氮氧化物排放。還原氣體可為煤礦乏風(fēng)，農(nóng)業(yè)沼氣，進(jìn)一步強(qiáng)化脫除氮氧化物，并可利用工農(nóng)業(yè)廢氣的熱值促進(jìn)燃燒。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種分區(qū)燃燒并配合使用還原性燃?xì)鈴?qiáng)化脫氮的低排放的層燃鍋爐，以及補(bǔ)充還原性氣體強(qiáng)化脫氮的方法。該鍋爐能最大限度地提高熱效率、降低煙塵排放和氮氧化物的排放。

通過計(jì)算流體力學(xué)模擬專利ZL200820077007.3報(bào)道的鍋爐，發(fā)現(xiàn)煤干餾所產(chǎn)生的還原性氣體在炭化室、干餾氣導(dǎo)管及其出口附近濃度最高。在爐拱下方和爐排之間的某些部位、以及爐拱上方和下方的某些部位還原性氣體的濃度極低，但氮氧化物的濃度較高。另外，在傳統(tǒng)的通過分區(qū)燃燒除氮的層燃鍋爐中，干餾氣從炭化室進(jìn)入燃燒室的前端（稱為還原區(qū)）。由于還原區(qū)內(nèi)的還原性氣體的濃度高而氮氧化物的濃度低，還原氣體的存在可以降低氮氧化物的含量。

在對(duì)專利ZL200820077007.3鍋爐的燃燒機(jī)制、氮氧化物生成、反應(yīng)和分布的深刻理解上，進(jìn)一步地優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)化除氮，改變干餾氣的分布位置，提高脫氮效率低。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供的一種低排放的層燃鍋爐強(qiáng)化脫氮的方法，將炭化室產(chǎn)生的干餾氣引入燃燒室的高溫高氮區(qū)域，并同時(shí)引入自然風(fēng)和/或?qū)Φ趸锞哂羞€原性的氣體。

所述的還原性的氣體為甲烷或含甲烷的工農(nóng)業(yè)廢氣，所述的含甲烷的工農(nóng)業(yè)廢氣為煤礦乏風(fēng)（經(jīng)富集更好）、低品位的煤層氣或沼氣等。

本發(fā)明提供的一種低排放的層燃鍋爐，由炭化室和燃燒室組成，燃燒室包括后拱和前拱，所述的后拱中設(shè)置帶孔的耐高溫的輸氣管道或輸氣管道組；所述的前拱從炭化室和燃燒室之間的爐壁上伸向燃燒室，干餾氣導(dǎo)管從炭化室沿著爐壁下行通過前拱進(jìn)入燃燒室的高溫高氮區(qū)域。

所述的干餾氣導(dǎo)管外設(shè)置同軸的二次風(fēng)套管，并設(shè)混合氣噴嘴。

所述的后拱中設(shè)置帶孔的耐高溫輸氣管道或輸氣管道組，用于輸送對(duì)氮氧化物具有還原性的氣體，如甲烷或含甲烷的工農(nóng)業(yè)廢氣（如煤礦乏風(fēng)或富集過的煤礦乏風(fēng)、低品位難以利用的煤層氣、沼氣等）。

所述前拱的設(shè)置可提高還原區(qū)的溫度，有利于煤干餾產(chǎn)生的氣體發(fā)揮其還原性能。

在炭化室產(chǎn)生的干餾氣體經(jīng)過煤層過濾，頂部濾網(wǎng)過濾，然后通過干餾氣導(dǎo)管引到燃燒室內(nèi)高溫高氮區(qū)域。在干餾氣導(dǎo)管外設(shè)一根同軸的二次風(fēng)套管，使還原氣與二次風(fēng)混合后由噴嘴噴出。

所述耐高溫輸氣管道設(shè)置至少10個(gè)孔。