CN106512680B - 煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的*** - Google Patents

煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的*** Download PDF

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Abstract

煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的***，涉及一种氮氧化物脱除***。本发明是为了解决现有SNCR技术存在的诸如因还原剂溶液中水分蒸发吸热而导致锅炉效率下降，雾化不稳定或雾化恶化导致水冷壁爆管，以及还原剂和烟气接触不良等问题。本发明由锅炉、预除尘器、引风机、还原剂储罐、槽型阵列混合器和分配集箱组成；槽型阵列混合器固定在锅炉炉膛出口处，分配集箱悬于槽型阵列混合器上方；预除尘器与锅炉的烟道出口连通，引风机的进风口与锅炉尾部烟道孔连通，引风机的出风口与管路的一端连通，管路另一端与分配集箱连通，预除尘器分离煤焦的出口和还原剂储罐的出料口连通到管路上，还原剂储罐的上部开孔与引风机的进风口连通。

Description

煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的***
技术领域
本发明涉及一种氮氧化物脱除***。
背景技术
选择性非催化还原是指无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为还原剂还原NOx。还原剂只和烟气中的NOx反应，一般不与氧反应，该技术不采用催化剂，所以这种方法被称为选择性非催化还原法(SNCR)。由于该工艺不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为850～1100℃的区域，迅速热分解成NH3，与烟气中的NOx反应生成N2和水。
但是现有SNCR技术都是将还原剂溶液喷射入锅炉，可能出现锅炉效率因水分蒸发吸热而下降，雾化不稳定或雾化恶化导致水冷壁爆管，以及还原剂和烟气接触不良等问题。
发明内容
本发明是为了解决现有SNCR技术都是将还原剂溶液喷射入锅炉，可能造成锅炉效率因水分蒸发吸热而下降，雾化不稳定或雾化恶化导致水冷壁爆管，以及还原剂和烟气接触不良等问题，从而提供煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的***。
本发明的煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的***由锅炉、一级预除尘器、引风机、第一给料机、第二给料机、还原剂储罐、搅拌器、管路、槽型阵列混合器和分配集箱组成；
所述的分配集箱是由第一直管、第二直管、第三直管、第四直管、第五直管和16个喷嘴组成；第一直管和第二直管平行设置，第三直管、第四直管和第五直管平行设置，第三直管、第四直管和第五直管设置在第一直管和第二直管之间且第三直管、第四直管和第五直管均与第一直管和第二直管垂直连通，第四直管设置在第三直管和第五直管中间，第一直管和第二直管的同一端均设置一个入口，第三直管和第五直管上各均匀分布5个喷嘴，且第三直管上的5个喷嘴位置和第五直管上的5个喷嘴位置一一对应，第四直管上均匀分布6个喷嘴且第四直管上的6个喷嘴位置与第三直管上的5个喷嘴位置交错布置；
所述的槽型阵列混合器是由5根等长的第一槽型管、6根等长的第二槽型管、5根等长的第三槽型管和一个直板组成；第一槽型管、第二槽型管和第三槽型管都是三面封闭、一面敞开、一端切面与管垂直、另一端切面与管不垂直的槽型直管；5根第一槽型管平行设置组成第一排阵列，6根第二槽型管平行设置组成第二排阵列，5根第三槽型管平行设置组成第三排阵列，第一排阵列、第二排阵和第三排阵列互相平行设置，第二排阵列设置在第一排阵列和第三排阵列中间，第一排阵列的5根第一槽型管和第三排阵列的5根第三槽型管位置一一对应设置，第二排阵列的6根第二槽型管和第三排阵列的5根第三槽型管位置交错设置；第一排阵列、第二排阵列和第三排阵列的长度依次减短，16根槽型管与管垂直的切面处于同一水平面，16根槽型管与管不垂直的切面完全贴在直板上且固定在直板上，16根槽型管中敞开的面朝向一致；
所述的分配集箱和槽型阵列混合器均固定在锅炉的炉膛出口的内壁上，槽型阵列混合器的16根槽型管竖直固定且槽型阵列混合器的直板在下方，槽型阵列混合器的16根槽型管中敞开的面朝向炉膛内，分配集箱悬于槽型阵列混合器的正上方，分配集箱的16个喷嘴出口竖直向下且与槽型阵列混合器的16根槽型管与管垂直的切面一一对应；
所述的一级预除尘器是可以实现锅炉尾部烟气中气体和固体分离的装置，所述的固体是煤焦；
一级预除尘器的入口与锅炉的烟道出口连通，一级预除尘器分离煤焦的出口设置第二给料机，还原剂储罐内部设置搅拌器，还原剂储罐的出口设置第一给料机，引风机的进风口与锅炉尾部烟道孔连通，引风机的出风口与管路的一端连通，管路的另一端与分配集箱的入口连通，第一给料机的出料口和第二给料机的出料口连通到管路上，还原剂储罐的上部开孔与引风机的进风口连通；所述的锅炉尾部烟道孔处的烟气的温度是220℃～260℃。
本发明的煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的***中的还原剂采用气固混合物(热烟气、NH3、吸附了氨的煤焦)，解决了现有SNCR技术都是将还原剂溶液喷射入锅炉，可能造成锅炉效率因水分蒸发吸热而下降，雾化不稳定或雾化恶化导致水冷壁爆管，以及还原剂和烟气接触不良等问题。
附图说明
图1是具体实施方式一中煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的***的示意图；
图2是具体实施方式一中槽型阵列混合器5的左视图；
图3是具体实施方式一中槽型阵列混合器5的正视图；
图4是具体实施方式一中槽型阵列混合器5的俯视图；
图5是具体实施方式一中分配集箱6的仰视图；
图6是具体实施方式一中分配集箱6的正视图；
图7是具体实施方式一中分配集箱6的俯视图；
图8是具体实施方式一中分配集箱6的右视图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1-8，本实施方式为煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的***，具体是由锅炉9、一级预除尘器1、引风机2、第一给料机3、第二给料机10、还原剂储罐4、搅拌器7、管路11、槽型阵列混合器5和分配集箱6组成；
所述的分配集箱6是由第一直管6-4、第二直管6-1、第三直管6-2、第四直管6-7、第五直管6-5和16个喷嘴6-3组成；第一直管6-4和第二直管6-1平行设置，第三直管6-2、第四直管6-7和第五直管6-5平行设置，第三直管6-2、第四直管6-7和第五直管6-5设置在第一直管6-4和第二直管6-1之间且第三直管6-2、第四直管6-7和第五直管6-5均与第一直管6-4和第二直管6-1垂直连通，第四直管6-7设置在第三直管6-2和第五直管6-5中间，第一直管6-4和第二直管6-1的同一端各设置一个入口6-6，第三直管6-2和第五直管6-5上各均匀分布5个喷嘴6-3，且第三直管6-2上的5个喷嘴6-3位置和第五直管6-5上的5个喷嘴6-3的位置一一对应，第四直管6-7上均匀分布6个喷嘴6-3且第四直管6-7上的6个喷嘴6-3位置与第三直管6-2上的5个喷嘴6-3位置交错布置；
所述的槽型阵列混合器5是由5根等长的第一槽型管5-1、6根等长的第二槽型管5-2、5根等长的第三槽型管5-3和一个直板5-4组成；第一槽型管5-1、第二槽型管5-2和第三槽型管5-3都是三面封闭、一面敞开、一端切面与管垂直、另一端切面与管不垂直的槽型直管；5根第一槽型管5-1平行设置组成第一排阵列，6根第二槽型管5-2平行设置组成第二排阵列，5根第三槽型管5-3平行设置组成第三排阵列，第一排阵列、第二排阵和第三排阵列互相平行设置，第二排阵列设置在第一排阵列和第三排阵列中间，第一排阵列的5根第一槽型管5-1和第三排阵列的5根第三槽型管5-3的位置一一对应设置，第二排阵列的6根第二槽型管5-2和第三排阵列的5根第三槽型管5-3的位置交错设置；第一排阵列、第二排阵列和第三排阵列的长度依次减短，16根槽型管与管垂直的切面处于同一水平面，16根槽型管与管不垂直的切面完全贴在直板5-4上且固定在直板5-4上，16根槽型管中敞开的面朝向一致；
所述的分配集箱6和槽型阵列混合器5均固定在锅炉9的炉膛8出口的内壁上，槽型阵列混合器5的16根槽型管竖直固定且槽型阵列混合器5的直板5-4在下方，槽型阵列混合器5的16根槽型管中敞开的面朝向炉膛8内，分配集箱6悬于槽型阵列混合器5的正上方，分配集箱6的16个喷嘴6-3出口竖直向下且与槽型阵列混合器5的16根槽型管中与管垂直的切面一一对应；
所述的一级预除尘器1是可以实现锅炉尾部烟气中气体和固体分离的装置，所述的固体是煤焦；
一级预除尘器1的入口与锅炉9的烟道出口9-1连通，一级预除尘器1分离煤焦的出口处设置第二给料机10，还原剂储罐4内部设置搅拌器7，还原剂储罐4的出口设置第一给料机3，引风机2的进风口与锅炉尾部烟道孔9-2连通，引风机2的出风口与管路11的一端连通，管路11的另一端与分配集箱6的入口6-6连通，第一给料机3的出料口和第二给料机10的出料口连通到管路11上，还原剂储罐4的上部开孔与引风机2的进风口连通，一级预除尘器1分离废气的出口与常规的除尘***连通；所述的锅炉尾部烟道孔9-2处的烟气的温度是220℃～260℃；所述的还原剂储罐4内的还原剂是尿素粉末或碳酸氢铵粉末。
在本实施方式中，烟气中的煤焦被一级预除尘器1分离到引风机2的出风口，分离得到的煤焦会后续送入锅炉9内进行反应，能够减少锅炉9的不完全燃烧损失，提高锅炉9的热效率；锅炉9尾部的220℃～260℃烟气被引风机2抽取，煤焦和热烟气在此进行一次混合，然后在第一给料机3出口处与还原剂储罐4内的尿素粉末或碳酸氢铵粉末进行二次混合，形成多组分气固混合物(主要成分为热烟气、煤焦、尿素粉末或碳酸氢铵粉末)；气固混合物送至锅炉9的炉膛8出口处的分配集箱6内，期间在输送管道内依靠烟气的高温(220℃～260℃)完成尿素或碳酸氢铵的热解(即便烟气在管道11内温度略有下降，但依然满足尿素热解温度160℃，碳酸氢铵热解温度70℃～80℃的要求)，使得气固混合物主要成分变为：热烟气、NH3、吸附了氨的煤焦；在分配集箱6的正下方设置有槽型阵列混合器5，气固混合物(主要成分为热烟气、NH3、吸附了氨的煤焦)经分配集箱6分配后由喷嘴6-3喷射进入槽型阵列混合器5内；煤焦给入后可在槽型阵列混合器5的作用下形成60％～80％的炉膛8的内部循环，其余的煤焦在一级预除尘器1的作用下形成外部循环；
锅炉9尾部的220℃～260℃烟气被引风机2抽取作为回送煤焦、尿素或碳酸氢铵的载体，也为后续尿素或碳酸氢铵的热解提供热源；
槽型阵列混合器5主要用于增加气固混合物(主要成分为热烟气、NH3、吸附了氨的煤焦)和锅炉9内烟气的接触面积和反应时间，强化气固混合物还原烟气中NOx的能力，同时也可以继续捕集来自炉膛8内部的烟气中煤焦颗粒，实现被捕集煤焦60％-80％的炉膛内部循环，提高煤焦的反应效率，减少锅炉不完全燃烧损失；
分配集箱6主要用于将气固混合物(主要成分为热烟气、NH3、吸附了氨的煤焦)均匀喷入槽型阵列混合器5的每一根槽型管内，强化气固混合物和烟气接触条件。
本实施方式在还原剂储罐4的上部空间引出一排气管至引风机2的进风口处，形成负压封闭循环，将逃逸的热解气再次送入管道11内。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的锅炉9是工业锅炉。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的槽型阵列混合器5的材质是耐高温金属。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三的不同点是：所述的耐高温金属是310s钢。其他与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的分配集箱6的材质是耐高温金属。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：所述的耐高温金属是310s钢。其他与具体实施方式五相同。

Claims (6)

1.煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的***，其特征在于煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的***由锅炉(9)、一级预除尘器(1)、引风机(2)、第一给料机(3)、第二给料机(10)、还原剂储罐(4)、搅拌器(7)、管路(11)、槽型阵列混合器(5)和分配集箱(6)组成；
所述的分配集箱(6)是由第一直管(6-4)、第二直管(6-1)、第三直管(6-2)、第四直管(6-7)、第五直管(6-5)和16个喷嘴(6-3)组成；第一直管(6-4)和第二直管(6-1)平行设置，第三直管(6-2)、第四直管(6-7)和第五直管(6-5)平行设置，第三直管(6-2)、第四直管(6-7)和第五直管(6-5)设置在第一直管(6-4)和第二直管(6-1)之间且第三直管(6-2)、第四直管(6-7)和第五直管(6-5)均与第一直管(6-4)和第二直管(6-1)垂直连通，第四直管(6-7)设置在第三直管(6-2)和第五直管(6-5)中间，第一直管(6-4)和第二直管(6-1)的同一端各设置一个入口(6-6)，第三直管(6-2)和第五直管(6-5)上各均匀分布5个喷嘴(6-3)，且第三直管(6-2)上的5个喷嘴(6-3)位置和第五直管(6-5)上的5个喷嘴(6-3)的位置一一对应，第四直管(6-7)上均匀分布6个喷嘴(6-3)且第四直管(6-7)上的6个喷嘴(6-3)位置与第三直管(6-2)上的5个喷嘴(6-3)位置交错布置；
所述的槽型阵列混合器(5)是由5根等长的第一槽型管(5-1)、6根等长的第二槽型管(5-2)、5根等长的第三槽型管(5-3)和一个直板(5-4)组成；第一槽型管(5-1)、第二槽型管(5-2)和第三槽型管(5-3)都是三面封闭、一面敞开、一端切面与管垂直、另一端切面与管不垂直的槽型直管；5根第一槽型管(5-1)平行设置组成第一排阵列，6根第二槽型管(5-2)平行设置组成第二排阵列，5根第三槽型管(5-3)平行设置组成第三排阵列，第一排阵列、第二排阵和第三排阵列互相平行设置，第二排阵列设置在第一排阵列和第三排阵列中间，第一排阵列的5根第一槽型管(5-1)和第三排阵列的5根第三槽型管(5-3)的位置一一对应设置，第二排阵列的6根第二槽型管(5-2)和第三排阵列的5根第三槽型管(5-3)的位置交错设置；第一排阵列、第二排阵列和第三排阵列的长度依次减短，16根槽型管与管垂直的切面处于同一水平面，16根槽型管与管不垂直的切面完全贴在直板(5-4)上且固定在直板(5-4)上，16根槽型管中敞开的面朝向一致；
所述的分配集箱(6)和槽型阵列混合器(5)均固定在锅炉(9)的炉膛(8)出口的内壁上，槽型阵列混合器(5)的16根槽型管竖直固定且槽型阵列混合器(5)的直板(5-4)在下方，槽型阵列混合器(5)的16根槽型管中敞开的面朝向炉膛(8)内，分配集箱(6)悬于槽型阵列混合器(5)的正上方，分配集箱(6)的16个喷嘴(6-3)出口竖直向下且与槽型阵列混合器(5)的16根槽型管中与管垂直的切面一一对应；
所述的一级预除尘器(1)是可以实现锅炉尾部烟气中气体和固体分离的装置，所述的固体是煤焦；
一级预除尘器(1)的入口与锅炉(9)的烟道出口(9-1)连通，一级预除尘器(1)分离煤焦的出口处设置第二给料机(10)，还原剂储罐(4)内部设置搅拌器(7)，还原剂储罐(4)的出口设置第一给料机(3)，引风机(2)的进风口与锅炉尾部烟道孔(9-2)连通，引风机(2)的出风口与管路(11)的一端连通，管路(11)的另一端与分配集箱(6)的入口(6-6)连通，第一给料机(3)的出料口和第二给料机(10)的出料口连通到管路(11)上，还原剂储罐(4)的上部开孔与引风机(2)的进风口连通；所述的锅炉尾部烟道孔(9-2)处的烟气的温度是220℃～260℃；所述的还原剂储罐(4)内的还原剂是尿素粉末或碳酸氢铵粉末。
2.根据权利要求1所述的煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的***，其特征在于所述的锅炉(9)是工业锅炉。
3.根据权利要求1所述的煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的***，其特征在于所述的槽型阵列混合器(5)的材质是耐高温金属。
4.根据权利要求3所述的煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的***，其特征在于所述的耐高温金属是310s钢。
5.根据权利要求1所述的煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的***，其特征在于所述的分配集箱(6)的材质是耐高温金属。
6.根据权利要求5所述的煤焦与尿素或碳酸氢铵混合热解循环还原氮氧化物的***，其特征在于所述的耐高温金属是310s钢。
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