CN113048467A - 一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉 - Google Patents

Abstract

一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉，它涉及一种燃煤锅炉，具体涉及一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉。本发明为了解决现有锅炉运行经济性差，水冷壁出现结渣、高温腐蚀、大面积爆管，严重影响锅炉正常运行的问题。本发明包括多个第一强制还原氮氧化物喷枪，多个第一强制还原氮氧化物喷枪安装在炉体内燃尽风燃烧器与炉膛折焰角之间。本发明属于锅炉设备领域。

Description

一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉

技术领域

本发明涉及一种燃煤锅炉，具体涉及一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉，属于锅炉设备领域。

背景技术

国内煤粉锅炉采用最广泛、技术最为成熟的主流低NOx燃烧技术是低氮燃烧器+空气分级还原降低氮氧化物技术，通过增加燃尽风实现了炉内纵向空气分级燃烧，降低主燃区过量空气系数，使主燃区还原性气氛增强，可降低烟气中NOx。

目前国内锅炉燃用煤质变化较大，随着国家环保指标的日益严格，多数电厂单独采用空气深度分级低氮燃烧技术后，为了保证锅炉NOx排放量降低，主燃烧器区域处于极度贫氧燃烧，主燃烧器区域氧量过低导致还原性气氛过浓、煤粉燃烬性变差；同时由于锅炉实际运行中将各层二次风风门调小，二次风风量过小、刚度不足，二次风不能引流一次风旋转运行，影响弱化燃烧动力场，使得燃烧不充分，进而导致水冷壁出现大面积腐蚀和结焦。

锅炉内二次风风量减少，配风不及时，燃烧不充分，锅炉还原性气氛增加，直接导致了水冷壁高温腐蚀、结焦，燃尽效果差等现象的出现。由于为了降低锅炉氮氧化物排放，人为大幅度降低主燃烧区域氧量，水冷壁高温腐蚀严重、大面积爆管，就会造成锅炉不能正常运行，大批量更换受热面管材，增加大量检修维护费用。

特别是对于燃用劣质烟煤、贫煤、无烟煤等锅炉，目前锅炉低氮燃烧改造后高温腐蚀极其严重，解决这类问题的有效方法就是在燃煤锅炉炉膛及烟道适当位置分级加装强制还原氮氧化物装置，用以降低一部分NOx排放量来分担低氮燃烧空气分级的降低氮氧化物压力，提高炉膛主燃烧区域氧化性气氛水平，即提高炉膛主燃烧区域氧量，进而实现锅炉高效、安全、稳定、环保运行。

发明内容

本发明为解决现有锅炉运行经济性差，水冷壁出现结渣、高温腐蚀、大面积爆管，严重影响锅炉正常运行的问题，进而提出一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括炉体；本发明还包括多个第一强制还原氮氧化物喷枪，多个第一强制还原氮氧化物喷枪安装在炉体内燃尽风燃烧器与炉膛折焰角之间。

进一步的，多个第一强制还原氮氧化物喷枪是指至少两个第一强制还原氮氧化物喷枪。

进一步的，本发明还包括多个第二强制还原氮氧化物喷枪，多个第二强制氮氧化物喷枪安装在炉体的炉膛出口水平烟道内。

进一步的，多个第二强制还原氮氧化物喷枪是指至少两个第二强制还原氮氧化物喷枪。

进一步的，本发明还包括一级煤粉燃烧器和二级煤粉燃烧器，一级煤粉燃烧器和二级煤粉燃烧器依次安装在炉体的炉膛内。

本发明的有益效果是：本发明在燃煤锅炉炉膛及烟道适当位置分级加装强制还原氮氧化物装置，用以降低一部分NOx排放量来分担低氮燃烧空气分级的降低氮氧化物压力，提高炉膛主燃烧区域氧化性气氛水平，即提高炉膛主燃烧区域氧量，进而实现锅炉高效、安全、稳定、环保运行；

本发明通过在锅炉燃尽风到炉膛出口区域以及炉膛出口水平烟道适当位置设计加装分级强制深度还原氮氧化物装置，辅助控制高温还原作用，将部分NOx强制还原成N₂，保证锅炉氮氧化物排放指标，以此提高主燃烧器区域氧量，保证燃煤锅炉高效、安全、稳定运行；

本发明强制辅助深度还原锅炉空气还原后的氮氧化物量，脱除高温区及烟道处氮氧化物；本发明提高主燃烧器区域氧量，增强炉膛区域总体氧化性气氛，解决锅炉低氮燃烧改造后出现高温腐蚀和结焦问题；本发明实现低热容快速稳定强化着火；本发明实现主燃烧区还原兼顾燃烧燃尽功能，进而实现锅炉高效、安全、稳定、环保运行；

本发明解决了锅炉NOx排放指标满足环保要求；解决了锅炉受热面高温腐蚀、结焦、大面积爆管等问题；使得锅炉各项运行指标不低于改造前运行水平；本发明保证能够长期高效、安全、稳定、环保运行。

附图说明

图1是在旋流燃烧燃煤锅炉内强制还原氮氧化物喷枪的安装位置示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是在切圆燃烧燃煤锅炉内强制还原氮氧化物喷枪的安装位置示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是一级煤粉燃烧器和二级煤粉燃烧器在炉膛内的位置示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉，它包括炉体1；本实施方式还包括多个第一强制还原氮氧化物喷枪2，多个第一强制还原氮氧化物喷枪2安装在炉体1内燃尽风燃烧器与炉膛折焰角之间。

具体实施方式二：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉的多个第一强制还原氮氧化物喷枪2是指至少两个第一强制还原氮氧化物喷枪2。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至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉还包括多个第二强制还原氮氧化物喷枪3，多个第二强制氮氧化物喷枪3安装在炉体1的炉膛出口水平烟道内。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至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉的多个第二强制还原氮氧化物喷枪3是指至少两个第二强制还原氮氧化物喷枪3。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉还包括一级煤粉燃烧器4和二级煤粉燃烧器5，一级煤粉燃烧器4和二级煤粉燃烧器5依次安装在炉体1的炉膛内。

工作原理

空气分级还原降低氮氧化物技术，通过在主燃烧器上部增加燃尽风燃烧器，将一部分二次风从燃尽风燃烧器送入，实现了炉内轴向空气分级燃烧，降低主燃区过量空气系数，使主燃区还原性气氛增强，从而降低烟气中NOx，但由于主燃烧器区内缺氧燃烧，整个区域处于还原气氛，水冷壁容易出现高温腐蚀和结焦现象；

通过在燃煤锅炉燃尽风燃烧器与炉膛折焰角之间区域适当位置安装第一强制还原氮氧化物喷枪2，在炉膛出口水平烟道适当位置安装第二强制还原氮氧化物喷枪3，分两级加装一定数量的强制还原氮氧化物喷枪，强制还原氮氧化物喷枪的布置数量主要与燃用的煤质、机组的大小、NOx指标有关；强制还原氮氧化物喷枪均布在炉膛的四周或两侧墙上，强制还原氮氧化物喷枪垂直炉墙布置，强制还原氮氧化物喷枪的喷枪头可以在0-75°内左右摆动，控制喷枪喷射范围，强制还原氮氧化物喷枪长度、伸入炉内的喷射点深度通过CFD流场模拟分析确定；

第一强制还原氮氧化物喷枪2和第二强制还原氮氧化物喷枪3将多元纳米还原剂喷入炉膛，多元纳米还原剂是一种粉煤灰微粒上点缀尿素颗粒，单个直径小于100nm，微粒比表面积85m²/kg，此还原剂具有强吸附性，吸附NO和尿素反应，效率能达到60％以上；

本发明通过布置第一强制还原氮氧化物喷枪2和第二强制还原氮氧化物喷枪3将经过空气分级还原后的NOx进一步进行强制深度还原，脱除高温区氮氧化物，一般设计脱除的NOx量占NOx总降低值的30％左右；根据实际情况布置一级或两级强制深度还原氮氧化物装置，如采用两级布置则第一级降低80％左右，第二级降低20％左右；

由于第一强制还原氮氧化物喷枪2和第二强制还原氮氧化物喷枪3能降低20％的NOx，减轻了一部分空气分级还原降氮负担，可以降低对主燃烧区域的氧量控制，以此减轻锅炉低氮燃烧为达到降低氮氧化物效果，大幅度控制燃烧区域氧量而造成燃烧器燃烧区域缺氧、还原性气氛增加、水冷壁结焦和高温腐蚀等问题；

采用第一强制还原氮氧化物喷枪2和第二强制还原氮氧化物喷枪3来降低锅炉炉内氮氧化物排放，就会使锅炉主燃烧区氧化性气氛增强，有充足的氧量来满足燃煤锅炉的安全、高效、稳定燃烧，通过强制还原氮氧化物技术和低氮燃烧技术两种炉内降低氮氧化物方式的有效结合，达到还原氮氧化物、最终保证锅炉NOx排放指标合格，同时彻底解决锅炉炉膛受热面不会出现结渣、高温腐蚀、大面积爆管等问题；

本发明通过调整煤粉细度及均匀性来提高燃烧效率，对锅炉主燃烧器(根据需要可改一层或多层)进行燃料分级改造，实现低热容快速稳定强化着火；对燃尽风系统进行优化改造，实现主燃烧区还原兼顾燃烧燃尽功能，通过分级强制深度还原氮氧化物装置来补充实现氮氧化物降低，进而实现锅炉高效、安全、稳定、环保运行。

实施例一：

燃用劣质贫煤的600MW旋流燃烧锅炉，NOx实际排放量为800mg/Nm³，需要降低到500mg/Nm³，NOx总降低值为300mg/Nm³。如只采用空气分级作用，为保证还原效果保证燃尽风风率，主燃烧器部分二次风门开度30％，二次风刚度不够，不能形成有效回流区，容易造成甩粉、冲刷水冷壁。如采用安装第一强制还原氮氧化物喷枪2和第二强制还原氮氧化物喷枪3，可以降低NOx总降低值的20％也就是60mg/Nm3，则空气分级燃烧技术只需要降低240mg/Nm3的NOx,可以加大主燃烧器区二次风门的开度，保证主燃烧区域氧量，有效的防止发生主燃烧器区域的结焦问题。根据需要模拟布置一级或两级强制深度还原氮氧化物装置，如采用两级布置，第一级强制深度还原氮氧化物装置降低NOx量为强制深度还原氮氧化物装置总降低量的80％左右即50mg/Nm³左右,需要喷射多元纳米还原剂用量100kg/h以内，第二级强制深度还原氮氧化物装置降低NOx量为强制深度还原氮氧化物装置总降低量的20％左右即10mg/Nm³左右。根据需要降低的NOx量选择布置强制深度还原氮氧化物装置的数量。空气分级作用结合强制深度还原氮氧化物装置能降低300mg/Nm³氮氧化物，使最终NOx排放指标达到500mg/Nm³。同时解决了主燃烧器结焦的问题，能保证锅炉高效稳定运行。

实施例二：

燃用褐煤的300MW切圆燃烧锅炉，NOx实际排放量为500mg/Nm³，需要降低到250mg/Nm³，NOx总降低值为250mg/Nm³。如只采用空气分级作用，为保证还原效果保证燃尽风风率，主燃烧器部分二次风门开度20％，二次风风量小，造成水冷壁区域还原气氛严重，极易发生主燃烧器区域的高温腐蚀问题。如采用安装第一强制还原氮氧化物喷枪2和第二强制还原氮氧化物喷枪3，可以降低NOx总降低值的20％也就是50mg/Nm³，则主燃烧器区域只需要降低200mg/Nm³,可以加大主燃烧器区域二次风门的开度，有效的防止发生主燃烧器区域的高温腐蚀问题。根据需要模拟布置一级或两级强制深度还原氮氧化物装置，如采用两级布置，第一级强制深度还原氮氧化物装置降低NOx量为强制深度还原氮氧化物装置总降低量的80％左右即40mg/Nm3左右,需要喷射多元纳米还原剂用量40kg/h以内，第二级强制深度还原氮氧化物装置降低NOx量为强制深度还原氮氧化物装置总降低量的20％左右即10mg/Nm3左右。根据需要降低的NOx量选择布置强制深度还原氮氧化物装置的数量。空气分级作用结合强制深度还原氮氧化物装置能降低250mg/Nm³氮氧化物，使最终NOx排放指标达到250mg/Nm³。同时解决了燃烧器区域高温腐蚀问题，能保证锅炉高效稳定运行。

实施例三：

在实例二的基础上，通过调整煤粉细度及均匀性来提高燃烧效率，同时对锅炉主燃烧器一次风燃烧器进行燃料分级改造，将其改造为一级煤粉燃烧器4和二级煤粉燃烧器5，实现低热容快速稳定强化着火。

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。

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炉膛内部加装任何数量的强制还原氮氧化物喷枪及相似设备，或在炉膛出口烟道加装任何数量的强制还原氮氧化物喷枪及相似设备，或同时在炉膛内部和炉膛出口烟道加装任何数量的强制还原氮氧化物喷枪及相似设备，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

任何熟悉本专业的技术人员在炉膛内部加装任何数量的一级燃烧器及相似设备，或在炉膛内部加装任何数量的二级燃烧器及相似设备，或在炉膛内部加装任何数量的一级燃烧器和二级燃烧器及相似设备，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉，它包括炉体(1)；其特征在于：所述一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉还包括多个第一强制还原氮氧化物喷枪(2)，多个第一强制还原氮氧化物喷枪(2)安装在炉体(1)内燃尽风燃烧器与炉膛折焰角之间。

2.根据权利要求1所述一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉，其特征在于：多个第一强制还原氮氧化物喷枪(2)是指至少两个第一强制还原氮氧化物喷枪(2)。

3.根据权利要求1所述一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉，其特征在于：所述一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉还包括多个第二强制还原氮氧化物喷枪(3)，多个第二强制氮氧化物喷枪(3)安装在炉体(1)的炉膛出口水平烟道内。

4.根据权利要求3所述一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉，其特征在于：多个第二强制还原氮氧化物喷枪(3)是指至少两个第二强制还原氮氧化物喷枪(3)。

5.根据权利要求1所述一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉，其特征在于：所述一种带有还原氮氧化物喷射装置的燃煤锅炉还包括一级煤粉燃烧器(4)和二级煤粉燃烧器(5)，一级煤粉燃烧器(4)和二级煤粉燃烧器(5)依次安装在炉体(1)的炉膛内。

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