CN112833386A - 一种链条炉烟气脱氮系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于炉型燃烧设备的技术领域，尤其涉及一种链条炉烟气脱氮系统，包括：空分装置、链条炉炉排、燃料斗、链条炉炉体、烟气抽取点、混合器、烟气再循环风机、送风机、一次风进风口、二次风进风口；链条炉炉排位于链条炉炉体的下部，燃料斗设置于其上部，一次风进风口和二次风进风口间隔布置于其下方；在链条炉炉体的尾部受热面上设有烟气抽取点，与烟气再循环风机相连；烟气再循环风机和送风机分别连接至混合器；空分装置经主管路与两条分管路相连，一条分管路I与一次风进风口相连，另一条分管路II与混合器相连；混合器的出口与二次风进风口相连。本发明的系统能够改善燃料着火的稳定性和对燃料的适应性，同时可实现链条炉的低NOx排放。

Description

一种链条炉烟气脱氮系统
技术领域
本发明属于炉型燃烧设备的技术领域，尤其涉及一种链条炉烟气脱氮系统。
背景技术
链条炉是机械化程度较高的一种层燃炉，是工业锅炉中使用较广泛的一种炉型燃烧设备。它是一种前饲式炉子，煤的燃烧过程是在移动中完成的，烟尘排放浓度较低；且属于单面着火方式，运行时燃料无自身扰动，煤进入炉膛后先经过干燥、预热、挥发分析出，然后是挥发分着火，再引燃煤层表面，燃烧面逐渐向下传播，形成沿炉排长度方向燃料层明显的分区。当遇到优质烟煤时，由于挥发较高，故着火条件较高；但当燃料为无烟煤或高灰分且低挥发份的劣质烟煤时，由于挥发份低，再加上一次风冷空气的补入，就会造成着火非常困难，进而影响后续的燃尽。由于工业锅炉的煤质很难保持稳定，所以来煤情况杂、煤质差，链条炉的着火稳定性问题急需得到改善。
另外，链条炉中NOx排放量也往往较高，通常为400-800mg/m3，目前，生态环境部已要求火电行业锅炉全面实现50mg/m3的超低NOx排放；在环保日益趋严的发展态势下，工业锅炉预计将会很快被要求实现低NOx排放。
综上，现有链条炉会存在一些技术缺点：
1)现有链条炉中NOx排放较高，原始排放超过400mg/m3，在环保趋严的大背景下，链条炉需要实现低NOx排放是大势所趋；
2)现有链条炉对燃煤的质量要求较高，这使其着火稳定性差，对燃料适应性差，着火效果不好。
因此，开发新型的、低NOx排放量的链条炉迫在眉睫。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于，提供一种链条炉烟气脱氮系统，能够改善燃料着火的稳定性和对燃料的适应性，同时可实现链条炉的低NOx排放。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种链条炉烟气脱氮系统，包括：空分装置、链条炉炉排、燃料斗、链条炉炉体、烟气抽取点、混合器、烟气再循环风机、送风机、一次风进风口、二次风进风口；其中，
链条炉炉排位于链条炉炉体的下部，燃料斗设置于链条炉炉排的上部；一次风进风口和二次风进风口以一定的间隔布置于链条炉炉排的下方；
在链条炉炉体的尾部受热面上开设有烟气抽取点，并且通过管路与烟气再循环风机相连接；烟气再循环风机通过管路连接至混合器，且送风机通过管路连接至混合器；
空分装置上设有氧气出口，且其与主管路相连接，主管路再与两条分管路相连接；其中一条分管路I与一次风进风口相连接，另一条分管路II与混合器相连接；
混合器的出口通过管路与二次风进风口相连接。
优选地，燃料斗与一次风进风口的距离，比燃料斗与二次风进风口的距离小。
优选地，烟气再循环风机与混合器相连接的管路上设有阀门，用来控制从烟气再循环风机送入混合器的气体通入量。
优选地，烟气再循环风机送入混合器的气体通入量占锅炉烟气总量的5-30vol％。
优选地，送风机与混合器相连接的管路上设有阀门，用来控制从送风机送入混合器的气体通入量。
优选地，在空分装置上还设有空气入口和氮气出口；
待通入的空气通过空气入口进入空分装置；
空气经空分装置分离出氮气和氧气，其中的氮气通过氮气出口排出，其中的氧气经氧气出口后进入主管路；
所述主管路上设有阀门，用于控制进入主管路中的氧气量。
优选地，主管路与混合器相连的分管路II上设有阀门，用于控制通入混合器中的氧气量。
更优选地，通入混合器中的氧气量占混合器中气体总量的0-10vol％。
优选地，所述链条炉烟气脱氮系统还包括：SOFA喷口；在链条炉炉体的一侧侧壁上开设SOFA喷口，SOFA喷口通过设有阀门的连通管线与送风机相连接。
优选地，所述链条炉烟气脱氮系统中使用的燃料为煤或者生物质，其粒度为1-10cm。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1)该链条炉烟气脱氮系统实现了燃料的快速、稳定着火，避免了链条炉对燃料质量的高要求；2)该链条炉烟气脱氮系统实现了低的NOx排放，符合环保要求。
附图说明
图1为本发明一种实施方式中所述链条炉烟气脱氮系统的示意图。
上述图中，标号说明如下：
1-空分装置，2-链条炉炉排，3-燃料斗，4-SOFA喷口，5-链条炉炉体，6-烟气抽取点，7-混合器，8-烟气再循环风机，9-送风机，10-一次风进风口，11-二次风进风口，12-阀门，13-主管路，14-分管路II；
1-1～空气入口，1-2～氧气出口，1-3～氮气出口。
具体实施方式
为了能够详细地理解本发明的技术特征和内容，下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然实施例中描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
本发明提供一种链条炉烟气脱氮系统，如图1所示，包括：空分装置1、链条炉炉排2、燃料斗3、链条炉炉体5、烟气抽取点6、混合器7、烟气再循环风机8、送风机9、一次风进风口10、二次风进风口11；其中，
链条炉炉排2位于链条炉炉体5的下部，燃料斗3设置于链条炉炉排2的上部；一次风进风口10和二次风进风口11以一定的间隔布置于链条炉炉排2的下方；
在链条炉炉体5的尾部受热面上开设有烟气抽取点6，并且通过管路与烟气再循环风机8相连接；烟气再循环风机8通过管路连接至混合器7，且送风机9通过管路连接至混合器7；
空分装置1上设有氧气出口1-2，且其与主管路13相连接，主管路13再与两条分管路相连接；其中一条分管路I(图中未标出)与一次风进风口10相连接，另一条分管路II 14与混合器7相连接；
混合器7的出口通过管路与二次风进风口11相连接。
本发明所述链条炉烟气脱氮系统中，一次风采用纯氧气，用以强化燃料的着火；二次风采用纯氧气、烟气、空气的三介质混合气，三种介质的混合比例可以根据链条炉中燃料的燃烧需要进行灵活调控。
根据本发明提供的链条炉烟气脱氮系统，一些实施方式中，燃料斗3与一次风进风口10的距离，比燃料斗3与二次风进风口11的距离小。例如，在图1中，一次风进风口10更靠近燃料斗3。
一些实施方式中，将烟气再循环风机8与混合器7相连接的管路上设有阀门12，用来控制从烟气再循环风机8送入混合器7的气体通入量。
一些实施方式中，烟气再循环风机8送入混合器7的气体通入量占锅炉烟气总量的5-30vol％(例如，8vol％、10vol％、15vol％、20vol％、25vol％、28vol％)。
一些实施方式中，将送风机9与混合器7相连接的管路上设有阀门12，用来控制从送风机9送入混合器7的气体通入量。例如，送风机9送入炉膛的风量按照送入炉膛的燃料完全燃烧所需要氧量的70vol％来换算，燃料燃烧所需的剩余氧量则通过一次风进风口10送入的纯氧量来确定。
一些实施方式中，在空分装置1上还设有空气入口1-1和氮气出口1-3；
待通入的空气通过空气入口1-1进入空分装置1；
空气经空分装置1分离出氮气和氧气，其中的氮气通过氮气出口1-3排出，其中的氧气经氧气出口1-2后进入主管路13；
所述主管路13上设有阀门12，用于控制进入主管路中的氧气量。
一些实施方式中，将主管路13与混合器7相连的分管路II 14上设有阀门12，用于控制通入混合器7中的氧气量；
通入混合器7中的氧气量占混合器7中气体总量的0-10vol％(例如，0.5vol％、1.0vol％、2vol％、4vol％、6vol％、8vol％)。
采用空分装置待通入的空气进行氧气与氮气分离，其中的氮气排出系统后进行他用，获得的纯氧气可强化燃料的着火、保持各类燃料均可稳定着火、维持炉膛内较高的温度，纯氧气还可以与再循环烟气、新鲜空气混合，灵活调节混合气中的氧浓度，以便在燃烧中实现低NOx排放。
一些实施方式中，所述链条炉烟气脱氮系统还包括：SOFA喷口4；在链条炉炉体5的一侧侧壁上开设SOFA喷口4，SOFA喷口4通过设有阀门12的连通管线与送风机9相连接。
一些实施方式中，所述链条炉烟气脱氮系统中使用的燃料为煤或者生物质，其粒度为1-10cm(例如，2cm、4cm、6cm、8cm)。
本发明的关键点在于：通过空分装置1分离出氮气和两路纯氧气，并且一路纯氧气进入一次风进风口10后可实现燃料的稳定着火和维持炉膛较高的温度水平；另一路纯氧气与循环烟气、空气在混合器7中混合后进入二次风进风口11并送入炉膛继续燃烧。通过对氧气和氮气分离后采用纯氧燃烧强化燃料的着火，将烟气再循环技术与高温低氧燃烧技术相结合可实现氧浓度灵活调节，最终实现链条炉低的NOx排放。
在一些实施方式中，所述链条炉烟气脱氮系统的工作原理如下：
如图1所示，待燃烧的燃料经过燃料斗3下落在位于炉膛底部的链条炉炉排2上，链条炉炉排2带动燃料向前运动，空气经空气入口进入空分装置1后分离成氮气和两路氧气；根据需要，空分制得的氮气可以作为稀释气混入混合器7或者存储起来另作它用(如，售卖给企业)；空分制得的氧气分成两路，其中的一路氧气通过一次风进风口10进入炉膛(或者链条炉炉体5)，预热后的燃料与这部分氧气接触后开始稳定着火；另一路氧气进入混合器7并于通入其中的循环烟气和空气混合后通过二次风进风口11进入炉膛，保持燃料的剧烈燃烧；在混合器7中，空气通过送风机9送入，循环烟气从烟气抽取点6取得并通过烟气再循环风机8送入。另外，新鲜空气可通过送风机9进入并经SOFA风喷口4送入炉膛。
由于在燃料着火的初期阶段送入的是空分装置1分离出的纯氧，可以大幅度减少送入炉体内的一次风量，进而减少了着火时空气吸收的热量，同时氧浓度大幅度提高，燃料着火所需要的着火热减小，燃料能迅速着火，着火稳定性提高。另外，由于燃料着火初期送入的是纯氧，可以将炉膛温度维持在较高水平，在后续燃烧过程中，只要控制好炉膛内的总氧量，就能有效抑制NOx生成。
通过在空分装置1中进行空气中氧气与氮气的分离实现提氧，采用纯氧确保燃料能及时着火，待燃料燃烧稳定以及炉膛温度较高后，逐渐降低二次风进风口12中的氧气浓度，即，将来自烟气再循环风机8的烟气、来自送风机9的空气和空分装置分离所得另一路氧气于混合器7中混合。烟气再循环风机8与混合器7相连接的管路上设有阀门12，能够控制从烟气再循环风机8送入混合器7的循环烟气通入量，送风机9与混合器7相连接的管路上设有阀门12，能够控制从送风机9送入混合器7的新鲜空气通入量，同时主管路13与混合器7相连的分管路II 14上设有阀门12，能够控制通入混合器7中的氧气量。根据炉膛内燃料燃烧的需要，可以通过各管路上的阀门对混合器7中着火后燃料燃烧所需要的氧气浓度灵活调整；混合之后的气体通过二次风进风口送入底部炉膛，提供燃料燃尽所需要的氧气，同时来自烟气再循环风机8的烟气中有较高浓度的CO2，利用CO2的较大的热容，可以使得炉膛内温度场均匀，从而降低燃料在燃烧中生成的NOx；另外，还有一部分需要的二次风通过SOFA风喷口4送入中部炉膛。通过空气分级，在主燃区实现低氧燃烧，从而进一步降低燃烧过程中产生的NOx。
本发明的技术方案可有效改善现有链条炉着火困难和不稳定的缺陷，且燃料适应性广，对煤和生物质的着火均有很大改善；同时，还可以实现低的NOx排放，炉膛出口排出物中NOx浓度最低可降至120mg/m3。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种链条炉烟气脱氮系统，其特征在于，包括：空分装置(1)、链条炉炉排(2)、燃料斗(3)、链条炉炉体(5)、烟气抽取点(6)、混合器(7)、烟气再循环风机(8)、送风机(9)、一次风进风口(10)、二次风进风口(11)；其中，
链条炉炉排(2)位于链条炉炉体(5)的下部，燃料斗(3)设置于链条炉炉排(2)的上部；一次风进风口(10)和二次风进风口(11)以一定的间隔布置于链条炉炉排(2)的下方；
在链条炉炉体(5)的尾部受热面上开设有烟气抽取点(6)，并且通过管路与烟气再循环风机(8)相连接；烟气再循环风机(8)通过管路连接至混合器(7)，且送风机(9)通过管路连接至混合器(7)；
空分装置(1)上设有氧气出口(1-2)，且其与主管路(13)相连接，主管路(13)再与两条分管路相连接；其中一条分管路I与一次风进风口(10)相连接，另一条分管路II(14)与混合器(7)相连接；
混合器(7)的出口通过管路与二次风进风口(11)相连接。
2.根据权利要求1所述的链条炉烟气脱氮系统，其特征在于，燃料斗(3)与一次风进风口(10)的距离，比燃料斗(3)与二次风进风口(11)的距离小。
3.根据权利要求1所述的链条炉烟气脱氮系统，其特征在于，烟气再循环风机(8)与混合器(7)相连接的管路上设有阀门(12)，用来控制从烟气再循环风机(8)送入混合器(7)的气体通入量。
4.根据权利要求3所述的链条炉烟气脱氮系统，其特征在于，烟气再循环风机(8)送入混合器(7)的气体通入量占锅炉烟气总量的5-30vol％。
5.根据权利要求1所述的链条炉烟气脱氮系统，其特征在于，送风机(9)与混合器(7)相连接的管路上设有阀门(12)，用来控制从送风机(9)送入混合器(7)的气体通入量。
6.根据权利要求1所述的链条炉烟气脱氮系统，其特征在于，在空分装置(1)上还设有空气入口(1-1)和氮气出口(1-3)；
待通入的空气通过空气入口(1-1)进入空分装置(1)；
空气经空分装置(1)分离出氮气和氧气，其中的氮气通过氮气出口(1-3)排出，其中的氧气经氧气出口(1-2)后进入主管路(13)；
所述主管路(13)上设有阀门(12)，用于控制进入主管路中的氧气量。
7.根据权利要求6所述的链条炉烟气脱氮系统，其特征在于，主管路(13)与混合器(7)相连的分管路II(14)上设有阀门(12)，用于控制通入混合器(7)中的氧气量。
8.根据权利要求7所述的链条炉烟气脱氮系统，其特征在于，通入混合器(7)中的氧气量占混合器(7)中气体总量的0-10vol％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的链条炉烟气脱氮系统，其特征在于，所述链条炉烟气脱氮系统还包括：SOFA喷口(4)；在链条炉炉体(5)的一侧侧壁上开设SOFA喷口(4)，SOFA喷口(4)通过设有阀门(12)的连通管线与送风机(9)相连接。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的链条炉烟气脱氮系统，其特征在于，所述链条炉烟气脱氮系统中使用的燃料为煤或者生物质，其粒度为1-10cm。
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