喷射氮氧化物还原剂的方法和装置的制作方法

专利名称：喷射氮氧化物还原剂的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种降低炉子中燃烧含碳燃料所产生的烟气中的氮氧化物浓度的方法和装置。更确切地说，本发明是通过向烟气中引入还原剂来降低氮氧化物的浓度。本发明还涉及一种产生蒸汽的锅炉，特别是循环流化床锅炉，该锅炉利用上述方法和/或装置来改善氮氧化物的还原。
背景技术：
在废气或烟气中的氮氧化物(NOX)排放物释放到大气之前对其进行还原的问题已经在通过燃料燃烧产生能源的环境保护领域进行了许多专题讨论。由于NOX排放物涉及各种环境问题，因此使燃烧系统释放的NOX最少是一个正在不断探索的问题。
很显然，氮氧化物的排放物来自于任何存在空气和/或使用含氮燃料的燃烧反应。燃料的流化床燃烧是已知技术，并且由于其相对低的操作温度使其在减少氮氧化物的排放物方面具有优势。在流化床中，燃烧空气一般通过压力通风系统引入并通过空气分配栅来分配。燃料、流化颗粒和可能的吸收剂、例如石灰石或白云石被流化，并且在炉中通常大约700-1200℃的温度范围内进行反应。
在蒸汽锅炉中，通常使用位于燃烧室即炉子中的传热表面，和燃烧室下游的对流部分来从热气体和固体颗粒(如果有的话)中回收热量。在燃烧室中，传热表面可以处在四周的壁上，例如该壁可以是膜式水冷壁，特别当需要大的传热表面时，它也可作为内部传热表面位于燃烧室的气体空间中，例如，作为翼形壁管板或奥米伽(omega)管板。所涉及的该翼形壁管板和奥米伽管板具有特定的结构，它能够耐受通常的恶劣条件，例如流化床锅炉燃烧室中的条件。
在燃料燃烧过程中，氮氧化物是由空气中的热固定氮和燃料氮变形而产生的。在高温下(大约950℃)有助于前一个反应，而低温对后一个反应有较大的影响，例如，在流化床燃烧系统中一般会发现后者这样的情况。
美国专利US-3900554建议通过向流出气流中喷入氨(NH3)来从自传统炉子中排出的烟气中去除氮氧化物。美国专利US-3900554中讨论的应用该方法的主要问题是确保还原剂与烟气进行充分的混合，以及在最佳反应温度下有一个充分的保留时间。
欧洲公开申请EP-0176293建议在循环流化床反应器(CFB反应器)中通过在烟气进入离心分离器前立即将氨喷入该烟气流中的方法来使用NH3控制NOX。通过这种方法可使还原剂与烟气获得较好的混合，但是保留时间可能仍然太短。而且，反应温度会很低，特别是在低负荷的情况下。
此外，它还建议通过利用位于炉子自身壁上各个位置处的喷嘴引入还原剂来提供较长的保留时间和较高的反应温度。但是，这种方法使还原剂进入炉子的渗透性相当小，炉子中心区域的主要气流没有充分地与还原剂混合。特别是在快速流化床反应器中，向下流动的固体颗粒的密集层趋向于靠近炉壁形成。这个层防止气体通过壁引入。由于喷入氨基还原剂、例如氨，在流化床反应器中还存在在沿着壁积聚的固体颗粒上形成NOX的可能性。
美国专利US-4181705建议在流化床燃烧系统中除了引入燃料和用于流化和燃烧的空气外，还引入氨或释放氨的化合物。然而，这种方法可能存在温度太高而使氨在与燃烧过程中产生的氮氧化物接触之前就发生氧化或分解的危险。
美国专利US-4115515建议通过在烟气路径中的不同位置上配置一些独立的进气管和管状喷射器结构来引入氨以便减少氮氧化物的排放，所述的喷射器结构具有相互隔开的小孔或喷嘴。这样，通过在不同的位置上测量气体的温度来确定实际用于喷射氨的特定位置，以便在适当的温度下喷射氨，避免在太高温度下氨的分解。此外，由于同样的原因还可能必须对进气管、管状喷射器和喷嘴进行单独的绝缘或水冷。该喷嘴被设置在喷射器中以便使氨直接地逆流指向气体通道。喷嘴必须覆盖气体通道的整个截面、例如炉子的对流部分或出口，这样可保证氨与气体充分混合。
用于喷射还原剂的一些带有许多喷嘴的且在不同位置横跨过热气体流动通路的装置带给气体通路很多一般情况下应避免的附加障碍，例如对空间的消耗、干扰气体的流动、并且还必须经常进行清洁。
迄今为止，对喷射还原剂的装置的位置还没有提出简单且耐用的解决方案。目前特别需要发现一种向炉子中喷射还原剂的改进的简单方法和喷射时对还原剂进行充分冷却的方法。
发明概述本发明的一个目的是提供一种在燃烧工艺中减少进入大气的氮氧化物排放物的方法和装置，其中该方法和装置可充分还原氮氧化物并且克服了上述讨论的已知方法的缺点。
本发明另一个特定的目的是提供一种在适当的温度下将还原剂引入炉子内热气体中的方案。
本发明的另一个目的是提供一种使还原剂与炉子中的燃烧气体进行充分混合的方案。
本发明的另一个目的是提供一种消耗空间较小的将还原剂均匀引入气流中的装置。
本发明的另一个目的是提供一种具有经改进的氮氧化物排放物还原设施的流化床蒸汽发生锅炉系统。
本发明的这些和其他目的是通过提供一种将还原剂经位于炉子内的内部传热表面中的装置引入炉子的方法和装置而实现的。由于引入时传热表面以相当低的温度水平保持还原剂的温度，因此提供了一个很好的基础，由此还原剂可以与炉子内向上流动的气流进行充分的混合。
本发明的方法和装置可以用于减少在燃烧系统中燃烧含碳燃料所产生的烟气中的氮氧化物的浓度，所述的燃烧系统具有其内带固体流化床的炉子，其中在所述的炉子内(a)进行燃烧反应并产生包含氮氧化物的热气体，所述的热气体在炉子中主要向上流动；(b)内部传热表面位于炉子内，用于从热气体和固体颗粒中吸收热量；(c)将氮氧化物还原剂引入炉子中，减少热气体中氮氧化物的浓度，并且(d)将烟气从炉子中排放出去。
通过位于内部传热表面中的喷射装置将还原剂喷入炉子中，由此在引入还原剂时以相当低的温度水平保持还原剂的温度，例如将其保持在100-600℃，并且使该还原剂与主要向上流动的热气体进行充分的混合。将氮氧化物还原剂引入炉子中的装置整体地与内部传热表面相连。
本发明产生蒸汽的锅炉包括一个炉子，该炉子的内部传热表面具有用于将氮氧化物还原剂引入炉子中的装置。
在本发明中“内部传热表面”一词用于设置在炉子气体空间中的传热表面。根据本发明的最佳实施例，该传热表面至少在三面被主要向上流动的热气体围住，最好在四面，即四周全部被围住。
根据本发明的第一个优选实施例，该内部传热表面包括至少一个奥米伽板。奥米伽板是由在顶部相互叠加并焊接在一起的平行蒸汽管形成的。奥米伽板中各管壁一般具有大致为正方形或长方形的截面，此截面至少有两个相对的外侧边是平行和平面的，以便形成奥米伽板的板壁。该截面另外两个相对的外侧边、即管子的连接侧边成形为使相邻两管能够在连接侧边通过例如焊接的方式连接起来。
奥米伽板的管子通常在其连接侧的中间有一个与管子平行的槽。当将两个管子连接起来时，在这些槽之间形成空腔或中空的空间，所述的这些槽与各个管平行。
根据本发明的一个实施例，用于将还原剂引入炉子的装置可以通过在板的两管之间至少一个空腔或中空空间中设置还原剂供给通道而整体地形成在奥米伽板的结构中。该供给通道可包括插入中空空间中的独立管。另外，用作某些用途的中空空间本身可形成供给通道。
用于从供给通道或中空的空间中将还原剂喷入炉子中的喷嘴、小孔或开口最好能够设置在连接管之间的焊接部位处。
奥米伽板一般安装在炉子的上部以便使其从第一炉壁经过炉腔达到对面的炉壁。由平行的、相互叠加的管形成的奥米伽板一般由炉壁和/或其他位于炉子外侧的支撑装置支撑，而管子的端部经过炉壁伸到炉子的外侧。这样，奥米伽板形成具有基本为平面垂直侧壁的内部分隔壁部分。
最好将一些喷嘴设置在奥米伽板的每个平面垂直侧壁上。这些喷嘴可以布置成垂直或水平的几行，但最好以避免不必要的重叠喷射的方式将它们分散布置在平板上。一般的以一水平行排列的喷嘴相互间的距离为约200-1500mm，最好为500-1200mm，而连续的各水平行之间的距离为约100-500mm。另外，奥米伽板还可以分别在其顶部和底部有一排喷嘴。这种顶部或底部喷嘴在板的顶端和/或底端或板的边缘上被设置在防腐蚀的层中。
一般在炉子中设置至少两个垂直的奥米伽板，该板是由几排其顶部互相连接的水平管形成的。例如，该板从炉子的前壁延伸到后壁。在炉子中可以以相互叠加的形式、例如以处在不同的垂直高度上的形式设置两个或更多的奥米伽板。此外，还能够以一定的相互间距及相同的垂直高度来设置两个或更多的平行奥米伽板。
根据本发明另一个优选的实施例，内部传热表面可以包含至少一个翼形壁，因此，将还原剂引入炉内的装置可以与翼形壁结构形成一个整体。
水管或蒸汽管，例如传统的圆形截面管通过翅片与翼形壁连接起来提供一种壁面或类似板状的结构。翼形壁通常通过其顶端和底端仅与炉壁和/或炉顶相连。该翼形壁一般垂直于炉壁设置。翼形壁的设置允许热气体至少在三个侧面通过此翼形壁。通常在翼形壁和炉壁之间还有一个空间，使得热气体在紧靠炉壁的第四侧通过翼形壁。
根据本发明，引入还原剂的装置可以通过将还原剂的供给管线平行地连接到翼形壁的至少一个管子上来与翼形壁结构形成一个整体。该供给管线可以设置在相邻的管子之间，可能形成连接所述管子的翅片的一部分。这样，开口或喷嘴例如以大约100-500mm的垂直距离被设置在供给管线上，以便将还原剂喷射入炉子中。
根据本发明，另一种或附加的还原剂供给管线可以设置在一些或全部管子的内部。当将引入还原剂的喷射装置连接在翼形壁管子的端头或边缘时，这种结构特别适用。供给管线分别沿着所述管线和管子的连接表面连接到管子的内壁上。开口设置在管线和管子壁的连接表面上，以便从管线中向炉内喷射还原剂。供给管线插入翼形壁的第一边缘管，该伸入炉子中心区域一半路程的管子可以用来以与紧靠炉子中心部分的翼形壁主板平行的方向喷射还原剂。
如上所述，本发明提供了一种净化蒸汽锅炉、特别是循环流化床型锅炉的燃烧气体的方法。这种锅炉一般包括一个由蒸发水/蒸汽管壁形成的反应室或炉子。而反应室还包括从反应室中抽吸额外热的内部传热元件。此外，一个烟气对流部分被可操作地连接到反应室中。蒸汽的产生和燃烧气体的净化包括下述步骤-在燃烧室中维持燃烧反应，以便产生包含氮氧化物的热气体；
-通过管壁和内部传热元件从反应室中的热气体和固体颗粒中回收热，所述的传热元件包括用作热传递介质的管子；-同时通过使热气体与和传热元件在结构上形成一体的喷射装置之喷嘴喷出的还原剂接触来还原氮氧化物；并且-从反应室中排除热烟气，并使它们进入烟气对流部分。
本发明的优点之一在于通过将还原剂的喷射装置与传热元件形成一体而得到一种用于喷射还原剂的简单并且耐用的结构。无需在热气体路径中形成其它复杂且消耗空间的障碍结构。另一个优点是冷却结构避免了还原剂的分解。
再一个优点是采用本发明的方法和装置，由于一些喷嘴或开孔可容易地设置，以便提供深深地渗入炉子内的射流并且使该射流基本上覆盖了主要热气流的整个截面区域，从而能够确保还原剂与热气体的充分混合。
还原剂一般能够从奥米伽板的四周引入，即沿两个水平方向和两个垂直方向。翼形壁允许从至少三个侧面有效地引入还原剂。最好将90％的喷嘴设置成沿水平并垂直于主气体流的方向喷射还原剂。引入还原剂的喷嘴还可设置成使水平射流覆盖住炉子水平截面的一个所需部分。另外，最好应使至少90％的还原剂进入炉子的中心区域，即距相邻炉壁至少200mm，最好大于300mm。
通过在热气体流的早期阶段，即在反应室中使用位于内部传热表面上的喷射装置，即使在低负荷的条件下也可得到具有充分保留时间的另一个优点。
根据本发明的一个方面，氮氧化物还原剂，例如氨、尿素或氨前体(ammonia precursor)以一个最佳的温度被喷入反应室(即炉子)内的热燃烧气体中，当使用氨时，该最佳的温度大于700℃，最好在800-1000℃之间。这样引起了热气体中氮氧化物的非催化还原。
除了目前描述的非催化NOX还原步骤外，还有用于氮氧化物催化还原的第二种还原步骤，例如处在对流部分的炉子下游在热气体的温度降低到如175-600℃、最好为250-500℃的一个位置。
可以根据工厂产生蒸汽的负荷来选择锅炉传热表面上各处的喷射位置，这样可确保足够低的喷射温度，并确保在蒸汽锅炉系统的全部操作条件下维持足够的氨保留时间。根据本发明，当反应室下游的其他可能的喷射位置处的温度太低时，在反应室中与奥米伽管板或翼形壁管板形成一体的还原剂喷射装置特别有利于低负荷的条件。
应该清楚，任何已知的氮还原剂都可以应用在本发明中，但是，还原剂最好从主要由含胺制剂、氨、尿素或生成氨的前体构成的一组中选择。
本发明可以用作从基本上任何可燃燃料的反应中排出的热气体中降低氮氧化物含量的方法和装置，所述的可燃燃料包括固体燃料、煤泥、气体燃料等。
附图简述根据下述参照附图的描述将能够更清楚本发明的上述和其他目的、特性及优点。


图1是包括本发明NOX还原装置的产生蒸汽的循环流化床锅炉的纵向简化视图；图2a是本发明翼形壁结构的局部放大图；图2b是本发明另一翼形壁结构的局部放大图；图3a是本发明从奥米伽板管箱顶部看去的立体图；以及图3b是奥米伽管板的放大截面图。
发明详述图1示出了本发明的优选实施例，该图绘出了蒸汽发生锅炉10。该蒸汽发生锅炉是一种带有反应器室或炉子11的循环流化床燃烧室，该反应器室或炉子中带有固体颗粒快速流化床。颗粒分离器12通过出口13与炉子11的上部相连以便从烟气中分离排出的固体床材料。回流管14将分离器与炉子的下部相连以便回收分离出的床材料。对流部分15与颗粒分离器的气体出口相连。内部传热表面6、16’和17位于炉子中以便在其中产生蒸汽。
可燃材料、如含碳燃料，不可燃的床材料，例如沙子、可能的添加剂和循环材料被引入炉子中；此外，燃烧可燃材料的一次空气和二次空气也被引入炉子中。通过炉栅18和风室20引入流化气体的装置被设置在炉子的底部，以便加快反应器室中固体颗粒床的流化。反应器室的气体出口13设置在反应器室11的最上部，以便从反应器室中排出烟气和烟气中所夹带的固体颗粒。固体颗粒在颗粒分离器12中从排出的烟气中分离出来，并且净化了的气体被排入对流部分15。从烟气中分离出来的固体颗粒以传统的方法经回流管14再循环进入反应器室11。
热燃烧气体和其所夹带的固体颗粒流如箭头22所示从底部朝着位于反应器室或炉子11上部的出口13上升。一些固体颗粒已经在反应器室内从气体中分离出来，并且主要沿着反应器室的壁24、26如箭头28所示降落下来。
反应器室壁24、26的上部最好为用作产生蒸汽的蒸发表面的所谓膜式管壁。该壁的最下部砌有耐火材料衬。另外，蒸汽锅炉通常包括不同类型的传热表面，例如附加的蒸发器、过热器和再热器，它们可以位于反应器室自身内和/或对流部分中，但是它们还可以位于颗粒分离器或颗粒回流管中。
图1图示了反应器室内的两种内部传热表面，即所谓的奥米伽管板16、16’和翼形壁管板17。该板被设计成能耐受快速流化床炉子中恶劣条件的特殊结构，使热气体/固体悬浮物可连续地流过传热表面。
为了降低热烟气中氮氧化物的浓度，还原剂、最好为NH3、在大于700℃、最好是在800-1000℃的温度下被注入热气体中。在这样的温度下，不需催化即可发生NOX和NH3之间的还原反应，因而不需要独立的较大催化剂所消耗的空间。
图1示出了与奥米伽管板16、16’和翼形壁管板17成整体的用于引入氮氧化物还原剂的装置30、30’和32。为了便于示出该技术，这里示出的喷射装置30、30’是垂直向上或向下引入还原剂的。该喷嘴最好以大致为水平的方向引入还原剂。如图1所示用于向反应器室中的传热结构喷射氮氧化物还原剂的整体装置30、30’和32的主要优点是得到一种紧凑、耐久和冷却的结构，以确保在足够(高)的温度下喷射，并确保还原剂的足够(长)的保留时间。需要对喷射装置进行冷却以避免还原剂在高温下的分解。
与通过炉壁上的喷嘴喷入的还原剂相比，通过内部传热表面16、16’、17向主要向上流动的气体流22中的喷射还提供了还原剂和气体的更好的混合效果。沿着炉壁的固体颗粒的重物流28会避免还原剂渗入炉子深处。
图2a和图2b示出了在使用翼形壁管板作为还原剂喷射装置的底部时实现本发明的两种方法。图2a示出了翼形壁管板17的一部分的局部截面放大图。该翼形壁板17由平行的水管或蒸汽管34构成，这些管子并列连接起来，形成一种类似于板的结构。相邻的管子由一个扁平的金属板连接，即由所谓的翅片36连接。该翅片焊接在相邻的管子上形成一种刚性结构。如图1所示，翼形壁管板17在其下端与炉子的前壁24相连，因此，翼形壁的下部分38伸入炉子大约1-2m的距离，在此管子基本是水平的。翼形壁管板的上部40向上伸出形成一个长的垂直板，这部分的管子基本是垂直的。翼形壁板的垂直部分向上延伸，并通过炉子的顶部42伸出反应室以与其他的蒸汽循环部分、例如与未示出的蒸汽鼓相连。
图2a示出了一种实施方案，其中两个管子34、34”之间的一部分翅片由还原剂供给管44代替。管44有沿着该管相互隔开的喷嘴46，通过这种装置还原剂能够水平地、即基本平行于翼形壁板的法向方向喷入炉中。
图2b示出了另一种实施方案，其中还原剂的供给管48位于翼形壁管板边缘的第一或端部管子34”’的内部。该供给管48的外周壁切向地与管子34”’的内壁相连。喷嘴50设置在管子48和管子34”’的连接表面上，以便将还原剂水平地在翼形壁的平面内从供给管喷入炉子。
图3a示出了适于整体地与还原剂喷射装置连接起来的奥米伽板16、16’、16”。图3a所示的喷射喷嘴52沿板面的法向水平地喷射出还原剂。并且，该图还示出喷嘴54、56垂直向上(54)和向下(56)喷射还原剂。
如图3b所示，奥米伽管板由特定形状的管子58、60制成，当将它们焊接在一起时，这些管子形成一种板结构，它形成基本上均匀或平坦的壁，并具有两个相对的平直侧边62、64。管子58、60的截面基本上是正方形或矩形，并且每个管子的至少两个相对侧边66、68是平直的以便形成奥米伽板的平壁62、64。应用这种技术，能够制成足以长期经受高腐蚀条件的结构，例如当将板横跨过快速流化床锅炉反应室中的主要气流来放置时，这种结构很盛行。
根据图3b所示的本发明的示例性实施例，在每对通过焊接点71相连的相邻奥米伽管58、60之间形成一个附加的空腔70。这些空腔可以用来作为还原剂的供给管线。为了提供一组还原剂喷射喷嘴，通过在相邻奥米伽管之间的焊接处形成一组适当尺寸的开口或喷嘴52。如图3a所示，奥米伽管板可以位于反应室中，因此它们的平直两侧是垂直的。这样，焊接处的开口或喷嘴52基本上水平地喷射还原剂。这些喷嘴以基本上垂直于气体流的方向来提供还原剂喷射流，而该气体流主要沿着奥米伽管板侧边的垂直方向流动。
由于奥米伽管板上腐蚀而产生的危险在其顶部和底部最大，这些端部通常用挡板72来保护。腐蚀挡板与最后的奥米伽管之间的空腔74也可以用作还原剂的供给管线。开口或喷嘴54、56通过挡板并从奥米伽板垂直向上或向下提供喷射流。
如图3a所示，开口或喷嘴52可以在奥米伽板上排成水平的行或垂直的列。开口或喷嘴之间的距离可以根据需要来选择，使其能够选择正确的温度水平，以便在全部工艺条件下喷射还原剂，并且确保气流喷射所需的水平作用距离。
本发明的一个重要优点在于提供了一种结构，通过该结构，还原剂的喷射装置能够位于横跨过反应室中主气流的适当位置上，并且由于在每个喷射装置上带有一些喷嘴，因而能够保证还原剂与气体之间的充分混合。
本发明的另一个重要的优点在于在不同的位置上、且在反应室中具有喷射还原剂的装置，因此能够在温度非常低的各种操作条件下进行喷射。当还原剂的供给管线处在高温下时，必须对其进行冷却来避免还原剂分解。本发明提供了一种基本上不改变反应室中传统结构的形式来将喷射还原剂的装置放置在反应室中并将其冷却的新技术方案。
当将蒸汽锅炉作为循环流化床燃烧设备描述时，应该清楚本发明能够用于以下各种工艺中，即从包含氮氧化物例如煤泥或废燃烧物的热蒸汽中抽吸热，以及如果需要可以将与还原剂供给管线形成一整体的传热表面放置在实际燃烧室或炉子的下游。
此外，还应该清楚包括在所附权利要求的精神和范围内的所述实施例和等同结构的其他改进也被本发明所覆盖。
权利要求
1．一种降低在燃烧设备中燃烧含碳燃料所产生的烟气中的氮氧化物浓度的方法，该燃烧设备具有其内带固体流化床的炉子，其中(a)维持炉子中的燃烧反应并产生含有氮氧化物的热气体，所述热气体在炉子中主要向上流动；(b)内部传热表面被设置在炉子中，以便从其中的热气体和颗粒中吸收热量，(c)将氮氧化物还原剂引入炉子中，以便降低热气体中氮氧化物的浓度，并且(d)从炉子中排放出烟气，该方法包括通过设置在内部传热表面上的喷射装置将还原剂引入炉子以使引入处还原剂的温度保持充分低的温度水平并且使还原剂与主要向上流动的热气体充分混合的步骤。
2．一种根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还原剂是氨、尿素或生成氨的前体。
3．一种根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在向上流动的气体温度大于700℃、最好在800-1000℃的位置上将还原剂引入炉子中，以便非催化性地还原氮氧化物。
4．一种根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在烟气温度为175-600℃、最好在250-500℃的位置上将氮氧化物还原剂引入从炉子中排出的烟气中，以便催化性地还原氮氧化物。
5．一种根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过冷却喷射装置将还原剂引入炉子，该喷射装置在结构上是与传热表面、例如位于炉子中心区域的奥米伽板或翼形壁成一体的。
6．一种根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将氮氧化物还原剂从喷射装置喷入炉子中的引入位置处，该氮氧化物还原剂的温度大约为100-600℃。
7．一种根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过一些喷嘴引入氮氧化物还原剂，至少90％的氮氧化物还原剂基本垂直地喷入向上流动的气体流中。
8．一种根据权利要求1所述的方法，其特征在于，氮氧化物还原剂至少在两个不同的垂直高度和至少两个隔开的水平位置上以多个射流的方式引入，由此，相邻的射流被设置成相互间隔开大约200-1500mm、一般为500-1200mm的水平距离，并且连续的水平射流行之间的垂直距离大约为100-500mm。
9．一种根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少90％引入炉子中的氮氧化物还原剂通过所设置的喷射装置在炉子中心区域的主要向上流动的气体流到达其出口之前引入该气体流中，该喷射装置用以从距邻近炉壁至少200mm、最好大于300mm的位置处喷射还原剂。
10．一种降低燃烧设备中所产生的烟气中氮氧化物浓度的装置，该燃烧设备包括一个炉子，其具有(a)维持炉子中的燃烧反应并产生含有氮氧化物的热气体的装置，所述的热气体在炉子中形成主要向上的气体流；(b)位于炉子内部的从主要向上的热气体流中回收热的内部传热表面；(c)将氮氧化物还原剂引入炉子内以便降低热气体中氮氧化物浓度的装置；以及(d)从炉子中排放出烟气的装置，其中将氮氧化物还原剂引入炉子中的装置是与内部传热表面整体连接在一起的，以便在其引入处将还原剂的温度保持在足够低的温度水平，并且使还原剂与向上的热气体流进行充分的混合。
11．一种根据权利要求10所述的装置，其特征在于-内部传热表面包括由焊接在一起的蒸汽管形成的至少一个奥米伽板，以便提供一个在每两个相邻蒸汽管之间具有中空空间或空腔的基本平坦的壁板，以及-还原剂引入装置在结构上是通过下述装置与平面壁板形成一体的-设置在两相邻蒸汽管之间的所述各中空空间或空腔中至少一个该中空空间或空腔中的还原剂供给通道，以及-至少一个设置在两个蒸汽管之间的连接处、例如焊接处的从所述供给通道基本水平地向炉内喷射还原剂射流的喷嘴或开口。
12．一种根据权利要求11所述的装置，其特征在于，一些喷嘴设置在奥米伽板中，该板由水平蒸汽管构成并在相邻管之间的一些中空空间中带有水平供给通道，在至少两个不同的垂直高度上和在至少两个隔开的不同水平位置上，相邻喷嘴以其水平距离大约为200-1500mm、最好为500-1200mm的位置设置，并且连续的水平射流行相互之间的垂直距离大约为100-500mm。
13．一种根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述的奥米伽板在其顶端和底端或边缘处具有垂直喷射还原剂的附加喷嘴。
14．一种根据权利要求10所述的装置，其特征在于，-内部传热表面包括至少一个由水管或蒸汽管形成的翼形壁，因此两个相邻的管通过翅片连接起来，以及-通过下述装置使引入还原剂的装置在结构上与翼形壁形成一个整体-平行于形成翼形壁的管子并与至少一个所述管子连接起来的还原剂供给管线，以及-设置在所述供给管线中以便从所述管线向炉内喷射还原剂的至少一个开口或喷嘴。
15．一种根据权利要求14所述的装置，其特征在于，-还原剂供给管线设置在两个相邻的管子之间，这两个相邻的管子由翅片连接起来，该管线代替翅片的一部分并将这两个相邻管子连接起来。
16．一种根据权利要求14所述的装置，其特征在于，-还原剂供给管线位于至少一个形成翼形壁的管子内部，-供给管线分别沿着所述管线和所述管子的连接表面与所述至少一个管子相连，以及-开口或喷嘴沿着连接表面设置在管线和管子壁上，以便从供给管线向炉内喷射还原剂。
17．一种根据权利要求14所述的装置，其特征在于，提供至少两个具有若干行开口或喷嘴的供给管线，相邻喷嘴以其相互间的水平距离大约为200-1500mm、最好为500-1200mm的位置设置，并且连续的水平射流行之间的垂直距离大约为100-500mm。
18．一种循环流化床型蒸汽发生锅炉，它具有用以燃烧含碳燃料的炉子，该炉子具有(a)在炉子的快速流化床中维持燃烧反应的装置，炉子中的燃烧反应产生含有氮氧化物的热气体，在炉子中所述热气体形成主要向上的气体流和气体流所夹带的固体颗粒；(b)炉子内快速流化床中的内部传热表面，用于从其中抽吸热量；(c)将氮氧化物还原剂引入主要向上流动的热气体流中的装置，以便降低热气体中氮氧化物的浓度，以及(d)从炉子中排出烟气的装置，其中将氮氧化物还原剂引入炉子内的装置与内部传热表面连接为一体，以便在其引入处将还原剂的温度保持在足够低的温度水平，并且使还原剂与主要向上流动的气体进行充分的混合。
19．一种根据权利要求18所述的装置，其特征在于，内部传热表面主要由平行的蒸汽管制成，它包括-至少两个基本上处在相同的竖直面内的奥米伽板，其中一块奥米伽板位于另一块之上且每一个板从一侧炉壁延伸到相对的另一侧炉壁，以及-至少两个基本上以相互间一定的水平距离设置在相同的竖直高度上的奥米伽板，每一个板从一侧炉壁延伸到相对的另一侧炉壁。
20．一种流化床燃烧设备，它具有燃烧燃料、例如废物衍生燃料的炉子，该燃烧设备包括(a)在炉子的流化床中维持燃烧反应的装置，其中的燃烧反应产生含有氮氧化物的热烟气；(b)炉内的传热表面或所述炉子下游的气体通道，用于从热烟气中回收热量；(c)将氮氧化物还原剂引入热烟气中来降低热烟气中的氮氧化物浓度的装置；以及(d)将烟气从燃烧设备中排出的装置。其中将氮氧化物还原剂引入热烟气中的装置是与内部传热表面整体连接在一起的，以便在引入处使还原剂的温度保持到充分低的温度水平，并且使还原剂与热烟气进行充分的混合。
21．根据权利要求20所述的装置，其特征在于，传热表面包括位于炉子内的奥米伽板或翼形壁。
全文摘要
本发明涉及一种降低在燃烧设备中燃烧含碳燃料所产生的烟气中的氮氧化物浓度的改进方法和装置,该燃烧设备具有其内带固体流化床的炉子。炉子中产生的热气体流主要向上流动。炉子内部的传热表面从热气体和热的固体颗粒中回收热量。通过与传热表面连接为一体的喷射装置将氮氧化物还原剂引入炉内,以便在引入处使还原剂的温度保持在充分低的温度水平上,并且使还原剂与主要向上流动的热气体进行充分的混合。
文档编号F23C10/00GK1231720SQ97198326
公开日1999年10月13日 申请日期1997年9月9日 优先权日1996年9月27日
发明者Y·特索, C·乔恩克, Y·李 申请人:福斯特韦勒能源股份公司