CN109869712A - 一种改性煤再燃脱硫脱硝的***及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改性煤再燃脱硫脱硝的***及其处理方法，所述***包括燃煤锅炉和改性复合煤粉喷射***，其中燃煤锅炉的炉膛由下至上依次包括主燃区、再燃区和燃尽区，在再燃区处的炉壁上设有改性复合煤粉喷射入口，在再燃区上方的炉壁上设有燃尽风口，改性复合煤粉喷射***的物料出口与改性复合煤粉喷射入口相连。本发明所述***将含有复合化学添加剂的超细煤粉作为再燃燃料喷送入炉膛，形成富燃料，强还原性气氛的再燃烧区，生成脱硝所需的碳氢活性元素，与炉膛底部主燃烧区生成的NOx发生还原反应，有效降低NOx排放。同时复合添加剂中含有的脱硫剂与烟气中的二氧化硫和三氧化硫反应，实现脱除SOx的目的。
Description
技术领域
本发明锅炉烟气净化领域，涉及一种改性煤再燃脱硫脱硝的***及其处理方法。
背景技术
利用再燃技术降低NOx排放是一种利用燃料分级燃烧的炉内脱硝技术。在具体实施时，将锅炉炉膛内自下而上分为主燃烧区、再燃区和燃烬区。将锅炉进料的大部分(通常70％～90％左右)的燃料送入主燃烧区，在氧气充裕(即空气过量系数＞1)的环境中燃烧生成NOx。其余10％～30％左右的燃料再送入再燃区，形成空气过量系数＜1的欠氧还原性气氛。在主燃烧区域生成的NOx在再燃区还原性气氛中发生还原反应并最终生成N2，没有完全燃烧的燃料或中间体(如CO和CH4等)在流经再燃区上部的燃烬区时，与燃尽风进行充分燃烧，达到燃烧产物完全燃烧。
再燃燃料种类很多，目前大多数再燃技术的研究以天然气等气态烃类作为燃料。近年来，也有研究以煤粉作为再燃燃料实现炉内脱硝的。CN 1587800A公开了一种利用三次风中细煤粉收集再燃降低NOx排放方法及***，该发明将含有细煤粉(与锅炉燃煤相同煤种)的三次风进行分离浓缩，然后将三次风分为2股：一股为富煤粉流，另一股为稀煤粉流，富煤粉流作为再燃燃料喷送入炉膛，稀煤粉流作为燃尽风喷口布置在再燃区上部。该方法需对三次风供给***进行改造，可降低NOx排放40％～50％，适于煤粉锅炉。CN 101078517A公开了一种燃煤炉内以超细煤粉为再燃燃料，并在其燃烧过程中喷射有机酸盐溶液为促进剂，同时脱除二氧化硫和氮氧化物。研究表明，采用一种混煤超细煤粉为再燃燃料，以醋酸钙镁(CMA)为促进剂，再燃燃料比为25％，Ca/S的摩尔比为2.0，SO2脱除效率78％，NOx脱除效率为85％。显然该发明公开的方法可以实现炉内同时脱硫脱硝，但所使用的有机酸盐(如甲酸钙、醋酸钙、醋酸钙镁、丙酸钙等)价格昂贵，难以工业推广应用。刘洪涛等(“O2/CO2气氛下木醋调质石灰石再燃/先进再燃脱硝性能研究”，燃料化学学报，第41卷第2期，228-23，2013)利用沉降炉脱硝实验台对木醋调质石灰石和醋酸钙的再燃或先进再燃(即在基本再燃的基础上同时将氨剂喷入到再燃区，同时利用再燃和SNCR脱硝)试验。试验表明，O2/CO2气氛下醋酸钙和木醋调质石灰石先进再燃可以获得较高的脱硝效率，最佳反应温度为1050℃。但该方法使用醋酸钙和木醋调质石灰石价格昂贵，还需配套SNCR***，投资大，操作复杂，运行成本高。另外，由于其最佳反应温度较高，不适用循环流化床过程。俞海淼等(“再燃、喷钙对燃烧神华煤炉内沾污结渣特性的影响”，浙江大学学报(工学版)，第40卷第7期，1187-1191，2006)采用低熔点神华煤在2.11MW四角试验炉中进行煤粉再燃同时进行炉内喷钙的试验。结果表明，再燃区因还原性气氛和钙的加入形成较低熔点钙黄长石、钙铁辉石等共熔体而造成结渣状况的严重恶化。因此，在再燃区通过煤粉再燃脱硝，同时喷钙脱硫，存在使炉内结渣恶化，难以实际应用的问题。
综上所述，采用超细煤粉再燃技术能有效降低NOx的排放，是一种经济，简单的炉内脱硝技术。但目前的煤粉再燃脱硝仅适用于煤粉锅炉的高温工况(>1000℃)，对循环流化床锅炉(温度<900℃)脱硝效果有限。采用再燃与SNCR，或炉内喷钙相结合，不仅需要配套单独的喷氨，喷钙***，而且也存在可操作温度区间较小，操作复杂，运行成本较高等问题。因此，需要开发一种操作温度宽，操作简单，运行成本低廉的炉内同时脱硫脱硝技术。
发明内容
针对现有燃煤锅炉再燃技术中存在的操作复杂，运行成本较高，需要额外添加有机酸等物质，炉内结渣严重等问题，本发明提供了一种改性煤再燃脱硫脱硝的***及其处理方法。本发明所述***将含有复合化学添加剂的超细煤粉作为再燃燃料喷送入炉膛，形成富燃料，强还原性气氛的再燃烧区，生成脱硝所需的碳氢活性元素，与炉膛底部主燃烧区生成的NOx发生还原反应，有效降低NOx排放。同时复合添加剂中含有的脱硫剂与烟气中的二氧化硫和三氧化硫反应，实现脱除SOx的目的。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种改性煤再燃脱硫脱硝的***，所述***包括燃煤锅炉和改性复合煤粉喷射***，其中燃煤锅炉的炉膛由下至上依次包括主燃区、再燃区和燃尽区，在再燃区处的炉壁上设有改性复合煤粉喷射入口，在再燃区上方的炉壁上设有燃尽风口，改性复合煤粉喷射***的物料出口与改性复合煤粉喷射入口相连。
本发明所述***适在燃煤锅炉的再燃烧区，将锅炉所用总燃料10wt～30wt％的燃料以超细改性复合煤粉的形式喷入，控制总空气过量系数0.7～0.9，从而形成缺氧富燃料强还原气氛的燃烧条件，一方面抑制再燃煤粉生成燃NOx，同时使在主燃烧区生成的NOx发生还原反应进一步降低NOx排放。在再燃区上部，喷入燃尽所需空气，确保在主燃区及再燃区没有充分燃烧的燃料及其中间可燃物充分燃烧。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所燃煤锅炉为循环流化床锅炉。
优选地，当燃煤锅炉为循环流化床锅炉时，其主燃区为循环流化床锅炉床层密相区。
优选地，在再燃区和燃尽区之间的炉壁上设有燃尽风口。
优选地，在再燃区设有二次风口。
作为本发明优选的技术方案，所述改性复合煤粉喷射***包括粉体流化装置、高压气流分散装置、静电分散装置和粉体输出装置；其中，粉体流化装置侧壁设有改性复合煤粉进料口，粉体流化装置底部设有气体入口，粉体流化装置顶部设有物料出口，物料出口与高压气流分散装置的物料入口相连；高压气流分散装置的物料出口与静电分散装置的物料入口相连，静电分散装置的物料出口与粉体输出装置的物料出口，粉体输出装置的物料出口与燃煤锅炉再燃区炉壁上的改性复合煤粉喷射入口相连。
由于分散的超细粉体颗粒在气流输送过程中极易产生二次凝并团聚，因而所述***通过将干燥、多粒度流态化、高压气流分散以及静电等多种分散技术相结合，实现超细粉体的充分分散。
本发明采用多组分和/或多粒径流态化技术，利用较粗颗粒流化，对超细粉体粉体进行干燥、初级分散和加料速率控制。
本发明利用高压气流分散技术对超细粉体进行二次分散，利用高压空气对其进行不断干燥、松动，以减少粉体颗粒间的液桥力，同时增加其流动性；同时，经加热后的高压气流可以对粉体进行加热，与粉体共同进入荷电装置，使粉体颗粒携带上大量静电荷，利用荷电颗粒之间的静电斥力阻止颗粒间的相互团聚，防止已分散粉体在入炉前发生再聚团，使其处于完全均匀的分散状态，具有最佳活性状态，最后由最前端的粉体输出装置喷出。在此过程中，让粉体颗粒最大限度的荷电是实现粉体分散、抗团聚的关键。
作为本发明优选的技术方案，所述粉体流化装置的改性复合煤粉进料口连接改性复合煤粉进料装置。
优选地，所述改性复合煤粉进料装置包括改性复合煤粉储罐和送料组件，储罐通过送料组件与改性复合煤粉进料口连接。
优选地，所述送料组件包括螺旋输送泵和/或链条输送机。
优选地，所述粉体流化装置包括粉体流化床。
优选地，所述高压气流分散装置包括输气管道，输气管道末端设置高压气嘴，用以利用高压气流对从粉体流化装置产生的物料进行高压气流冲击分散，所述高压气嘴的喷射压力为80kPa～100kPa，例如80kPa、83kPa、85kPa、87kPa、90kPa、93kPa、95kPa、97kPa或100kPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述***还包括气体加热干燥设备，所述气体加热干燥设备的气体出口与粉体流化装置的气体入口和高压气流分散装置的输气管道入口相连。
优选地，所述气体加热干燥设备的气体出口与高压气流分散装置的输气管道入口之间设置压力输送组件。
优选地，所述压力输送组件包括高压风机，其输送压力为80kPa～100kPa，例如80kPa、83kPa、85kPa、87kPa、90kPa、93kPa、95kPa、97kPa或100kPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述静电分散装置包括荷电针、荷电针支架、绝缘管、接地环和电源，其中，荷电针和荷电针支架置于绝缘管内，荷电针和荷电针支架垂直并相连，荷电针支架固定于绝缘管内，接地环环绕包围绝缘管，电源与荷电针支架相连。
本发明中，所述荷电装置的荷电针与荷电针支架安装在绝缘管内，荷电针通过支架与电源相连，电源、荷电针及接地环形成一个较强的电晕场，使粉体颗粒经过该绝缘管时由于静电场的荷电作用，使粉体最大限度的荷电，从而使颗粒间存在较大的库仑排斥力。
优选地，所述粉体输出装置包括拉瓦尔喷管。
第二方面，本发明提供了上述***的处理方法，所述方法包括以下步骤：
在燃煤锅炉的主燃区通入燃料和一次风形成一级燃烧区，在燃煤锅炉的再燃区喷入改性复合煤粉和二次风进行再燃，再燃后的烟气进入燃尽区与燃尽风接触燃烧。
本发明中，喷入的超细改性复合煤粉在再燃烧区中会生成脱硝所需的碳氢活性元素，与炉膛底部主燃烧区生成的NOx发生还原反应，有效降低NOx排放。同时，复合添加剂中含有的脱硫剂与烟气中的二氧化硫和三氧化硫反应，实现脱除SOx的目的。
作为本发明优选的技术方案，所述在主燃区通入的燃料为总燃料的70wt％～90wt％，例如70wt％、73wt％、75wt％、77wt％、80wt％、83wt％、85wt％、87wt％或90wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本发明中所述主燃区所用燃料为燃煤锅炉中常用燃料。
优选地，当燃煤炉为循环流化床锅炉时，所述燃煤锅炉的主燃区为床层密相区，其通入的一次风量为主燃区燃烧所需理论空气量体积的40％～60％，例如40％、43％、45％、47％、50％、53％、55％、57％或60％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，以使燃料在缺氧富燃料的条件下燃烧，以降低主燃区内的温度水平和并提供适度的还原气氛，自然抑制NOx的生成。
作为本发明优选的技术方案，所述改性复合煤粉的用量为燃煤锅炉所用总燃料的10wt％～30wt％，例如10wt％、13wt％、15wt％、17wt％、20wt％、23wt％、25wt％、27wt％或30wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述再燃区的空气过量系数为0.7～0.9，例如0.7、0.75、0.8、0.85或0.9等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明通过调整再燃区燃料的喷入量以及空气过量系数，从而形成缺氧富燃料强还原气氛的燃烧条件，一方面抑制再燃煤粉生成燃NOx，同时使在主燃烧区生成的NOx发生还原反应进一步降低NOx排放。
优选地，所述改性复合煤粉通过改性复合煤粉喷射***喷入再燃区。
优选地，所述改性复合煤粉依次经流态化、高压气流分散和静电分散后喷入再燃区。
优选地，所述流态化在粉体流化装置中进行。
优选地，所述气体流态化中所用气体为经过加热的空气。
优选地，所述经过加热的空气的温度为60℃～90℃，例如60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述气体流态化中所用气体的流速为3m/s～5m/s，例如3m/s、3.5m/s、4m/s、4.5m/s或5m/s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述高压气流分散在高压气流分散装置中进行。
优选地，所述高压气流分散中所用高压气流的压力为80kPa～100kPa，例如80kPa、83kPa、85kPa、87kPa、90kPa、93kPa、95kPa、97kPa或100kPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述高压气流分散中所用高压气流为进过加热后的空气，其温度为60℃～90℃，例如60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述静电分散在静电分散装置中进行。
优选地，所述静电分散中所施加的电源为高压电源，其电压为50kV～90kV，例如50kV、55kV、60kV、65kV、70kV、75kV、80kV、85kV或90kV等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述静电分散中电流为6mA～8mA，例如6mA、6.5mA、7mA、7.5mA或8mA等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述输出通过粉体输出装置进行。
优选地，所述粉体输出采用拉瓦尔喷管进行喷射。
作为本发明优选的技术方案，所述改性复合煤粉包括劣质煤粉、含氮试剂和脱硫剂，其中劣质煤粉的含量为85wt％～90wt％，例如85wt％、86wt％、87wt％、88wt％、89wt％或90wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。其中的含氮试剂和脱硫剂的添加量根据循环流化床锅炉的燃烧状态和烟气污染物排放情况确定。
优选地，所述改性复合煤粉还包括生物质粉末、废塑料或脱汞剂中任意一种或至少两种的组合，生物质粉末、废塑料或脱汞剂中任意一种或至少两种的组合的添加量在改性复合煤粉中的占比小于5wt％，例如4wt％、3wt％、2wt％或1wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本发明所述复合煤粉中添加的生物质颗粒以及废塑料可以为再燃区的燃烧提供了活性CH。
优选地，所述劣质煤粉包括高硫煤粉和/或褐煤粉。
优选地，所述高硫煤粉中硫含量大于1wt％，例如1.5wt％、2wt％、3wt％、4wt％或5wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述含氮试剂为尿素和/或生物肥料。所述生物肥料可以为鸡粪等生物粪便。所述含氮试剂为燃烧区的燃烧提供氨还原剂。
优选地，所述脱硫剂包括消石灰、碳酸氢钠、氢氧化钠、硫酸钠或亚硫酸钠中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：消石灰和碳酸氢钠的组合，碳酸氢钠和氢氧化钠的组合，氢氧化钠和硫酸钠的组合，硫酸钠和亚硫酸钠的组合，消石灰、碳酸氢钠和氢氧化钠的组合，氢氧化钠、硫酸钠和亚硫酸钠的组合，消石灰、碳酸氢钠、氢氧化钠和硫酸钠的组合，碳酸氢钠、氢氧化钠、硫酸钠和亚硫酸钠的组合等。
优选地，所述生物质粉末由生物质颗粒制得，其中生物质颗粒包括松木、刨花、秸秆、稻草、稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳或棉籽壳中任意一种或至少两种的组合。所述组合典型但非限制性实例有：松木和刨花的组合，秸秆和稻草的组合，稻草、稻壳和花生壳的组合，玉米芯、油茶壳和棉籽壳的组合等。
本发明中采用劣质煤制备超细改性复合煤粉，不但使劣质煤资源得到了有效利用，同时通过与添加剂的配合，还能有效降低锅炉主燃区燃煤所生成的氮氧化物。
本发明中通过劣质煤和添加剂配成的超细改性复合煤粉的操作温度宽(其操作温度区间可达800℃～1200℃)，适用于包括循环流化床锅炉，煤粉锅炉和链条排炉等工业锅炉的操作工况。同时，该复合添加剂在有效去除SOx和NOx的同时，不造成锅炉结渣恶化。并且，本发明可以实现同时脱硫脱硝，不需复合添加剂单独喷入设施，不需对锅炉进行改造。
以脱硫剂为碳酸氢钠，含氮试剂为尿素为例，所述超细改性复合煤粉在进行脱硫脱硝时发现以下反应：
当燃烧温度＞120℃时
2NaHCO3→Na2CO3+CO2+H2O，
脱硫总反应为：
2NaHCO3+SO2+1/2O2→Na2SO4+2CO2+H2O，
Na2CO3+SO2+1/2O2→Na2SO4+CO2+H2O，
2NaHCO3+SO3→Na2SO4+2CO2↑+H2O，
Na2CO3+SO3→Na2SO4+CO2+H2O，
脱硫反应生成的产品Na2CO3、Na2SO4催化NO向NO2的非均相反应：
NO+1/2O2→NO2，
然后NO2与NaHCO3反应生成NaNO3：
优选地，所述改性复合煤粉为超细改性复合煤粉，其中劣质煤粉的粒径＜100μm，例如90μm、80μm、70μm、60μm、50μm、40μm、30μm、20μm或10μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为＜50μm，进一步优选为＜10μm。
优选地，所述改性复合煤粉中劣质煤粉的粒径大于其余组分的粒径。
本发明中，使超细改性复合煤粉中劣质煤粉的粒径大于其与组分的粒径，以使劣质煤粉与其他组分混合后，煤粉可以起到分散剂的作用，从而有效改善超细粉体的流动特性。
作为本发明优选的技术方案，所述改性复合煤粉的制备方法包括以下步骤：
(a)将劣质煤经初级破碎后进行制粉，得到劣质煤粉；
(b)将改性复合煤粉中除劣质煤以外的组分经初级破碎后进行制粉，得到添加剂粉；
(c)将步骤(a)所得劣质煤粉与步骤(b)所述的添加剂粉混合后得到改性复合煤粉，其混合比例按前述超细改性复合煤粉中各组分的配比进行。
优选地，步骤(a)所述初级破碎至粒径＜5mm，例如4.5mm、4mm、3.5mm、3mm、2.5mm、2mm、1.5mm或1mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为粒径＜2mm。
优选地，步骤(a)所述制粉至粒径＜100μm，例如90μm、80μm、70μm、60μm、50μm、40μm、30μm、20μm或10μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为＜50μm，进一步优选为＜10μm。
优选地，步骤(b)所述初级破碎至粒径＜5mm，例如4.5mm、4mm、3.5mm、3mm、2.5mm、2mm、1.5mm或1mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为粒径＜2mm。
优选地，步骤(b)所述制粉至粒径＜50μm，例如45μm、40μm、35μm、30μm、25μm、20μm、15μm、10μm或5μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为＜10μm，进一步优选为＜5μm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明利用劣质燃煤制备超细煤粉，不仅为再燃提供了理想再燃燃料，而且为劣质燃煤的有效利用创造有效途径，并且利用添加了添加剂且具有高挥发分的超细煤粉，可以促进燃煤燃烧状况，降低飞灰可燃物，提高锅炉效率；同时，超细煤粉中的煤粉与其他组分混合后，煤粉可以起到分散剂的作用，从而有效改善超细粉体的流动特性；
(2)本发明集再燃、富集还原以及SNCR于一体，无需或只需对锅炉燃烧设备较小改动，投资少，运行和维修费低；同时也无氨飘逸问题、无需使用液氨或有机酸等物质，避免其附带的污染、腐蚀以及设备堵塞等问题；
(3)本发明可以有效降低SO2向SO3的转化，无粘性硫酸铵(亚硫酸铵)的生成，避免了其所带来的污染、腐蚀、结渣、沾灰和设备堵塞等问题；
(4)本发明所述***和方法中改性复合煤粉的有效反应温度范围宽(可达800℃～1200℃)，在炉内停留时间长，分布均匀，可以有效提高脱硫脱硝效率，使脱硝效率提高至80％，脱硫效率提高至95％。
附图说明
图1是本发明实施例1所述的改性煤再燃脱硫脱硝的***结构示意图；
图2是本发明实施例1所述的静电分散装置的结构示意图；
其中，1-燃煤锅炉，2-主燃区，3-再燃区，4-燃尽区，5-改性复合煤粉喷射入口，6-燃尽风口，7-气体加热干燥设备，8-粉体流化装置，9-高压气流分散装置，10-静电分散装置，11-粉体输出装置，12-储罐，13-送料组件，14-高压风机，101-荷电针，102-荷电针支架，103-绝缘管，104-接地环，105-电源。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种改性煤再燃脱硫脱硝的***，所述***包括燃煤锅炉和改性复合煤粉喷射***，其中燃煤锅炉的炉膛由下至上依次包括主燃区、再燃区和燃尽区，在再燃区处的炉壁上设有改性复合煤粉喷射入口，在再燃区上方的炉壁上设有燃尽风口，改性复合煤粉喷射***的物料出口与改性复合煤粉喷射入口相连。
所述***的处理方法包括以下步骤：
在燃煤锅炉的主燃区通入燃料和一次风形成一级燃烧区，在燃煤锅炉的再燃区喷入改性复合煤粉和二次风进行再燃，再燃后的烟气进入燃尽区与燃尽风接触燃烧。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种改性煤再燃脱硫脱硝的***及其处理方法，如图1所示，所述***包括燃煤锅炉1和改性复合煤粉喷射***，其中燃煤锅炉为循环流化床锅炉，其炉膛由下至上依次包括主燃区2、再燃区3和燃尽区4，在再燃区3处的炉壁上设有改性复合煤粉喷射入口5，在再燃区3和燃尽区4之间的炉壁上设有燃尽风口6，改性复合煤粉喷射***的物料出口与改性复合煤粉喷射入5口相连；
改性复合煤粉喷射***包括改性复合煤粉进料装置、气体加热干燥设备7、粉体粉体流化装置8、高压气流分散装置9、静电分散装置10和粉体输出装置11；其中，改性复合煤粉进料装置包括改性复合煤粉储罐12和送料组件13，粉体流化装置8侧壁设有改性复合煤粉进料口，储罐12通过送料组件13与改性复合煤粉进料口连接；粉体流化装置8底部设有气体入口，粉体流化装置8顶部设有物料出口，物料出口与高压气流分散装置9的物料入口相连；高压气流分散装置9的物料出口与静电分散装置10的物料入口相连，静电分散装置10的物料出口与粉体输出装置11的物料出口，粉体输出装置11的物料出口与燃煤锅炉再燃区炉壁上的改性复合煤粉喷射入口5相连；
所述送料组件13为螺旋输送泵，粉体流化装置8为粉体流化床；
所述高压气流分散装置9包括输气管道，输气管道末端设置高压气嘴；
所述气体加热干燥设备7的气体出口与粉体流化装置8的气体入口和高压气流分散装置9的输气管道入口相连；
所述气体加热干燥设备7的气体出口与高压气流分散装置9的输气管道入口之间设置高压风机14；
如图2所示，所述静电分散装置包括荷电针101、荷电针支架102、绝缘管103、接地环104和电源105，其中，荷电针101和荷电针支架102置于绝缘管103内，荷电针101和荷电针支架102垂直并相连，荷电针支架102固定于绝缘管103内，接地环104环绕包围绝缘管103，电源105与荷电针支架102相连；
所述粉体输出装置11包括拉瓦尔喷管。
所述改性煤再燃脱硫脱硝的***的处理方法包括以下步骤：
在循环流化床锅炉的主燃区2通入燃料和一次风形成一级燃烧区，在循环流化床锅炉的再燃区3通过改性复合煤粉喷射***喷入改性复合煤粉进行再燃，再燃后的烟气进入燃尽区4与燃尽风接触燃烧；
其中，在主燃区2通入的燃料为总燃料的80wt％，通入的一次风量为主燃区燃烧所需理论空气量体积的50％，改性复合煤粉的用量为燃煤锅炉所用总燃料的20wt％，再燃区3的空气过量系数为0.8；
改性复合煤粉在粉体流化装置8中经气体流态化、在高压气流分散装置9中进行高压气流分散，静电分散装置10进行静电分散后喷入再燃区；
所述改性复合煤粉包括劣质煤粉、尿素、碳酸氢钠、生物质粉末和废塑料，其中劣质煤粉占比87wt％，尿素和碳酸氢钠占比10wt％，生物质粉末和废塑料占比3wt％，劣质煤粉为高硫煤粉；
所述改性复合煤粉的制备方法包括以下步骤：
(a)将劣质煤经初级破碎至粒径＜5mm后进行制粉，得到粒径＜100μm的劣质煤粉；
(b)将改性复合煤粉中除劣质煤以外的组分经初级破碎至粒径＜5mm后进行制粉，得到粒径＜50μm的添加剂粉；
(c)将步骤(a)所得劣质煤粉与步骤(b)所述的添加剂粉混合后得到改性复合煤粉。
采用本实施例所述的***和方法进行炉内烟气脱硫脱硝，烟气的综合脱硝效率达到83％。
实施例2：
本实施例提供了一种改性煤再燃脱硫脱硝的***及其处理方法，所述***的结果参照实施例1中结构，区别仅在于送料组件13为链条输送机。
所述处理方法参照实施例1中方法，区别仅在于：在主燃区通入的燃料为总燃料的72wt％，通入的一次风量为主燃区燃烧所需理论空气量体积的40％，改性复合煤粉的用量为燃煤锅炉所用总燃料的11wt％，再燃区的空气过量系数为0.7；所用劣质煤粉为褐煤煤粉；改性复合煤粉的制备中步骤(a)将劣质煤经初级破碎至粒径＜2mm后进行制粉，得到粒径＜50μm的劣质煤粉；步骤(b)将改性复合煤粉中除劣质煤以外的组分经初级破碎至粒径＜2mm后进行制粉，得到粒径＜10μm的添加剂粉。
采用本实施例所述的***和方法进行炉内烟气脱硫脱硝，烟气的综合脱硝效率达到80％。
实施例3：
本实施例提供了一种改性煤再燃脱硫脱硝的***及其处理方法，所述***的结果参照实施例1中结构。
所述处理方法参照实施例1中方法，区别仅在于：在主燃区通入的燃料为总燃料的90wt％，通入的一次风量为主燃区燃烧所需理论空气量体积的58％，改性复合煤粉的用量为燃煤锅炉所用总燃料的30wt％，再燃区的空气过量系数为0.9；所用劣质煤粉为褐煤煤粉；改性复合煤粉的制备中步骤(a)将劣质煤经初级破碎至粒径＜2mm后进行制粉，得到粒径＜10μm的劣质煤粉；步骤(b)将改性复合煤粉中除劣质煤以外的组分经初级破碎至粒径＜2mm后进行制粉，得到粒径＜5μm的添加剂粉。
采用本实施例所述的***和方法进行炉内烟气脱硫脱硝，烟气的综合脱硝效率达到81％。
实施例4：
本实施例提供了一种改性煤再燃脱硫脱硝的***及其处理方法，所述***的结果参照实施例1中结构，区别仅在于：燃煤锅炉为煤粉炉。
所述处理方法参照实施例1中方法，区别仅在于：主燃区通入的一次风量没有体积限制。
采用本实施例所述的***和方法进行炉内烟气脱硫脱硝，烟气的脱硝效率达到78％。
实施例5：
本实施例提供了一种改性煤再燃脱硫脱硝的处理方法，所述处理方法参照实施例1中方法，区别仅在于：所述再燃区的改性复合煤粉仅通过拉瓦尔喷管喷入再燃区，而不再采用改性复合煤粉喷射***进行喷射。
采用本实施例所述的***和方法进行炉内烟气脱硫脱硝，烟气的脱硝效率为60％左右。
对比例1：
本对比例提供了一种改性煤再燃脱硫脱硝的处理方法，所述处理方法参照实施例1中方法，区别仅在于：喷入再燃区的燃料仅为劣煤煤粉而未添加其他添加剂。
采用本对比例所述的***和方法进行炉内烟气脱硫脱硝，烟气的脱硝效率仅为30％左右。
对比例2：
本对比例提供了一种改性煤再燃脱硫脱硝的处理方法，所述处理方法参照实施例1中方法，区别仅在于：喷入再燃区的燃料不是超细复合煤粉，即仅经过尝过破碎得到的煤粉，即粒径为毫米级。
采用本对比例所述的***和方法进行炉内烟气脱硫脱硝，烟气的脱硝效率仅为30％左右。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明利用劣质燃煤制备超细煤粉，不仅为再燃提供了理想再燃燃料，而且为劣质燃煤的有效利用创造有效途径，并且利用添加了添加剂且具有高挥发分的超细煤粉，可以促进燃煤燃烧状况，降低飞灰可燃物，提高锅炉效率；同时，超细煤粉中的煤粉与其他组分混合后，煤粉可以起到分散剂的作用，从而有效改善超细粉体的流动特性。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种改性煤再燃脱硫脱硝的***，其特征在于，所述***包括燃煤锅炉和改性复合煤粉喷射***，其中燃煤锅炉的炉膛由下至上依次包括主燃区、再燃区和燃尽区，在再燃区处的炉壁上设有改性复合煤粉喷射入口，在再燃区上方的炉壁上设有燃尽风口，改性复合煤粉喷射***的物料出口与改性复合煤粉喷射入口相连。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所燃煤锅炉为循环流化床锅炉；
优选地，当燃煤锅炉为循环流化床锅炉时，其主燃区为循环流化床锅炉床层密相区；
优选地，在再燃区和燃尽区之间的炉壁上设有燃尽风口；
优选地，在再燃区设有二次风口。
3.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于，所述改性复合煤粉喷射***包括粉体流化装置、高压气流分散装置、静电分散装置和粉体输出装置；其中，粉体流化装置侧壁设有改性复合煤粉进料口，粉体流化装置底部设有气体入口，粉体流化装置顶部设有物料出口，物料出口与高压气流分散装置的物料入口相连；高压气流分散装置的物料出口与静电分散装置的物料入口相连，静电分散装置的物料出口与粉体输出装置的物料出口，粉体输出装置的物料出口与燃煤锅炉再燃区炉壁上的改性复合煤粉喷射入口相连。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述粉体流化装置的改性复合煤粉进料口连接改性复合煤粉进料装置；
优选地，所述改性复合煤粉进料装置包括改性复合煤粉储罐和送料组件，储罐通过送料组件与改性复合煤粉进料口连接；
优选地，所述送料组件包括螺旋输送泵和/或链条输送机；
优选地，所述粉体流化装置包括粉体流化床；
优选地，所述高压气流分散装置包括输气管道，输气管道末端设置高压气嘴；
优选地，所述***还包括气体加热干燥设备，所述气体加热干燥设备的气体出口与粉体流化装置的气体入口和高压气流分散装置的输气管道入口相连；
优选地，所述气体加热干燥设备的气体出口与高压气流分散装置的输气管道入口之间设置压力输送组件；
优选地，所述压力输送组件包括高压风机，其输送压力为80kPa～100kPa。
5.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述静电分散装置包括荷电针、荷电针支架、绝缘管、接地环和电源，其中，荷电针和荷电针支架置于绝缘管内，荷电针和荷电针支架垂直并相连，荷电针支架固定于绝缘管内，接地环环绕包围绝缘管，电源与荷电针支架相连；
优选地，所述粉体输出装置包括拉瓦尔喷管。
6.一种权利要求1-5任一项所述的***的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在燃煤锅炉的主燃区通入燃料和一次风形成一级燃烧区，在燃煤锅炉的再燃区喷入改性复合煤粉和二次风进行再燃，再燃后的烟气进入燃尽区与燃尽风接触燃烧。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述在主燃区通入的燃料为总燃料的70wt％～90wt％；
优选地，当燃煤炉为循环流化床锅炉时，所述燃煤锅炉的主燃区为床层密相区，其通入的一次风量为主燃区燃烧所需理论空气量体积的40％～60％。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述改性复合煤粉的用量为燃煤锅炉所用总燃料的10wt％～30wt％；
优选地，所述再燃区的空气过量系数为0.7～0.9；
优选地，所述改性复合煤粉通过改性复合煤粉喷射***喷入再燃区；
优选地，所述改性复合煤粉依次经流态化、高压气流分散和静电分散后喷入再燃区；
优选地，所述流态化在粉体流化装置中进行；
优选地，所述气体流态化中所用气体为经过加热的空气；
优选地，所述经过加热的空气的温度为60℃～90℃；
优选地，所述气体流态化中所用气体的流速为3m/s～5m/s；
优选地，所述高压气流分散在高压气流分散装置中进行；
优选地，所述高压气流分散中所用高压气流的压力为80kPa～100kPa；
优选地，所述高压气流分散中所用高压气流为进过加热后的空气，其温度为60℃～90℃；
优选地，所述静电分散在静电分散装置中进行；
优选地，所述静电分散中所施加的电源为高压电源，其电压为50kV～90kV；
优选地，所述静电分散中电流为6mA～8mA；
优选地，所述输出通过粉体输出装置进行；
优选地，所述粉体输出采用拉瓦尔喷管进行喷射。
9.根据权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，所述改性复合煤粉包括劣质煤粉、含氮试剂和脱硫剂，其中劣质煤粉的含量为85wt％～90wt％；
优选地，所述改性复合煤粉还包括生物质粉末、废塑料或脱汞剂中任意一种或至少两种的组合，生物质粉末、废塑料或脱汞剂中任意一种或至少两种的组合的添加量在改性复合煤粉中的占比小于5wt％；
优选地，所述劣质煤粉包括高硫煤粉和/或褐煤粉；
优选地，所述高硫煤粉中硫含量大于1wt％；
优选地，所述含氮试剂为尿素和/或生物肥料；
优选地，所述脱硫剂包括消石灰、碳酸氢钠、氢氧化钠、硫酸钠或亚硫酸钠中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述生物质粉末由生物质颗粒制得，其中生物质颗粒包括松木、刨花、秸秆、稻草、稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳或棉籽壳中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述改性复合煤粉为超细改性复合煤粉，其中劣质煤粉的粒径＜100μm，优选为＜50μm，进一步优选为＜10μm；
优选地，所述改性复合煤粉中劣质煤粉的粒径大于其余组分的粒径；
优选地，所述改性复合煤粉中除劣质煤粉以为其余组分的粒径＜50μm，优选为＜10μm，进一步优选为＜5μm。
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述改性复合煤粉的制备方法包括以下步骤：
(a)将劣质煤经初级破碎后进行制粉，得到劣质煤粉；
(b)将改性复合煤粉中除劣质煤以外的组分经初级破碎后进行制粉，得到添加剂粉；
(c)将步骤(a)所得劣质煤粉与步骤(b)所述的添加剂粉混合后得到改性复合煤粉；
优选地，步骤(a)所述初级破碎至粒径＜5mm，优选为粒径＜2mm；
优选地，步骤(a)所述制粉至粒径＜100μm，优选为＜50μm，进一步优选为＜10μm；
优选地，步骤(b)所述初级破碎至粒径＜5mm，优选为粒径＜2mm；
优选地，步骤(b)所述制粉至粒径＜50μm，优选为＜10μm，进一步优选为＜5μm。
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