CN106352363B - 一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统及工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统及工艺方法。包括循环式半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器以及与半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器的出口端连接的超净排放水雾脱硫除尘器，所述半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器的炉后废烟气入口依次经过空预器、SCR脱硝器后与高效煤粉工业锅炉连接，煤粉输送及燃烧系统与高效煤粉工业锅炉的进料口连接；高效煤粉工业锅炉的底部设有除渣装置，除渣装置与干渣库连接。本发明整个工艺流程简单，投资成本低，能彻底满足中小型高效煤粉工业锅炉和工业窑炉的粉尘超净排放，达到脱硫与脱硝环保技术指标。还人类的蓝天绿水的生存环境。赶上和接近天然气燃烧的中小型工业锅炉、工业窑炉的环保技术指标。

Description

一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统及工艺方法
技术领域
本发明主要应用于我国及世界上所有的中小型高效煤粉工业锅炉(燃煤火力发电厂除外)、高效煤粉工业窑炉低氮燃烧技术与废烟气超净排放的环保技术领域。其高效燃煤工业炉(窑)与高效煤粉工业锅炉的烟气排放环保技术指标可达到：烟气粉尘≦10mg/NM3；SOX≦50mg/NM3；NOX≦100mg/NM3。赶上或接近燃烧天然气的环保技术指标。具体涉及一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统及工艺方法。
背景技术
由于我国的富煤、少油、缺气现实国情状况下，煤的燃烧还会将长期持续下去。在当今严格的环保技术指标的情况下，如何将煤炭的燃烧与排放，达到与接近天然气燃烧与排放效果的同等水平。这将是燃烧技术工作者与环保技术工作者，所面临的急待解决的问题。从全国中小型工业锅炉(工业窑炉)实际生产的情况来看，几乎没有一家企业非常成功地采用与本生产相似的工艺，并达到国家环保技术指标与燃烧技术指标。
发明内容
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，其特征在于，包括循环式半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器以及与半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器的出口端连接的超净排放半干法水雾脱硫除尘器，所述工业锅炉、工业窑炉炉后废烟气出口依次经过空预器、SCR脱硝器后与半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器连接，煤粉输送及燃烧系统与高效煤粉工业锅炉的进料口连接；高效煤粉工业锅炉的底部设有除渣装置，除渣装置与干渣库连接。
在上述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，所述高效煤粉工业锅炉上方设有低NOx双旋流煤粉燃烧器，所述低NOx双旋流煤粉燃烧器顶部设有一次送风管道以及与一次送风管道连接的二次送风管道，一次送风管道通过鼓风机与煤粉输送及燃烧系统的输送口连接，二次送风管道与空预器连接，与二次送风管道平行设有与一次送风管道连接的循环烟气管道，所述循环烟气管道与高效煤粉工业锅炉底部侧壁的烟气出口连接，循环烟气管道还通过鼓风机设置在超净排放半干法水雾脱硫除尘器和循环式半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器之间的管道上。
在上述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，所述循环式半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器，包括除尘布袋、与除尘布袋进料端连接的废气进风、料组件、与除尘布袋烟气出口端连接的烟气排放组件；所述除尘布袋中部设有与除尘布袋内部连通的除尘器下灰斗，除尘器下灰斗下方设有混料机，所述混料机的输出端与废气进料组件连接；混料机上方设有二级脱硝系统，所述二级脱硝系统为一个碱性物料发生器；所述碱性物料发生器包括一个用于盛放碱性溶液的罐体，所述罐体上方设有进料口，罐体内设有搅拌装置，设置在罐体旁的高压喷射系统将碱性溶液抽取后进入除尘器下灰斗内并喷洒至混料机上。
在上述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，所述废气进料组件包括一个废气管道以及与废气管道的出口连通的脱硫烟道；所述脱硫烟道为呈倒L形，脱硫烟道的底部设有一个撒料装置；混料机的输出端与脱硫烟道的底部连通并能够将混料输出至撒料装置内。
在上述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，所述废气管道包括依次连接的喉口管和扩散管，所述扩散管的出口端与脱硫烟道的底部连通；一级脱硝系统与喉口管连通，所述一级脱硝系统包括碱性溶液喷洒管道，所述碱性溶液喷洒管道一端插入喉口管内将碱性溶液向喉口管内喷洒，另一端用于通入碱性溶液，所述碱性溶液喷洒管道上设有开启阀门。
在上述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，所述撒料装置包括一个集料斗，集料斗上端开口且边缘与脱硫烟道的底部内壁周向连接固定；集料斗内设有一个撒料圆盘并通过集料斗底部的驱动电机驱动器旋转，所述撒料圆盘包括同圆心的内外圆环，以及固定在内外圆环之间的叶片；所述混料机包括混料室以及设置在混料室内的驱动轴，所述驱动轴上径向设有若干搅拌叶片；驱动轴一端依次通过轴承座以及联轴器与电机配接，另一端固定在另一轴承座上；所述除尘器下灰斗的底部出料口与混料室连通。
在上述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，所述碱性物料发生器的搅拌装置包括搅拌轴以及固定在搅拌轴一端位于罐体内的搅拌叶片；搅拌轴的另一端通过一护套固定在罐体的上盖，并通过联轴器与电机配接；所述高压喷射系统包括一高压水泵，一端设有过滤网并设置在罐体内的抽取管道经过高压水泵后与喷洒管道连接；所述喷洒管道设置在除尘器下灰斗内；高压空气进气管道设置在高压水泵和喷洒管道之间且与抽取管道连通；所述抽取管道上还设有开启阀门；所述喷洒管道为一个环形，管道上设有若干喷洒口，喷洒口上设有喷头。
在上述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，还包括一个同于通入冷空气的冷空气管道，所述冷空气管道一端与脱硫烟道顶部连通，且冷空气管道上设有用于调节冷空气流量的电动阀门；所述废气管道的扩散管与脱硫烟道的底部垂直连通，且扩散管管壁与脱硫烟道的底部管壁相切连通；所述烟气排放组件包括设置在除尘布袋烟气出口端的引风机，所述引风机的出风端进入碱雾脱硫型除尘器及烟筒并通过控制阀门能够进入煤粉燃烧器内和工业锅炉或工业窑炉煤粉燃烧空间，以形成低氮氧化物燃烧气氛，以达低NOX燃烧指标与排放指标。
一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保工艺方法，其特征在于，包括：
步骤1，采用煤粉泵车，用车用泵将煤粉直接打入煤粉库，库顶必须设置固气分离器，库内的温度检测、压力检测、防堵装置、下灰装置、计量称重系统以及CO2或N2防爆系统作为煤粉库基本配置，即防爆安全系统应该放到第一位；煤粉库下采用煤粉输送与煤粉第一级雾化系统，采用单或双管变频稳流系统与改进型刚性叶轮下料器下料系统；
步骤2，煤粉通过燃烧炉上的煤粉燃烧器控制燃烧，在燃烧炉内,采用第一级SNCR喷氨气或尿素溶液以达到第一次脱硝的目的；在炉外的SCR脱硝系统并设置在省煤器与空气预热器之间，以达到第二次脱硝的目的；
步骤3，脱硝后的烟气切向进入可循环式半干法脱硫型复合布袋除尘器系统的循环式脱硫烟道；在收尘器的灰斗上方喷射碱溶液雾状气体，使烟气中的粉尘与碱性物在机内循环运行；在复合碱性布袋过滤下，烟气粉尘落于灰斗；大部分烟气粉尘，由灰斗底部的混料机输送作用下，又回到脱硫烟道；在引风机的作用下，脱硫粉尘并随负压气流又回到机内，形成一个烟气含碱粉尘的一个循环，我们称之为一个碱性粉尘小型循环系统；净化后的烟气，由引风机抽出，喷吹于文氏管超净化的双级脱硫型半干法水雾除尘器内，其出口进入放排烟筒；
步骤4，在引风机出口与文氏管双级脱硫型碱水溶液超细雾化除尘器之间，设置循环烟气管道，由鼓风机及相关电动调节阀门将部分外排烟气抽回于低NOX煤粉燃烧器与炉内燃烧系统形成一个烟气循环系统，以防止被逃逸掉的NH3或CO(NH2)2与CaOH脱硫剂或脱硝、脱硫反应不完全的部分烟气抽回燃烧系统内。以进一步加强脱硝和脱硫反应，实际工况中可达到每分钟50余次的大的循环烟气体系，以满足最严的环保技术指标。
在上述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保工艺方法中，低NOX双旋流煤粉燃烧器设有一次风、二次风以及三次风管道，二次风采用新鲜空气；三次风采用低氧循环烟气，其烟气含氧量只有3-5％；在燃烧炉内870℃～1050℃温度范围内喷氨气与烟气中NOX充分混合产生还原反应，生成氮气与水；反应式：NO+NH3→N2↑+H2O或2CO(NH2)+6NO→5N2+4H2O+2CO2↑。
在上述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保工艺方法中，所述可循环式半干法脱硫型脉冲布袋除尘器的工作方法是：当炉后的烟气进入锅炉的省煤器与空气预热器之间时，这时温度区间在300℃～400℃之间，第二级脱硝系统，即喷射氨气或尿素水雾系统为加快NOX的还原反应，同时增设含有V2O5的蜂窝式催化剂，以利于加快生成N2与H2O等无害物；当烟气经过这阶段后，烟气中的大量粉尘被碱性物包裹着，切向进入烟气的脱硫烟道并高速旋转进入可循环式半干法脱硫型脉冲布袋除尘器；烟气与烟气中的粉尘不会被马上排出机外；由灰斗下的混料机将粉尘重新输送于循环脱硫烟道内，由脱硫烟道下的圆盘撒料机上方的烟气旋转地鼓吹于除尘器内；从而完成了一个烟气碱性粉尘循环历程。
因此，本发明具有如下优点：整个工艺流程简单，投资成本低，能彻底满足中小型高效煤粉工业锅炉和工业窑炉的粉尘超净排放，达到脱硫与脱硝环保技术指标。还人类的蓝天绿水的生存环境。赶上和接近天然气燃烧的中小型工业锅炉、工业窑炉的环保技术指标。其洁净煤粉燃烧技术已达到或超过世界先进水平。
附图说明
图1是本发明的工艺生产线流程图。
图2是本发明中低NOx双旋流煤粉燃烧器结构示意图。
图3是本发明中可循环式半干法脱硫型脉冲布袋除尘器结构示意图。
图4是本发明中文氏管双级水雾半干法脱硫(超净化)除尘器工艺示意图。
图5为可循环式半干法脱硫型脉冲布袋除尘器的主视结构示意图。
图6为图5中混料机的结构示意图。
图7为图5中混料机中搅拌叶片的结构示意图。
图8为图5中二级脱硝系统的结构示意图。
图9为图8中喷洒管道的结构示意图。
图10为图9中的左视结构示意图。
图11为图5中的撒料装置的结构示意图。
图12为图11的俯视结构示意图。
图13为图5中废气管道的连接示意图。
图14为图5中冷空气管道的连接示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，除尘布袋1、除尘器下灰斗2、混料机3、罐体4、进料口5、脱硫烟道6、喉口管7、扩散管8、碱性溶液喷洒管道9集料斗10、撒料圆盘11、驱动电机12、叶片13、混料室14、搅拌叶片15、轴承座16、联轴器17、电机18、搅拌轴19、搅拌叶片20、护套21、抽取管道22、高压水泵23、喷洒管道24、高压空气进气管道25、过滤网26、冷空气管道27、引风机28、喷头29。
实施例：
一、首先介绍一下本发明的系统结构。
本发明包括循环式半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器以及与半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器的出口端连接的超净排放水雾脱硫除尘器，所述半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器的炉后废烟气入口依次经过空预器、SCR脱硝器后与高效煤粉工业锅炉连接，煤粉输送及燃烧系统与高效煤粉工业锅炉的进料口连接；高效煤粉工业锅炉的底部设有除渣装置，除渣装置与干渣库连接。
高效煤粉工业锅炉上方设有低NOx双旋流煤粉燃烧器，所述低NOx双旋流煤粉燃烧器顶部设有一次送风管道以及与一次送风管道连接的二次送风管道，一次送风管道通过鼓风机与煤粉输送及燃烧系统的输送口连接，二次送风管道与空预器连接，与二次送风管道平行设有与一次送风管道连接的循环烟气管道，所述循环烟气管道与高效煤粉工业锅炉底部侧壁的烟气出口连接，循环烟气管道还通过鼓风机设置在超净排放水雾脱硫除尘器和循环式半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器之间的管道上。
循环式半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器，包括除尘布袋、与除尘布袋进料端连接的废气进料组件、与除尘布袋烟气出口端连接的烟气排放组件；所述除尘布袋中部设有与除尘布袋内部连通的除尘器下灰斗，除尘器下灰斗下方设有混料机，所述混料机的输出端与废气进料组件连接；混料机上方设有二级脱硝系统，所述二级脱硝系统为一个碱性物料发生器；所述碱性物料发生器包括一个用于盛放碱性溶液的罐体，所述罐体上方设有进料口，罐体内设有搅拌装置，设置在罐体旁的高压喷射系统将碱性溶液抽取后进入除尘器下灰斗内并按比例喷洒至混料机上。
废气进风、料组件包括一个废气管道以及与废气管道的出口连通的脱硫烟道；所述脱硫烟道为呈倒L形，脱硫烟道的底部设有一个撒料装置；混料机的输出端与脱硫烟道的底部连通并能够将混料输出至撒料装置内。
废气管道包括依次连接的喉口管和扩散管，所述扩散管的出口端与脱硫烟道的底部连通；一级脱硝系统与喉口管连通，所述一级脱硝系统包括碱性溶液喷洒管道，所述碱性溶液喷洒管道一端插入喉口管内将碱性溶液向喉口管内喷洒，另一端用于通入碱性溶液，所述碱性溶液喷洒管道上设有开启阀门。
撒料装置包括一个集料斗，集料斗上端开口且边缘与脱硫烟道的底部内壁周向连接固定；集料斗内设有一个撒料圆盘并通过集料斗底部的驱动电机驱动器旋转，所述撒料圆盘包括同圆心的内外圆环，以及固定在内外圆环之间的叶片；所述混料机包括混料室以及设置在混料室内的驱动轴，所述驱动轴上径向设有若干搅拌叶片；驱动轴一端依次通过轴承座以及联轴器与电机配接，另一端固定在另一轴承座上；所述除尘器下灰斗的底部出料口与混料室连通。
碱性物料发生器的搅拌装置包括搅拌轴以及固定在搅拌轴一端位于罐体内的搅拌叶片；搅拌轴的另一端通过一护套固定在罐体的上盖，并通过联轴器与电机配接；所述高压喷射系统包括一高压水泵，一端设有过滤网并设置在罐体内的抽取管道经过高压水泵后与喷洒管道连接；所述喷洒管道设置在除尘器下灰斗内；高压空气进气管道设置在高压水泵和喷洒管道之间且与抽取管道连通；所述抽取管道上还设有开启阀门；所述喷洒管道为一个环形，管道上设有若干喷洒口，喷洒口上设有喷头。
本发明还包括一个同于通入冷空气的冷空气管道，所述冷空气管道一端与脱硫烟道顶部连通，且冷空气管道上设有用于调节冷空气流量的电动阀门；所述废气管道的扩散管与脱硫烟道的底部垂直连通，且扩散管管壁与脱硫烟道的底部管壁相切连通；所述烟气排放组件包括设置在除尘布袋烟气出口端的引风机，所述引风机的出风端进入碱雾脱硫型除尘器及烟筒并通过控制阀门能够进入煤粉燃烧器内。和工业锅炉或工业窑炉煤粉燃烧空间，以形成低氮氧化物燃烧气氛，以促进大道低NOX燃烧指标与脱硝排放指标。
二、下面介绍一下本发明的工作原理。
洁净煤粉作为燃烧介质其细度＞150目～200目；水份＜5～3％；挥发份＞30～35％；发热值：5500～6500Kcal/kg；固定碳含量＞50％；硫＜0.5％，煤中无“三块”(石块、木块、铁块)；煤矸石＜0.5％以下，灰溶点≧1280℃。
作为洁净煤粉燃烧技术，采用煤粉泵车，用车用泵将煤粉直接打入煤粉库，库顶必须设置固气分离器(布袋收尘器)，库内的温度检测、压力检测、防堵装置、下灰装置、计量称重系统以及CO2或N2防爆系统作为煤粉库基本配置，即防爆安全系统应该放到第一位。
煤粉库下采用煤粉输送与煤粉第一级雾化系统，采用单(双)管变频稳流系统与改进刚型性叶轮下料器下料系统。确保稳定、恒流地喷射入低NOX双旋流煤粉燃烧器及燃烧炉内组织燃烧，稳定炉内温度与压力。在燃烧炉内合适的温度与合适的地方，采用第一级SNCR喷氨气或尿素溶液以达到第一次脱硝的目的。在炉外的脱硝系统(SCR)即脱硝(器)塔(氨气加催化剂)并设置在省煤器与空气预热器之间，以达到第二次脱硝的目的。
脱硝后的烟气切向进入可循环式半干法脱硫型复合布袋除尘器系统的循环式脱硫烟道。在收尘器的灰斗上方按比例喷射碱(CaOH、NaOH)溶液雾状气体，使烟气中的粉尘与碱性物在机内循环运行，其碱性粉尘每分钟在机内可循环50次以上。除尘效率可达99.99％。在复合碱性布袋过滤下，烟气粉尘落于灰斗。大部分烟气粉尘，由灰斗底部的混料机输送作用下，又回到脱硫烟道。在引风机的作用下，脱硫粉尘并随负压气流又回到机内，形成一个烟气含碱粉尘的一个循环，我们称之为一个碱性粉尘小型循环系统。净化后的烟气，由引风机抽出，喷吹于文氏管超净化的双级脱硫型水雾除尘器内，其出口进入放排烟筒。其烟气粉尘净化可达到10mg/NM3以下；SOX≦50mg/NM3；NOX≦100mg/NM3。
在引风机出口与文氏管双级脱硫型碱水溶液超细雾化除尘器之间，设置循环烟气管道，由鼓风机及相关电动调节阀门将部分外排烟气抽回于低NOX煤粉燃烧器与炉内燃烧系统形成一个烟气循环系统，以防止被逃逸掉的NH3或CO(NH2)2(氨气或尿素等)与CaOH等脱硫剂或脱硝、脱硫反应不完全的部分烟气抽回燃烧系统内，以降低运行成本和进一步达到脱硝和脱硫的目的，这是一个大循环系统，几乎每分钟也可以达到50次以上的循环，我们称之为一个大的尾烟气循环系统。
三、下面针对本发明系统中具体的装置进行说明。
3.1、在高效煤粉工业锅炉(导油炉)工业窑炉，采用低NOX双旋流煤粉燃烧器。
让部分尾烟气进入煤粉燃烧器，如图2.
本发明的煤粉燃烧器在原双旋流煤粉燃烧器的基础上，一次风、煤增加了煤粉浓淡分离技术(可迅速完成煤粉点火时间)二次风按比例采用新鲜空气。三次风按比例采用低氧循环烟气，其含氧量只有3-5％。由于含氧从21％(常态空气)降低含氧3-5％(空气燃烧后的空气含氧量)进入炉膛加强炉内火焰的旋转力度，进一步消化烟气中的含氧量。同时在循环烟气中，还含有相当数量的脱硫剂(CaOH或NaOH)与脱硝剂(NH3或尿素等)可进一步在炉内完成脱硫、脱硝的反应。
特别在炉内产生的热力型NO，其在NOX范围内占比达85％，能在炉内高温区内的欠氧环境中产生还原反应，生成大量的含CO的可燃高温煤气。因此，由于炉内的氧(O2)成分含量急剧的减少，生成热力型NO自然会减少。在炉内尾部再配入大量新鲜空气或循环烟气。从而与CO气流(煤气)，产生放热反应生成CO2↑。反应式：CO+O2→CO2↑。煤粉在炉内的燃烬率可达99％。炉渣含碳量小于1％以下，外排炉渣可回用于建材行业。由于喂煤机构灵活，方便调节，严格控制空气过剩系数，使燃烧炉内彻底避免严重的结焦现象。
在燃烧炉内870℃～1050℃温度范围内喷氨气与烟气中NOX充分混合产生还原反应，生成氮气与水。反应式：NO+NH3→N2↑+H2O或2CO(NH2)+6NO→5N2+4H2O+2CO2↑。从而一步达到脱硝的目的。
3.2、采用循环烟气，低NOX脱硝燃烧技术(参见图1)：
所有的工业窑炉的煤燃烧技术中，特别是高效煤粉工业锅炉(高效煤粉导热油炉)，充分利用好循环烟气燃烧技术，不光会使工业炉炉尾产生的尾烟气含氧量降低(≦3％-5％)同时还会降低排烟温度，以充分利用尾烟气余热，以达到节约煤耗的目的，而降低运行成本。
与链条炉相比，节约煤耗达30％-45％
与沸腾炉相比，节约煤耗达15％-20％
3.3、可循环式半干法脱硫型脉冲布袋除尘器(参见图1)：
当炉后的烟气进入锅炉的省煤器与空气预热器之间时，这时温度区间在300℃～400℃之间，我们设置了第二级脱硝系统，即喷射氨气或尿素水雾系统为加快NOX的还原反应，同时增设含有V2O5的蜂窝式催化剂(器)，以利于加快生成N2与H2O等无害物。脱硝率可达到98％以上。同时还增设声波吹灰器与旁路检修系统，已便催化器的更换与检修。当烟气经过这阶段后，烟气中的大量粉尘被碱性物包裹着，切向进入烟气的脱硫烟道并高速旋转进入可循环式半干法脱硫型脉冲布袋除尘器。烟气与烟气中的粉尘不会被马上排出机外。特别烟气中含碱粉尘，由于机内的特殊结构，如图3所示：该机是由脱硫烟道，布袋除尘器灰斗上的CaOH或NaOH喷射雾化装置，CaOH或NaOH发生器、高压泵、高压空气、与之相关的调节阀门，以及布袋除尘器本体所组成。脱硫方法是仅对除尘器灰斗内的含碱粉尘和不含碱粉尘进行高压喷雾，以达增湿、增重的目的。由灰斗下的混料机将粉尘重新输送于循环脱硫烟道内，由脱硫烟道下的圆盘撒料机上方的烟气旋转地鼓吹于除尘器内。从而完成了一个烟气碱性粉尘循环历程。烟气含碱粉尘可循环运行每分钟达50次以上，满足了SOX+CaOH→CaSO4+H2O反应基本原理，延长了反应停留时间与脱硫反应均混的空间，从而达到脱硫的目的。
脉冲式布袋除尘器的布袋不可采用市面上一般性布袋，而是采用含碱性复合性布袋，以增强脱硫效果与除尘效果。其脱硫效率与除尘效率可分别达到98％以上与99.99％以上，具体结构如图5-14。需要注意的是，图1至图10中文字说明均为必要的注释，符合规定。
脉冲式布袋除尘器包括除尘布袋、与除尘布袋进料端连接的废气进料组件、与除尘布袋烟气出口端连接的烟气排放组件；所述除尘布袋中部设有与除尘布袋内部连通的除尘器下灰斗，除尘器下灰斗下方设有混料机，所述混料机的输出端与废气进风、料组件连接；混料机上方设有二级脱硫系统，所述二级脱硫系统为一个碱性物料发生器；所述碱性物料发生器包括一个用于盛放碱性溶液的罐体，所述罐体上方设有进料口，罐体内设有搅拌装置，设置在罐体旁的高压喷射系统将碱性溶液抽取后进入除尘器下灰斗内并按比例喷洒至混料机上，进一步让烟气粉尘增重、增湿。
3.31、采用碱性复合式布袋(如图5)：
作为脉冲式布袋除尘器早已是一个很普遍的布袋除尘器，除尘效率可达99％，但仅只有除尘功能，无脱硫功能。因此，根据脱硫反应的原理来讲，其布袋必须更换碱性材料的复合性布袋，其牢固度与厚度、粉尘过滤效果均比玻纤袋效率高得多。
3.32、灰斗下采用高效混料机(如图6-7)
本机为单(双)轴搅拌机的原理延伸改进型，其动力为无极调速电机带动。两端轴承座与联轴器为电机支撑与联结。处理烟气量大的布袋除尘器可改为双轴驱动。
搅拌叶片为耐磨合金钢制作，除尘器落下的粉尘灰与CaOH或NaOH，以喷射高速雾状的碱溶液，按比例混合。对粉尘灰进行增湿增重后成为半干状，形成碱性粉尘灰，以达到的脱硫反应的目的。含碱性粉尘灰落入混料机后，由一定角度的搅拌叶片按一定的转速，进一步将碱性物料均混、搅拌，并输送至脱硫烟道内，与新鲜烟气粉尘再均匀混合，进入布袋除尘器内。完成了一次烟气循环脱硫过程。
3.33、碱性物料发生器与高压喷射系统：(图8-9)
1.采用变频调速专用搅拌叶片，在搅拌筒内搅动碱溶液，生石灰(CaO)按进水比例20-30％加入，生石灰细度应控制在150目左右。
2.生石灰碱性液体搅拌筒顶部设高压水泵，产生≥10kg/cm2的水压与压缩空气(压力＞8kg/cm2)在喷头内混合，以雾状喷出。以达到干粉尘灰均混并增湿增重的目的。
3.喷头采用不锈钢材质，以内混加外混结构形式高速喷出。
3.34、圆盘式旋转撒料机：(图11-12)
在脱硫烟道内底部，该机根据鼓风机的基本原理改进而来，其工作原理：
利用旋转叶片，将含尘气体托起，旋转鼓吹出去。并将含碱粉尘分散旋转吹出与烟道侧切向进来的炉尾废烟气同向均匀混合进入布袋除尘器。其动力采用高速变频电动机带动。
3.35、循环脱硫烟道炉尾烟气进气口装置：(图13)
当大量炉尾烟气由缩口管进入喉口管内时，烟气流速增加，烟气体积密度增加。在喉口管上设置与烟气同向的喷射碱溶液雾化喷头，按比例喷射碱溶液，使炉尾烟气粉尘增湿。第一次被含碱溶液包裹的烟尘，随引风机抽力的烟气流，切向进入循环烟气脱硫烟道。在碱性溶液增湿的过程中，也达到适当降低了尾烟气温度、保护了布袋除尘器的布袋耐温性的目的。在烟气粉尘增湿、增重的过程中，也极大的提高了布袋除尘器的除尘与脱硫效果。
炉尾烟气切向进入循环脱硫烟道时，由于在烟道内形成的旋转气流与脱硫烟道底部的圆盘撒料机上方形成的大量旋转含碱烟尘同向激烈旋转均匀混合，以达到第二次脱硫的效果。
六、冷风调节电动阀门(图14)
当炉尾烟气温度太高时，进入循环烟气脱硫烟道后，虽说能降部分烟气温度，但有些工业炉(窑)尾气温度仍很高。当温度超过200度时，我们在进入布袋除尘器的入口处，设置冷风调节电动阀，让冷空气调节入口处的高温烟气，让其达到合适的烟温，满足布袋除尘器的需求。
3.4、文氏管双级水雾脱硫型半干法除尘器(见图4)
本机是利用了旋风除尘器工作原理，改进而来的一种创新产品，省去了污水循环水池，保持了粉尘半干法的物理状态，方便人们清理。节省了大量的土建造价与占地面积。其工作原理如下：当净化后的烟气以及被逃逸掉的SOX与NOX，在此处，由直径大的烟气管道改变为直径小的烟气管道，或称之为喉口烟气管，因此，净化后的烟气流速增加了，其体积密度变大了。此处增加第一级高压空气(蒸气)加碱性溶液，以高速喷雾碱水溶液，按比例与烟气同向喷出。以达到进一步与布袋除尘器逃逸出的SOX与NOX以及微量粉尘充分混合，以达到超净化脱尘、脱硫、脱硝的目的。
烟气在初步增湿、增重情况下，以高速切向进入机体，经第二级双层碱性溶液喷雾机构，进一步增湿、增重。并在机内增设碱性物料(CaCO3石灰石)过滤层，烟气通过碱性过滤层后又经双级脱水机构排出水气，进入烟筒，排入大气。以达到最终脱尘、脱硫、脱硝，最后完成全部烟气超净排放的环保工艺流程。
综上所述，本发明工艺最大的创新要点是：1、充分实现了低NOX煤粉燃烧技术，其中利用燃烧空气分级供给技术。在合适地方，合适的温度区间实现多级按比例供风，严格控制了过剩空气系数。并也控制了空气中的含氧量。2、实现煤粉浓淡燃烧技术，利用了全自动柴油点火技术，更快、更迅速地启动高效煤粉工业锅炉。实现了开、停时间短，节省燃料消耗，降低了点火所用燃料成本。3、现实了炉尾烟气全流域的循环燃烧技术。并组成一个大循环燃烧系统，让低氧循环烟气在此燃烧过程中，可做到真正的减少热力型NO含量的生成。同时充分利用外排烟气的余热以及空气预热器的余热加热二次新鲜空气，按比例一并进入炉膛的燃烧区间，降低了煤耗、满足炉膛温度的要求，也降低了高效煤粉工业锅炉的外排烟气温度，提高了锅炉(导油炉、工业窑炉)热效率，节约了大量的煤耗，降低了生产运行成本。4、烟气中的粉尘在可循环式半干法脱硫型脉冲式复合布袋除尘器机体内形成脱硫循环体系，增加脱硫、脱硝的停留时间与扩大反应空间的次数，满足了脱硫剂与脱硝剂与SOX、NOX的均混效果，以达到循环脱硫脱硝的目的。5、因此看来，整个工艺流程含尘烟气经历了三次脱硝(SNCR、SCR)技术以及低NOX循环燃烧技术和二次脱硫技术。烟气多次在大循环脱硝体系中循环。烟气中粉尘的多次在循环脱硫体系中循环，最终达到脱尘、脱硫、脱硝的环保目标值。整个工艺流程简单，投资成本低，能彻底满足中小型高效煤粉工业锅炉和工业窑炉的粉尘超净排放，达到脱硫与脱硝环保技术指标。还人类的蓝天绿水的生存环境。赶上和接近天然气燃烧的中小型工业锅炉、工业窑炉的环保技术指标。其洁净煤粉燃烧技术已达到或超过世界先进水平。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，其特征在于，包括循环式半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器以及与半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器的出口端连接的超净排放水雾脱硫除尘器，所述半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器的炉后废烟气入口依次经过空预器、SCR脱硝器后与高效煤粉工业锅炉连接，煤粉输送及燃烧系统与高效煤粉工业锅炉的进料口连接；高效煤粉工业锅炉的底部设有除渣装置，除渣装置与干渣库连接；
所述循环式半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器，包括除尘布袋、与除尘布袋进料端连接的废气进风、料组件、与除尘布袋烟气出口端连接的烟气排放组件；所述除尘布袋中部设有与除尘布袋内部连通的除尘器下灰斗，除尘器下灰斗下方设有混料机，所述混料机的输出端与废气进料组件连接；混料机上方设有二级脱硫系统，所述二级脱硫系统为一个碱性物料发生器；所述碱性物料发生器包括一个用于盛放碱性溶液的罐体，所述罐体上方设有进料口，罐体内设有搅拌装置，设置在罐体旁的高压喷射系统将碱性溶液抽取后进入除尘器下灰斗内并喷洒至混料机上。
2.根据权利要求1所述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，其特征在于，所述高效煤粉工业锅炉上方设有低NOx双旋流煤粉燃烧器，所述低NOx双旋流煤粉燃烧器顶部设有一次送风管道以及与一次送风管道连接的二次送风管道，一次送风管道通过鼓风机与煤粉输送及燃烧系统的输送口连接，二次送风管道与空预器连接，与二次送风管道平行设有与一次送风管道连接的循环烟气管道，所述循环烟气管道与高效煤粉工业锅炉底部侧壁的烟气出口连接，循环烟气管道还通过鼓风机设置在超净排放水雾脱硫除尘器和循环式半干法脱硫复合脉冲布袋除尘器之间的管道上。
3.根据权利要求2所述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，其特征在于，所述废气进料组件包括一个废气管道以及与废气管道的出口连通的脱硫烟道；所述脱硫烟道为呈倒L形，脱硫烟道的底部设有一个撒料装置；混料机的输出端与脱硫烟道的底部连通并能够将混料输出至撒料装置内。
4.根据权利要求3所述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，其特征在于，所述废气管道包括依次连接的喉口管和扩散管，所述扩散管的出口端与脱硫烟道的底部连通；一级脱硝系统与喉口管连通，所述一级脱硝系统包括碱性溶液喷洒管道，所述碱性溶液喷洒管道一端插入喉口管内将碱性溶液向喉口管内喷洒，另一端用于通入碱性溶液，所述碱性溶液喷洒管道上设有开启阀门。
5.根据权利要求4所述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，其特征在于，所述撒料装置包括一个集料斗，集料斗上端开口且边缘与脱硫烟道的底部内壁周向连接固定；集料斗内设有一个撒料圆盘并通过集料斗底部的驱动电机驱动器旋转，所述撒料圆盘包括同圆心的内外圆环，以及固定在内外圆环之间的叶片；所述混料机包括混料室以及设置在混料室内的驱动轴，所述驱动轴上径向设有若干搅拌叶片；驱动轴一端依次通过轴承座以及联轴器与电机配接，另一端固定在另一轴承座上；所述除尘器下灰斗的底部出料口与混料室连通。
6.根据权利要求5所述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，其特征在于，所述碱性物料发生器的搅拌装置包括搅拌轴以及固定在搅拌轴一端位于罐体内的搅拌叶片；搅拌轴的另一端通过一护套固定在罐体的上盖，并通过联轴器与电机配接；所述高压喷射系统包括一高压水泵，一端设有过滤网并设置在罐体内的抽取管道经过高压水泵后与喷洒管道连接；所述喷洒管道设置在除尘器下灰斗内；高压空气进气管道设置在高压水泵和喷洒管道之间且与抽取管道连通；所述抽取管道上还设有开启阀门；所述喷洒管道为一个环形，管道上设有若干喷洒口，喷洒口上设有喷头。
7.根据权利要求3所述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保系统，其特征在于，还包括一个通入冷空气的冷空气管道，所述冷空气管道一端与脱硫烟道顶部连通，且冷空气管道上设有用于调节冷空气流量的电动阀门；所述废气管道的扩散管与脱硫烟道的底部垂直连通，且扩散管管壁与脱硫烟道的底部管壁相切连通；所述烟气排放组件包括设置在除尘布袋烟气出口端的引风机，所述引风机的出风端进入碱雾脱硫型除尘器及烟筒并通过控制阀门能够进入低NOX煤粉燃烧器内。
8.一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保工艺方法，其特征在于，包括：
步骤1，采用煤粉泵车，用车用泵将煤粉直接打入煤粉库，库顶必须设置固气分离器，库内的温度检测、压力检测、防堵装置、下灰装置、计量称重系统以及CO2或N2防爆系统作为煤粉库基本配置，即防爆安全系统应该放到第一位；煤粉库下采用煤粉输送与煤粉第一级雾化系统，采用单或双管变频稳流系统与改进型刚性叶轮下料器下料系统；
步骤2，煤粉通过燃烧炉上的煤粉燃烧器控制燃烧，在燃烧炉内,采用第一级SNCR喷氨气或尿素溶液以达到第一次脱硝的目的；在炉外的SCR脱硝系统并设置在省煤器与空气预热器之间，以达到第二次脱硝的目的；
步骤3，脱硝后的烟气切向进入可循环式半干法脱硫型复合布袋除尘器系统的循环式脱硫烟道；在收尘器的灰斗上方喷射碱,溶液雾状气体，使烟气中的粉尘与碱性物在机内循环运行；在复合碱性布袋过滤下，烟气粉尘落于灰斗；大部分烟气粉尘，由灰斗底部的混料机输送作用下，又回到脱硫烟道；在引风机的作用下，脱硫粉尘并随负压气流又回到机内，形成一个烟气含碱粉尘的一个循环，我们称之为一个碱性粉尘小型循环系统；净化后的烟气，由引风机抽出，喷吹于文氏管超净化的双级脱硫型水雾除尘器内，其出口进入放排烟筒；
步骤4，在引风机出口与文氏管双级脱硫型碱水溶液超细雾化除尘器之间，设置循环烟气管道，由鼓风机及相关电动调节阀门将部分外排烟气抽回于低NOX煤粉燃烧器与炉内燃烧系统形成一个烟气循环系统，以防止被逃逸掉的NH3或CO(NH2)2与CaOH脱硫剂或脱硝、脱硫反应不完全的部分烟气抽回燃烧系统内。
9.根据权利要求8所述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保工艺方法，其特征在于，双旋流煤粉燃烧器设有一次风、二次风以及三次风管道，二次风采用新鲜空气；三次风采用低氧循环烟气，其含氧量只有3-5％；在燃烧炉内870℃～1050℃温度范围内喷氨气与烟气中NOX充分混合产生还原反应，生成氮气与水；反应式：NO+NH3→N2↑+H2O。
10.根据权利要求8所述的一种工业锅炉低氮氧化物燃烧及环保工艺方法，其特征在于，所述可循环式半干法脱硫型复合布袋除尘器系统的工作方法是：当炉后的烟气进入锅炉的省煤器与空气预热器之间时，这时温度区间在300℃～400℃之间，第二级脱硝系统，即喷射氨气或尿素水雾系统为加快NOX的还原反应，同时增设含有V2O5的蜂窝式催化剂，以利于加快生成N2与H2O等无害物；当烟气经过这阶段后，烟气中的大量粉尘被碱性物包裹着，切向进入烟气的脱硫烟道并高速旋转进入可循环式半干法脱硫型复合布袋除尘器系统；烟气与烟气中的粉尘不会被马上排出机外；由灰斗下的混料机将粉尘重新输送于循环脱硫烟道内，由脱硫烟道下的圆盘撒料机上方的烟气旋转地鼓吹于除尘器内；从而完成了一个烟气碱性粉尘循环历程。
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