[發明專利]燃氣火焰擺動燃燒器和用于脫硝系統的直燃式加熱裝置

在審

• 申請號: 202110482735.2
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113154428A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 耿明山;朱加海;蘆良;任樂;王建華
• 申請（專利權）人: 中冶京誠工程技術有限公司;中國冶金科工股份有限公司
• 主分類號: F23J15/08
• 分類號: F23J15/08;F23J15/02;F23D14/02;F23D14/46
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力;韓嫚嫚

本發明為一種燃氣火焰擺動燃燒器和用于脫硝系統的直燃式加熱裝置，該燃氣火焰擺動燃燒器包括燃燒器本體結構、第一擺動驅動結構和第二擺動驅動結構，燃燒器本體結構包括穩燃煙道，穩燃煙道內沿軸向間隔且能擺動改變火焰噴射角度的第一擺動葉片結構和第二擺動葉片結構，第一擺動驅動結構能驅動第一擺動葉片結構擺動，第二擺動驅動結構能驅動第二擺動葉片結構擺動。本發明能通過第一擺動葉片結構和第二擺動葉片結構的擺動，實現動態在線實時調節火焰噴射角度的功能，促進高溫燃燒的煙氣與脫硝煙道內的氣體進行快速換熱的工藝要求，精確控制混合煙氣的溫度，實現高效煙氣脫硝反應，實現煙氣的超低排放。

技術領域

本發明涉及煙氣脫硝技術領域，尤其涉及一種燃氣火焰擺動燃燒器和用于脫硝系統的直燃式加熱裝置。

背景技術

大氣污染的治理是環境治理的重要組成部分，隨著工業發展和生活水平的提高，人們愈來愈注重環境問題和大氣環保問題。

氮氧化物(NOx)是一類主要的大氣污染物，是形成酸雨、光化學煙霧以及PM2.5污染的主要因素之一。目前我國工業源NOx排放占NOx排放總量的70％以上，工業煙氣中NOx的控制排放技術主要包括燃燒控制技術和燃燒后控制技術。燃燒控制技術包括低氮燃燒技術、再燃燒技術和煙氣再循環技術。在燃燒后控制技術中，選擇性催化還原(SCR)、選擇性非催化還原(SNCR)和SCR－SNCR混合技術是主要技術。從經濟和技術效益考慮，選擇性催化還原是最有效的NOx后控制技術。

燃煤過程中會產生大量的SO₂、NOx等大氣污染物，造成嚴重的大氣污染和經濟損失。火電、鋼鐵等行業排放煙氣中污染物多種多樣，對NOx的排放提出了嚴格要求。脫硝的目的主要是脫除一氧化氮(NO)及二氧化氮(NO₂)。

煙氣中一氧化氮(NO)占氮氧化物(NOx)比例非常高，往往在90％以上。一氧化氮是一種污染性氣體，將一氧化氮直接排放到大氣后，一氧化氮容易對大氣、土壤和水源造成污染，因此工廠在進行煙氣排放時，特別是排出的煙氣中含有一氧化氮的，需要對煙氣進行脫硝處理。其中，現有的煙氣脫硝技術主要有干法和濕法兩種，與濕法煙氣脫硝技術相比，干法煙氣脫硝技術的主要優點是：基本投資低，設備及工藝過程簡單，脫除NOx的效率也較高，無廢水和廢棄物處理，不易造成二次污染。

SCR反應的完成需要使用催化劑。目前應用比較廣泛的是運行溫度處于320～450℃的中溫催化劑，因此催化還原脫硝的反應溫度應控制在320～450℃。當反應溫度低于300℃時，在催化劑表面會發生副反應，氨與三氧化硫和水反應生成(NH₄)₂SO₄或NH₄SO₄減少與NOx的反應，生成物附著在催化劑表面，堵塞催化劑通道和微孔，降低催化劑活性。另外，如反應溫度高于催化劑的適用溫度，催化劑通道和微孔發生變形，從而使催化劑失活。因此保證合適的反應溫度是選擇性催化劑還原法正常運行的關鍵。鍋爐低負荷或大氣溫度低將造成SCR入口溫度低于催化劑使用溫度。其中SCR脫硝需要300～400℃的溫度窗口，NOx在催化劑和NH₃的作用下還原為N₂，脫硝效率可達90％以上。

在脫硝工序中需要將煙氣加熱到預設的溫度后方能進行脫硝工序的高效穩定進行，現有技術中對煙氣加熱往往采用在脫硝煙道下方設置加熱源并通過高溫氣體上升后與煙氣混合均勻從而實現加熱的目的，而由于脫硝系統管道一般尺寸較長，因而位于混合層下方的高溫氣體上升過程中不可避免會造成熱量損失，同時在高溫氣體的上升過程中與煙氣在軸向上混合長度足夠長，但是在徑向上卻不能保證徑向混合面足夠大，因而不能保證高溫氣體與煙氣的完全、均勻混合。

在鋼鐵、冶金和煤化工行業中，燒結機等設備的排煙溫度較低，為了滿足后續在SCR設備中的脫硝處理或其它工藝要求，需要對排放的煙氣進行加熱。煙氣加熱有多種方式，例如直接增設換熱器、設置電加熱等通過引來高溫熱源進行加熱，這些方式由于需要額外增加熱源，導致運行成本較高。