CN201363715Y - 一种烟气净化锅炉 - Google Patents

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刘立杰
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Abstract

本实用新型介绍了一种烟气净化锅炉，包括一锅炉，一烟囱以及一连接锅炉下部和烟囱上部的排气管道，所述锅炉的上部设有一折焰角，还包括：一风机，设置在锅炉附近，所述风机的入风口与排气管道接近烟囱的位置相导通，出风口设置在锅炉前墙或折焰角下方；若干温度/压力传感器，设置在风机的入风口和出风口；一控制单元，分别连接所述温度/压力传感器和风机，接收温度/压力传感器发送的温度/压力参数，并控制风机的功率。本实用新型通过对锅炉结构的设计，合理分配锅炉内部不同反应段的空气，有效地形成贫－燃料阶段的氧化环境，使未燃燃料得到充分燃烧，提高能源利用效率同时，提高了锅炉烟气中硫化物的脱除效率。

Description

一种烟气净化锅炉
技术领域
本实用新型涉及一种改进型工业锅炉，尤其涉及一种降低烟气中有害物质的锅炉。
背景技术
在掺烧高炉煤气的锅炉燃烧中，一些单质元素被氧化形成酸性物质，例如SO3、NO、NO2、HCl、HF。为了使由高酸性气体引起的局部酸雨和其它问题得到最大的控制，降低锅炉烟气中的氮氧化物和硫化物等酸性物质成为工业锅炉烟气治理的重要任务。
NO和NO2被称为NOx，为了使锅炉烟气中的NOx得到控制，主要措施是从源头降低和减少NOx产生。现有的方法是在燃煤锅炉内保持原锅炉燃烧状态，通过引入外部热源来实现分级燃烧，采用此方法可以减少NOx约30％左右。
锅炉烟气中的硫化物主要因含硫燃料或废物的燃烧而产生。现有技术中，对降低烟气中的硫化物主要采用的方法有干法烟气脱硫、半干法烟气脱硫和湿法烟气脱硫，上述方法的基本原理都是使烟气中的SO2与碱发生中和反应。比较常用的碱性物质有石灰石(碳酸钙CaCO3)、生石灰(氧化钙CaO)、熟石灰(氢氧化钙Ca(OH)2)等。干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫都是使SO2在固体碱性物质湿润的表面发生反应，从而达到去除烟气中硫化物的目的，比较常用的方法主要有旋转喷雾干燥法、干燥喷入法等。这两种方法的缺点是脱硫效率较低。湿法脱硫技术是指通过使烟气中的SO2与碱性溶液发生反应，从而去除烟气中硫化物的方法。湿法脱硫技术脱硫效率较高，吸收剂的利用率也比较高，但是其缺点在于投资费用较高，设备运行成本较大。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种烟气净化锅炉，通过对锅炉结构的设计，合理分配锅炉内部不同反应段的空气，使其达到分级燃烧的目的，有效地形成贫-燃料阶段的氧化环境，使未燃燃料得到充分燃烧，提高能源利用效率同时，并加入石灰石喷射装置，在以废治废降低脱硫成本的同时，提高了锅炉烟气中硫化物的脱除效率。
本实用新型的构思如下：
1、采用分级燃烧法脱除烟气中的氮氧化物。
分级燃烧法是一个使燃料分阶段燃烧的过程：在空气不充足的情况下，燃料不完全燃烧的阶段称为富-燃料阶段；在有足够的氧气的情况下，燃料能够充分燃烧的阶段成为贫-燃料阶段。煤中(混合高炉气)所含的氮，叫做燃料氮。当煤燃烧的时候，氮主要转化成HCN被释放出来。当存在过量的氧气HCN首先被氧化成NO，而在缺乏氧气的情况下，HCN将会与NO反应生成N2。这个还原反应能在燃烧中减少NO2的生成。因此，在富-燃料阶段的还原环境中，可以达到降低烟气中氮氧化物的目的。而在富-燃料阶段结束后，烟气中剩余的未燃燃料可以在贫-燃料阶段的氧化环境中，得到充分燃烧。
在分级燃烧法中，既要在锅炉下部区域控制氧气的量，使之形成富-燃料阶段，又要保证锅炉内氧气的量从而来保障燃料的燃烧程度以及降低爆炸的风险。具体措施为：控制锅炉下部区域氧气的量，将多余的空气抽出，将抽出的多余空气通过专用设施高速增压喷射注入锅炉上部区域，从而在锅上部区域形成一个高速增压空气的紊流，形成贫-燃料阶段的氧化环境，使未燃燃料得到充分燃烧，提高能源利用效率。
2、在形成的高速增压空气的紊流区，再喷入石灰石来脱除烟气中的硫化物。
在炉膛内，由于含硫燃料的燃烧，锅炉烟气中还会含有大量的SO2和SO3。
可以将炼钢石灰生产中副产物石灰石泥浆注入到锅炉上部形成的高速增压空气的紊流区，使烟气中的SO2和SO3与注入的石灰石泥浆充分结合，在以废治废降低脱硫成本的同时，提高了锅炉烟气中硫化物的脱除效率。
本实用新型的的装置需从燃煤锅炉的二次风中抽出25％～50％的风量，将其高速喷入锅炉上部。
在燃煤锅炉的二次风中抽出25％～50％的风量，可以使锅炉中下部烟气流速降低，使各种物质在炉内部停留时间延长，大量抽出二次风，使锅炉内形成了更强烈的还原气氛，有利于更加高效率的将锅炉中的酸性气体NOx还原为N2；而将此抽出的25％～50％的二次风高速喷入锅炉上部，可以在锅炉上部形成强大的涡流，从而使混合高炉煤气燃料与空气充分混合，迅速燃烧，改善气体的温度分布、热能吸收、CO的氧化，最终达到降低烟气的酸性的目的。
为了达到上述目的，本实用新型的烟气净化锅炉，包括：一锅炉，一烟囱以及一连接锅炉下部和烟囱上部的排气管道，所述锅炉的上部设有一折焰角，还包括：一风机，设置在锅炉附近，所述风机的入风口与排气管道接近烟囱的位置相导通，出风口设置在锅炉前墙或折焰角下方；若干温度/压力传感器，设置在风机的入风口和出风口；一控制单元，分别连接所述温度/压力传感器和风机，分别接收温度/压力传感器发送的温度/压力参数，并控制风机的功率。
优选地，还包括：
一石灰石桶，设置在锅炉上方；
一石灰石泥浆喷口，设置在锅炉内，通过管道连通石灰石桶的下端。
优选地，所述出风口和石灰石泥浆喷口都采用可调节角度的喷口。
优选地，所述石灰石泥浆喷口的位置与出风口位置在同一高度或在其上方。
优选地，所述出风口设置为若干排相互不对称的喷口。
优选地，所述出风口设置为两排、共14个相互不对称的喷口。
优选地，所述风机从排气管道中抽出25％～50％的风量，将其喷入锅炉的出风口。
优选地，所述出风口的喷射速度为150m/s。
本实用新型通过对锅炉结构的合理的设计，合理分配锅炉内部不同反应段的空气，使其达到分级燃烧的目的，并加入石灰石喷射装置，有效地形成贫-燃料阶段的氧化环境，使未燃燃料得到充分燃烧，提高能源利用效率同时，在以废治废降低脱硫成本的同时，提高了锅炉烟气中硫化物的脱除效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
在附图中：
图1为本实用新型实施例1的结构示意图。
图2为本实用新型实施例2的结构示意图。
附图标号：
 [1]排气管道  [2]喷射口
 [3]风机  [4]锅炉
 [5]石灰石桶  [6]烟囱
具体实施方式
下面结合附图1、2来具体介绍一种本实用新型的较佳实施例。
实施例1
如图1所示，本实用新型的烟气净化锅炉，包括锅炉4，烟囱6以及连接锅炉下部和烟囱上部的排气管道1，所述锅炉4的上部设有一折焰角，风机3设置在锅炉4附近，所述风机3的入风口与排气管道1接近烟囱6的位置相导通，出风口2设置在锅炉4前墙或折焰角下方；两个温度/压力传感器分别设置在风机3的入风口和出风口2。
控制单元分别连接所述温度/压力传感器和风机3，接收温度/压力传感器发送的温度/压力参数，并控制风机3的功率。出风口2采用可调节角度的喷口。所述出风口2设置为两排、共14个相互不对称的喷口。风机3从排气管道1中抽出25％～50％的风量，将其喷入锅炉4的出风口2。出风口2的喷射速度为150m/s。
风机3的入风口处，控制单元通过传感器测得的参数，控制风机3抽取燃煤锅炉的二次风30％的风量，可以使锅炉中下部烟气流速降低，使各种物质在炉内部停留时间延长，从而形成了更强烈的还原气氛，有利于更加高效率的将锅炉中的酸性气体NOx还原为N2。而将此抽出的30％的二次风利用高压风机3高速喷入锅炉上部2处，可以在锅炉上部形成强大的涡流，使混合高炉煤气燃料与空气充分混合，迅速燃烧，进而改善气体的温度分布、热能吸收、CO的氧化，最终达到降低烟气的酸性的目的。
实施例2
如图2所示，在实施例1的基础上，增加石灰石桶5，设置在锅炉4上方；石灰石泥浆喷口，设置在锅炉4内，通过管道连通石灰石桶5的下端。石灰石泥浆喷口也采用可调节角度的喷口。石灰石泥浆喷口与出风口2位置在同一高度或在其上方。
在锅炉上部喷口4注射石灰石泥浆/粉，使注入的石灰石泥浆/粉与炉膛内上升的烟气借助二次风产生的涡流而进一步混合，可以有效的与SO2和SO3发生反应，从而进一步对锅炉中的烟气进行脱硫。炼钢副产物石灰石泥浆是液体形状，主要成分是55％以上的CaCO3，和30％的CaO，与二氧化硫反应生成硫酸钙，其反应机理为：CaCO3——CaO+CO2
CaO+SO2+1/2O2——CaSO4
石灰石泥浆中还有20％左右的MgO也可发挥脱硫吸附剂作用，与二氧化硫反应生成硫酸镁，反应机理为：
MgO+SO2+1/2O2——MgSO4
本实用新型实施例的具体参数如表1、表2、表3、表4和表5所示。
表1煤质分析
  组份分析   单位   重量
  挥发性物质   [重量百分比]   27.33
  固定碳   [重量百分比]   47.67
  水汽   [重量百分比]   14
  飞灰   [重量百分比]   11
  HHV(较高热值)   [千焦/千克]   23919
  元素分析
  C   [重量百分比]   60.33
  H   [重量百分比]   3.62
  S   [重量百分比]   0.41
  O   [重量百分比]   9.94
  N   [重量百分比]   0.7
  纯度
  ＜297um(50mesh)   [重量百分比]   100
  ＜149um(100mesh)   [重量百分比]   99.5
  ＜74um(200mesh)   [重量百分比]   85
表2：石灰石泥浆参数
  参数   单位   分析
  区间分布(颗粒粒径)
  ＜10微米   ％   7.08
  10～20微米   ％   43.29
  20～43微米   ％   21.25
  43～61微米   ％   14.18
  61～100微米   ％   7.69
  ＞100微米   ％   6.51
  PH   ***   8.02
  化学成分分析
  水   ％   63.47
  CaO   ％   30.91
  CaCO3   ％   55.19
  MgO   ％   20.25
  Fe2O3   ％   1.39
  SiO2   ％   2.79
  Al2O3   ％   0.94
  MnO2   ％   0.03
  P2O5   ％   0.01
  总计   ％   111.51
表3.高炉煤气参数
  CH4   [vol％]   -
  C2H4   [vol％]   -
  H2   [vol％]   3.3
  N2   [vol％]   54.7
  CO2   [vol％]   19
  CO   [vol％]   23
  O2   [vol％]   -
  H2S   [vol％]   -
  LHV(较低热值)   [kJ/m3]   3264
  密度   [kg/m3]   1.33
表4二次风参数
  风量  风温   风机功率   风机压力   喷箱数量/排数
  30％二次风  330度   3000KW   1200mm水柱   7/2
最低脱硝率为50％
表5系统参数
  石灰石颗粒   μm   6   6   6
  Ca/S   -   2.0   2.5   3.0
  喷嘴数量   -   11   11   11
  喷口尺寸   英寸   4   4   4
  喷口的位置   -   前墙/侧墙   前墙/侧墙   前墙/侧墙
  入口处SO2的浓度   ppm   868   868   868
  出口处SO2的浓度   ppm   173   173   173
  SO2脱除率   ％   75％   80％   82％
本实用新型采用上述技术方案，可以使锅炉烟气的脱硫率达到80％，脱硝率达到50％，同时，降低了锅炉出口的过剩氧系数，也降低了烟气中CO含量和飞灰中含碳量，改善了锅炉出口气温偏差。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型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；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种烟气净化锅炉，包括一锅炉(4)，一烟囱(6)以及一连接锅炉下部和烟囱上部的排气管道(1)，其特征在于：所述锅炉(4)的上部设有一折焰角，还包括：
一风机(3)，设置在锅炉(4)附近，所述风机(3)的入风口与排气管道(1)接近烟囱(6)的位置相导通，出风口(2)设置在锅炉(4)前墙或折焰角下方；
若干温度/压力传感器，分别设置在风机(3)的入风口和出风口(2)；
一控制单元，分别连接所述温度/压力传感器和风机(3)，接收温度/压力传感器发送的温度/压力参数，并控制风机(3)的功率。
2.如权利要求1所述的烟气净化锅炉，其特征在于还包括：
一石灰石桶(5)，设置在锅炉(4)上方；
一石灰石泥浆喷口，设置在锅炉(4)内，通过管道连通石灰石桶(5)的下端。
3.如权利要求2所述的烟气净化锅炉，其特征在于：所述出风口(2)和石灰石泥浆喷口都采用可调节角度的喷口。
4.如权利要求3所述的烟气净化锅炉，其特征在于：所述石灰石泥浆喷口的位置与出风口(2)位置在同一高度或在其上方。
5.如权利要求4所述的烟气净化锅炉，其特征在于：所述出风口(2)设置为若干排相互不对称的喷口。
6.如权利要求5所述的烟气净化锅炉，其特征在于：所述出风口(2)设置为两排、共14个相互不对称的喷口。
7.如权利要求5所述的烟气净化锅炉，其特征在于：所述风机(3)从排气管道(1)中抽出25％～50％的风量，将其喷入锅炉(4)的出风口(2)。
8.如权利要求5所述的烟气净化锅炉，其特征在于：所述出风口(2)的喷射速度为150m/s。
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CN102620285A (zh) * 2012-04-05 2012-08-01 哈尔滨工业大学 一种锅炉的旋流燃烧器和燃尽风布置结构
CN105351919A (zh) * 2015-12-11 2016-02-24 北京热华能源科技有限公司 一种燃用水煤浆的卧式循环流化床锅炉

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