CN114017790A - 一种可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，采用的方案是：包括锅炉本体，在锅炉本体上设置有SNCR脱硝装置；在锅炉本体的上部设置有烟道，在烟道内部设置有省煤器，省煤器与控制装置电连接；在省煤器后端设置有SCR脱硝装置；在省煤器和SCR脱硝装置之间设置有温度检测装置，温度检测装置能够检测SCR工艺的反应温度；当控制装置判断反应温度低于设定温度时，控制装置控制省煤器减少进水量，当控制装置判断反应温度高于设定温度时，控制装置控制省煤器增加进水量。本发明能够保证脱硝反应温度提高的脱硝效率，能够降低脱硝成本。

Description

一种可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉

技术领域

本发明涉及锅炉技术领域领域，尤其涉及一种可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉。

背景技术

煤气是冶金企业重要副产品，包括高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气等，高炉煤气其利用方式以锅炉燃烧利用为主。但在高温燃烧时，氮气和空气会产生氮氧化物，氮氧化物的危害很大，遇到水或水蒸气后能生成一种具有腐蚀作用的酸性物质，影响环境，氮氧化物还会破坏臭氧层，削弱对紫外线的屏蔽作用，对人体也有一定毒副作用，因此，必须要对排入大气中烟气进行高效的脱硝处理。

现有技术中常SCR工艺进行脱硝处理，SNCR工艺能够在320℃以上将氮氧化物处理成氮气排放，脱硝效率高，但SNCR工艺需要催化剂，工艺成本相对较高，另外此工艺在低于320℃反应时脱硝效率较低。

因此，针对上述现有技术存在的现状，研发一种可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉是急需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，能够实现高效的脱硝，同时降低脱硝成本。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，包括锅炉本体，在所述锅炉本体上设置有SNCR脱硝装置；在所述锅炉本体的上部设置有烟道，在所述烟道内部设置有省煤器，所述省煤器与所述控制装置电连接；在所述省煤器后端设置有SCR脱硝装置；在所述省煤器和所述SCR脱硝装置之间设置有温度检测装置，所述温度检测装置能够检测SCR工艺的反应温度；当所述控制装置判断反应温度低于设定温度时，所述控制装置控制所述省煤器减少进水量，当所述控制装置判断反应温度高于设定温度时，所述控制装置控制所述省煤器增加进水量。通过设置SNCR脱硝装置能够先对烟气进行高温下无催化剂的脱硝，降低脱硝成本，通过对反应温度的监控和调节保证SCR工艺的理想的化学反应温度提高脱硝效率。

进一步的，所述省煤器包括进水流量控制阀，所述进水流量控制阀与所述控制装置电连接。能够方便控制装置代替人工自动控制省煤器的进水量。

进一步的，在所述SNCR脱硝装置的下方设置有氮氧化物检测装置一，所述氮氧化物检测装置一与所述控制装置电连接；在所述省煤器后端设置有氮氧化物检测装置二，所述氮氧化物检测装置二与所述控制装置电连接；所述SNCR脱硝装置包括氨水流量调节阀一，所述SCR脱硝装置包括氨水流量调节阀二，所述氨水流量调节阀一和所述氨水流量调节阀二均与所述控制装置电连接，所述控制装置内部设置有计算装置，所述计算装置能够计算出氨水流量，所述控制装置根据氨水流量控制所述氨水流量调节阀一、二的工作流量。能够根据氮氧化物的情况合理的供给氨水保证脱硝反应充分。

进一步的，所述SNCR脱硝装置包括喷射装置一，所述喷射装置一固定在锅炉本体的膛壁上，所述喷射装置一与所述氨水流量调节阀一连接，所述氨水流量调节阀一与混合器连接，所述混合器固定在所述锅炉本体外壁上；所述SNCR脱硝装置包括喷射装置二，所述喷射装置二固定在所述烟道内，所述喷射装置一与所述氨水流量调节阀二连接，所述氨水流量调节阀二与混合器二连接，所述混合器二固定在所述锅炉本体外壁上；所述喷射装置一和所述喷射装置二均与所述控制装置电连接，所述喷射装置一和所述喷射装置二能够在所述控制装置的作用下控制喷雾角度和喷雾颗粒度。能够在控制装置的作用下改变喷射雾化角度和喷射颗粒度，满足不同情况下脱硝需要，保证脱硝效果。

进一步的，在所述烟道出口设置有氮氧化物检测装置三，所述氮氧化物检测装置三与所述控制装置电连接。能够代替人工自动调整相关的工作参数保证脱硝效果，实现排放达标。

进一步的，所述控制装置与提示装置电连接，所述提示装置能够显示所述氮氧化物检测装置一、所述氮氧化物检测装置二和所述氮氧化物检测装置三检测到的氮氧化物含量；所述提示装置能够显示所述温度检测装置检测到的反应温度；当所述烟道出口的氮氧化物含量超过设定氮氧化物含量时，所述控制装置控制所述提示装置发出提示。能够方便操作人员获取锅炉各处氮氧化物含量情况和SCR脱硝反应温度。

进一步的，所述锅炉本体的横截面为四边形，所述锅炉本体底部设置有下燃烧室，在所述下燃烧室的四个拐角处均设置有燃烧器二，所述燃烧器二能够实现焦炉煤气和高炉煤气的混合燃烧，所述燃烧器二分别与高炉煤气管道和焦炉煤气管道连接；在所述下燃烧室的上部设置有上燃烧室，在所述上燃烧室的四个拐角处均设置有燃烧器一，所述燃烧器一能够实现焦炉煤气和烧转炉煤气的混合燃烧，所述燃烧器一分别与所述焦炉煤气管道和转炉煤气管道连接。能够实现多种煤气同时燃烧，节省了设备投入减少占地面积。

进一步的，所述燃烧器一和所述燃烧器二均为低氮燃烧器。能够减少氮氧化物的生成。

进一步的，所述高炉煤气管道和所述转炉煤气管道之间设置有连通阀，所述连通阀与所述控制装置电连接；在所述上燃烧室设置有一氧化碳检测装置二，所述一氧化碳检测装置二与所述控制装置电连接，在所述下燃烧室设置有一氧化碳检测装置一，所述一氧化碳检测装置一与所述控制装置电连接；所述燃烧器一和所述燃烧器二与所述控制装置电连接；当所述控制装置判断有且只有一个一氧化碳含量值超过一氧化碳含量设定值时，所述控制装置控制所述连通阀打开，当所述控制装置判断两个一氧化碳含量值均超过一氧化碳含量设定值时，所述控制装置控制所述燃烧器一和所述燃烧器二增加进风量。能够保证在一种或多种煤气富裕的情况下，本发明均能充分的燃烧煤气，防止富裕煤气直接放散至大气中。

进一步的，所述燃烧器一和所述燃烧器二的进风阀门均与所述控制装置电连接，所述控制装置能够控制所述进风阀门的开合程度改变进风量。能够代替人工自动控制进风量。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本方案提供了一种可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，通过设置SNCR脱硝装置和SCR脱硝装置能够降低脱硝成本；通过温度检测装置、省煤器和控制装置，能够提高脱硝效率；通过多个氮氧化物检测装置、多个氨水流量调节阀及控制装置，能够根据氮氧化物的实际情况配置氨水提高脱硝效率；通过设置喷射装置一、喷射装置二和控制装置，能够实现自动调整喷射颗粒度和雾化角度，保证烟气达标排放；通过燃烧器一、燃烧器二和三种煤气管道，能够实现三种煤气同时燃烧，减少了设备投入及占地面积；通过设置连通阀、一氧化碳检测装置一、一氧化碳检测装置二能够使煤气燃烧充分防止直接排放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式的结构示意图。

图2为本发明具体实施方式中的高炉煤气管道、焦炉煤气管道、转炉煤气管道、燃烧器一和燃烧器二的连接示意图。

图3为本发明具体实施方式中的喷射装置一的结构示意图。

图4为本发明具体实施方式中的控制系统结构示意图。

图中，1、锅炉本体，2、一氧化碳检测装置一，3、燃烧器二，4、燃烧器一，5、氨水流量调节阀一，6、喷射装置一，7、混合器一，8、稀释水储存装置，9、氨水储存装置，10、压缩空气储存装置，11、进水流量控制阀，12、省煤器，13、一氧化碳检测装置二，14、喷射装置二，15、催化模块，16、氮氧化物检测装置三，17、温度检测装置，18、氮氧化物检测装置二，19、氮氧化物检测装置一，20、高炉煤气管道，21、焦炉煤气管道，22、转炉煤气管道，23、连通阀，24、SNCR脱硝装置，25、SCR脱硝装置，26、上燃烧室，27、下燃烧室，28、混合器二，29、氨水流量调节阀二，32、烟道，61、压力调节阀，62、轴向流量调节阀，63、输水管一，64、轴向导流件，65、导流板，66、轴向导流孔，67、径向导流件，68、径向导流孔，69、喷嘴，610、输水管二，620、径向流量调节阀。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

如图1至图3所示，本发明提供了一种可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，包括锅炉本体1、SNCR脱硝装置24、SCR脱硝装置25、省煤器12、控制装置、提示装置、燃烧器一4、燃烧器二3、高炉煤气管道20、焦炉煤气管道21和转炉煤气管道22；高炉煤气管道20、焦炉煤气管道21和转炉煤气管道22均位于锅炉本体1的下方；锅炉本体1的横截面为四边形，在锅炉本体1的下部设置有下燃烧室27，在下燃烧室27的四个拐角处设置有燃烧器二3，燃烧器二3连通高炉煤气管道20和焦炉煤气管道21，在下燃烧室27的上方设置有上燃烧室26，在上层燃烧室的四个拐角处设置有燃烧器一4，燃烧器一4连通焦炉煤气管道21和转炉煤气管道22，在高炉煤气管道20的进气端和转炉煤气管道22的进气端之间设置有连通阀23；在下燃烧室27和上燃烧室26内部分别设置有一氧化碳检测装置一2和一氧化碳检测装置二13，在上燃烧室26上部设置有氮氧化物检测装置一19；在锅炉本体1中部设置有SNCR脱硝装置24，为保证脱硝效果，本具体实施方式中，SNCR脱硝装置24包括有4组喷射装置一6，喷射装置一6固定在锅炉本体1的膛壁上，4个喷射装置一6沿膛壁高度方向分布，喷射装置一6的入口与氨水流量调节阀一5连接，氨水流量调节阀一5与混合器一7出口连接，混合器一7固定在锅炉本体1外壁上，混合器一7的入口通过氨水溶液泵与氨水储存装置9连接，混合器一7的入口通过除盐稀释水泵与稀释水储存装置8连接；在锅炉本体1的上部设置有烟道32，在烟道32内设置有省煤器12，省煤器12上设置有进水流量控制阀11；在省煤器12后端设置有SCR脱硝装置25，SCR脱硝装置25包括催化模块15和喷射装置二14，催化模块15位于烟道32内部，喷射装置二14位于省煤器12和催化模块15之间，喷射装置二14的入口与氨水流量调节阀二29连接，氨水流量调节阀二29与混合器二28出口连接，混合器二28固定在锅炉本体1外壁上，混合器二28的入口通过氨水溶液泵与氨水储存装置9连接，混合器二28的入口通过除盐稀释水泵与稀释水储存装置8连接；在省煤器12与SCR脱硝装置25之间设置有温度检测装置17和氮氧化物检测装置二18；在烟道32的出气口设置有氮氧化物检测装置三16；燃烧器一4、燃烧器二3、进水流量控制阀11、喷射装置一6、喷射装置二14、氨水流量调节阀一5、氨水流量调节阀二29、温度检测装置17、一氧化碳检测装置一2、一氧化碳检测装置二13、氮氧化物检测装置一19、氮氧化物检测装置二18、氮氧化物检测装置三16和提示装置均与控制装置电连接。

如图3所示，喷射装置一6和喷射装置二14均可以采用以下具体结构：包括连接管、轴向流量调节阀62、径向流量调节阀620、输水管一63、输水管二610、轴向导流件64、径向导流件67、喷嘴69；连接管的入口连接氨水流量调节阀，连接管的上部设置有压缩空气入口，在压缩空气入口处设置有压力调节阀61，连接管底部设置有两个出液口，两个出液口分别和输水管一63、输水管二610连接，在输水管一63的管壁上径向开有轴向导流件安装孔，在输水管二610的管壁上部径向开有径向导流件安装孔，在输水管二610的管壁下部径向喷嘴69安装孔，径向导流件67安装孔与喷嘴69安装孔同轴；在输水管一63上设置有轴向流量调节阀62，在输水管二610上设置有径向流量调节阀620；轴向导流件64位于轴向导流件安装孔内，在轴向导流件64内部设置有导流板65，导流板65上均布有8个轴向导流孔66；径向导流件67为中空结构，其上端与轴向导流件64螺纹连接，在径向导流件67的管壁上径向开有8径向导流孔68，径向导流件67下端与喷嘴69螺纹连接，喷嘴69位于喷嘴安装孔内；压力调节阀61、轴向流量调节阀62和径向流量调节阀620均与控制装置电连接。其工作原理为：控制装置通过控制轴向流量调节阀62和径向流量调节阀620的开合程度，分别改变进入喷嘴69的轴向流量、径向流量进而改变雾化角度，当要减小雾化角度时，控制装置控制轴向流量增大，径向流量减少，当需要增大雾化角度时，操作则相反，控制装置通过调节压力调节阀61改变压缩空气的入口压力进而改变雾化颗粒度。

本发明的原理：

SCR脱硝技术是通过使用适当的催化剂，使脱硝反应可以在200℃～450℃的温度范围内有效进行，可以达到80～90％的脱硝效率；但该种脱硝工艺对反应温度具有严格的要求，当反应温度低于320℃，脱硝效率仅为50％左右；锅炉中的温度并不是恒定不变的，所以为了保证恒定的反应温度，通过SCR脱硝设备前端的省煤器对反应温度进行调控，省煤器的作用是利用烟气余热对水加热，可以减少或增加省煤器的进水量达到控制温度的目的，从而保证脱硝效果。

本发明具体实施方式的工作过程为：

步骤一：将SCR工艺脱硝反应的理想温度作为设定温度存储到控制装置中，将氮氧化物的达标排放含量存储到控制装置中，将设定的雾化角度和设定的雾化颗粒度存储到控制装置中；

步骤二：氮氧化物检测装置一和氮氧化物检测装置二分别将锅炉内、烟道内的氮氧化物含量并传递给控制装置，控制装置中的计算装置计算出SNCR脱硝装置和SCR脱硝装置所需要的氨水流量；

步骤三：控制装置根据氨水流量分别调整氨水流量控制阀一、二的工作流量，根据设定的雾化角度和雾化颗粒度调整喷射装置一、喷射装置二和压力调节阀的工作参数；

步骤四：当控制装置判断反应温度低于设定温度时，控制装置控制省煤器的进水流量控制阀减少进水量；

步骤五：氮氧化物检测装置三将检测到的烟道出口的氮氧化物含量传递给控制装置，当氮氧化物含量超过达标排放含量时，控制装置调整喷射装置一、喷射装置二和压力调节阀工作的参数，增大雾化角度和雾化颗粒度；

步骤六：控制装置控制提示装置发出提示。

根据本具体实施方式可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、通过设置SNCR脱硝装置和SCR脱硝装置能够保证脱硝效果降低脱硝成本；

2、通过温度检测装置、省煤器及控制装置，能够保证SCR脱硝处理的反应温度，提高脱硝效率；

3、通过氮氧化物检测装置一、二、三与氨水流量调节阀一、二及控制装置的配合能够根据实际情况配置氨水提高脱硝效率且降低成本；

4、通过设置喷射装置一、喷射装置二和控制装置，能够实现代替人工自动调整喷射颗粒度和雾化角度，保证达标排放；

5、通过燃烧器一、燃烧器二和多种煤气管道的连接，能够实现三种煤气同时燃烧，减少了设备投入及占地面积；

6、通过设置连通阀和一氧化碳检测装置一、二能够使煤气燃烧充分，防止富裕煤气直接排放。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”、“内侧”等(如果存在)是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，其特征在于，包括锅炉本体(1)，在所述锅炉本体(1)上设置有SNCR脱硝装置(24)；在所述锅炉本体(1)的上部设置有烟道(32)，在所述烟道(32)内部设置有省煤器(12)，所述省煤器(12)与所述控制装置电连接；在所述省煤器(12)后端设置有SCR脱硝装置(25)；在所述省煤器(12)和所述SCR脱硝装置(25)之间设置有温度检测装置(17)，所述温度检测装置(17)能够检测SCR工艺的反应温度；当所述控制装置判断反应温度低于设定温度时，所述控制装置控制所述省煤器(12)减少进水量，当所述控制装置判断反应温度高于设定温度时，所述控制装置控制所述省煤器(12)增加进水量。

2.如权利要求1所述的可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，其特征在于，所述省煤器(12)包括进水流量控制阀(11)，所述进水流量控制阀(11)与所述控制装置电连接。

3.如权利要求1所述的可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，其特征在于，在所述SNCR脱硝装置(24)的下方设置有氮氧化物检测装置一(19)，所述氮氧化物检测装置一(19)与所述控制装置电连接；在所述省煤器(12)后端设置有氮氧化物检测装置二(18)，所述氮氧化物检测装置二(18)与所述控制装置电连接；所述SNCR脱硝装置(24)包括氨水流量调节阀一(5)，所述SCR脱硝装置(25)包括氨水流量调节阀二(29)，所述氨水流量调节阀一(5)和所述氨水流量调节阀二(29)均与所述控制装置电连接，所述控制装置内部设置有计算装置，所述计算装置能够计算出所需氨水流量，所述控制装置根据氨水流量控制所述氨水流量调节阀一(5)、所述氨水流量调节阀二(29)的工作流量。

4.如权利要求3所述的可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，其特征在于，所述SNCR脱硝装置(24)包括喷射装置一(6)，所述喷射装置一(6)固定在锅炉本体(1)的膛壁上，所述喷射装置一(6)与所述氨水流量调节阀一(5)连接，所述氨水流量调节阀一(5)与混合器一(7)连接，所述混合器一(7)固定在所述锅炉本体(1)外壁上；所述SNCR脱硝装置(24)包括喷射装置二(14)，所述喷射装置二(14)固定在所述烟道(32)内，所述喷射装置二(14)与所述氨水流量调节阀二(29)连接，所述氨水流量调节阀二(29)与混合器二(28)连接，所述混合器二(28)固定在所述锅炉本体(1)外壁上；所述喷射装置一(6)和所述喷射装置二(14)均与所述控制装置电连接，所述喷射装置一(6)和所述喷射装置二(14)能够在所述控制装置的作用下控制喷雾角度和喷雾颗粒度。

5.如权利要求4所述的可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，其特征在于，所述烟道(32)出口设置有氮氧化物检测装置三(16)，所述氮氧化物检测装置三(16)与所述控制装置电连接。

6.如权利要5所述的可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，其特征在于，所述控制装置与提示装置电连接，所述提示装置能够显示所述氮氧化物检测装置一(19)、所述氮氧化物检测装置二(18)和所述氮氧化物检测装置三(16)检测到的氮氧化物含量；所述提示装置能够显示所述温度检测装置(17)检测到的反应温度；当所述烟道(32)出口的氮氧化物含量超过设定氮氧化物含量时，所述控制装置控制所述提示装置发出提示。

7.如权利要求1所述的可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，其特征在于，所述锅炉本体(1)的横截面为四边形，所述锅炉本体底部设置有下燃烧室(27)，在所述下燃烧室(27)的四个拐角处均设置有燃烧器二(3)，所述燃烧器二(3)能够实现焦炉煤气和高炉煤气的混合燃烧，所述燃烧器二(3)分别与高炉煤气管道(20)和焦炉煤气管道(21)连接；在所述下燃烧室(27)的上部设置有上燃烧室(26)，在所述上燃烧室(26)的四个拐角处均设置有燃烧器一(4)，所述燃烧器一(4)能够实现焦炉煤气和烧转炉煤气的混合燃烧，所述燃烧器一(4)分别与所述焦炉煤气管道(21)和转炉煤气管道(22)连接。

8.如权利要求7所述的可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，其特征在于，所述燃烧器一(4)和所述燃烧器二(3)均为低氮燃烧器。

9.如权利要求8所述的可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，其特征在于，所述高炉煤气管道(20)和所述转炉煤气管道(22)之间设置有连通阀(23)，所述连通阀(23)与所述控制装置电连接；在所述上燃烧室(26)设置有一氧化碳检测装置二(13)，所述一氧化碳检测装置二(13)与所述控制装置电连接，在所述下燃烧室(27)设置有一氧化碳检测装置一(2)，所述一氧化碳检测装置一(2)与所述控制装置电连接；所述燃烧器一(4)和所述燃烧器二(3)与所述控制装置电连接；当所述控制装置判断有且只有一个一氧化碳含量值超过一氧化碳含量设定值时，所述控制装置控制所述连通阀(23)打开，当所述控制装置判断两个一氧化碳含量值均超过一氧化碳含量设定值时，所述控制装置控制所述燃烧器一(4)和所述燃烧器二(3)增加进风量。

10.如权利要求9所述的可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉，其特征在于，所述燃烧器一(4)和所述燃烧器二(3)的进风阀门均与所述控制装置电连接，所述控制装置能够控制所述进风阀门的开合程度改变进风量。

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