CN109869713A - 一种循环流化床燃煤锅炉炉内无氨脱硝方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种循环流化床燃煤锅炉炉内无氨脱硝方法，所述循环流化床燃煤锅炉包括依次连接的循环流化床燃煤锅炉、旋风分离器和返料器，将无烟煤从循环流化床燃煤锅炉的炉体的二次风口通入炉体内，在旋风分离器的入口处设置三次风入口，返料器中物料返回循环流化床燃煤锅炉的炉体内。本发明所述方法通过选取合适粒径的无烟煤粉并在合适的位置通入循环流化床锅炉内，在循环流化床锅炉内实现充分燃烧，提高燃尽率和燃烧效率。
Description
技术领域
本发明循环流化床锅炉领域，涉及一种循环流化床燃煤锅炉炉内无氨脱硝方法。
背景技术
在循环流化床锅炉中，NOx较为成熟的脱除技术主要分为两种，即燃烧过程中控制NOx的生成与燃烧后控制。
燃烧过程中对NOx的控制主要采用先进的低NOx燃烧技术，主要有：①空气分级燃烧；②低氧燃烧；③燃料分级燃烧技术；④烟气再循环技术；⑤浓淡偏差燃烧；⑥低NOx燃烧器。
在燃烧后控制NOx的技术主要有两种，即SCR(选择性催化还原)与SNCR(选择性非催化还原)。
燃烧中脱除NOx的技术能够实现较高的脱硝效率，并且设备简单、占地面积小、投资成本低。但无论是空气分级燃烧技术还是燃料分级燃烧技术，都会造成CO浓度的升高，影响燃烧效率，并且炉内局部贫氧的环境容易造成燃煤灰熔点的下降，从而引起炉壁结渣及腐蚀等
SCR技术虽然具有较高的脱硝效率，并且还原剂的消耗量以及尾部氨逃逸量较少，但是存在费用昂贵、***复杂、催化剂堵塞、磨损、中毒失活等问题，并且会造成锅炉尾部烟道SO3浓度的增加，与NH3反应生成NH4HSO4或NH4(SO4)2，造成锅炉尾部烟道的腐蚀、结焦，同时降低了飞灰品质。
SNCR同样存在着一些缺陷，比如：①脱硝效率不如SCR；②反应温度窗口较窄；③还原剂消耗量相对较大，容易造成尾部氨逃逸；④尾部同样形成以(NH4)2SO4为主的铵盐，也有可能造成空气预热器堵塞等问题；⑤喷入的还原剂溶解或雾化用水将使得尾部排烟量增加，影响锅炉效率。
发明内容
针对现有循环流化床锅炉脱硝中存在的氨逃逸，以及无烟煤在循环流化床锅炉中燃烧，其底渣及飞灰含碳量偏高，燃烧效率低，以及锅炉和烟道中易腐蚀结焦等问题，本发明提供了一种循环流化床燃煤锅炉炉内无氨脱硝方法。本发明所述方法通过选取合适粒径的无烟煤粉并在合适的位置通入循环流化床锅炉内，在循环流化床锅炉内实现充分燃烧，提高燃尽率和燃烧效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种循环流化床燃煤锅炉炉内无氨脱硝方法，所述循环流化床燃煤锅炉包括依次连接的循环流化床燃煤锅炉、旋风分离器和返料器，将无烟煤从循环流化床燃煤锅炉的炉体的二次风口通入炉体内，在旋风分离器的入口处设置三次风入口，返料器中物料返回循环流化床燃煤锅炉的炉体内。
本发明所述循环流化床燃煤锅炉为现有技术中常规的循环流化床燃煤锅炉炉体，其包括一次风进口和二次风进口。
本发明利用无烟煤作为脱硝剂，由于无烟煤中Vdaf＜10wt％、含碳量＞70wt％，具有挥发分低(挥)、碳含量高、着火温度及燃尽温度高等特点，可还原燃烧过程中生成的NOx气体。并且，由于无烟煤较低的挥发分含量，保证了无烟煤在进入炉膛后不会立即着火，与氧气接触反应参与燃烧，这样可使煤中碳元素充分发挥脱硝效果。
本发明，在旋风分离器的入口处设置三次风入口，目的是燃尽风的助燃作用，提高细粉燃料和烟气中可燃物的燃尽率。
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，所述无烟煤的粒径为使无烟煤在循环流化床燃煤锅炉的炉体内磨损后的粒径大于旋风分离器分离的最大粒径，以使无烟煤经过返料器后重新返回炉膛，最终实现无烟煤的充分燃烧，提高燃尽率及燃烧效率。
优选地，所述无烟煤的平均粒径为500μm～800μm，例如500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm或800μm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500μm～600μm。
本发明中，将无烟煤的粒径控制在合适的范围，并从循环流化床燃煤锅炉的二次风口喷入。由于无烟煤的含碳量高，挥发分低，加上循环流化床锅炉温度仅有900℃左右，在进入炉膛内至旋风分离器的距离内无法实现充分着火燃烧。无烟煤在进入旋风分离器前完成煤粉的预热、挥发分的析出及燃烧过程，除了少量焦炭参与燃烧反应外，其余大部分焦炭对炉内NOx实现还原，并且其未完全燃烧产生的CO同样能够还原NOx，将NO还原为N2，有效降低氮氧化物的排放。
无烟煤在进入旋风分离器返回炉膛后实现焦炭的完全燃烧，燃尽率高。
作为本发明优选的技术方案，所述无烟煤通过粉体分散和喷射***从循环流化床燃煤锅炉的二次风口通入炉体内。
作为本发明优选的技术方案，所述粉体分散和喷射***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粉体进料口，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。
本发明中，所述高压气流分散装置中的“高压”是指压力为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。
由于分散的粉体颗粒在气流输送过程中极易产生二次凝并团聚，因而本发明所述***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粉体进料口连接粉体进料装置。
优选地，所述粉体进料装置包括储罐和送料组件，储罐通过送料组件与粉体流化装置的粉体进料口连接；
优选地，所述送料组件包括螺旋输送泵和/或链条输送机，但并不仅限于所列举的送料组件，只要可以满足将物料送入粉体流化装置的送料组件均可用于本申请所述的***。
优选地，所述粉体流化装置包括粉体流化床。
作为本发明优选的技术方案，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。
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，绝缘管的入口与高压气流分散装置的物料出口相连，绝缘管的出口与粉体输出装置相连。
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。
作为本发明优选的技术方案，所述粉体输出装置包括拉瓦尔喷管。
优选地，所述粉体输出装置连接循环流化床燃煤锅炉的二次风口。
作为本发明优选的技术方案，所述循环流化床燃煤锅炉包括依次连接的循环流化床燃煤锅炉、旋风分离器和返料器，将平均粒径为500μm～600μm的无烟煤通过粉体分散和喷射***从循环流化床燃煤锅炉的炉体的二次风口通入炉体内，在旋风分离器的入口处设置三次风入口，返料器中物料返回循环流化床燃煤锅炉的炉体内。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明解决了SNCR及SCR脱硝工艺造成的氨逃逸问题，以及无烟煤在循环流化床锅炉中燃烧，底渣及飞灰含碳量偏高、燃烧效率低的问题；
(2)本发明利用无烟煤粉挥发分低、着火点高，在炉内较短停留时间时燃烧不完全而生成大量CO浓度的特性，在还原性气氛下充分发挥C/CO对NOx的还原效果，进一步实现在炉内对NOx的脱除，使炉内脱硝效率可达30％；
(3)本发明通过选取合适粒径的的无烟煤粉，在循环流化床锅炉内实现充分燃烧，提高燃尽率和燃烧效率，使燃煤的燃尽率达到96％以上。
附图说明
图1是本发明实施例1中所述循环流化床燃煤锅炉炉内无氨脱硝方法中所用***的结构示意图；
图2是本发明实施例1中所述的静电分散装置的结构示意图；
其中，1-循环流化床燃煤锅炉，2-旋风分离器，3-返料器，4-二次风口，5-三次风入口，6-粉体流化装置，7-高压气流分散装置，8-静电分散装置，9-粉体输出装置，10-储罐，11-送料组件，12-气体加热干燥设备，13-压力输送组件，81-荷电针，82-荷电针支架，83-绝缘管，84-接地环，85-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循环流化床燃煤锅炉炉内无氨脱硝方法，所述循环流化床燃煤锅炉包括依次连接的循环流化床燃煤锅炉1、旋风分离器2和返料器3，将无烟煤从循环流化床燃煤锅炉的炉体的二次风口4通入炉体内，在旋风分离器2的入口处设置三次风入口5，返料器3中物料返回循环流化床燃煤锅炉1的炉体内。
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循环流化床燃煤锅炉炉内无氨脱硝方法，如图1所示，所述循环流化床燃煤锅炉包括依次连接的循环流化床燃煤锅炉1、旋风分离器2和返料器3，将平均粒径为500μm～550μm无烟煤通过粉体分散和喷射***从循环流化床燃煤锅炉1的炉体的二次风口4通入炉体内，在旋风分离器2的入口处设置三次风入口5，返料器2中物料返回循环流化床燃煤锅炉1的炉体内；
所述粉体分散和喷射***包括粉体流化装置6、高压气流分散装置7、静电分散装置8和粉体输出9；其中，粉体流化装置6侧壁设有粉体进料口，粉体流化装置底部设有气体入口，粉体流化装置6顶部设有物料出口，物料出口与高压气流分散装置7的物料入口相连；高压气流分散装置7的物料出口与静电分散装置8的物料入口相连，静电分散装置8的物料出口与粉体输出装置9的物料出口；
所述粉体流化装置6的粉体进料口连接粉体进料装置，粉体进料装置包括储罐10和送料组件11，储罐10通过送料组件11与粉体流化装置6的粉体进料口连接；其中，送料组件11为螺旋输送泵，粉体流化装置6为粉体流化床。
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；
所述***还包括气体加热干燥设备12，气体加热干燥设备12的气体出口与粉体流化装置6的气体入口和高压气流分散装置7的输气管道入口相连；气体加热干燥设备12的气体出口与高压气流分散装置7的输气管道入口之间设置压力输送组件13，所述压力输送组件13为高压风机；
如图2所示，所述静电分散装置8包括荷电针81、荷电针支架82、绝缘管83、接地环84和电源85，其中，荷电针81和荷电针支架82置于绝缘管83内，荷电针81和荷电针支架82垂直并相连，荷电针支架82固定于绝缘管83内，接地环84环绕包围绝缘管83，电源85与荷电针支架82相连，绝缘管83的入口与高压气流分散装置7的物料出口相连，绝缘管83的出口与粉体输出装置9相连；
所述粉体输出装置9包括拉瓦尔喷管，所述粉体输出装置9连接循环流化床燃煤锅炉的二次风口4。
采用本实施例所述的方法，循环流化床锅炉的脱硝效率可达34％，燃煤的燃尽率达到96％以上。
实施例2：
本实施例提供了一种循环流化床燃煤锅炉炉内无氨脱硝方法，所述循环流化床燃煤锅炉包括依次连接的循环流化床燃煤锅炉、旋风分离器和返料器，将平均粒径为570μm～600μm无烟煤通过常规喷射手段(如采用拉瓦尔喷管)从循环流化床燃煤锅炉的炉体的二次风口通入炉体内，在旋风分离器的入口处设置三次风入口，返料器中物料返回循环流化床燃煤锅炉的炉体内。
采用本实施例所述的方法，循环流化床锅炉的脱硝效率可达26％，燃煤的燃尽率达到94％以上。
对比例1：
本对比例提供了一种循环流化床燃煤锅炉炉内无氨脱硝方法，所述方法参照实施例2中方法，区别仅在于：从循环流化床燃煤锅炉的二次风口通入的不是无烟煤，而是其他煤种，如褐煤等。
对比例实施例2，采用本对比例所述的方法，循环流化床锅炉的脱硝效率仅为10％左右。
对比例2：
本对比例提供了一种循环流化床燃煤锅炉炉内无氨脱硝方法，所述方法参照实施例2中方法，区别仅在于：无烟煤的粒径为＞800μm。
对比例实施例2，采用本对比例所述的方法，循环流化床锅炉的脱硝效率仅为18％，燃煤的燃尽率为90％。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明利用无烟煤粉挥发分低、着火点高，在炉内较短停留时间时燃烧不完全而生成大量CO浓度的特性，在还原性气氛下充分发挥C/CO对NOx的还原效果，进一步实现在炉内对NOx的脱除，脱硝效率可达30％；
本发明通过选取合适粒径的的无烟煤粉，在循环流化床锅炉内实现充分燃烧，提高燃尽率和燃烧效率，使燃煤的燃尽率达到96％以上。
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 (9)
1.一种循环流化床燃煤锅炉炉内无氨脱硝方法，其特征在于，所述循环流化床燃煤锅炉包括依次连接的循环流化床燃煤锅炉、旋风分离器和返料器，将无烟煤从循环流化床燃煤锅炉的炉体的二次风口通入炉体内，在旋风分离器的入口处设置三次风入口，返料器中物料返回循环流化床燃煤锅炉的炉体内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无烟煤的粒径为使无烟煤在循环流化床燃煤锅炉的炉体内磨损后的粒径大于旋风分离器分离的最大粒径；
优选地，所述无烟煤的平均粒径为500μm～800μm，优选为500μm～600μm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述无烟煤通过粉体分散和喷射***从循环流化床燃煤锅炉的二次风口通入炉体内。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述粉体分散和喷射***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粉体进料口，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。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述粉体流化装置的粉体进料口连接粉体进料装置；
优选地，所述粉体进料装置包括储罐和送料组件，储罐通过送料组件与粉体流化装置的粉体进料口连接；
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。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，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。
7.根据权利要求4-6任一项所述的方法，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，绝缘管的入口与高压气流分散装置的物料出口相连，绝缘管的出口与粉体输出装置相连。
8.根据权利要求4-7任一项所述的方法，其特征在于，所述粉体输出装置包括拉瓦尔喷管；
优选地，所述粉体输出装置连接循环流化床燃煤锅炉的二次风口。
9.根据权利要求4-8任一项所述的方法，其特征在于，所述循环流化床燃煤锅炉包括依次连接的循环流化床燃煤锅炉、旋风分离器和返料器，将平均粒径为500μm～600μm的无烟煤通过粉体分散和喷射***从循环流化床燃煤锅炉的炉体的二次风口通入炉体内，在旋风分离器的入口处设置三次风入口，返料器中物料返回循环流化床燃煤锅炉的炉体内。
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