CN109058979A - 旋风炉脱硝系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供旋风炉脱硝系统及方法,包括和旋风炉连接的旋风筒燃烧器和还原剂储罐;旋风炉炉膛内的上部设置有SNCR第一喷口,炉膛烟道顶部内设置有SNCR第二喷口;旋风筒燃烧器轴向垂直安装在旋风炉炉膛下部的外侧壁上,旋风筒燃烧器的侧壁上设置氨基还原剂第一喷口,旋风筒燃烧器外上方的炉膛侧壁上设置氨基还原剂第二喷口;旋风筒燃烧器的轴向方向设置一次风入口,侧壁切向反向设置二次风入口;还原剂储罐通过还原剂输送管分别和SNCR第一喷口、SNCR第二喷口、氨基还原剂第一喷口和氨基还原剂第二喷口连通。本发明工艺流程简单,充分利用SNCR脱硝还原剂的存储输送设备,不需要增加新的还原剂存储输送设备,形成新的联合脱硝系统,实现旋风炉NOx较低排放。

Description

旋风炉脱硝系统及方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域,具体为旋风炉脱硝系统及方法。
背景技术
高碱煤作为储量丰富的特殊煤种,由于煤中Na、K等碱金属含量普遍偏高,导致锅炉强沾污、结渣等问题严重,影响燃用高碱煤锅炉的安全、经济运行。
液态排渣锅炉燃烧技术是一种燃烧强度高、捕渣率高、烟气含尘量少的燃烧技术。它克服了固态排渣锅炉燃用易结渣煤种时炉膛水冷壁结渣、受热面沾污/积灰/结渣严重等缺点,特别对于易结渣煤种尤为适宜。
旋风炉是一种液态排渣锅炉。空气带动燃料颗粒在圆筒内旋转燃烧时称为旋风燃烧,组织这种燃烧方式的设备成为旋风炉。旋风炉中主要进行燃烧的圆筒称为旋风筒,一台旋风炉可以有一只或数只旋风筒。煤渣因高温熔化而粘在旋风筒壁上形成液态渣膜,液态渣排出筒外形成液态排渣。
利用旋风炉燃用高碱煤技术,可以解决目前燃用高碱煤锅炉普遍存在的强沾污、结渣等问题严重,提高锅炉机组安全性、经济性。但由于旋风筒内燃烧强度大,温度高,热力型NOx生成量大,旋风炉NOx排放普遍较高,通常在600~1200mg/s3;另一方面,高碱煤中碱金属含量高,会导致SCR催化剂中毒,因此SCR脱硝技术不适合高碱煤机组。目前的低氮燃烧技术、SNCR技术联合应用也难以将燃用高碱煤的旋风炉NOx排放降低到目前国内许可的排放标准。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提供旋风炉脱硝系统及方法,工艺流程简单,充分利用SNCR脱硝还原剂的存储输送设备,不需要增加新的还原剂存储输送设备,形成新的联合脱硝系统,实现旋风炉NOx较低排放。
本发明是通过以下技术方案来实现:
旋风炉脱硝系统包括和旋风炉连接的旋风筒燃烧器和还原剂储罐;
所述的旋风炉炉膛内的上部设置有SNCR第一喷口,炉膛烟道顶部内设置有SNCR第二喷口;
所述的旋风筒燃烧器轴向垂直安装在旋风炉炉膛下部的外侧壁上,旋风筒燃烧器的侧壁上设置有氨基还原剂第一喷口,旋风筒燃烧器外上方的炉膛侧壁上设置有氨基还原剂第二喷口;所述的旋风筒燃烧器的轴向方向设置有一次风入口,侧壁切向反向设置有二次风入口;
所述的还原剂储罐通过还原剂输送管分别和SNCR第一喷口、SNCR第二喷口、氨基还原剂第一喷口和氨基还原剂第二喷口连通。
优选的,所述的旋风筒燃烧器沿竖直方向依次设置多个。
优选的,所述的旋风炉炉膛底部设置有炉底渣池。
优选的,SNCR第一喷口呈水平布置在旋风炉炉膛内的上部。
优选的,SNCR第二喷口呈竖直方向布置在炉膛烟道顶部的烟道内。
优选的,所述的SNCR第一喷口下方的炉膛侧壁上设置有连接部分二次风的分级风入口。
旋风炉脱硝方法,基于上述任意一项所述的系统,包括以下步骤:
步骤1:煤粉由一次风携带,通过一次风入口从旋风筒燃烧器轴向进入旋风筒燃烧器,二次风通过二次风入口从旋风筒燃烧器侧壁进入旋风筒燃烧器,同时,将部分二次风作为分级风通过分级风入口也进入炉膛内部;
步骤2:煤粉在旋风筒内着火燃烧后进入炉膛,在旋风筒燃烧器内和与其连接的炉膛部分形成高温还原区;煤粉在高温还原区着火燃烧后形成液态炉渣和携带飞灰的烟气;
打开氨基还原剂第一喷口和/或氨基还原剂第二喷口,将还原剂储罐中的氨气或尿素等氨基还原剂喷入高温还原区,携带飞灰的烟气在高温还原区中由氨基还原剂将NOx进行一次还原作用后部分还原为N2
步骤3:处理后的携带飞灰的烟气沿着炉膛自下而上流动,打开SNCR第一喷口和/或SNCR第二喷口,将还原剂储罐中的氨气或尿素等氨基还原剂喷入旋风炉炉膛内,与携带飞灰烟气中剩余的NOx进行二次还原作用后还原为N2并经过炉膛的尾部烟道排出。
优选的,当机组负荷小于75%,投运氨基还原剂第一喷口和SNCR第一喷口;当机组负荷比大于等于75%,投运氨基还原剂第二喷口和SNCR第二喷口。
优选的,液态炉渣流入炉膛底部。
优选的,炉膛内SNCR第一喷口下方通入由分流部分二次风形成的分级风,降低炉膛燃烧区的氧含量。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明采用在旋风炉炉膛内设置SNCR第一喷口和炉膛烟道顶部内设置SNCR第二喷口形成SNCR技术,在旋风筒燃烧器侧壁设置氨基还原剂第一喷口和在旋风筒燃烧器外上方的炉膛侧壁上设置氨基还原剂第二喷口形成喷氨技术,同时在旋风筒燃烧器上设置了一次风入口和二次风入口形成低碳燃烧技术,这种旋风炉高温区域喷氨技术与低氮燃烧技术、SNCR技术联合应用可以有效的将NOx排放降低到较低水平,处理效果明显;同时高温还原区喷氨技术与SNCR技术共用同一套还原剂储罐及输送系统,系统简单,不需要增加新的还原剂存储输送设备,经济性高。
本发明通过竖向设置的多个旋风筒燃烧器,来确保脱硝系统的处理效率和处理效果,在高温还原区采用喷氨技术能有效降低旋风炉NOx排放;同时利用在旋风炉炉膛底部设置的炉底渣池,及时的将脱硝过程中产生的液态炉渣排出,确保脱硝系统稳定运行。
本发明采用在旋风炉炉膛内的不同位置和不同方向布置SNCR喷口的方式,能有效保证对烟气的脱硝处理效果;而且,部分二次风作为分级风通过分级风入口注入旋风炉炉膛上部,降低了炉膛燃烧区域的氧含量,使炉内局部区域整体呈还原性气氛,为高温还原区喷氨创造条件。
本发明采用在旋风炉使整体空气分级而提供还原性气氛的前提下,在旋风筒燃烧器内或者旋风筒燃烧器出口高温还原性气氛区域喷入等氨基还原剂,使高温下生成的NOx部分还原为N2;同时结合设置在炉膛内不同位置的SNCR喷口对烟气进行多次还原,从而达到高效脱硝的目的,设计合理;而且可根据不同燃烧工况产生的炉内温度分布及NOx分布情况,优化选择投运的氨基还原剂喷口和SNCR喷口,经济高效,有效节约脱硝成本。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图中:一次风入口1,二次风入口2,分级风入口3,氨基还原剂第一喷口4,氨基还原剂第二喷口5,SNCR第一喷口6,SNCR第二喷口7,炉底渣池8,还原剂储罐9,还原剂输送管道10。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
本发明如图1所示,旋风炉设有上下两排旋风筒燃烧器;旋风筒燃烧器的一次风通过一次风入口1从旋风筒轴向进入,旋风筒燃烧器的二次风通过二次风入口2从旋风筒的侧壁切向进入,部分二次风从旋风炉炉膛上部的分级风入口3处作为分级风进入炉膛内;氨基还原剂第一喷口4布置在旋风筒燃烧器的筒壁上,氨基还原剂第二喷口5布置在旋风筒燃烧器外上方的炉膛侧壁上;SNCR第一喷口布置在炉膛内的上部,SNCR第二喷口布置在炉膛的顶部烟道内;旋风炉炉膛底部炉底渣池8,并通过氨基还原剂输送管道10与氨基还原剂储罐9连通。
煤粉由一次风携带,经旋风筒轴向的一次风入口1进入旋风筒燃烧器;二次风经旋风筒侧壁的二次风入口2进入旋风筒燃烧器,部分二次风在锅炉上部作为分级风通过分级风入口3进入炉膛。煤粉在旋风筒燃烧器内着火、燃烧后进入炉膛。由于旋风筒燃烧器内温度高,煤粉燃烧后形成液态炉渣,液态炉渣流出旋风筒燃烧器后,流入炉膛的炉底渣池8;烟气携带飞灰经炉膛和顶部烟道后进入尾部烟道。
氨基还原剂储存在还原剂储罐9内,经还原剂输送管道10输送到高温还原区氨基还原剂第一喷口4、氨基还原剂第二喷口5以及SNCR第一喷口6和SNCR第二喷口7。根据不同燃烧工况产生的炉内温度分布及NOx分布情况,优化选择投运的氨基还原剂喷口和SNCR喷口。一般来说,当机组负荷大于等于75%,炉膛内整体温度水平比较高,高温还原区投运氨基还原剂第二喷口5,SNCR投运布置在顶部烟道的SNCR第二喷口7;当机组负荷小于75%,炉膛内整体温度水平比较低,高温还原区投运氨基还原剂第一喷口4,SNCR投运布置在炉膛上部的SNCR第一喷口6。另外也可根据实际情况,将氨基还原剂第一喷口4、氨基还原剂第二喷口5、SNCR第一喷口6和SNCR第二喷口7任意组合,以达到高效脱硝的目的。
实施例2
步骤1:煤粉由一次风携带,通过一次风入口1从旋风筒燃烧器轴向进入旋风筒燃烧器,二次风通过二次风入口2从旋风筒燃烧器侧壁进入旋风筒燃烧器,同时,将部分二次风作为分级风通过分级风入口3也进入炉膛内部;
步骤2:进入旋风筒燃烧器内的煤粉,在旋风筒燃烧器内的高温还原区着火、燃烧后形成液态炉渣和携带飞灰的烟气;分级风降低炉膛燃烧区的氧含量,使炉膛内局部区域整体呈还原性气氛,为喷入氨基还原剂创造条件;打开氨基还原剂第一喷口4或氨基还原剂第二喷口5,将还原剂储罐9中的氨气或尿素等氨基还原剂喷入旋风筒燃烧器,携带飞灰的烟气在高温下生成的NOx和氨基还原剂作用后部分还原为N2
步骤3:液态炉渣流入炉膛底部的炉底渣池8;处理后的携带飞灰的烟气沿着炉膛自下而上流动,打开SNCR第一喷口6或SNCR第二喷口7,将还原剂储罐9中的氨气或尿素等氨基还原剂喷入旋风炉炉膛内,与携带飞灰烟气中剩余的NOx充分作用后还原为N2并经过炉膛的尾部烟道排出。
在步骤2和步骤3中,当机组负荷小于75%,炉膛内整体温度水平比较低,投运氨基还原剂第一喷口4和SNCR第一喷口6;当机组负荷大于等于75%,炉膛内整体温度水平比较高,投运氨基还原剂第二喷口5和SNCR第二喷口7。

Claims (10)

1.旋风炉脱硝系统,其特征在于:包括和旋风炉连接的旋风筒燃烧器和还原剂储罐(9);
所述的旋风炉炉膛内的上部设置有SNCR第一喷口(6),炉膛烟道顶部内设置有SNCR第二喷口(7);
所述的旋风筒燃烧器轴向垂直安装在旋风炉炉膛下部的外侧壁上,旋风筒燃烧器的侧壁上设置有氨基还原剂第一喷口(4),旋风筒燃烧器外上方的炉膛侧壁上设置有氨基还原剂第二喷口(5);所述的旋风筒燃烧器的轴向方向设置有一次风入口(1),侧壁切向反向设置有二次风入口(2);
所述的还原剂储罐(9)通过还原剂输送管(10)分别和SNCR第一喷口(6)、SNCR第二喷口(7)、氨基还原剂第一喷口(4)和氨基还原剂第二喷口(5)连通。
2.根据权利要求1所述的新型旋风炉脱硝系统,其特征在于:所述的旋风筒燃烧器沿竖直方向依次设置多个。
3.根据权利要求1所述的新型旋风炉脱硝系统,其特征在于:所述的旋风炉炉膛底部设置有炉底渣池(8)。
4.根据权利要求1所述的新型旋风炉脱硝系统,其特征在于:SNCR第一喷口(6)呈水平布置在旋风炉炉膛内的上部。
5.根据权利要求1所述的新型旋风炉脱硝系统,其特征在于:SNCR第二喷口(7)呈竖直方向布置在炉膛烟道顶部的烟道内。
6.根据权利要求1或5所述的新型旋风炉脱硝系统,其特征在于:所述的SNCR第一喷口(6)下方的炉膛侧壁上设置有连接部分二次风的分级风入口(3)。
7.旋风炉脱硝方法,其特征在于,采用如权利要求1-6任意一项所述的系统,包括以下步骤:
步骤1:煤粉由一次风携带,通过一次风入口(1)从旋风筒燃烧器轴向进入旋风筒燃烧器,二次风通过二次风入口(2)从旋风筒燃烧器侧壁进入旋风筒燃烧器,同时,将部分二次风作为分级风通过分级风入口(3)也进入炉膛内部;
步骤2:煤粉在旋风筒内着火燃烧后进入炉膛,在旋风筒燃烧器内和与其连接的炉膛部分形成高温还原区;煤粉在高温还原区着火燃烧后形成液态炉渣和携带飞灰的烟气;
打开氨基还原剂第一喷口(4)和/或氨基还原剂第二喷口(5),将还原剂储罐(9)中的氨气或尿素等氨基还原剂喷入高温还原区,携带飞灰的烟气在高温还原区中由氨基还原剂将NOx进行一次还原作用后部分还原为N2
步骤3:处理后的携带飞灰的烟气沿着炉膛自下而上流动,打开SNCR第一喷口(6)和/或SNCR第二喷口(7),将还原剂储罐(9)中的氨气或尿素等氨基还原剂喷入旋风炉炉膛内,与携带飞灰烟气中剩余的NOx进行二次还原作用后还原为N2并经过炉膛的尾部烟道排出。
8.根据权利要求7所述的新型旋风炉脱硝方法,其特征在于:当机组负荷小于75%,投运氨基还原剂第一喷口(4)和SNCR第一喷口(6);当机组负荷比大于等于75%,投运氨基还原剂第二喷口(5)和SNCR第二喷口(7)。
9.根据权利要求7所述的新型旋风炉脱硝方法,其特征在于:液态炉渣流入炉膛底部。
10.根据权利要求7所述的新型旋风炉脱硝方法,其特征在于:炉膛内SNCR第一喷口(6)下方通入由分流部分二次风形成的分级风,降低炉膛燃烧区的氧含量。
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