中小型循环流化床锅炉低氮燃烧无氨脱硝方法与流程

1.本发明涉及循环流化床低氮燃烧技术领域，特别是涉及一种中小型循环流化床锅炉无氨低氮燃烧脱硝方法。


背景技术：

2.循环流化床锅炉是一种洁净度较高的煤燃烧设备，主要结构包括燃烧室和循环回炉。循环流化床锅炉采用流态化燃烧，燃烧过程中产生的烟气中含有氮氧化物(no
x
)，根据氮氧化物产生的机理不同可以分为快速型、热力型和燃料型氮氧化物。快速型氮氧化物是燃料燃烧分解时所产生的中间产物与n2反应生成，热力型氮氧化物是燃烧过程中空气中的n2在高温下氧化生成，燃料型氮氧化物是燃料中所含有机氧化合物在燃烧时氧化生成。在燃煤锅炉中，快速型氮氧化物的含量较少，主要是热力型和燃料型氮氧化物，而这两种氮氧化物的产生和含量均与燃烧温度有密切关联。燃烧温度愈高则这两种类型的氮氧化物的含量越大，反之则越小。尤其是热力型氮氧化物受燃烧温度影响更明显。
3.为达到排放标准，需对烟气进行脱硝处理。目前，最常用的脱硝技术是scr(选择性催化还原)技术和sncr(选择性非催化还原)技术，这两种技术都属于燃烧后控制，虽然具有较高的脱硝效率，但是设备购置成本、运行成本和维护成本较高。现有技术中也有对燃烧过程进行控制，降低燃烧后产生的烟气中的氮氧化物。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述问题，提供一种中小型循环流化床锅炉无氨低氮燃烧脱硝方法，通过对燃烧工艺进行调整，提高脱硝效率和燃料使用率，降低设备改造成本。
5.一种中小型循环流化床锅炉无氨低氮燃烧脱硝方法，所述中小型循环流化床锅炉为蒸汽产能为35
‑
130t/h的循环流化床锅炉；所述循环流化床锅炉包括炉膛、旋风分离器和返料器；所述炉膛为燃料燃烧提供场所，所述旋风分离器用于对炉膛燃烧排出的烟气进行气固分离，所述返料器用于将回收的燃料返回炉膛；
6.所述炉膛的底部设有若干个一次风进风口，用于通入一次风；所述炉膛的侧壁上设有若干个二次风进风口，用于通入二次风；所述炉膛的上端与所述旋风分离器的上端连通；所述旋风分离器的下端与所述返料器连通；所述返料器的固体出口与所述炉膛的下端连通；
7.所述一次风进风口设置有风帽，每个风帽的侧面设有18
‑
20个风帽小孔，所述风帽小孔的孔径为8
‑
10mm，风帽小孔相对于水平面向上或向下倾斜，相邻两个风帽小孔的朝向的夹角为38
°‑
42
°
；
8.投入所述炉膛的燃料的粒径≤12mm；通入所述炉膛的一次风占辅助风总量的比例为40％
‑
45％，二次风占辅助风总量的比例为55
‑
60％；循环倍率为18
‑
23；炉膛内的床温为860
‑
890℃，烟气的氧气含量为4
‑
5％，炉膛内过量空气系数≤1.06。
9.循环倍率为：旋风分离器分离出且返送回炉膛的物料重量与给进炉膛的新燃料重
量之比。
10.本发明的无氨低氮燃烧脱硝方法是针对35
‑
130t/h的中小型循环流化床锅炉。申请人发现现在的35
‑
130t/h循环流化床锅炉主流是采用低氮燃烧联合sncr/sncr+scr联合脱硝工艺，上述两种工艺都要使用氨水或尿素进行脱硝反应，而由于35
‑
130t/h炉型设计和负荷不稳的原因，往往脱硝效果不稳定且有严重的氨逃逸现象。本发明正是针对现有35
‑
130t/h循环硫化床脱硝存在的氨逃逸、煤燃尽率高、燃烧效率低和脱硝成本高的问题而提出。
11.申请人发现燃烧过程中工艺参数不当(如煤粒径分布不均、一次风和二次风配比不适、循环倍率设置不当等)会导致流化不均匀，继而导致床温偏差、局部高温点，使得热力型氮氧化物急剧增加。床温860
‑
890℃是循环流化床锅炉较佳的低氮燃烧温度，但即使运行中难以控制温度在此区间，最终导致床温过高或过低。床温过高则会造成炉膛水冷壁等部位结焦加剧和氮氧化物过量生成；床温过低则会导致锅炉启动困难或熄火及燃料燃烧不充分等问题产生。床温和炉膛内氧含量是影响氮氧化物的重要因素。
12.因此，本发明在现有的35～130t/h中小型循环流化床锅炉基础上，保留其原有的基本结构，对风帽上的小孔数量、大小和开口方向进行调整，优化布封，提高炉膛内紊流，增大传热系数，较少燃料颗粒的团聚；降低一次风配比，提高二次风配比，有利于降低床温；提高循环倍率(或提高返料量)，即提高旧燃料用量，旧燃料不及新燃料易燃，有利于降低燃烧温度，并保持温度相对稳定，而且提高循环倍率还可提高燃料的燃尽率。如此，保证床温在860～890℃，减少热力型氮氧化物的产生。同时，通过控制烟气中氧含量在较低水平，燃烧时产生少量一氧化碳，还原氮氧化物，提高脱硝效率。
13.采用本发明的方法在中小型循环流化床锅炉无氨低氮燃烧脱硝，烟气中的氮氧化物可降低至30
‑
40mg/nm3，脱硝效率高于80％，燃料的未燃尽率低于4％。并且，采用该方法基本上无需对现有的中小型循环流化床锅炉结构进行大的结构改造，仅需替换风帽，无需更换老旧设备，大大节省设备成本，为企业带来较大的经济效益。
14.在其中一个实施例中，所述燃料选自：无烟煤、烟煤和褐煤中的一种或两种以上。本发明方法不仅适用于常用的无烟煤，也适用于烟煤和褐煤等燃料。
15.在其中一个实施例中，投入所述炉膛的燃料的粒径8
‑
12mm。
16.在其中一个实施例中，通入所述炉膛的一次风占辅助风总量的比例为45％，二次风占辅助风总量的比例为55％。
17.在其中一个实施例中，每个风帽的侧面设有20个风帽小孔。
18.在其中一个实施例中，风帽小孔的直径为9mm。
19.在其中一个实施例中，相邻两个风帽小孔的朝向的夹角为40
°
。
20.在其中一个实施例中，循环倍率为21
‑
23。提高循环倍率/返料量，有助于降低燃烧温度，避免温度过高产生大量热力型氮氧化物，同时还可以提高燃料燃尽率，降低燃料成本。
21.在其中一个实施例中，所述旋风分离器的上端设有气体出口，所述气体出口连接竖井烟道，所述竖井烟道用于排出烟气。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
23.本发明的中小型循环流化床锅炉无氨低氮燃烧脱硝方法，烟气中的氮氧化物可降
低至30
‑
40mg/nm3，脱硝率高于80％，燃料的未燃尽率低于4％。采用该方法基本上无需对现有的中小型循环流化床锅炉结构进行大的结构改造，仅需替换风帽，无需更换老旧设备，大大节省设备成本，为企业带来较大的经济效益。
附图说明
24.图1为实施例中循环流化床锅炉的结构示意图。
25.图2为实施例中风帽的结构示意图。
26.图中，100、炉膛，110、风帽，111、风帽小孔，200、旋风分离器，300、返料器，400、竖井烟道。
具体实施方式
27.为了便于理解本发明，下面将结合较佳的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
29.实施例1
30.一种35t/h循环流化床锅炉无氨低氮燃烧脱硝方法。如图1所示，该循环流化床锅炉包括炉膛100、旋风分离器200和返料器300，炉膛100为燃料燃烧提供场所，旋风分离器200用于对炉膛燃烧产生的烟气进行气固分离，返料器300用于返回旧的燃料。炉膛100的底部设有一次风进风口，用于通入一次风；炉膛100下端的侧壁设有二次风进风口，用于通入二次风。炉膛100的上端与旋风分离器200的上端连通，旋风分离器200的下端与返料器300连通，返料器300的固体出口与炉膛100的下端连通。旋风分离器200的上端还设有气体出口，气体出口连接竖井烟道400。炉膛100内燃烧后的烟气中夹带燃料颗粒，在旋风分离器200内进行气固分离，气体进入竖井烟道400排出，固体进入返料器300内。
31.一次风进风口设置有风帽110，每个风帽110的侧面设有20个风帽小孔111，风帽小孔111均匀间隔分布，风帽小孔111的孔径为9mm，相邻两个风帽小孔111的朝向夹角为40
°
(如图2)，即一个风帽小孔111的开口向上倾斜20
°
(相对于水平面的倾斜角度)，其相邻的风帽小孔111的开口向下倾斜20
°
。炉膛底部的风帽数量为106个，风帽间距为200mm
×
165mm。
32.本实施例中采用无烟煤作为燃料，粒径为8
‑
12mm，循环倍率设计值为21
‑
23。通入的一次风和二次风的比例分别为45％和55％。炉膛内的床温为860～890℃，烟气中的氧气含量为4
‑
5％，炉膛内过量空气系数≤1.06。
33.采用本实施例的方法，竖井烟道出口处烟气中的氮氧化物含量为≤50mg/nm3，脱硝率为≥80％。燃料的未燃尽率为≤4％。
34.实施例2
35.一种45t/h循环流化床锅炉无氨低氮燃烧脱硝方法。该循环流化床锅炉的结构与实施例1中35t/h循环流化床锅炉基本相同，炉膛的尺寸有所差异，以满足产能的需求。炉膛底部的风帽数量为156个，风帽间距为200mm
×
165mm。
36.本实施例中采用烟煤作为燃料，粒径为8
‑
12mm，循环倍率设计值为21
‑
23。通入的一次风和二次风的比例分别为45％和55％。炉膛内的床温为860～890℃，烟气中的氧气含量为4
‑
5％，炉膛内过量空气系数≤1.06。
37.采用本实施例的方法，竖井烟道出口处烟气中的氮氧化物含量为≤50mg/nm3，脱硝率为≥80％。燃料的未燃尽率为≤4％。
38.实施例3
39.一种130t/h循环流化床锅炉无氨低氮燃烧脱硝方法。该循环流化床锅炉的结构与实施例1中35t/h循环流化床锅炉基本相同，炉膛的尺寸有所差异，以满足产能的需求。炉膛底部的风帽数量为216个，风帽间距为200mm
×
165mm。
40.本实施例中采用烟煤作为燃料，粒径为8
‑
12mm，循环倍率设计值为21
‑
23。通入的一次风和二次风的比例分别为45％和55％。炉膛内的床温为860～890℃，烟气中的氧气含量为4
‑
5％，炉膛内过量空气系数≤1.06。
41.采用本实施例的方法，竖井烟道出口处烟气中的氮氧化物含量为≤50mg/nm3，脱硝率为≥80％。燃料的未燃尽率为≤4％。
42.对比例1
43.一种35t/h循环流化床锅炉无氨低氮燃烧方法，与实施例1的区别在于，每个风帽上风帽小孔的数量为8个，风帽小孔的直径为15mm，且开口均为水平朝向。
44.采用本对比例的方法，竖井烟道出口处烟气中的氮氧化物含量为≤100mg/nm3，脱硝率为50
‑
60％。燃料的未燃尽率为≤5％。
45.对比例2
46.一种35t/h循环流化床锅炉无氨低氮燃烧方法，与实施例1的区别在于，一次风和二次风的比例分别为60％和40％。每个风帽上风帽小孔的数量为8个，风帽小孔的直径为15mm，且开口均为水平朝向。
47.采用本对比例的方法，竖井烟道出口处烟气中的氮氧化物含量为80
‑
120mg/nm3，脱硝率为45
‑
55％。燃料的未燃尽率为≤5％。
48.对比例3
49.一种35t/h循环流化床锅炉无氨低氮燃烧方法，与实施例1的区别在于，循环倍率为15
‑
16。每个风帽上风帽小孔的数量为8个，风帽小孔的直径为15mm，且开口均为水平朝向。
50.采用本对比例的方法，竖井烟道出口处烟气中的氮氧化物含量为≤120mg/nm3，脱硝率为30
‑
40％。燃料的未燃尽率为≤6％。
51.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
52.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。