CN109654482A - 采用烟气再循环的sncr和ofa交错布置的工业锅炉 - Google Patents

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Abstract

采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉，它涉及一种工业锅炉，具体涉及一种采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉。本发明为了解决目前工业煤粉锅炉NOx排放量高、煤粉燃烧不完全的问题。本发明包括的燃烧器布置在炉膛的前墙，一级还原剂喷口、温度传感器、一级燃尽风喷口沿烟气流动的方向依次布置在炉膛的外壁上，所述烟气再循环系统与一级燃尽风喷口和二级燃尽风喷口的入口连接，二次风空气管道阀门安装在燃烧器上，上行烟道与炉膛连接，二级燃尽风喷口、二级还原剂喷口沿烟气流向依次布置在上行烟道靠前墙的一侧上。本发明属于工业煤粉锅炉设备领域。

Description

采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉
技术领域
本发明涉及一种工业锅炉，具体涉及一种采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉，属于工业煤粉锅炉设备领域。
背景技术
我国目前主要的用煤设备是电站锅炉，其次是燃煤工业锅炉，燃煤工业锅炉总数接近60万台，年消耗煤炭近6.4亿吨。传统燃煤工业锅炉燃烧方式以层燃为主，以链条炉为例，链条炉运行时，煤在炉排上边移动边燃烧，单面着火，运行时燃料沿炉排长度方向燃料层有明显的分区，其效率不高，NOx排放量大。相比链条炉，工业煤粉锅炉采用的室燃燃烧方式，磨好的煤粉颗粒被空气携带进入炉膛燃烧，具有较高的锅炉热效率。
目前工业煤粉锅炉的NOx排放已经成为我国主要的NOx污染物排放源之一，其排放量不能满足日益严苛的环保要求。为了解决NOx排放浓度高的问题，我国开发了一些低NOx燃烧技术，例如发明专利《一种SNCR和OFA交错布置的卧式锅炉》，专利申请号为CN201710861198.6、专利公开号为CN107606602A，设置两级燃尽风喷口和分级还原剂喷口；发明专利《一种工业煤粉锅炉烟气再循环低氮燃烧方法和系统》，专利申请号为CN201610614713.6、专利公开号为CN106247368B，经再循环风机抽取一部分烟气作为循环烟气先与一部分高温二次风混合，再与携带煤粉的一次风混合进入炉膛进行燃烧，设置氧量表和温度计，根据检测到的氧含量和温度调整再循环烟气和二次风风量；发明专利《墙式布置锅炉的摆动式燃尽风装置》，专利申请号为CN201210305386.8、专利公开号为CN102809146A，采用摆动式燃尽风装置，根据锅炉负荷调节燃尽风摆角，减低NOx排放量。由于中小型煤粉锅炉炉膛尺寸和燃烧方式等条件的限制，NOx排放量大，本发明旨在保证锅炉效率的同时降低NOx的排放浓度。
发明内容
本发明为解决目前工业煤粉锅炉NOx排放量高、煤粉燃烧不完全的问题，进而提出采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括燃烧器、炉膛、温度传感器、一级还原剂喷口、一级燃尽风喷口、二级燃尽风喷口、二级还原剂喷口、上行烟道、二次风空气管道阀门和烟气再循环系统，燃烧器布置在炉膛的前墙，一级还原剂喷口、温度传感器、一级燃尽风喷口沿烟气流动的方向依次布置在炉膛的外壁上，所述烟气再循环系统与一级燃尽风喷口和二级燃尽风喷口的入口连接，二次风空气管道阀门安装在燃烧器上，上行烟道与炉膛连接，二级燃尽风喷口、二级还原剂喷口沿烟气流向依次布置在上行烟道靠前墙的一侧上。
进一步的，所述烟气再循环系统包括再循环烟气管道阀门、再循环烟气管道、再循环烟气支管道、再循环风机和燃尽风管道阀门，再循环烟气管道的出口通过再循环烟气支管道与一级燃尽风喷口和二级燃尽风喷口的入口连接，再循环燃气管道阀门和燃尽风管道阀门安装在再循环烟气支管道上。
进一步的，燃烧器包括一次风管和二次风管，二次风管设置在一次风管的外，一次风管和二次风管同轴设置，且其轴线与炉膛前墙壁面垂直。
进一步的，温度传感器布置在一级还原剂喷口的上游和下游处。
进一步的，一级还原剂喷口和一级燃尽风喷口在炉膛纵向截面上。
进一步的，一级燃尽风喷口与一级还原剂喷口沿炉膛长度方向上的距离为3m～5m。。
进一步的，一级还原剂喷口的数量不少于四个，一级燃尽风喷口的数量不少于四个，一级还原剂喷口的中心线与炉膛壁面之间的夹角可通过调整一级还原剂喷口的角度改变，一级燃尽风喷口的中心线与炉膛壁面之间的夹角可通过调整一级燃尽风喷口的角度改变。
进一步的，二级还原剂喷口与二级燃尽风喷口在竖直方向上的距离为3m～5m。
本发明的有益效果是：
(1)本发明有利于降低NOx生成量
“发明专利《一种SNCR和OFA交错布置的卧式锅炉》”采用SNCR和OFA交错布置，设置分级燃尽风喷口和分级还原剂喷口，没有设置烟气再循环系统。对比“发明专利《一种SNCR和OFA交错布置的卧式锅炉》”，本发明装置在燃尽风喷口引入再循环烟气，再循环烟气抽取的是低温烟气，不参与燃烧的低温烟气进入炉内降低了炉膛整体的温度，热力型NOx生成量降低。除此之外，本专利引入再循环烟气更主要的目的是控制炉膛温度，使炉内烟气温度处于SNCR反应温度窗口内。在高负荷时，增加再循环烟气量，降低炉温，使炉温处在SNCR的温度窗口。在低负荷时，降低烟气量，避免炉膛温度低于SNCR反应的温度窗口。这种方式避免燃尽区温度过高或过低，保证SNCR反应在适宜的温度区间，有利于SNCR反应的进行。
“发明专利《一种工业煤粉锅炉烟气再循环低氮燃烧方法和系统》”通过氧量表和温度计测量烟气温度，根据检测到的氧含量和温度调整再循环烟气和二次风风量。没有设置选择性非催化还原装置，使生成的NOx随着燃烧过程的进行排出炉膛。对比“发明专利《一种SNCR和OFA交错布置的卧式锅炉》”，本专利设置了还原剂喷口，在炉膛混合烟气形成了强还原性气氛，反应温度窗口扩大，延长了脱硝反应时间，使炉膛的NOx在混合烟气中就被还原，从根本上降低了NOx的生成量，同时SNCR分级布置，一级还原反应不完全的烟气还可与二级还原剂喷口喷出的还原剂反应，进一步降低NOx排放量。
本专利所述技术将温度传感器布置在一级还原剂喷口所在壁面的上下游处，可以实时测量温度传感器所在位置的烟气温度，根据测得温度调整一级还原剂喷口的角度，确保还原剂喷入部分的烟气温度适合于还原反应，同时调整一级燃尽风喷口的角度，使混合烟气中的NOx在与一级燃尽风接触之前就完全发生还原反应。通过一级还原剂喷口角度、温度传感器和一级燃尽风喷口控制整个炉膛的NOx还原过程，壁面还原剂被氧化成NOx，可有效降低锅炉NOx排放量。
(2)本发明有利于煤粉的燃尽
“发明专利《墙式布置锅炉的摆动式燃尽风装置》”采用摆动式燃尽风装置，根据锅炉负荷调节燃尽风摆角，减低NOx排放量，调整摆动角度后炉膛空气与煤粉混合变弱，煤粉停留时间短，不能很好的燃尽。对比“发明专利《墙式布置锅炉的摆动式燃尽风装置》”，本专利所述技术将一级燃尽风喷口在炉膛纵向截面环向均匀布置，在炉膛横截面中心形成一个燃尽风射流假想圆，燃尽风与烟气进行强烈的扰动，强化了混合过程，有利于保证煤粉的燃尽。
附图说明
图1是本发明卧式设置时的整体结构示意图；
图2是本发明立式设置时的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉，它包括燃烧器1、炉膛2、温度传感器3、一级还原剂喷口4、一级燃尽风喷口5、二级燃尽风喷口6、二级还原剂喷口7、上行烟道8、二次风空气管道阀门9和烟气再循环系统，燃烧器1布置在炉膛2的前墙，一级还原剂喷口4、温度传感器3、一级燃尽风喷口5沿烟气流动的方向依次布置在炉膛2的外壁上，所述烟气再循环系统与一级燃尽风喷口5和二级燃尽风喷口6的入口连接，二次风空气管道阀门9安装在燃烧器二次风道1-2的入口上，上行烟道8与炉膛2连接，二级燃尽风喷口6、二级还原剂喷口7沿烟气流向依次布置在上行烟道8靠前墙的一侧上。
本实施方式中燃烧器1可采用不同类型的煤粉燃烧器，如直流燃烧器或旋流燃烧器；本实施方式中还原剂喷口可采用不同类型的氨基还原剂。
在燃尽风通道通入再循环烟气，通过各阀门控制通入空气和烟气的量，烟气由再循环风机13引入。在炉膛的烟气流向的截面上环向均匀布置多个一级还原剂喷口和多个一级燃尽风喷口，其各股射流射入炉膛分别形成一个还原剂射流假想圆和一个燃尽风射流假想圆，在上行烟道靠前墙的一侧布置一排二级还原剂喷口和一排二级燃尽风喷口，在二级燃尽风喷口通入的烟气可以调节燃尽风的温度以保证SNCR反应在适宜的温度区间。该技术可以降低锅炉NOx排放量，促使煤粉燃烧完全。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉的烟气再循环系统包括再循环烟气管道阀门10、再循环烟气管道11、再循环烟气支管道12、再循环风机13和燃尽风管道阀门16，再循环烟气管道11的出口通过再循环烟气支管道12与一级燃尽风喷口5和二级燃尽风喷口6的入口连接，再循环燃气管道阀门10和燃尽风管道阀门16安装在再循环烟气支管道12上。通过再循环烟气管道阀门10和燃尽风管道阀门16调节送入燃尽风管道的烟气量。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉的燃烧器1包括一次风管1-1和二次风管1-2，二次风管1-2设置在一次风管1-1的外，一次风管1-1和二次风管1-2同轴设置，且其轴线与炉膛2前墙壁面垂直。再循环烟气管道11的出口分别与二次风管1-2、一级燃尽风喷口5和二级燃尽风喷口6的入口通过再循环烟气支管道12连接，再循环烟气支管道12上均设置有再循环烟气管道阀门10调节送入各管道的烟气量。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉的温度传感器3布置在一级还原剂喷口4的上游和下游处。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉的一级还原剂喷口4和一级燃尽风喷口5在炉膛2纵向截面上。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉的一级燃尽风喷口5与一级还原剂喷口4沿炉膛2长度方向上的距离为3m～5m。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉的一级还原剂喷口4的数量不少于四个，一级燃尽风喷口5的数量不少于四个，一级还原剂喷口4的中心线与炉膛2壁面之间的夹角α可通过调整一级还原剂喷口4的角度改变，一级燃尽风喷口5的中心线与炉膛2壁面之间的夹角β可通过调整一级燃尽风喷口5的角度改变。当α<90°时，表明控制一级还原剂射流或燃尽风射流提前与烟气混合，当α>90°，表明控制一级还原剂射流或燃尽风射流推迟与烟气混合。在一级还原剂喷口前后的壁面上布置温度传感器，根据检测到的温度调整夹角α和夹角β。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉的二级还原剂喷口7与二级燃尽风喷口6在竖直方向上的距离为3m～5m。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理
锅炉运行时，一次风煤粉气流和二次风进入炉膛，在高温回流烟气加热下，煤粉着火点燃，在强还原性气氛下燃烧，有利于抑制NOx的生成。还原剂喷口将还原剂射流喷入炉膛，将烟气中生成的NOx还原成N2。其余的燃尽风经由两级燃尽风喷口送入炉膛，使煤粉气流中可燃物燃尽。具体的，一级燃尽风从炉膛纵向截面周围射入旋流烟气中，使烟气与燃尽风的扰动更加强烈，有利于可燃物的燃尽，在二级燃尽风送入炉膛后，并且在上行烟道靠前墙侧的壁面上布置二级还原剂喷口，喷入还原剂，将烟气从炉膛到上行烟道过程产生的NOx还原。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉，它包括燃烧器(1)、炉膛(2)、温度传感器(3)、一级还原剂喷口(4)、一级燃尽风喷口(5)、二级燃尽风喷口(6)、二级还原剂喷口(7)、上行烟道(8)、二次风空气管道阀门(9)和烟气再循环系统，其特征在于：燃烧器(1)布置在炉膛(2)的前墙，一级还原剂喷口(4)、温度传感器(3)、一级燃尽风喷口(5)沿烟气流动的方向依次布置在炉膛(2)的外壁上，所述烟气再循环系统与一级燃尽风喷口(5)和二级燃尽风喷口(6)的入口连接，二次风空气管道阀门(9)安装在燃烧器(1)上，上行烟道(8)与炉膛(2)连接，二级燃尽风喷口(6)、二级还原剂喷口(7)沿烟气流向依次布置在上行烟道(8)靠前墙的一侧上。
2.根据权利要求1所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉，其特征在于：所述烟气再循环系统包括再循环烟气管道阀门(10)、再循环烟气管道(11)、再循环烟气支管道(12)、再循环风机(13)和燃尽风管道阀门(16)，再循环烟气管道(11)的出口通过再循环烟气支管道(12)与一级燃尽风喷口(5)和二级燃尽风喷口(6)的入口连接，再循环燃气管道阀门(10)和燃尽风管道阀门(16)安装在再循环烟气支管道(12)上。
3.根据权利要求1所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉，其特征在于：燃烧器(1)包括一次风管(1-1)和二次风管(1-2)，二次风管(1-2)设置在一次风管(1-1)的外，一次风管(1-1)和二次风管(1-2)同轴设置，且其轴线与炉膛(2)前墙壁面垂直。
4.根据权利要求1所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉，其特征在于：温度传感器(3)布置在一级还原剂喷口(4)的上游和下游处。
5.根据权利要求1所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉，其特征在于：一级还原剂喷口(4)和一级燃尽风喷口(5)在炉膛(2)纵向截面上。
6.根据权利要求1所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉，其特征在于：一级燃尽风喷口(5)与一级还原剂喷口(4)沿炉膛(2)长度方向上的距离为3m～5m。
7.根据权利要求1所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉，其特征在于：一级还原剂喷口(4)的数量不少于四个，一级燃尽风喷口(5)的数量不少于四个，一级还原剂喷口(4)的中心线与炉膛(2)壁面之间的夹角(α)可通过调整一级还原剂喷口(4)的角度改变，一级燃尽风喷口(5)的中心线与炉膛(2)壁面之间的夹角(β)可通过调整一级燃尽风喷口(5)的角度改变。
8.根据权利要求1所述采用烟气再循环的SNCR和OFA交错布置的工业锅炉，其特征在于：二级还原剂喷口(7)与二级燃尽风喷口(6)在竖直方向上的距离为3m～5m。
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