CN111947172A - 低氮燃烧方法及低氮燃烧设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低氮燃烧方法及低氮燃烧设备，用于提高脱硝效率。其中，低氮燃烧方法包括：将温度在600℃～1250℃之间，含氧量不大于10％的高温低氧气体与含氮还原剂混合喷入炉膛内。本发明通过高温低氧气体携带含氮还原剂进入炉膛，高温低氧气体的温度控制在600℃～1250℃之间，含氧量不大于10％，能够为还原剂和氮氧化物的反应提供合适的温度范围，且能够通过气流扰动强化含氮还原剂与烟气的混合程度，提高含氮还原剂的脱硝效率，降低氮氧化物的排放。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉燃烧技术领域，尤其涉及一种低氮燃烧方法及低氮燃烧设备。
背景技术
NOx(氮氧化物)是一类主要的大气污染物，是形成光化学污染和酸雨的重要因素。NOx很大一部分都是由燃煤产生的，因此燃煤电站及工业锅炉等主要的燃煤设备都非常重视对NOx排放的控制，尤其近些年国家对环保要求的不断提高，对NOx的排放标准也是越来越严格。
通常来说脱硝技术可以分为两大类，分别为炉内燃烧优化降氮技术和烟气降氮技术，单纯依靠炉内燃烧优化降氮技术难以实现NOx的超低排放，更多的会加以采用烟气降氮技术。常用的烟气降氮技术有选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)，其中，SCR技术脱硝效率高，但其投资成本也是相当高的，而且机组改造工作量大；SNCR技术则投资成本低廉，机组改造工作量小，脱硝效率中等，是一种经济实用的脱硝技术，在燃煤锅炉中得到了广泛应用。
选择性非催化还原技术(SNCR)是把含有NHx基的还原剂(如氨气、氨水、尿素等)喷入炉膛温度为850℃～1100℃的区域，该还原剂迅速热分解成NH3和其他副产物，NH3则将烟气中的NOx还原成N2。SNCR脱硝反应对温度条件比较敏感，适宜的温度区间较窄(850℃～1100℃)，为保证脱硝效率，因此需要在锅炉合适位置喷入还原剂，并保证还原剂在适宜温度区间的停留时间及还原剂与烟气的混合程度。
发明内容
本发明的一些实施例提出一种低氮燃烧方法及低氮燃烧设备，用于提高脱硝效率。
本发明的一些实施例提供了一种低氮燃烧方法，其包括：将温度在600℃～1250℃之间，含氧量不大于10％的高温低氧气体与含氮还原剂混合喷入炉膛内。
在一些实施例中，将高温低氧气体通过第一管道喷入炉膛内，将含氮还原剂喷入第一管道内，以使高温低氧气体裹携含氮还原剂进入炉膛内。
在一些实施例中，炉膛包括主燃区，将高温低氧气体和含氮还原剂混合喷入主燃区的下游。
在一些实施例中，炉膛还包括位于主燃区下游的再燃区和/或燃尽区，将高温低氧气体和含氮还原剂混合喷入再燃区和/或燃尽区。
在一些实施例中，高温低氧气体包括燃气、烟气，或者，煤或生物质的气化产物。
在一些实施例中，含氮还原剂包括氨、氨水、尿素、氰尿酸或铵盐，含氮还原剂的形态包括液态、气态或固态颗粒。
本发明的一些实施例提供了一种低氮燃烧设备，其用于实现上述的低氮燃烧方法，其中，所述低氮燃烧设备包括：
炉膛；
第一供给装置，被配置为通过第一管道向所述炉膛提供温度在600℃～1250℃之间，含氧量不大于10％的高温低氧气体；以及
第二供给装置，被配置为通过第二管道向所述炉膛提供含氮还原剂。
在一些实施例中，所述第二管道与所述第一管道连通，所述第一管道与所述炉膛连通。
在一些实施例中，所述炉膛包括主燃区，所述第一管道连通所述主燃区的下游。
在一些实施例中，所述炉膛包括位于所述主燃区下游的再燃区和/或燃尽区，所述第一管道连通所述再燃区和/或燃尽区。
在一些实施例中，所述低氮燃烧设备包括煤粉燃烧炉、燃气锅炉、循环流化床锅炉或窑炉。
基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
在一些实施例中，通过高温低氧气体携带含氮还原剂进入炉膛，高温低氧气体的温度控制在600℃～1250℃之间，含氧量不大于10％，能够为还原剂和氮氧化物的反应提供合适的温度范围，且能够通过气流扰动强化含氮还原剂与烟气的混合程度，提高含氮还原剂的脱硝效率，降低氮氧化物的排放。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为根据本发明一些实施例提供的低氮燃烧设备的示意图。
附图中标号说明如下：
1-炉膛；11-主燃区；
2-第一供给装置；21-第一管道；
3-第二供给装置；31-第二管道；32-流量计；
4-气体走廊。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
选择性非催化还原技术(SNCR)是一种常用的烟气脱硝技术，但是其窗口温度较窄，也就是适合还原剂反应的温度大约在850℃～1150℃之间，偏离窗口温度则会引起还原剂的脱硝效率下降等问题。
基于此，本公开提供了一种低氮燃烧方法和低氮燃烧设备，通过高温低氧气体携带还原剂进入炉膛，且将高温低氧气体的温度控制在600℃～1250℃之间，高温低氧气体在炉内形成“气体走廊”，为还原剂反应提供合适的温度窗口，同时高温低氧气体喷入产生的气流扰动可加强含氮还原剂与烟气的混合，以缓解含氮还原剂偏离温度窗口、与烟气混合性较差，脱硝效率较低的问题。
一些实施例提供了一种低氮燃烧方法，其包括：将温度在600℃～1250℃之间，含氧量不大于10％的高温低氧气体与含氮还原剂混合喷入炉膛1内。
通过高温低氧气体携带含氮还原剂进入炉膛1，将高温低氧气体的温度控制在600℃～1250℃之间，含氧量不大于10％，能够为还原剂和氮氧化物的反应提供适合的窗口温度，且通过气流扰动强化含氮还原剂与烟气的混合程度，提高还原剂的脱硝效率，降低氮氧化物的排放。
再者，温度在600℃～1250℃之间，含氧量不大于10％的高温低氧气体喷入炉膛1内，在炉膛1内形成“气体走廊4”，在炉内温度低于温度区间600℃～1250℃时，高温低氧气体用于提供相对高温的“气体走廊4”，在炉内温度高于600℃～1250℃时，高温低氧气体用于提供相对低温的“气体走廊4”，也就是说，不论炉内温度高低，“气体走廊4”总是能够为还原剂提供一个适宜的温度窗口(600℃～1250℃)，并利用“气体走廊”的扰动作用强化还原剂与烟气的混合程度，使含氮还原剂与炉内烟气充分混合，提高还原剂的脱硝效率。
在一些实施例中，将高温低氧气体通过第一管道21喷入炉膛1内，将含氮还原剂喷入第一管道21内，以使高温低氧气体裹携含氮还原剂进入炉膛1内。含氮还原剂可以在第一管道21的任意位置被喷入第一管道21内。
在一些实施例中，含氮还原剂被喷入第一管道21的位置在第一管道21的尾端，且靠近炉膛1。此处的第一管道21的尾端是指沿着管道内的气流的流向的下游。
在一些实施例中，炉膛1包括主燃区11，将高温低氧气体和含氮还原剂混合喷入主燃区11的下游。高温低氧气体在主燃区11的下游形成“气体走廊”，利于含氮还原剂与炉内烟气的充分混合，提高还原剂的脱硝效率。
在一些实施例中，炉膛1还包括位于主燃区11下游的再燃区和/或燃尽区，将高温低氧气体和含氮还原剂混合喷入再燃区和/或燃尽区。
在一些实施例中，高温低氧气体包括燃气、烟气，或者，煤或生物质的气化产物。
在一些实施例中，含氮还原剂包括氨、氨水、尿素、氰尿酸或铵盐。含氮还原剂的形态包括液态、气态或固态颗粒。
如图1所示，一些实施例提供了一种低氮燃烧设备，其用于实现上述的低氮燃烧方法，其中，低氮燃烧设备包括炉膛1、第一供给装置2和第二供给装置3。
第一供给装置2通过第一管道21与炉膛1连通。第一供给装置2被配置为通过第一管道21向炉膛1提供温度在600℃～1250℃之间，含氧量不大于10％的高温低氧气体。第一管道21与炉膛1连通。第一供给装置2用于产生高温低氧气体，且将气体温度控制在600℃～1250℃之间，含氧量控制在不大于10％的区间。高温低氧气体的种类包括燃气、烟气，或者，煤或生物质的气化产物等。
例如：第一供给装置2为煤粉预处理装置，通过煤粉预处理装置预处理煤粉，将煤粉气化产生还原性气体，且使还原性气体的温度控制在600℃～1250℃之间，此时的高温低氧气体就是煤粉预处理产生的气化产物。
第二供给装置3通过第二管道31与炉膛1连通。第二供给装置3被配置为通过第二管道31向炉膛1提供含氮还原剂。含氮还原剂包括氨、氨水、尿素、氰尿酸或铵盐。含氮还原剂的形态包括液态、气态或固态颗粒。
本公开提供的低氮燃烧设备结构简单，操作方便，可使含氮还原剂始终保持在温度窗口范围内，且可强化含氮还原剂与烟气的混合程度，提高脱硝效率。
在一些实施例中，第二管道31与第一管道21连通，以使含氮还原剂在第一管道21内与高温低氧气体混合，高温低氧气体携带含氮还原剂喷入炉膛1内，为含氮还原剂的反应提供温度窗口，且提供扰动，利于含氮还原剂与炉膛1内的烟气的充分混合，提高脱氮效率。
在一些实施例中，第二管道31与第一管道21的连通位置位于第一管道21的尾端，且靠近炉膛1，利于高温低氧气体裹携含氮还原剂喷入炉膛1内。
在一些实施例中，第二供给装置3还包括设于第二管道31的流量计32，用于调节含氮还原剂的喷入量。
在一些实施例中，炉膛1包括主燃区11，第一管道21连通主燃区11的下游。高温低氧气体在主燃区11的下游形成“气体走廊”，利于含氮还原剂与炉内烟气充分混合，提高还原剂的脱硝效率。
在一些实施例中，炉膛1包括位于主燃区11下游的再燃区和/或燃尽区，第一管道21连通再燃区和/或燃尽区。
在一些实施例中，低氮燃烧设备包括煤粉燃烧炉、燃气锅炉、循环流化床锅炉或窑炉。炉膛1可以为煤粉燃烧炉、燃气锅炉、循环流化床锅炉或窑炉的炉膛。
低氮燃烧设备可实现煤粉炉的脱硝处理，第一供给装置2和第二供给装置3可以设于炉膛1的上方、尾部烟道等位置。
低氮燃烧设备可实现燃气锅炉的脱硝处理，第一供给装置2和第二供给装置3可以设于尾部烟道处。
低氮燃烧设备可实现循环流化床锅炉的脱硝处理，第一供给装置2和第二供给装置3可以设于旋风分离器的入口管道处。
低氮燃烧设备也可用于窑炉等装置的脱硝处理。
低氮燃烧设备中的第二供给装置3也可以提供其他还原剂，用于含硫或汞等污染物的治理。
下面列举低氮燃烧设备的一具体实施例的工作过程：
第一供给装置2提供温度在600℃～1250℃之间，含氧量不大于10％的高温低氧气体，高温低氧气体通过第一管道21以合适风速喷入炉膛1，在炉膛1内形成“气体走廊4”，在第一管道21的尾端靠近炉膛1的位置通过第二管道31通入含氮还原剂，且通过流量计32控制含氮还原剂的流量，第二管道31将第二供给装置3内的含氮还原剂喷入第一管道21内，含氮还原剂则随高温低氧气体喷入炉膛1内，并被包裹在“气体走廊4”内，“气体走廊4”一方面能够提供一个温度合适的区域，其温度可维持在还原剂的窗口温度范围内，以大幅度降低炉膛负荷、煤质变化等对还原剂区域温度的影响，以保证脱硝效率，另一方面“气体走廊4”具有较强的气流刚性，能够强化含氮还原剂与炉膛1内的烟气的混合程度，进一步提高脱硝效率。
本公开实施例提供的低氮燃烧方法及低氮燃烧设备，用于降低氮氧化物的排放，也可以用于降低含硫或汞等其他污染物的排放。
在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
另外，在没有明确否定的情况下，其中一个实施例的技术特征可以有益地与其他一个或多个实施例相互结合。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (11)
1.一种低氮燃烧方法，其特征在于，将温度在600℃～1250℃之间，含氧量不大于10％的高温低氧气体与含氮还原剂混合喷入炉膛(1)内。
2.如权利要求1所述的低氮燃烧方法，其特征在于，将高温低氧气体通过第一管道(21)喷入炉膛(1)内，将含氮还原剂喷入第一管道(21)内，以使高温低氧气体裹携含氮还原剂进入炉膛(1)内。
3.如权利要求1所述的低氮燃烧方法，其特征在于，炉膛(1)包括主燃区(11)，将高温低氧气体和含氮还原剂混合喷入主燃区(11)的下游。
4.如权利要求1所述的低氮燃烧方法，其特征在于，炉膛(1)还包括位于主燃区(11)下游的再燃区和/或燃尽区，将高温低氧气体和含氮还原剂混合喷入再燃区和/或燃尽区。
5.如权利要求1所述的低氮燃烧方法，其特征在于，高温低氧气体包括燃气、烟气，或者，煤或生物质的气化产物。
6.如权利要求1所述的低氮燃烧方法，其特征在于，含氮还原剂包括氨、氨水、尿素、氰尿酸或铵盐，含氮还原剂的形态包括液态、气态或固态颗粒。
7.一种低氮燃烧设备，其特征在于，用于实现如权利要求1至6任一项所述的低氮燃烧方法，其中，所述低氮燃烧设备包括：
炉膛(1)；
第一供给装置(2)，被配置为通过第一管道(21)向所述炉膛(1)提供温度在600℃～1250℃之间，含氧量不大于10％的高温低氧气体；以及
第二供给装置(3)，被配置为通过第二管道(31)向所述炉膛(1)提供含氮还原剂。
8.如权利要求7所述的低氮燃烧设备，其特征在于，所述第二管道(31)与所述第一管道(21)连通，所述第一管道(21)与所述炉膛(1)连通。
9.如权利要求7所述的低氮燃烧设备，其特征在于，所述炉膛(1)包括主燃区(11)，所述第一管道(21)连通所述主燃区(11)的下游。
10.如权利要求9所述的低氮燃烧设备，其特征在于，所述炉膛(1)包括位于所述主燃区(11)下游的再燃区和/或燃尽区，所述第一管道(21)连通所述再燃区和/或燃尽区。
11.如权利要求7所述的低氮燃烧设备，其特征在于，所述低氮燃烧设备包括煤粉燃烧炉、燃气锅炉、循环流化床锅炉或窑炉。
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