CN101785959B

CN101785959B - 一种辅助再燃控温的选择性非催化NOx控制方法

Info

Publication number: CN101785959B
Application number: CN2010101012065A
Authority: CN
Inventors: 闫志勇; 徐鸿
Original assignee: China Jiliang University
Current assignee: China Jiliang University
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2030-01-22
Also published as: CN101785959A

Abstract

本发明公开了一种辅助再燃控温的选择性非催化NOx控制方法。采用一层氨喷口，布置在应能够使炉膛温度波动到最高点时达到1000℃的位置，在喷氨层与主燃烧器之间自上而下加装了温度测量和补燃装置，温度测量装置与控制装置连接；当温度保持在最高点1000℃时，控制装置不动作，因此，补燃系统不投入工作，当温度低于1000℃时，温度测量装置测出温度的下降，并由控制系统通过运算转换成补燃系统喷口阀门的开度信号，该信号传递给补燃喷口的控制阀门的执行机构，开启补燃喷口，进行燃烧，从而将喷氨层所处的区域温度提高到原有的水平。本发明的补燃气体的燃烧过程实际上也部分起到了燃料再燃脱硝的作用，将进一步提高装置的综合脱硝性能。

Description

一种辅助再燃控温的选择性非催化NOx控制方法

技术领域

本发明涉及锅炉NOx控制技术，尤其是涉及一种辅助再燃控温的选择性非催化NOx控制方法。

背景技术

氮氧化物是当前大气污染的主要途径之一，作为一种廉价的NOx控制技术，选择性非催化还原法(SNCR)有着广泛的应用。选择性非催化还原反应一般是采用NH₃或尿素等介质作为还原剂喷入炉膛特定区域，在与烟气中氮氧化物充分混合后将其还原成N₂和水。该反应主要受温度和混合工况的影响，反应温度必须在一个狭窄的温度范围内才能达到最佳效果。大量研究结果表明，最佳温度区域为870～1100℃。对于垃圾炉、某些工业锅炉，由于其炉膛内的温度正好处于其反应温度窗口内，因此SNCR适应性比较好，喷氨点的设置和控制比较简单。因此SNCR在这类锅炉的应用比较多。但对于电站锅炉，反应温度窗口处于高温对流受热面区域，烟气温度受燃烧配风等调整以及锅炉负荷的变动影响较大，反应温度窗口会沿着烟气流动方向迁移，因此SNCR设计时需设置多层喷氨点，这必将增大系统的投资和运行维护的困难，而且也使运行操作的难度加大。另外，在烟道截面上，烟气温度分布不均匀，在不足200℃的最佳反应温度范围内，烟气温度偏差可能达到100℃以上，同时受锅炉炉膛和受热面布置的限制，往往喷氨点位置不尽人意，脱硝效率不高。因此如何有效地控制反应区域的稳定，也就是有效地控制反应区域的温度尽量保持恒定是推广电站锅炉应用SNCR装置的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种辅助再燃控温的选择性非催化NOx控制方法，能够保证SNCR反应区域温度稳定，从而大幅度提高脱硝效率。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

燃料从主燃烧器喷入炉膛后即进入迅速的燃烧过程，燃烧后产生的烟气中含有NOx，烟气向上流动经过喷氨层时，由喷氨口喷出的氨水与烟气中的NOx混合后，将在870℃--1100℃范围内进行反应生成N₂和H₂O蒸汽，从而脱除烟气中的氮氧化物。本发明采用一层氨喷口，布置在应能够使炉膛温度波动到最高点时达到1000℃的位置，在喷氨层与主燃烧器之间自上而下加装了温度测量装置和布有补燃燃气喷嘴的补燃装置，温度测量装置与控制系统连接；当温度保持在最高点1000℃时，控制系统不作为，因此，补燃装置不投入工作，当温度低于1000℃时，温度测量装置测出温度的下降，并由控制系统通过运算转换成补燃燃气喷嘴阀门的开度信号，再将信号传递给补燃燃气喷嘴控制阀门的执行机构，开启补燃燃气喷嘴，将燃气喷入炉内，利用炉内过剩氧气进行燃烧，从而将喷氨层所处的区域温度水平提高到原有的水平。

用于补燃的燃气喷嘴四面墙每面墙布置2～3只，对称布置。燃气喷嘴采用变截面形状，燃气喷嘴与管道连接端为圆形截面，喷口处为腰圆形截面，二者之间光滑过渡且保持截面积不变。

本发明具有的有益效果是：

采用一层氨喷口，布置在应能够使炉膛温度波动到最高点时达到1000℃的位置，而当炉膛温度下降时，温控系统感知温度的下降，反馈到补燃系统，开启补燃燃气喷嘴阀门，补燃气体进入炉膛后与炉内剩余氧气迅速混合燃烧放热，提高了烟气温度，如此将使喷氨区域的温度趋于稳定，以维持SNCR过程所需的最佳温度窗口，使SNCR反应始终在最佳温度条件下进行，从而保证整个运行期间SNCR过程都维持较高的脱硝效率。

另外，补燃气体的燃烧过程实际上也部分起到了燃料再燃脱硝的作用，这无疑将进一步提高装置的综合脱硝性能。

附图说明

图1是一种辅助再燃控温的选择性非催化还原NOx方法的系统图。

图2是补燃燃气喷嘴和测温装置的布置图。

图中：1、主燃烧器，2、炉膛，3、补燃燃气喷嘴，3.1、补燃燃气喷嘴控制阀门，4、测温装置，4.1、控制系统，5、喷氨层，6、炉膛出口，7、燃气总管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示本发明包括主燃烧器1，炉膛2，补燃燃气喷嘴3，补燃燃气喷嘴控制阀门3.1，测温装置4，控制系统4.1，喷氨层5，炉膛出口6以及燃气总管7。

本发明的辅助再燃控温的选择性非催化还原NOx方法实际工作时情形如下：

燃料从主燃烧器1喷入炉膛2后即进入迅速的燃烧过程，燃烧后产生的烟气中含有NOx，若补燃系统不投入工作，烟气向上流动经过喷氨层5时，由喷氨口喷出的氨水与烟气中的NOx混合后，将在870℃--1100℃范围内进行反应生成N₂和H₂O蒸汽，从而达到脱除氮氧化物的目的。由于喷氨层所选位置是保证该处炉膛温度波动的最高值为1000℃，而这一温度是脱硝的最佳温度，也是温度窗口的中心，因此，当炉内温度由于各种因素影响产生波动时，喷氨层所处的区域温度将下降，而使得理想的脱硝温度窗口向炉膛下方移动，这将造成脱硝效果的大幅度下降。此时，装设在喷氨层5与补燃燃气喷嘴3间的测温装置4将会感知温度的下降，并将信号传递给与之连接的控制系统4.1，该系统通过温度下降的数值计算出所需要的补燃燃气量，再将信号传递给补燃燃气喷嘴控制阀门3.1，开启补燃喷嘴，燃气进入炉膛后与剩余氧气结合进行燃烧，从而将喷氨层5所处的区域温度水平提高到原有的水平。测温装置4采用声波测温系统，在测温截面的前后左右四面墙上，对称布置8只声波收发传感器。整个测温系统包括：①电路系统，由发射机、接收机、处理单元、通信单元组成；②声波收发单元，包括换能器单元和声波导管；③软件系统及计算机等外围设备。本发明补燃燃气喷嘴3每面墙布置2～3只，对称布置，图2中以2只为例说明。燃气喷嘴与燃气总管7连接，喷嘴入口处装有补燃燃气喷嘴控制阀门3.1，用以控制喷入炉膛的燃气量。燃气喷嘴采用变截面形状，与管道连接端为圆形，逐渐光滑过渡为腰圆形，腰圆形长轴方向与烟气流向垂直，这样的形状可使喷入炉内的燃气形成较大面积的扩散，从而增大燃气与炉内剩余氧的接触面积，提高燃烧的稳定性并有利于燃气的完全燃烧。

另外值得指出的是，补燃装置运行时，喷入炉膛的燃气可与主燃烧器喷出的烟气中的NOx发生还原反应，将已生成的NOx还原成N₂，这就是所谓的再燃控制NOx的技术，因此该工艺的实施实际上可以双向降低NOx的排放水平，这必将为SNCR技术的更广泛应用提供可靠的技术保证。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种辅助再燃控温的选择性非催化NOx控制方法，燃料从主燃烧器喷入炉膛后即进入迅速的燃烧过程，燃烧后产生的烟气中含有NOx，烟气向上流动经过喷氨层时，由喷氨口喷出的氨水与烟气中的NOx混合后，将在870℃--1100℃范围内进行反应生成N₂和H₂O蒸汽，从而脱除烟气中的氮氧化物；其特征在于：采用一层氨喷口，布置在应能够使炉膛温度波动到最高点时达到1000℃的位置，在喷氨层与主燃烧器之间自上而下加装了温度测量装置和布有补燃燃气喷嘴的补燃装置，温度测量装置与控制系统连接；当温度保持在最高点1000℃时，控制系统不作为，因此，补燃装置不投入工作，当温度低于1000℃时，温度测量装置测出温度的下降，并由控制系统通过运算转换成补燃燃气喷嘴控制阀门的开度信号，再将信号传递给补燃燃气喷嘴控制阀门的执行机构，开启补燃燃气喷嘴，将燃气喷入炉膛内，利用炉膛内过剩氧气进行燃烧，从而将喷氨层所处的区域温度水平提高到原有的水平。

2.根据权利要求1所述的一种辅助再燃控温的选择性非催化NOx控制方法，其特征在于：补燃燃气喷嘴在炉膛的四面墙每面墙布置2～3只，对称布置；补燃燃气喷嘴采用变截面形状，补燃燃气喷嘴与管道连接端为圆形截面，喷口处为腰圆形截面，二者之间光滑过渡且保持截面积不变。