CN115487658A - 锅炉脱硝系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锅炉脱硝系统，所述锅炉脱硝系统包括第一管、预燃室、第二管、锅炉、连通件和SNCR脱硝喷枪，第一管适于通入一次风，第一管与预燃室连通，锅炉具有炉膛且与预燃室连通，第二管与预燃室连通，以便二次风通过第二管流入预燃室以对预燃室输送助燃气，连通件的一端与锅炉连通，以便锅炉内的烟气流入连通件内，连通件的另一端与第二管连通，以便烟气流入第二管内以使烟气和二次风混合以降低二次风中的氧气的比例，SNCR脱硝喷枪设在锅炉上且与炉膛连通，以便向炉膛内喷洒尿素。本发明的锅炉脱硝系统具有结构简单、成本低廉、脱硝效率高等优点。

Description

锅炉脱硝系统
技术领域
本发明涉及锅炉减排领域，具体地，涉及一种锅炉脱硝系统。
背景技术
SNCR系统广泛应用在煤粉工业炉中，SNCR系统可将煤粉工业炉中的烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水，降低了煤粉工业炉中的烟气中的氮氧化物。
相关技术中，SNCR系统脱硝效率较低、不能有效解决污染物达标排放问题。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
相关技术中，煤粉工业锅炉的SNCR系统脱硝效率在30-60％左右，不能较好的实现污染物达标排放问题，由于煤粉工业锅炉适宜其氮氧化物脱除的温度区间较窄，同时停留时间较短，脱硝效率较低。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种结构简单、成本低廉、脱硝效率高的锅炉脱硝系统。
本发明实施例的锅炉脱硝系统，包括：第一管，所述第一管适于通入一次风；预燃室，所述第一管与所述预燃室连通，以便所述第一管内的一次风流入所述预燃室以点燃所述一次风内的煤粉；锅炉，所述锅炉具有炉膛且与所述预燃室连通，以便所述预燃室内的一次风流入所述炉膛内；第二管，所述第二管与所述预燃室连通，以便二次风通过所述第二管流入所述预燃室以对所述预燃室输送助燃气；连通件，所述连通件的一端与所述锅炉连通，以便所述锅炉内的烟气流入所述连通件内，所述连通件的另一端与所述第二管连通，以便所述烟气流入所述第二管内以使所述烟气和所述二次风混合以降低二次风中的氧气的比例；SNCR脱硝喷枪，所述SNCR脱硝喷枪设在所述锅炉上且与所述炉膛连通，以便向所述炉膛内喷洒尿素。
本发明实施例的锅炉脱硝系统，设置连通件与锅炉连通，降低了助燃风的氧含量，使其含氧量保持在17％-19％，有利于燃料N转化成N2，且抑制了NOX的生成，结合炉膛烟气SNCR脱硝处理，最终使得尾部烟气NOX排放低于50mg/m3，有效降低了锅炉的运行成本。
在一些实施例中，所述的锅炉脱硝系统，还包括风箱，所述风箱的一端与所述第一管连通，所述风箱的另一端与所述预燃室连通，以便通过所述风箱将所述一次风输送至所述预燃室内。
在一些实施例中，所述的锅炉脱硝系统还包括第三管和烟囱，所述第三管的一端与所述锅炉连通，所述第三管的另一端与所述烟囱连通，以便所述锅炉内的烟气通过所述第三管流入所述烟囱内，所述连通件的一端与所述第三管连通，以便所述炉膛内的烟气通过所述第三管流入所述连通件内。
在一些实施例中，所述的锅炉脱硝系统还包括：第一风机，所述第一风机通过所述第二管与所述预燃室连通，以便所述二次风通过所述风机输送至所述预燃室内；第二风机，所述第二风机通过所述第三管分别与所述锅炉和所述烟囱连通，以便所述炉膛内的烟气通过所述第二风机流入所述烟囱内，所述连通件的一端与所述第三管的连接件位于所述第二风机与所述烟囱之间；第三风机，所述第三风机通过所述连通件分别与所述第三管和所述第二管连通，以便所述第三管内的烟气通过所述第三风机流入所述第二管内。
在一些实施例中，所述炉膛具有彼此连通的多个子腔，至少一个所述子腔的燃烧温度为800℃-1250℃之间，所述SNCR脱硝喷枪与至少一个所述子腔连通，以便所述SNCR脱硝喷枪内的尿素喷洒在至少一个子腔内。
在一些实施例中，所述SNCR脱硝喷枪为多个，多个所述SNCR脱硝喷枪均设在所述锅炉上且与至少一个所述子腔连通。
在一些实施例中，所述的锅炉脱硝系统还包括储液罐，所述储液罐适于存储尿素溶液，所述储液罐与所述SNCR脱硝喷枪连通，以便所述储液罐内的储尿素溶液流入所述SNCR脱硝喷枪内。
在一些实施例中，所述的锅炉脱硝系统还包括第一阀和第二阀，所述第一阀设在所述连通件内，以便通过所述第一阀的开度控制所述连通件内所述烟气的流量，所述第二阀设在所述第二管内，以便通过所述第二阀的开度控制所述二次风的流量。
在一些实施例中，所述的锅炉脱硝系统还包括第四管，所述第四管一端与所述第二管连通，所述第四管的另一端与所述锅炉连通，以便所述第二管内的二次风通过所述第四管流入所述锅炉内。
在一些实施例中，所述连通件内的烟气和所述第二管内的二次风混合后混合后形成的气体的含氧量为17％-19％。
附图说明
图1是本发明实施例的锅炉脱硝系统的结构示意图。
附图标记：
锅炉脱硝系统100；
第一管1；预燃室2；锅炉3；第二管4；连通件5；SNCR脱硝喷枪6；风箱7；第四管8；第三管9；第三风机10；第一风机11；第二风机12。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述根据本发明实施例的锅炉脱硝系统。
如图1所示，根据本发明实施例的锅炉脱硝系统包括第一管1、预燃室2、锅炉3、第二管4、连通件5和SNCR脱硝喷枪6。
第一管1适于通入一次风。第一管1与预燃室2连通，以便第一管1内的一次风流入预燃室2以点燃一次风内的煤粉。具体地，如图1所示，第一管1的出口与预燃室2的进口连通，将一次风(煤粉与空气的混合物)通过第一管1输送至预燃室2内，从而在预燃室2内将一次风内的煤粉点燃。
锅炉3具有炉膛(图中未示意出)且与预燃室2连通，以便预燃室2一次风流入炉膛内。具体地，如图1所示，锅炉3包括顶部、底部和外周面，外周面连接顶部和底部，顶部、底部和外周面限定出炉膛，炉膛与预燃室2连通，从而将预燃室2点燃的煤粉流入炉膛内充分燃尽。
第二管4与预燃室2连通，以便二次风通过第二管4流入预燃室2以对预燃室2输送助燃气。具体地，如图1所示，第二管4的出口与预燃室2的进口连通，将二次风(空气)通过第二管4流入预燃室2内，从而对预燃室2内的输送助燃气体(例如：氧气)，从而将一次风内的煤炭点燃。
连通件5的一端与锅炉3连通，以便锅炉3内的烟气流入连通件5内，连通件5的另一端与第二管4连通，以便烟气流入第二管4内以使烟气和二次风混合以降低二次风中的氧气的比例。具体地，如图1所示，连通件5可以为烟道，连通件5的进口与锅炉3的出口连通，连通件5的出口与第二管4的中部连通，将锅炉3内的烟气通过连通件5流入第二管4内，将烟气和二次风混合，从而降低了二次风的氧气含量。
SNCR脱硝喷枪6设在锅炉3上且与炉膛连通，以便向炉膛内喷洒尿素。由此，通过SNCR脱硝喷枪6将尿素喷洒在炉膛内，使得尿素与氮氧化物发生化学反应以使氮氧化物还原成氮气和水，从而降低了烟气中氮氧化物的含量。
根据发明人研究发现：通过降低二次风内的氧浓度，使得预燃室2内的燃烧强度减小，从而抑制热力型NOX的生成，由于预燃室2内的燃烧强度减小，使得预燃室2内的燃烧温度降低，且二次风和烟气的混合以增加了二次风在预燃室2内的风速，不仅有效避免一次风内的飞灰颗粒在预燃室2堆积，也有效地避免预燃室2出口频繁的结焦以提高预燃室2的使用寿命，另外，预燃室2燃烧虽然推迟，但是强化了锅炉3炉膛内的燃烧反应，使得炉膛内的温度水平提高，扩大了SNCR反应温度窗口，提高了SNCR脱硝效率。
本发明实施例的锅炉脱硝系统100，设置连通件5与锅炉3连通，将一定比例的烟气与二次风形成烟气再循环系统，烟气与二次风混合后送入燃烧器，降低燃烧室内的氧浓度，一次风的煤颗粒在预燃室2燃烧时得以推迟且大量析出的挥发分在相对低氧气氛下燃烧，有利于燃料N转化成N2，且抑制了NOX的生成，另外，采用此装置后，使得炉膛燃烧推迟，且炉膛内烟气温度升高，扩大了布置SNCR喷枪的烟温窗口，提高了燃煤锅炉3的脱硝效率，由此，通过烟气再循环系统与SNCR喷枪的设置，使得锅炉尾部烟气NOX排放低于50mg/m3，有效降低了整个锅炉3的运行成本。
在一些实施例中，锅炉脱硝系统100还包括风箱7，风箱7的一端与第一管1连通，风箱7的另一端与预燃室2连通，以便通过风箱7将一次风输送至预燃室2内。具体地，如图1所示，风箱7的进口与第一管1的连通，风箱7的出口与预燃室2连通，从而通过风箱7将一次风输送至预燃室2内。
在一些实施例中，锅炉脱硝系统100还包括第三管9和烟囱(图中未示意出)，第三管9的一端与锅炉3连通，第三管9的另一端与烟囱连通，以便锅炉3内的烟气通过第三管9流入烟囱内，连通件5的一端与第三管9连通，以便炉膛内的烟气通过第三管9流入连通件5内。具体地，如图1所示，烟囱设在锅炉3的一侧，第三管9的进口与锅炉3连通，第三管9的出口与烟囱连通，从而可将锅炉3内的烟气通过第三管9流入烟囱内，由此，可将炉膛内的烟气通过第三管9流入烟囱内，通过烟囱排出锅炉3外。
在一些实施例中，锅炉脱硝系统100还包括第一风机11、第二风机12和第三风机10。
第一风机11通过第二管4与预燃室2连通，以便二次风通过风机输送至预燃室2内。由此，二次风通过第一风机11输送至预燃室2内，从而将第一风机11为二次风的输送提供动力。
第二风机12通过第三管9分别与锅炉3和烟囱连通，以便炉膛内的烟气通过第二风机12流入烟囱内，连通件5的一端与第三管9的连接件位于第二风机12与烟囱之间。具体地，如图1所示，第二风机12的进口通过第三管9与锅炉3连通，第二风机12的出口与烟囱连通，从而通过第二风机12将锅炉3内的烟气抽入烟囱。
第三风机10通过连通件5分别与第三管9和第二管4连通，以便第三管9内的烟气通过第三风机10流入第二管4内。具体地，如图1所示，第三风机10为再循环风机，第三风机10的进口通过连通件5与第三管9连通，第三风机10的出口通过连通件5与第二管4连通，可将第二管4内的一部分烟气抽入第二管4内，从而将烟气与二次风混合，以调节二次风内氧气的比例。
在一些实施例中，炉膛具有彼此连通的多个子腔(图中未示意出)，至少一个子腔的燃烧温度为800℃-1250℃之间，SNCR脱硝喷枪6与至少一个子腔连通，以便SNCR脱硝喷枪6内的尿素喷洒在至少一个子腔内。具体地，炉膛在上下方向上可分为依次连通的多个子腔，其中至少一个子腔内的燃烧温度在800℃-1250℃之间，由于尿素和氮氧化物的反应温度在800℃-1250℃，因此，将SNCR脱硝喷枪6喷射在800℃-1250℃之间的子腔内，从而使得尿素和氮氧化物发生化学反应以将氮氧化物还原成氮气和水，进而降低了烟气中氮氧化物的含量。
在一些实施例中，SNCR脱硝喷枪6为多个，多个SNCR脱硝喷枪6均设在锅炉3上且与至少一个子腔连通。具体地，如图1所示，SNCR脱硝喷枪6设在锅炉3的外周侧且沿锅炉3的周向间隔设置成一圈，且SNCR脱硝喷枪6可以为多圈，多圈SNCR脱硝喷枪6沿锅炉3的高度方向间隔设置，从而有效降低了烟气中氮氧化物。
在一些实施例中，锅炉脱硝系统100还包括储液罐(图中未示意出)，储液罐适于存储尿素溶液，储液罐与SNCR脱硝喷枪6连通，以便储液罐内的储尿素溶液流入SNCR脱硝喷枪6内。具体地，如图1所示，储液罐用于存储尿素溶液，SNCR脱硝喷枪6通过管道与储液罐相连，从而将储液罐内的尿素喷洒在炉膛内。
在一些实施例中，锅炉脱硝系统100还包括第一阀(图中未示意出)和第二阀(图中未示意出)，第一阀设在连通件5内，以便通过第一阀的开度控制连通件5内烟气的流量，第二阀设在第二管4内，以便通过第二阀的开度控制二次风的流量。具体地，第一阀和第二阀均可以为电磁阀，第一阀用于控制连通件5内的烟气的流量，第二阀用于控制第二管4内二次风的流量，从而通过第一阀的阀门开度和第二阀的阀门开度调节烟气和二次风的比例，进而控制二次风内的氧气的比例。
在一些实施例中，锅炉脱硝系统100还包括第四管8，第四管8一端与第二管4连通，第四管8的另一端与锅炉3连通，以便第二管4内的二次风通过第四管8流入锅炉3内。具体地，如图1所示，第四管8道的进口与第二管4的上部，第四管8的出口与锅炉3连通，从而将第二管4内的二次风通过第四管8流入锅炉3内，从而对锅炉3内补充助燃气，使得锅炉3内的燃料燃烧充分。
优选的，第四管8与第二管4的连接点为第一连接点，连通件5与第二管4的连接点为第二连接点，且第一连接点高于第二连接点，将未与烟气混合的二次风流入炉膛内，以便炉膛内的物料充分燃烧。
值得说明的是，SNCR反应温度窗口的意思是在除二次风中的氧含量不同的条件下，相关技术中，锅炉3的子腔在燃烧温度在800℃-1250℃的个数为N个，本发明实施例中，锅炉3的子腔在燃烧温度在800℃-1250℃的个数为Y个，且Y大于X，换言之，假如：相关技术中，锅炉3的子腔在燃烧温度在800℃-1250℃的个数为2个，则本发明实施例中，锅炉3的子腔在燃烧温度在800℃-1250℃的个数为3个或3个以上，从而使得尿素溶液与氮氧化物在锅炉3内反应的空间变大，从而延长了尿素溶液与氮氧化物在锅炉3内反应时间，提高了SNCR脱硝效率。
在一些实施例中，连通件5内的烟气和第二管4内的二次风混合后形成的气体的含氧量为17％-19％。根据发明人研究发现，当二次风混合后的含氧量为17％-19％时，可在不影响一次风的煤炭的点燃的条件下，且增大了SNCR反应温度窗口，使得尿素在锅炉3内适宜的温度区间停留时间增加1s-2s，将氮氧化物脱除效率增加至80％以上。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种锅炉脱硝系统，其特征在于，包括：
第一管，所述第一管适于通入一次风；
预燃室，所述第一管与所述预燃室连通，以便所述第一管内的一次风流入所述预燃室以点燃所述一次风内的煤粉；
锅炉，所述锅炉具有炉膛且与所述预燃室连通，以便所述预燃室内的一次风流入所述炉膛内；
第二管，所述第二管与所述预燃室连通，以便二次风通过所述第二管流入所述预燃室以对所述预燃室输送助燃气；
连通件，所述连通件的一端与所述锅炉连通，以便所述锅炉内的烟气流入所述连通件内，所述连通件的另一端与所述第二管连通，以便所述烟气流入所述第二管内以使所述烟气和所述二次风混合以降低二次风中的氧气的比例；
SNCR脱硝喷枪，所述SNCR脱硝喷枪设在所述锅炉上且与所述炉膛连通，以便向所述炉膛内喷洒尿素。
2.根据权利要求1所述的锅炉脱硝系统，其特征在于，还包括风箱，所述风箱的一端与所述第一管连通，所述风箱的另一端与所述预燃室连通，以便所述风箱将所述一次风输送至所述预燃室内。
3.根据权利要求1所述的锅炉脱硝系统，其特征在于，还包括第三管和烟囱，所述第三管的一端与所述锅炉连通，所述第三管的另一端与所述烟囱连通，以便所述锅炉内的烟气通过所述第三管流入所述烟囱内，所述连通件的一端与所述第三管连通，以便所述炉膛内的烟气通过所述第三管流入所述连通件内。
4.根据权利要求3所述的锅炉脱硝系统，其特征在于，还包括：
第一风机，所述第一风机通过所述第二管与所述预燃室连通，以便所述二次风通过所述风机输送至所述预燃室内；
第二风机，所述第二风机通过所述第三管分别与所述锅炉和所述烟囱连通，以便所述炉膛内的烟气通过所述第二风机流入所述烟囱内，所述连通件的一端与所述第三管的连接件位于所述第二风机与所述烟囱之间；
第三风机，所述第三风机通过所述连通件分别与所述第三管和所述第二管连通，以便所述第三管内的烟气通过所述第三风机流入所述第二管内。
5.根据权利要求1所述的锅炉脱硝系统，其特征在于，所述炉膛具有彼此连通的多个子腔，至少一个所述子腔的燃烧温度为800℃-1250℃之间，所述SNCR脱硝喷枪与至少一个所述子腔连通，以便所述SNCR脱硝喷枪内的尿素喷洒在至少一个子腔内。
6.根据权利要求5所述的锅炉脱硝系统，其特征在于，所述SNCR脱硝喷枪为多个，多个所述SNCR脱硝喷枪均设在所述锅炉上且与至少一个所述子腔连通。
7.根据权利要求1所述的锅炉脱硝系统，其特征在于，还包括储液罐，所述储液罐适于存储尿素溶液，所述储液罐与所述SNCR脱硝喷枪连通，以便所述储液罐内的储尿素溶液流入所述SNCR脱硝喷枪内。
8.根据权利要求1所述的锅炉脱硝系统，其特征在于，还包括第一阀和第二阀，所述第一阀设在所述连通件内，以便通过所述第一阀的开度控制所述连通件内所述烟气的流量，所述第二阀设在所述第二管内，以便通过所述第二阀的开度控制所述二次风的流量。
9.根据权利要求1所述的锅炉脱硝系统，其特征在于，还包括第四管，所述第四管一端与所述第二管连通，所述第四管的另一端与所述锅炉连通，以便所述第二管内的二次风通过所述第四管流入所述锅炉内。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的锅炉脱硝系统，其特征在于，所述连通件内的烟气和所述第二管内的二次风混合后混合后形成的气体的含氧量为17％-19％。
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