CN111140865B - 一种适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置 - Google Patents

一种适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111140865B
CN111140865B CN201911179036.XA CN201911179036A CN111140865B CN 111140865 B CN111140865 B CN 111140865B CN 201911179036 A CN201911179036 A CN 201911179036A CN 111140865 B CN111140865 B CN 111140865B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pyrolysis
coal
air
gas
combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911179036.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111140865A (zh
Inventor
张忠孝
毕德贵
于娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201911179036.XA priority Critical patent/CN111140865B/zh
Publication of CN111140865A publication Critical patent/CN111140865A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111140865B publication Critical patent/CN111140865B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明涉及一种适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置,包括具有将煤粉处理成水煤浆功能、内含水煤浆罐的水煤浆生成机构,具有热解生成具还原活性成份热解气功能、内含热解反应器和旋风分离器的水煤浆热解反应机构,及具有深度还原燃烧烟气中NOx功能的复合还原型燃烧装置。采用高速分离风和合适的燃尽风率,在燃烧区创造氧量<1%、可抑制燃烧中NOx生成的低氧区,并利用复合喷口将水煤浆热解反应生成、内含还原活性组份的热解气和氨气送入该区域,在还原性氛围中与烟气中的NOx发生还原反应,既突破了常规还原剂还原NOx使用温度窗口的限制,又确保了炉内高效燃烧和经济还原,从总体上降低烟气中NOx浓度,实现煤粉燃烧炉的NOx超低排放。

Description

一种适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置
技术领域
本发明涉及锅炉辅助设施技术领域,特别是一种适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置。
背景技术
电站锅炉NOx排放是大气污染的主要源头之一。我国近年正在加大环境污染的治理力度,对于电站锅炉的烟气排放,目前正在推行NOx排放浓度小于50mg/m3的排放限值,目前普遍采用的高效降低NOx技术主要有选择性催化还原(SCR)技术和选择性非催化还原(SNCR)技术,这两种技术主要是通过向烟气中喷入氨还原剂还原NOx。但SNCR技术存在反应温度窗口较窄、氨逃逸严重等问题,SCR技术存在催化剂寿命短、锅炉效率降低、烟道堵塞及安装和运行成本高等不利因素,就实用效果而言,两者均有局限性,目前已成为困扰业界、亟待解决的一大难题。
发明内容
本发明的目的是要克服现有电站锅炉实现NOx<50mg/m³低排放限值存在技术瓶颈的问题,提供一种能突破氨还原NOx时温度窗口限制,同时实现电站锅炉高效、低成本深度脱硝的复合还原型低NOx排放装置。
本发明适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置,主体包括水煤浆生成机构和水煤浆热解反应机构,其特征在于还包括复合还原型燃烧装置,其中:
所述的水煤浆生成机构具有将煤粉处理成水煤浆的功能,主要包括水煤浆罐、水煤浆阀门、过滤器、水煤浆泵、水煤浆喷枪;
所述的水煤浆热解反应机构具有供水煤浆进行热解反应、并输出具有还原活性成份热解气的功能,主要包括上设有顶部热解气出口A 、中部入料口、底部入料口和近底部回料入口的热解反应器,上设有热解气出口B和下料出口的旋风分离器,设置在所述热解气出口B和复合还原型燃烧装置之间的热解气管道,设置在所述下料出口和热解反应器之间的返料器,设置在热解反应器的底部入料口上的等离子点火器,与锅炉尾部烟道相连的循环烟气入口,及上设有热风阀门的热风管道;
所述的复合还原型燃烧装置具有深度还原燃烧烟气中NOx的功能,主要包括与制粉系统相连的一次风管道,与锅炉空气预热器相连的高压送风机,上设有高位分离风阀门的高位分离风管道,高位分离风喷口,风箱,低位燃尽风喷口,热解气和氨气复合喷口,及数个互相间隔设置的一次风喷口和二次风喷口。
此外,所述的高位分离风喷口和低位燃尽风喷口之间的风率为30-40%,上下摆动范围为30°,左右摆范围为10°,喷口风速为80-100m/s,能在煤粉燃烧的燃烧装置区创造氧浓度﹤1%的强还原性氛围,深度降低燃烧过程中产生的NOx,同时高速分离风可使得出口烟气中的CO 充分燃烧,保证较高的燃尽效率;所述的热解气和氨气复合喷口由数层组合喷口叠置构成,每层组合喷口包括位于中心的氨气喷口和对称布设在氨气喷口两侧的若干热解气喷口;所述的一次风喷口和二次风喷口为相互间隔、交替布设;所述的水煤浆喷枪的喷嘴为偏转角度可调式。
在工作时的装配状态下,所述的与锅炉空气预热器相连的高压送风机分别经与之相连的高位分离风管道和热风管道与复合还原型燃烧装置中的高位分离风喷口的输入端及水煤浆热解反应机构中的热解反应器相连,并提供热风;所述的二次风喷口与风箱相连,并提供助燃风;所述的一次风喷口与制粉系统相连并提供风粉混合气;所述的循环烟气入口与锅炉尾部烟道相连、提供循环烟气,为热解反应器内焦炭燃烧提供氧量;所述的水煤浆生成机构的输出端通过水煤浆喷枪与水煤浆热解反应机构中的热解反应器相连,将生成的水煤浆经过滤、加压后喷入热解反应器内进行热解反应,输出含有还原活性组份的热解气,并经热解气出口A送至旋风分离器中进行净化、分离,分离出的热解气经热解气出口B和热解气管道送至热解气和氨气复合喷口,然后喷射入炉内燃烧烟气中还原NOx、降低烟气中的NOx浓度,在水煤浆热解反应机构中未完全反应的焦炭被分离下落、经下料出口、返料器和所述的近底部回料入口送入水煤浆热解反应器中进行燃烧、为水煤浆热解提供热量;所述的循环烟气入口与锅炉尾部烟道相连,将中温烟气送入热解反应器中,提供焦炭燃烧所需氧量;所述的等离子点火器为热解反应器提供点火热量。
基于上述构思的本发明适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置,由于采用了深度空气分级和热解气与氨气由复合喷口喷射入炉内燃烧烟气中还原NOx的工作方式,能在煤粉燃烧区域形成还原性氛围,在降低燃烧中NOx生成量的同时,又还原了已生成的NOx,从而实现深度降低烟气中的NOx浓度;采用了能使风速利于优化流场的高速分离风技术,在可实现NOx深度还原的基础上,确保煤粉充分燃尽;采用水煤浆为热解原料,增加了煤粉热解时的水蒸气含量,从而提高热解气中H2含量,更有利于提高NOx还原效果;此外,由于利用与锅炉相同燃料煤粉制备的水煤浆通过热解反应机构生成的含有还原活性组份的热解气通过复合喷口送入炉内氧量<1%的低氧区,在还原性气氛下与烟气中的NOx发生还原反应,确保实现炉内高效燃烧和经济还原,从总体上降低NOx的生成量,实现煤粉燃烧炉的NOx超低排放。所以,本发明通过设计高位分离燃机风及合理的燃尽风率,在煤粉主燃烧器区形成还原性氛围,并在该燃烧区喷入含有还原活性组份的热解气与氨气,在抑制NOx的生成的同时,又进一步还原已生成的NOx,突破了氨还原NOx时温度窗口限制,避免氨逃逸,同时实现电站锅炉高效、低成本深度脱硝的实际效果,解决了长期以来困扰业界实现NOx<50mg/m³低排放限值存在的技术瓶颈,实是本技术领域的一大创新之举,结构简单且科学合理、工作可靠、节能减排效果显著,且附加设置于锅炉本体旁即可实施,既可应用在现役煤粉锅炉的改造中,也可以应用在新建的煤粉锅炉上,实用性强,市场应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明实施例的基本结构示意图;
图2是本发明实施例中复合还原型燃烧装置的端面结构示意图;
图3是本发明实施例中热解气和氨气复合喷口的结构示意图。
图中:
1.水煤浆生成机构 11.水煤浆罐 12.水煤浆阀门 13.过滤器
14.水煤浆泵 15.水煤浆喷枪 2.水煤浆热解反应机构
21.热解反应器 211.热解气出口A 212.中部入料口
213.底部入料口 214.近底部回料入口 22.旋风分离器
221.热解气出口B 222.下料出口 23.热解气管道 24.返料器
25.等离子点火器 26.循环烟气入口 27.热风管道271.热风阀门
3.燃烧装置 31.一次风管道 32.高压送风机 33.高位分离风管道
331.分离风阀门 34.高位分离风喷口 35.风箱36.低位燃尽风喷口
37.热解气和氨气复合喷口 371.组合喷口 372.氨气喷口
373.热解气喷口 38.一次风喷口 39.二次风喷口
具体实施方式
下面结合附图和典型实施例对本发明作进一步说明。
在图1、图2和图3中,本发明适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置,主体包括水煤浆生成机构1和水煤浆热解反应机构2,其特征在于还包括复合还原型燃烧装置3,其中:
所述的水煤浆生成机构1具有将煤粉处理成水煤浆的功能,主要包括水煤浆罐11、水煤浆阀门12、过滤器13、水煤浆泵14、水煤浆喷枪15;
所述的水煤浆热解反应机构2具有供水煤浆进行热解反应、并输出具有还原活性成份热解气的功能,主要包括上设有顶部热解气出口A 211、中部入料口212、底部入料口213和近底部回料入口214的热解反应器21,上设有热解气出口B 221和下料出口222的旋风分离器22,设置在所述热解气出口B 221和复合还原型燃烧装置3之间的热解气管道23,设置在所述下料出口222和热解反应器21之间的返料器24,设置在热解反应器21的底部入料口213上的等离子点火器25,与锅炉尾部烟道相连的循环烟气入口26,及上设有热风阀门271的热风管道27;
所述的复合还原型燃烧装置3具有深度还原燃烧烟气中NOx的功能,主要包括与制粉系统相连的一次风管道31,与锅炉空气预热器相连的高压送风机32,上设有高位分离风阀门331的高位分离风管道33,高位分离风喷口34,风箱35,低位燃尽风喷口36,热解气和氨气复合喷口37,及数个互相间隔设置的一次风喷口38和二次风喷口39;
此外,所述的适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置,其特征在于所述的高位分离风喷口34和低位燃尽风喷口36之间的风率为30-40%,上下摆动范围为30°,左右摆范围为10°,喷口风速为80-100m/s,能在煤粉燃烧的燃烧装置区创造氧浓度﹤1%的强还原性氛围,深度降低燃烧过程中产生的NOx,同时高速分离风可使得出口烟气中的CO 充分燃烧,保证较高的燃尽效率;所述的热解气和氨气复合喷口37由数层组合喷口371叠置构成,每层组合喷口371包括位于中心的氨气喷口372和对称布设在氨气喷口372两侧的若干热解气喷口373;所述的一次风喷口38和二次风喷口39为相互间隔、交替布设;所述的水煤浆喷枪15的喷嘴为偏转角度可调式。
在工作时的装配状态下,所述的与锅炉空气预热器相连的高压送风机32分别经与之相连的高位分离风管道33和热风管道27与复合还原型燃烧装置3中的高位分离风喷口34的输入端及水煤浆热解反应机构2中的热解反应器21相连,并提供热风;所述的二次风喷口39与风箱35相连,并提供助燃风;所述的一次风喷口38与制粉系统相连并提供风粉混合气;所述的循环烟气入口26与锅炉尾部烟道相连、提供循环烟气,为热解反应器21内焦炭燃烧提供氧量;所述的水煤浆生成机构1的输出端通过水煤浆喷枪15与水煤浆热解反应机构2中的热解反应器21相连,将生成的水煤浆经过滤、加压后喷入热解反应器21内进行热解反应,输出含有还原活性组份的热解气,并经热解气出口A 211送至旋风分离器22中进行净化、分离,分离出的热解气经热解气出口B 221和热解气管道23送至热解气和氨气复合喷口37,然后喷射入炉内燃烧烟气中还原NOx、降低烟气中的NOx浓度,在水煤浆热解反应机构2中未完全反应的焦炭被分离下落、经下料出口222、返料器24和所述的近底部回料入口214送入水煤浆热解反应器21中进行燃烧、为水煤浆热解提供热量;所述的循环烟气入口26与锅炉尾部烟道相连,将中温烟气送入热解反应器21中,提供焦炭燃烧所需氧量;所述的等离子点火器25为热解反应器21提供点火热量。

Claims (2)

1.一种适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置,主体包括水煤浆生成机构(1)和水煤浆热解反应机构(2),其特征在于还包括复合还原型燃烧装置(3),其中:
所述的水煤浆生成机构(1)具有将煤粉处理成水煤浆的功能,主要包括水煤浆罐(11)、水煤浆阀门(12)、过滤器(13)、水煤浆泵(14)、水煤浆喷枪(15);
所述的水煤浆热解反应机构(2)具有供水煤浆进行热解反应、并输出具有还原活性成份热解气的功能,主要包括上设有顶部热解气出口A(211)、中部入料口(212)、底部入料口(213)和近底部回料入口(214)的热解反应器(21),上设有热解气出口B(221)和下料出口(222)的旋风分离器(22),设置在所述热解气出口B(221)和复合还原型燃烧装置(3)之间的热解气管道(23),设置在所述下料出口(222)和热解反应器(21)之间的返料器(24),设置在热解反应器(21)的底部入料口(213)上的等离子点火器(25),与锅炉尾部烟道相连的循环烟气入口(26),及上设有热风阀门(271)的热风管道(27);
所述的复合还原型燃烧装置(3)具有深度还原燃烧烟气中NOx的功能,主要包括与制粉系统相连的一次风管道(31),与锅炉空气预热器相连的高压送风机(32),上设有高位分离风阀门(331)的高位分离风管道(33),高位分离风喷口(34),风箱(35),低位燃尽风喷口(36),热解气和氨气复合喷口(37),及数个互相间隔设置、交替布设的一次风喷口(38)和二次风喷口(39);
所述的热解气和氨气复合喷口(37)由数层组合喷口(371)叠置构成,每层组合喷口(371)包括位于中心的氨气喷口(372)和对称布设在氨气喷口(372)两侧的若干热解气喷口(373);
所述的高位分离风喷口(34)和低位燃尽风喷口(36)之间的风率为30-40%,上下摆动范围为30°,左右摆范围为10°,喷口风速为80-100m/s,能在煤粉燃烧的燃烧装置区创造氧浓度﹤1%的强还原性氛围,深度降低燃烧过程中产生的NOx,同时高速分离风可使得出口烟气中的CO 充分燃烧,保证较高的燃尽效率;
在工作时的装配状态下,所述的与锅炉空气预热器相连的高压送风机(32)分别经与之相连的高位分离风管道(33)和热风管道(27)与复合还原型燃烧装置(3)中的高位分离风喷口(34)的输入端及水煤浆热解反应机构(2)中的热解反应器(21)相连,并提供热风;所述的二次风喷口(39)与风箱(35)相连,并提供助燃风;所述的一次风喷口(38)与制粉系统相连并提供风粉混合气;所述的循环烟气入口(26)与锅炉尾部烟道相连、提供循环烟气,为热解反应器(21)内焦炭燃烧提供氧量;所述的水煤浆生成机构(1)的输出端通过水煤浆喷枪(15)与水煤浆热解反应机构(2)中的热解反应器(21)相连,将生成的水煤浆经过滤、加压后喷入热解反应器(21)内进行热解反应,输出含有还原活性组份的热解气,并经热解气出口A(211)送至旋风分离器(22)中进行净化、分离,分离出的热解气经热解气出口B (221)和热解气管道(23)送至热解气和氨气复合喷口(37),然后喷射入炉内燃烧烟气中还原NOx、降低烟气中的NOx浓度,在水煤浆热解反应机构(2)中未完全反应的焦炭被分离下落、经下料出口(222)、返料器(24)和所述的近底部回料入口(214)送入水煤浆热解反应器(21)中进行燃烧、为水煤浆热解提供热量;所述的循环烟气入口(26)与锅炉尾部烟道相连,将中温烟气送入热解反应器(21)中,提供焦炭燃烧所需氧量;所述的等离子点火器(25)为热解反应器(21)提供点火热量。
2.根据权利要求1所述的适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置,其特征在于所述的水煤浆喷枪(15)的喷嘴为偏转角度可调式。
CN201911179036.XA 2019-11-27 一种适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置 Active CN111140865B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911179036.XA CN111140865B (zh) 2019-11-27 一种适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911179036.XA CN111140865B (zh) 2019-11-27 一种适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111140865A CN111140865A (zh) 2020-05-12
CN111140865B true CN111140865B (zh) 2024-06-07

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3750750D1 (de) * 1986-11-19 1994-12-15 Babcock & Wilcox Co Verringerung der Schadstoffemission in Rauchgasen von Kohlefeuerungen.
US6453830B1 (en) * 2000-02-29 2002-09-24 Bert Zauderer Reduction of nitrogen oxides by staged combustion in combustors, furnaces and boilers
CN101761920A (zh) * 2009-12-16 2010-06-30 上海理工大学 一种利用煤粉热解气再燃的低NOx燃烧方法及装置
CN104785080A (zh) * 2015-04-02 2015-07-22 浙江菲达脱硫工程有限公司 一种cfb锅炉用sncr和scr联合脱硝装置及工艺
WO2017071515A1 (zh) * 2015-10-29 2017-05-04 清华大学 一种燃煤工业锅炉同时吸收NOx和SO2的设备及方法
CN108151008A (zh) * 2017-11-18 2018-06-12 西安交通大学 一种高温烟气预热半焦的电站锅炉低NOx混燃系统和方法
CN211084104U (zh) * 2019-11-27 2020-07-24 上海交通大学 一种适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3750750D1 (de) * 1986-11-19 1994-12-15 Babcock & Wilcox Co Verringerung der Schadstoffemission in Rauchgasen von Kohlefeuerungen.
US6453830B1 (en) * 2000-02-29 2002-09-24 Bert Zauderer Reduction of nitrogen oxides by staged combustion in combustors, furnaces and boilers
CN101761920A (zh) * 2009-12-16 2010-06-30 上海理工大学 一种利用煤粉热解气再燃的低NOx燃烧方法及装置
CN104785080A (zh) * 2015-04-02 2015-07-22 浙江菲达脱硫工程有限公司 一种cfb锅炉用sncr和scr联合脱硝装置及工艺
WO2017071515A1 (zh) * 2015-10-29 2017-05-04 清华大学 一种燃煤工业锅炉同时吸收NOx和SO2的设备及方法
CN108151008A (zh) * 2017-11-18 2018-06-12 西安交通大学 一种高温烟气预热半焦的电站锅炉低NOx混燃系统和方法
CN211084104U (zh) * 2019-11-27 2020-07-24 上海交通大学 一种适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
煤粉四角燃烧低NO_x排放技术;李金平;吕俊复;刘青;岳光溪;;锅炉技术;20051230(06);全文 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100343576C (zh) 低级燃料的增氧燃烧
CN100491822C (zh) 利用生物质直燃再燃与烟气再循环工艺脱硝的方法
CN111006206B (zh) 一种无焰分级富氧低NOx燃烧方法及系统
CN101721904A (zh) 生物质直接再燃与选择性非催化还原复合脱硝方法
CN105387453B (zh) 一种烟气再循环和超细煤粉再燃的层燃炉及其燃烧工艺
CN204388042U (zh) 低NOx燃烧系统
CN105805729B (zh) 低NOx燃烧方法和低NOx燃烧系统
CN108905590B (zh) 一种电站锅炉低氮燃烧器协同高温喷氨的脱硝系统及方法
CN107213771A (zh) 烟气再循环和sncr相结合的生物质直燃装置
CN102179171A (zh) 具有前置流场均匀装置的多级热解耦合脱硝方法及其装置
CN202884903U (zh) 低氮氧化物排放的生物质循环流化床燃烧设备
CN103041686A (zh) 一种烟气再循环和氨剂喷射NOx脱除装置及方法
CN104266217A (zh) 一种层燃炉多路径脱硝系统及其脱硝方法
CN101280920B (zh) 流化-悬浮组合燃烧锅炉
CN211084104U (zh) 一种适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置
CN203043834U (zh) 一种烟气再循环和氨剂喷射NOx脱除装置
CN111140865B (zh) 一种适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置
CN109578993B (zh) 一种卧式燃煤炉及其烟气再循环系统和操作方法
CN211502750U (zh) 便于向低氧火焰中直接喷射水煤浆还原NOx的燃烧装置
CN109058983A (zh) 循环流化床贫氧燃烧催化氧化分级燃烧锅炉系统及方法
CN212204595U (zh) 一种煤粉部分气化协同脱硝系统
CN113083009A (zh) 一种基于生物质热解的燃煤锅炉高温喷氨脱硝系统及方法
CN111140865A (zh) 一种适于电站锅炉用的复合还原型低NOx排放装置
CN210373405U (zh) 立式煤粉锅炉
CN108105759B (zh) 一种实现循环流化床锅炉NOx超低排放的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Shanghai Jiaotong University patent director

Document name: Notification of Passing Examination on Formalities

GR01 Patent grant