CN106322360A - 一种用于链条炉的sncr和烟气再循环耦合脱硝系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统，包括链条炉、烟气再循环部分以及SNCR部分；本发明可以利用除尘器后低氧含量的烟气一部分作为一次风在煤粉的预燃及焦炭的燃尽过程中降低NOx的产生，另一部分作为二次风在后拱顶部按一定角度以气幕的方式喷入燃烧区域上层，达到对上升烟气的封锁和扰动，实现再循环烟气与上升气流的充分混合，延长上升气流在炉内的停留时间，减少NOx的生成和排放，保证燃料的充分燃烧。产生的烟气与链条炉侧墙和前墙上的SNCR喷口喷射尿素反应进一步降低了NOx的产生。从源头减少了NOx的生成和排放。

Description

一种用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统
【技术领域】
本发明锅炉减排技术领域，涉及一种燃煤锅炉，具体是一种用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统。
【背景技术】
链条炉是一种层燃炉，是目前我国工业锅炉中使用最为广泛的炉型。目前各类企业生产的工业锅炉中，层燃锅炉占燃煤锅炉的95％。据国家统计局和国家质检总局的数据，到2013年，全国锅炉总数为64.12万台，其中燃煤工业锅炉约47万余台，每年消耗标准煤约4亿吨。煤粉的燃烧会产生大量的NOx，NOx的生成不仅会造成酸雨、光化学烟雾等大气污染问题，还会对人体健康和动植物生长造成严重的影响。因此，降低链条炉燃烧过程中NOx的生成以及控制燃烧之后NOx的排放浓度意义深远而重大。
目前我国在运行的链条炉NOx排放控制形势仍非常严峻，这主要是因为链条炉的NOx排放控制技术的发展尚未成熟、NOx控制成本相对偏高，尤其是对现有工业锅炉的改造由于受到改造空间不足、技术支持较少、改造成本过高等种种因素限制难以顺利实现。
为了有效控制工业锅炉污染物的排放，国家对GB 13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》进行了重新修订，发布了GB 13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》，标准规定2014年7月1日起，新建锅炉氮氧化物排放限值是300mg/m3，重点地区锅炉执行氮氧化物特别排放限值200mg/m3(O2＝9％)。新的《火电厂大气污染排放标准》和《锅炉大气污染物排放标准》实施对NOx脱除技术的提出了更高的要求。
选择性非催化还原SNCR(Selective Non-Catalytic Reductim)技术、烟气在循环等烟气脱硝技术具有建设周期短、设备投资少、运行成本低的特点，两者协同作用更能满足国家环保标准的要求。应用SNCR耦合烟气再循环技术设计一种投资经济、工艺简单、运行维护成本低廉的低NOx排放链条炉具有重要的意义。且新的低NOx排放链条炉可以为优化现有链条炉燃烧排放提供技术示范。
【发明内容】
本发明的目的在于解决上述问题，提出一种用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统，通过在烟气再循环工艺中调节再循环烟气量及二次风不同喷入角度和SNCR工艺中喷枪开口高度及排布方式以适应不同煤种的燃烧特性，实现多煤种适应性的燃烧要求。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统，包括链条炉、烟气再循环部分以及SNCR部分；烟气再循环部分包括为链条炉的主燃区风室提供空气的鼓风机以及为预燃区风室、燃尽区风室和二次风配给风室提供低温烟气的再循环风机，再循环风机从除尘器的出口处引出低温烟气；SNCR部分包括安装于链条炉炉墙上的两层SNCR喷淋装置，SNCR喷淋装置与尿素溶液配制装置相连，SNCR喷淋装置上设置若干喷枪，喷淋过程中，氨氮摩尔比为0.8～1.2；链条炉中煤粉燃烧后的烟气经省煤器、空气预热器换热后，再经过除尘器由引风机送入脱硫塔后经烟囱外排。
本发明进一步的改进在于：
所述煤粉由给煤机送入链条炉排上。
还包括由给水泵、省煤器以及蒸汽总管组成的蒸汽循环系统，给水泵的出口分为两路，一路经省煤器一侧连接至汽包，汽包上部的气体出口连接蒸汽总管；给水泵出口的另一路直接连接到蒸汽总管上。
所述二次风配给风室的二次风在后拱顶部喷入方向与水平方向的夹角α为5°～25°。
所述SNCR喷淋装置上设置10支喷枪，分别位于炉膛的前墙和两侧墙，其中两侧墙分别布置3支喷枪，前墙布置4支喷枪。
所述喷枪连接尿素溶液和压缩空气2股气流体，尿素溶液由压缩空气雾化后喷入炉膛内。
所述再循环风机的出口管道上设置流量调节阀，流量调节阀的出口分为两路，一路接再循环一次风管道，另一路接再循环二次风管道；再循环一次风管道将低温烟气送入预燃区风室和燃尽区风室，再循环二次风管道将低温烟气送入二次风配给风室。
所述两层SNCR喷淋装置，上层SNCR喷淋装置的喷枪的高度h1与链条炉的高度h的比为h1:h＝0.75～0.85，下层SNCR喷淋装置的喷枪的高度h2与链条炉的高度h的比为h2:h＝0.65～0.75。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明可以利用除尘器后低氧含量的烟气一部分作为一次风在煤粉的预燃及焦炭的燃尽过程中降低NOx的产生，另一部分作为二次风在后拱顶部按一定角度以气幕的方式喷入燃烧区域上层，达到对上升烟气的封锁和扰动，实现再循环烟气与上升气流的充分混合，延长上升气流在炉内的停留时间，减少NOx的生成和排放，保证燃料的充分燃烧。产生的烟气与链条炉侧墙和前墙上的SNCR喷口喷射尿素反应进一步降低了NOx的产生。从源头减少了NOx的生成和排放，对减少雾霾、酸雨及光化学烟雾的形成具有积极作用，可以改善人类生存环境。此外，本发明采用的SNCR耦合烟气再循环技术具有建设周期短、设备投资少、运行维护成本低的特点，对降低企业运行成本，节能减排具有重要意义。
【附图说明】
图1是用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统示意图。
图2是喷枪开口位置示意图。
其中，1—预燃区风室；2—主燃区风室；3—燃尽区风室；4—二次风配给风室；5—再循环一次风管道；6—再循环二次风管道；7—省煤器；8—空预器；9—除尘器；10—脱硫塔；11—烟囱；12—再循环风机；13—引风机；14—鼓风机；15—流量调节阀；16—给煤机；17—SNCR喷淋装置；18—汽包；19—蒸汽总管；20—给水泵。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统，包括烟气再循环部分和SNCR部分。烟气再循环部分包括鼓风机14、再循环风机12，其中鼓风机14为煤粉主燃区风室2提供空气，再循环风机12从除尘器9之后引出低温烟气向链条炉的预燃区风室1、燃尽区风室3和二次风配给风室4送入。燃烧过程所需氧气由低温烟气和空气按运行工况调节供给。SNCR部分包括SNCR喷淋装置17及尿素溶液配制装置。其中尿素溶液配制装置将尿素和水按照一定比例配制溶液后输入SNCR喷淋装置17，喷入链条炉内与NOx发生反应从而降低NOx排放，尿素溶液喷入量按运行工控调节供给。
再循环风机12的出口管道上设置流量调节阀15，流量调节阀15的出口分为两路，一路接再循环一次风管道5，另一路接再循环二次风管道6；再循环一次风管道5将低温烟气送入预燃区风室1和燃尽区风室3，再循环二次风管道6将低温烟气送入二次风配给风室4。
本发明还包括由给水泵20、省煤器7以及蒸汽总管19组成的蒸汽循环系统，给水泵20的出口分为两路，一路经省煤器7一侧连接至汽包18，汽包18上部的气体出口连接蒸汽总管19；给水泵20出口的另一路直接连接到蒸汽总管19上
本发明的原理：
本发明锅炉除尘器后抽取净烟气作为再循环烟气，再循环率为15％-25％，分别送入链条炉预燃区风室、燃尽区风室及二次风配给风室；本发明采用烟气再循环一次分级、二次气幕射入还原的思路设计和采用了烟气再循环低氮燃烧技术来降低链条锅炉燃烧过程NOx的生成与排放。再循环烟气中一次风占比范围在75％-85％，二次风占比范围在15％-25％；本发明烟气再循环工艺中链条炉预燃区风仓和燃尽区风仓送风为纯烟气，控制燃料预热区和燃尽区的供氧量，强化挥发分释放期含氮中间产物的还原，强化气体燃烧过程还原烟气遏制NOx生成的作用。
本发明烟气再循环工艺二次风布置在后拱顶部，与水平方向夹角α在5°～25°(如图1所示)以气幕的方式喷入燃烧区域上层，二次风与炉盘进风动量合成在前拱处形成旋流，实现再循环烟气与上升气流的充分混合，延长上升气流在炉内的停留时间，减少NOx的生成和排放，保证燃料的充分燃烧。本发明SNCR工艺中炉膛不同高度设置了两层喷枪安装位置，要求上层喷枪高度h1与锅炉高度h之比在0.75-0.85范围内，下层喷枪高度h2与锅炉高度h之比在0.65-0.75范围内，取上层喷枪位置为工作位置，下层喷枪位置为备用位置；SNCR喷氨位置每层共设计安装喷枪10支，分别位于炉膛的前墙和左右墙，其中左右两侧各布置3支，炉膛前墙布置4支，10支喷枪为对称布置，如图2所示。每支喷枪连接有尿素溶液和压缩空气两股流体，尿素溶液由压缩空气雾化后喷入炉膛内。
本发明工作过程
给粉：煤粉由给煤机16送入链条炉排上。
进风：空气由鼓风机14经风管送入主燃区风室2，低温烟气由再循环风机12送入预燃区风室1、燃尽区风室3及二次风配给风室4。其中因为预燃区和燃尽区对氧气浓度要求较低，主要起到预燃和燃尽的作用，预燃区风室1、燃尽区风室3进风全部为低温烟气；二次风配给风室4进风也全部为低温烟气，且二次风在后拱顶部喷入方向与水平方向夹角α的变化范围在5°～25°，达到对上升烟气的封锁和扰动，二次风与上升烟气动量合成形成旋流实现再循环烟气与上升气流的充分混合，延长上升气流在炉内的停留时间，减少NOx的生成和排放，保证燃料的充分燃烧。
SNCR脱硝：在链条炉的炉墙共设两层喷氨位置，一层为工作位置一层为备用位置，每层喷氨位置共设计安装喷枪10支，分别位于炉膛的前墙和左右墙，其中左右两侧各平均布置3支，炉膛前墙平均布置4支，10支喷枪为对称布置，如图2所示。每支喷枪连接有尿素溶液和压缩空气2股气流体，尿素溶液由压缩空气雾化后喷入炉膛内。且SNCR脱硝过程中氨氮摩尔比控制在0.8～1.2之间。
出风：链条炉中煤粉燃烧之后的烟气经省煤器7、空气预热器8、除尘器9之后由引风机13送入脱硫塔10后经烟囱11排入大气。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统，其特征在于，包括链条炉、烟气再循环部分以及SNCR部分；烟气再循环部分包括为链条炉的主燃区风室(2)提供空气的鼓风机(14)以及为预燃区风室(1)、燃尽区风室(3)和二次风配给风室(4)提供低温烟气的再循环风机(12)，再循环风机(12)从除尘器(9)的出口处引出低温烟气；SNCR部分包括安装于链条炉炉墙上的两层SNCR喷淋装置(17)，SNCR喷淋装置(17)与尿素溶液配制装置相连，SNCR喷淋装置(17)上设置若干喷枪，喷淋过程中，氨氮摩尔比为0.8～1.2；链条炉中煤粉燃烧后的烟气经省煤器(7)、空气预热器(8)换热后，再经过除尘器(9)由引风机(13)送入脱硫塔(10)后经烟囱(11)外排。
2.根据权利要求1所述的用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统，其特征在于，所述煤粉由给煤机(16)送入链条炉排上。
3.根据权利要求1所述的用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统，其特征在于，还包括由给水泵(20)、省煤器(7)以及蒸汽总管(19)组成的蒸汽循环系统，给水泵(20)的出口分为两路，一路经省煤器(7)一侧连接至汽包(18)，汽包(18)上部的气体出口连接蒸汽总管(19)；给水泵(20)出口的另一路直接连接到蒸汽总管(19)上。
4.根据权利要求1所述的用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统，其特征在于，所述二次风配给风室(4)的二次风在后拱顶部喷入方向与水平方向的夹角α为5°～25°。
5.根据权利要求1所述的用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统，其特征在于，所述SNCR喷淋装置(17)上设置10支喷枪，分别位于炉膛的前墙和两侧墙，其中两侧墙分别布置3支喷枪，前墙布置4支喷枪。
6.根据权利要求1所述的用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统，其特征在于，所述喷枪连接尿素溶液和压缩空气2股气流体，尿素溶液由压缩空气雾化后喷入炉膛内。
7.根据权利要求1所述的用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统，其特征在于，所述再循环风机(12)的出口管道上设置流量调节阀(15)，流量调节阀(15)的出口分为两路，一路接再循环一次风管道(5)，另一路接再循环二次风管道(6)；再循环一次风管道(5)将低温烟气送入预燃区风室(1)和燃尽区风室(3)，再循环二次风管道(6)将低温烟气送入二次风配给风室(4)。
8.根据权利要求1所述的用于链条炉的SNCR和烟气再循环耦合脱硝系统，其特征在于，所述两层SNCR喷淋装置(17)，上层SNCR喷淋装置的喷枪的高度h1与链条炉的高度h的比为h1:h＝0.75～0.85，下层SNCR喷淋装置的喷枪的高度h2与链条炉的高度h的比为h2:h＝0.65～0.75。
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