CN219414771U - 等离子体辅助燃煤锅炉掺氨燃烧及NOx超低排放*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种等离子体辅助燃煤锅炉掺氨燃烧及NOx超低排放***，包括锅炉、氨煤混合燃烧器、煤粉燃烧器、氨氢再燃喷射器、燃尽风喷口、氨气供给装置和等离子体‑热协同裂解器；氨气供给装置出口分成两路，一路连接等离子体‑热协同裂解器和氨氢再燃喷射器，另一路连接氨煤混合燃烧器；锅炉炉膛内由下至上分为主燃烧区、再燃区和燃尽区；锅炉的炉膛侧壁由下至上依次设有氨煤混合燃烧器、煤粉燃烧器、氨氢再燃喷射器和燃尽风喷口；氨煤混合燃烧器和煤粉燃烧器均设在主燃烧区；氨氢再燃喷射器设在再燃区；燃尽风喷口设在燃尽区。本实用新型实现燃煤锅炉炉膛出口NOx达到超低排放要求，尾部氨逃逸不超标，降低燃煤锅炉掺氨燃烧改造费用和运行成本。

Description

等离子体辅助燃煤锅炉掺氨燃烧及NOx超低排放***

技术领域

本实用新型属于燃料燃烧技术领域，具体涉及一种等离子体辅助燃煤锅炉掺氨燃烧及NOx超低排放***。

背景技术

随着国家“碳达峰碳中和”目标的提出，电力行业尤其是火力发电行业燃煤锅炉减碳成为实现双碳目标的重中之重，众多减碳方案中，利用可再生能源制新型零碳燃料替代或部分替代煤炭发电成为可行的技术路线。氨作为新型零碳燃料，具有高含氢量、高体积能量密度和高安全性的特点。更重要的是氨相较于氢更易液化便于运输和储存，因此氨被认为是更具潜力的清洁燃料。将氨作为煤炭等化石燃料的替代品，等热值替代能够有效降低火力发电行业CO2排放量。同时氨燃烧存在一些技术问题，一方面氨燃烧特性较差，点火和稳燃困难，燃烧效率和燃尽率低，需要与高热值燃料进行混烧或者借助其他辅助燃烧技术实现氨的稳定高效自持燃烧和燃尽；另一方面，氨本身含有大量氮元素(质量比例82.4％)，燃烧时容易产生大量的NOx等温室气体，而NOx的温室效应远远强于CO2，若不能很好的组织氨的清洁低燃烧，将大大降低氨作为零碳燃料替代煤炭等化石燃料实现降碳减排的优势。

针对氨燃烧特性差的问题，目前已有相关专利(申请号“202110585729.X”、“202210461572.4”、“202210113343.3”)利用氨煤混合燃烧等技术提高氨的燃烧稳定性。专利“202110585729.X”利用煤粉热解炉生成煤气化气与氨气进行混烧增强燃烧强度和稳定性；专利“202210461572.4”利用25％～35％氧气比例的富养空气作为助燃剂实现氨的高效燃烧，并在炉膛内进行氨气和煤粉的分级燃烧，利用主燃烧区纯煤粉富燃燃烧生成的CO、H2等可燃气体增强煤粉燃烧器上方的氨气的燃烧特性；专利“202210113343.3”在燃烧器内利用常开式等离子体点火器先点燃中心通道内的氨气再引燃浓测煤粉，经过氨煤混合燃料逐级放大燃烧后喷入炉膛。以上技术存在锅炉设备和***复杂、需要借助其他易燃燃料进行冷启动、助燃剂成本高、常开式等离子体点火器电极易被氨腐蚀寿命短等问题。我们之前已授权的专利(授权号“CN 112483243 B”和“CN 113074046 B”)通过等离子体在线裂解将氨气裂解成氨氢混合气体并利用等离子体助燃技术实现氨气稳定燃烧，此两项专利主要针对氨内燃机和涡喷/涡扇航空发动机领域。

针对氨燃烧高NOx排放的问题，目前相关专利(申请号“202110354073.0”、“202111366833.6”、“202210327223.3”和“202210178269.3”)针对锅炉掺氨燃烧***，均采用单独的SNCR和SCR脱硝技术或者两者联合使用，利用氨水分解气化或直接用氨气作为还原剂实现锅炉尾气中NOx达标排放。SNCR技术脱硝效率低，一般仅有50％左右，氨逃逸难控制，SCR技术脱硝效率一般能达到90％以上，缺点是要加装V₂O₅、WO₃、TiO₂等催化剂且催化剂需要定期更换，设备投资和运行维护成本较高。除此之外，针对煤粉燃烧锅炉，还可以利用先进再燃技术实现降低NOx浓度，是在锅炉再燃区不同位置分别通入天然气、超细煤粉或者生物质等燃料和氨、尿素等氮基还原剂实现燃料再燃的同时还原烟气中NOx，该技术存在燃料种类多样、再燃燃料和还原剂结合较差，NOx还原效果有限等缺点。

针对上述专利中存在的问题，需要开发新技术来解决燃煤锅炉掺氨稳定高效燃烧和如何更经济有效实现NOx超低排放的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种等离子体辅助燃煤锅炉掺氨燃烧及NOx超低排放***，本实用新型所述***一方面能够实现氨在燃煤锅炉大比例稳定高效掺烧并不依赖其他燃料实现冷启动，另一方面通过氨在线裂解制氨氢混合气，然后利用氨氢一体再燃技术与浓淡分离低氮燃烧技术联合使用直接实现炉膛出口NOx超低排放(NOx≤50mg/Nm³干基，6％O2)，尾部氨逃逸不超标，节约SNCR和SCR运行费用。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型所述***采用等离子体辅助燃烧、在线裂解技术和氨氢一体再燃脱硝技术实现氨的稳定高效燃烧及炉膛出口NOx超低排放，***主要包括锅炉、氨煤混合燃烧器、煤粉燃烧器、氨氢再燃喷射器、燃尽风喷口、氨气供给装置、等离子体炬、等离子体-热协同裂解器、炉烟风机、烟气连续在线监测装置。

一种等离子体辅助燃煤锅炉掺氨燃烧及NOx超低排放***，包括锅炉、氨煤混合燃烧器、煤粉燃烧器、氨氢再燃喷射器、燃尽风喷口、氨气供给装置、等离子体炬、等离子体-热协同裂解器和烟气连续在线监测装置；

氨气供给装置的出口管道分成两路，一路依次连接等离子体-热协同裂解器和氨氢再燃喷射器，另一路连接氨煤混合燃烧器；等离子体炬设置于氨煤混合燃烧器内部；

锅炉的顶部连接尾部烟道，在尾部烟道内设置有烟气连续在线监测装置；所述锅炉的炉膛内部由下至上依次分为主燃烧区、再燃区和燃尽区；

锅炉的炉膛侧壁或角上由下至上依次设置有氨煤混合燃烧器连接口、煤粉燃烧器连接口、氨氢再燃喷射器连接口和燃尽风喷口；氨煤混合燃烧器通过氨煤混合燃烧器连接口设置在锅炉的炉膛侧壁或角上；煤粉燃烧器通过煤粉燃烧器连接口设置在锅炉的炉膛侧壁或角上；氨氢再燃喷射器通过氨氢再燃喷射器连接口设置在锅炉的炉膛侧壁或角上；

氨煤混合燃烧器连接口和煤粉燃烧器连接口均设置在主燃烧区；氨氢再燃喷射器连接口设置在再燃区；燃尽风喷口设置在燃尽区。

所述锅炉炉膛布置如下：

(1)主燃烧区下面两层布置氨煤混合燃烧器，上面布置若干层煤粉燃烧器，氨煤混合燃烧器和煤粉燃烧器均为浓淡分离低氮燃烧器。氨煤混合燃烧器布置在下面两层有利于增加氨气在主燃烧区内的停留时间，提高燃尽率，同时提高锅炉低负荷时的稳燃效果；

(2)再燃区布置一层氨氢再燃喷射器，该层氨氢再燃喷射器并联后总管与等离子体-热协同裂解器出口连接，氨氢再燃喷射器使用热一次风助燃；

(3)燃尽区布置若干层燃尽风喷口，燃尽风使用热二次风。

氨气分两路通入炉膛燃烧，一路经氨煤混合燃烧器进入主燃烧区与煤混燃，一路经等离子体-热协同裂解器裂解成氨氢混合气后通过氨氢再燃喷射器进入炉膛再燃区再燃并还原NOx。

锅炉采用氨氢一体再燃脱硝技术，主燃烧区过量空气系数＜1，再燃区过量空气系数＜1，燃尽区过量空气系数＞1。

(1)主燃烧区进行氨煤混燃，为降低主燃烧区生成的NOx浓度，氨煤混合燃烧器(7)和煤粉燃烧器(8)均采用浓淡分离低氮燃烧器，主燃烧区过量空气系数为0.9～1.0，停留时间0.5s～1s；

(2)再燃区利用氨氢混合气和主燃烧区富燃燃烧生成的CO、H₂、CH_i、NH_i等可燃气体的混燃还原主燃烧区生成的NOx，同时抑制新的NOx生成，再燃区过量空气系数为0.9～0.95，停留时间0.4s～0.6s，温度为1100℃～1300℃，以控制热力型NOx的生成；

(3)燃尽区过量空气系数为1.15～1.25，保证煤粉和氨气的燃尽，停留时间0.4s～0.8s。

所述氨氢再燃喷射器将氨氢混合气体喷入炉膛再燃区，实现高效燃烧的同时还原主燃烧区生成的NOx，同时抑制新的NOx生成。为保证氨氢混合气体与烟气的充分混合提高再燃和还原效果，混合气体喷入炉膛的速度为80m/s～100m/s。

所述等离子体-热协同裂解器同时使用等离子体裂解和热裂解技术对氨气进行在线裂解制氨氢混合气，可以降低能耗提高裂解效率。裂解器采用同轴套筒结构，内筒布置等离子体裂解装置和催化剂并作为第一氨气通道，外筒通入高温烟气作为催化剂加热热源，将催化剂加热至400℃～500℃。

所述等离子体-热协同裂解器通过调节等离子体放电功率和高温烟气流量控制氨气裂解速率实现对裂解器出口氨氢混合气体中氢气比例的调节，氢气比例为1％～20％连续可调。

所述氨煤混合燃烧器内部助燃空气(热一次风)通道上布置等离子体炬，用于电离助燃空气，使其产生高浓度的O和OH自由基等强氧化成分，锅炉启动时先点燃氨气再引燃煤粉。等离子体炬加载在助燃空气侧，可以避免氨气对等离子体炬电极的快速腐蚀提高设备使用寿命。

锅炉掺烧氨气比例(热量比例)为0％～30％连续可调，其中通过氨煤混合燃烧器进入炉膛主燃烧区的氨气占比为90％～95％，通过等离子体-热协同裂解器在线裂解后经氨氢再燃喷射器进入炉膛再燃区的氨气占比为5％～10％。等离子体-热协同裂解器的入口和每台氨煤混合燃烧器的入口均设有流量调节装置并与DCS控制中心连接。

所述氨氢一体再燃技术脱硝效率经试验证明能达到80％以上，主燃烧区使用浓淡分离低氮燃烧器进行富燃燃烧可控制主燃烧区生成的NOx浓度低于250mg/Nm³(干基，6％O2)，两者结合可以实现炉膛出口NOx超低排放，代替现有的SNCR和SCR技术。

所述烟气连续在线监测装置设置于锅炉省煤器出口，包括NOx浓度传感器和NH3浓度传感器，用于测量省煤器出口烟气中NOx和氨逃逸浓度，并与DCS控制中心连接。

所述高温烟气由尾部烟道引出经炉烟风机送入等离子体-热协同裂解器加热催化剂后回流至尾部烟道，引出管道设有流量调节装置并与DCS控制中心连接。

所述的氨气供给装置包括液氨储罐、液氨泵、两级换热蒸发器，液氨从储罐出来后经液氨泵进入两级换热蒸发器，加热热源分别采用电厂循环水和低压蒸汽，第二级换热蒸发器的氨气出口分别与氨煤混合燃烧器前氨气总管和等离子体-热协同裂解器入口连接，出口氨气温度为45℃～65℃。

本实用新型所述***的运行调整包括如下过程：

(1)燃煤锅炉启动时，由氨气供给装置先将氨气通入氨煤混合燃烧器，利用等离子体炬活化助燃空气将氨气点燃并稳定燃烧；

(2)将煤粉通入氨煤混合燃烧器，利用氨气火焰点燃煤粉，逐步增加氨气和煤粉通入量给炉膛升温；

(3)炉膛温度上升后再逐步投入上面的煤粉燃烧器燃烧并停用氨煤混合燃烧器中的等离子体炬，实现大比例的氨煤混合高效自持燃烧；

(4)启动等离子体-热协同裂解器和氨氢再燃喷射器，进行氨气的在线裂解和氨氢混合气再燃脱硝；

(5)DCS控制中心接收到烟气连续在线监测装置实时反馈的省煤器出口烟气中NOx浓度和NH₃浓度，及时调整等离子体-热协同裂解器的等离子体放电功率和高温烟气流量调节裂解器出口氨氢混合气比例，在动态调节后实现烟气中NOx浓度满足超低排放要求，尾部氨逃逸不超标；

(6)NOx浓度或氨逃逸过高，超出等离子体-热协同裂解器调控氨氢混合气中氢气比例极限范围时，调节等离子体-热协同裂解器入口的氨气流量实现尾气达标排放。

本实用新型具有以下有益效果：

通过等离子体-热协同裂解技术对小比例氨气进行在线裂解产生氨氢混合气，利用氨氢再燃喷射器实行氨氢一体再燃脱硝，试验证明，在还原性气氛下混合气一体再燃由于再燃燃料、还原剂与烟气中NOx三者混合更迅速均匀，因此脱硝效果优于常规再燃技术，且小比例的氢气与氨气混燃能增强氨的燃烧特性，促进氨对NOx的还原作用。氨氢一体再燃技术，结合浓淡分离低氮燃烧技术可实现炉膛出口NOx满足超低排放要求，氨逃逸浓度不超标，节省SNCR和SCR***的运行费用。另外通过等离子体-热协同裂解技术对氨气裂解，可以降低等离子体放电功率和催化剂反应温度，提高裂解反应速率，节约能耗经济效益显著。

锅炉主燃烧区下面两层布置氨煤混合燃烧器，上面布置若干层煤粉燃烧器，可以实现掺氨燃烧比例0％～30％连续可调，另外有利于增加氨气在主燃烧区的停留时间，提高氨气的燃尽率，同时提高氨煤混合燃烧器在锅炉低负荷时的稳燃效果。另一方面通过在氨煤混合燃烧器内部助燃空气通道加装等离子体炬，实现了氨气可靠点火并引燃煤粉，解决了锅炉不依赖其他燃料的冷启动问题，也避免了等离子体炬直接活化氨气存在的强烈腐蚀效应，提高了等离子体炬的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种等离子体辅助燃煤锅炉掺氨燃烧及NOx超低排放***示意图；

图2为等离子体-热协同裂解器结构示意图；

图3为氨煤混合燃烧器和等离子体炬截面示意图。

图1中，1为液氨储罐、2为液氨泵、3为两级换热蒸发器、4为等离子体-热协同裂解器、5为炉烟风机、6为氨氢再燃喷射器、7为氨煤混合燃烧器、8为煤粉燃烧器、9为燃尽风喷口、10为锅炉、11为主燃烧区、12为再燃区、13为燃尽区、14为等离子体炬、15为烟气连续在线监测装置、16为省煤器。

图2中，4-1为高温烟气通道、4-2为第一氨气通道、4-3为催化剂、4-4为等离子体放电装置；

图3中，7-1为助燃空气通道、7-2为第二氨气通道、7-3为浓风粉通道、7-4为淡风粉通道。

具体实施方式

下面将参照附图详细地说明本实用新型的实施例。附图描述的实施例仅仅是示例性的，仅仅用于解释此实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本实用新型提出一种等离子体辅助燃煤锅炉掺氨燃烧及NOx超低排放***，如图1所示，所述***采用等离子体辅助燃烧、在线裂解技术和氨氢一体再燃脱硝技术实现氨的稳定高效燃烧及炉膛出口NOx超低排放，***主要包括锅炉10、氨煤混合燃烧器7、煤粉燃烧器8、氨氢再燃喷射器6、燃尽风喷口9、氨气供给装置、等离子体炬14、等离子体-热协同裂解器4、炉烟风机5、烟气连续在线监测装置15。

液氨储罐1依次连接液氨泵2和两级换热蒸发器3的入口。两级换热蒸发器3的出口管道分成两路，一路依次连接等离子体-热协同裂解器4和氨氢再燃喷射器6，另一路连接氨煤混合燃烧器7。

所述锅炉10的炉膛侧壁或角上由下至上依次设置有氨煤混合燃烧器7、煤粉燃烧器8、氨氢再燃喷射器6和燃尽风喷口9。锅炉的顶部连接尾部烟道，在尾部烟道内依次设置省煤器16和烟气连续在线监测装置15。所述锅炉10的炉膛内部由下至上依次分为主燃烧区11、再燃区12和燃尽区13。在锅炉10的炉膛高度方向上，锅炉10的炉膛侧壁或角上由下至上依次设置有氨煤混合燃烧器7连接口、煤粉燃烧器8连接口、氨氢再燃喷射器6连接口和燃尽风喷口9。氨煤混合燃烧器7通过氨煤混合燃烧器连接口设置在锅炉10的炉膛侧壁或角上。煤粉燃烧器8通过煤粉燃烧器连接口设置在锅炉10的炉膛侧壁或角上。氨氢再燃喷射器6通过氨氢再燃喷射器连接口设置在锅炉10的炉膛侧壁或角上。

氨煤混合燃烧器连接口、煤粉燃烧器连接口均设置在主燃烧区11。氨氢再燃喷射器连接口设置在再燃区12。燃尽风喷口9设置在燃尽区13。等离子体炬14设置于氨煤混合燃烧器7内部。

如图1所示，所述锅炉10炉膛布置如下：

(1)主燃烧区11下面两层布置氨煤混合燃烧器7，上面布置若干层煤粉燃烧器8，氨煤混合燃烧器11和煤粉燃烧器8均为浓淡分离低氮燃烧器。氨煤混合燃烧器7布置在下面两层有利于增加氨气在主燃烧区11内的停留时间，提高燃尽率，同时提高锅炉低负荷时的稳燃效果；

(2)再燃区12布置一层氨氢再燃喷射器6，该层氨氢再燃喷射器6并联后总管与等离子体-热协同裂解器4出口连接，氨氢再燃喷射器6使用热一次风助燃；

(3)燃尽区13布置若干层燃尽风喷口9，燃尽风使用热二次风。

氨气分两路通入炉膛燃烧，一路经氨煤混合燃烧器7进入主燃烧区11与煤混燃，一路经等离子体-热协同裂解器4裂解成氨氢混合气后通过氨氢再燃喷射器6进入炉膛再燃区12再燃并还原NOx。

锅炉采用氨氢一体再燃脱硝技术，主燃烧区11过量空气系数＜1，再燃区12过量空气系数＜1，燃尽区13过量空气系数＞1。

(1)主燃烧区11进行氨煤混燃，为降低主燃烧区11生成的NOx浓度，氨煤混合燃烧器7和煤粉燃烧器8均采用浓淡分离低氮燃烧器，主燃烧区过量空气系数为0.9～1.0，停留时间0.5s～1s；

(2)再燃区12利用氨氢混合气和主燃烧区11富燃燃烧生成的CO、H₂、CH_i、NH_i等可燃气体的混燃还原主燃烧区11生成的NOx，同时抑制新的NOx生成，再燃区12过量空气系数为0.9～0.95，停留时间0.4s～0.6s，温度为1100℃～1300℃，以控制热力型NOx的生成；

(3)燃尽区13过量空气系数为1.15～1.25，保证煤粉和氨气的燃尽，停留时间0.4s～0.8s。

所述氨氢再燃喷射器6将氨氢混合气体喷入炉膛再燃区12，实现高效燃烧的同时还原主燃烧区生成的NOx，同时抑制新的NOx生成。为保证氨氢混合气体与烟气的充分混合提高再燃和还原效果，混合气体喷入炉膛的速度为80m/s～100m/s。

所述等离子体-热协同裂解器4同时使用等离子体裂解和热裂解技术对氨气进行在线裂解制氨氢混合气，可以降低能耗提高裂解效率。如图2所示，所述裂解器4采用同轴套筒结构，包括内筒和外筒，内筒内部布置等离子体放电装置4-4和催化剂4-3，内筒作为第一氨气通道4-2，外筒与内筒之间的空间为高温烟气通道4-1，向高温烟气通道4-1通入高温烟气作为催化剂加热热源，将催化剂加热至400℃～500℃。例如，等离子体放电装置4-4布置于内筒的内壁上，第一氨气通道4-2和催化剂4-3位于等离子体放电装置4-4内部。

所述等离子体-热协同裂解器4通过调节等离子体放电装置4-4的放电功率(100kW～500kW)和高温烟气流量控制氨气裂解速率实现对裂解器出口氨氢混合气体中氢气比例的调节，氢气比例为1％～20％连续可调。

如图3所示，所述氨煤混合燃烧器7内部助燃空气(热一次风)通道7-1上布置等离子体炬14，用于电离助燃空气，使其产生高浓度的O和OH自由基等强氧化成分，锅炉10启动时先点燃氨气再逐步引燃浓侧煤粉和淡侧煤粉。等离子体炬14加载在助燃空气侧，可以避免氨气对等离子体炬电极的快速腐蚀提高设备使用寿命。氨煤混合燃烧器7内部布置有等离子体炬14、助燃空气通道7-1、第二氨气通道7-2、浓风粉通道7-3和淡风粉通道7-4；助燃空气通道7-1位于氨煤混合燃烧器7的内部中心，等离子体炬14布置在助燃空气通道7-1上，助燃空气通道7-1外侧布置一圈均匀分布的第二氨气通道7-2，第二氨气通道7-2***有套管支撑，套管外侧再依次布置浓风粉通道7-3和淡风粉通道7-4。

锅炉掺烧氨气比例(热量比例)为0％～30％连续可调，其中通过氨煤混合燃烧器7进入炉膛主燃烧区的氨气占比为90％～95％，通过等离子体-热协同裂解器4在线裂解后经氨氢再燃喷射器6进入炉膛再燃区的氨气占比为5％～10％。等离子体-热协同裂解器4的入口和每台氨煤混合燃烧器7的入口均设有流量调节装置，流量调节装置与DCS控制中心连接。

所述氨氢一体再燃技术脱硝效率能达到80％以上，主燃烧区11使用浓淡分离低氮燃烧器进行富燃燃烧可控制主燃烧区11生成的NOx浓度低于250mg/Nm³(干基，6％O2)，两者结合可以实现炉膛出口NOx超低排放，代替现有的SNCR和SCR技术。

所述烟气连续在线监测装置15设置于锅炉省煤器16出口，包括NOx浓度传感器和NH₃浓度传感器，用于测量省煤器出口烟气中NOx和氨逃逸浓度，并与DCS控制中心连接。

所述高温烟气温度为700℃～800℃，由尾部烟道经引出管道引出(具体引出位置根据不同类型锅炉受热面布置情况确定)经炉烟风机5送入等离子体-热协同裂解器4加热催化剂后回流至尾部烟道，引出管道设有流量调节装置，流量调节装置与DCS控制中心连接。

所述的氨气供给装置包括液氨储罐1、液氨泵2、两级换热蒸发器3，两级换热蒸发器3包括第一级换热蒸发器和第二级换热蒸发器。液氨从液氨储罐1出来后经液氨泵2进入第一级换热蒸发器，第一级换热蒸发器和第二级换热蒸发器串联连接。第一级换热蒸发器和第二级换热蒸发器的加热热源分别采用电厂循环水和低压蒸汽，第二级换热蒸发器的氨气出口分别与氨煤混合燃烧器7前氨气总管和等离子体-热协同裂解器4入口连接，出口氨气温度为45℃～65℃。

本实用新型所述***的运行调整方法，包括如下过程：

(1)燃煤锅炉启动时，由氨气供给装置先将氨气通入氨煤混合燃烧器7，利用等离子体炬14活化助燃空气将氨气点燃并稳定燃烧；

(2)将煤粉通入氨煤混合燃烧器7，利用氨气火焰点燃煤粉，逐步增加氨气和煤粉通入量给炉膛升温；

(3)炉膛温度上升后再逐步投入上面的煤粉燃烧器8燃烧并停用氨煤混合燃烧器7中的等离子体炬14，实现大比例的氨煤混合高效自持燃烧；

(4)启动等离子体-热协同裂解器4和氨氢再燃喷射器6，进行氨气的在线裂解和氨氢混合气再燃脱硝；

(5)DCS控制中心接收到烟气连续在线监测装置15实时反馈的省煤器16出口烟气中NOx浓度和NH₃浓度，及时调整等离子体-热协同裂解器4的等离子体放电功率和高温烟气流量调节裂解器出口氨氢混合气比例，在动态调节后实现烟气中NOx浓度满足超低排放要求(NOx≤50mg/Nm³干基，6％O2)，尾部氨逃逸不超标；

(6)NOx浓度或氨逃逸过高，超出等离子体-热协同裂解器4调控氨氢混合气中氢气比例极限范围时，调节等离子体-热协同裂解器4入口的氨气流量实现尾气达标排放。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种等离子体辅助燃煤锅炉掺氨燃烧及NOx超低排放***，其特征在于，包括锅炉(10)、氨煤混合燃烧器(7)、煤粉燃烧器(8)、氨氢再燃喷射器(6)、燃尽风喷口(9)、氨气供给装置、等离子体炬(14)、等离子体-热协同裂解器(4)和烟气连续在线监测装置(15)；

氨气供给装置的出口管道分成两路，一路依次连接等离子体-热协同裂解器(4)和氨氢再燃喷射器(6)，另一路连接氨煤混合燃烧器(7)；等离子体炬(14)设置于氨煤混合燃烧器(7)内部；

锅炉(10)的顶部连接尾部烟道，在尾部烟道内设置有烟气连续在线监测装置(15)；所述锅炉(10)的炉膛内部由下至上依次分为主燃烧区(11)、再燃区(12)和燃尽区(13)；

锅炉(10)的炉膛侧壁或角上由下至上依次设置有氨煤混合燃烧器连接口、煤粉燃烧器连接口、氨氢再燃喷射器连接口和燃尽风喷口(9)；氨煤混合燃烧器(7)通过氨煤混合燃烧器连接口设置在锅炉(10)的炉膛侧壁或角上；煤粉燃烧器(8)通过煤粉燃烧器连接口设置在锅炉(10)的炉膛侧壁或角上；氨氢再燃喷射器(6)通过氨氢再燃喷射器连接口设置在锅炉(10)的炉膛侧壁或角上；

氨煤混合燃烧器连接口和煤粉燃烧器连接口均设置在主燃烧区(11)；氨氢再燃喷射器连接口设置在再燃区(12)；燃尽风喷口(9)设置在燃尽区(13)。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述的氨气供给装置包括液氨储罐(1)、液氨泵(2)和两级换热蒸发器(3)；两级换热蒸发器(3)包括第一级换热蒸发器和第二级换热蒸发器；液氨储罐(1)依次连接液氨泵(2)第一级换热蒸发器和第二级换热蒸发器入口；第二级换热蒸发器出口管道分成两路，一路依次连接等离子体-热协同裂解器(4)和氨氢再燃喷射器(6)，另一路连接氨煤混合燃烧器(7)。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述等离子体-热协同裂解器(4)包括内筒和外筒，外筒同轴套设于内筒外部，内筒内部布置有等离子体放电装置(4-4)和催化剂(4-3)，内筒内设有第一氨气通道(4-2)，外筒与内筒之间的空间为高温烟气通道(4-1)。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，氨煤混合燃烧器(7)内部布置有等离子体炬(14)、助燃空气通道(7-1)、第二氨气通道(7-2)、浓风粉通道(7-3)和淡风粉通道(7-4)；助燃空气通道(7-1)位于氨煤混合燃烧器(7)的内部中心，等离子体炬(14)布置在助燃空气通道(7-1)上，助燃空气通道(7-1)外侧布置一圈均匀分布的第二氨气通道(7-2)，第二氨气通道(7-2)***有套管支撑，套管外侧再依次布置浓风粉通道(7-3)和淡风粉通道(7-4)。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述锅炉(10)炉膛布置如下：

(1)主燃烧区(11)下面两层布置氨煤混合燃烧器(7)，上面布置若干层煤粉燃烧器(8)；

(2)再燃区(12)布置一层氨氢再燃喷射器(6)，该层氨氢再燃喷射器(6)并联后的总管与等离子体-热协同裂解器(4)出口连接；

(3)燃尽区(13)布置若干层燃尽风喷口(9)。

6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，锅炉省煤器(16)位于尾部烟道内，所述烟气连续在线监测装置(15)设置于锅炉省煤器(16)出口，所述烟气连续在线监测装置(15)包括NOx浓度传感器和NH₃浓度传感器。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述NOx浓度传感器和NH₃浓度传感器均与DCS控制中心连接。

8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，尾部烟道经引出管道依次连接炉烟风机(5)、等离子体-热协同裂解器(4)和尾部烟道，引出管道设有流量调节装置。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述流量调节装置与DCS控制中心连接。