一种复合脱硝的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锅炉改进技术领域，更具体而言，涉及一种适用于电站锅炉、工业锅炉等燃烧设备的复合脱硝的方法及装置。
【背景技术】
[0002]氮氧化物(NOx)是燃煤锅炉排放的主要大气污染物之一。燃煤电站锅炉即工业锅炉排放大量的氮氧化物，严重破坏生态环境，威胁人类健康。日益严格的环保法规要求研究开发先进的技术，以减少NOx等污染物的排放。目前，控制NOx排放的措施有两大类，一类是在燃煤燃烧过程中的低NOx燃烧技术，另一类是在燃烧后的烟气脱氮技术，控制其生成或将其还原。
[0003]低NOx燃烧技术，主要包括空气分级燃烧、烟气再循环燃烧、燃料再燃技术和浓淡燃烧器技术。这类技术虽然运行成本较低，锅炉改造简单，但是脱硝效率受限，不能充分达到降低氮氧化物排放的要求。再燃技术改变锅炉的燃烧方式，将80-85%的主燃料在过量空气系数大于I的条件下进行充分燃烧，而其余主燃料在主燃区上方，消耗烟气中的氧气，在过量空气系数小于I的条件下，利用不完全燃烧形成的碳氢化合物将NOx还原为Ns。再燃技术改变了炉膛里的燃烧方式，它的实施效果受燃料特性的限制，且不完全燃烧损失大。
[0004]烟气脱氮技术包括选择性非催化还原反应(SNCR)和选择性催化还原反应(SCR)，这类技术脱氮效率较高，M^IjN2的转化率高，不受燃烧煤种限制，但其缺点是成本过高，系统可靠性较差。相比而言，SNCR技术设备简单，不需要催化剂，运行费用远低于SCR，建设周期短，易于改造。但是SNCR反应温度窗较窄(900°01100°C)，当温度高于1100°C时，NH3被氧化生成NOx，当温度低于900°C时，NH3与NOx的反应速率很低。因此，为了有效脱除烟气中的NOx，需要在合适的温度位置喷入还原剂，并保证喷入的还原剂在适宜的温度区间保持足够的停留时间，同时，保证还原剂与烟气充分混合，在最适宜的反应条件下，SNCR的脱硝率可以达到90%。而在实际应用中，由于烟道内温度迅速降低，温度梯度大，停留时间有限，喷入的还原剂很难与烟气有效混合并充分反应，实际的脱硝效率往往只能达到30?50%。另外，由于反应不充分，未完全反应的氨残留在尾气中，形成较高的氨泄漏，容易腐蚀烟道，造成二次污染。《一种促进选择性催化还原氮氧化物的方法》，公告号为CN101244361A，公开了一种以超细煤粉、天然气或合成气作为SNCR反应的添加剂，降低SNCR反应温度，拓宽温度窗口，然而，超细煤粉的燃尽十分困难，并且很难实现与烟气的良好混合；另外，该实用新型提出以合成气为添加剂，但是未给出合成气的来源和气体成分，并且认为CH4是唯一的有效成分。实用新型专利《添加生物质气化气的选择性非催化还原方法及使用的锅炉》，公开号CN101433800A，提出将生物质气化装置产生的生物质气化气喷射温度在800?950°C的炉膛和水平烟道，以促进SNCR反应的进行，并且提出H2、C0和CH4三种还原性气体的复合气可以有效降低SNCR反应的温度窗口。但是该方法仅将脱氮效率提高到40?60%，与《一种促进选择性催化还原氮氧化物的方法》原理类似，二者仅仅以促进剂改善SNCR的最佳反应温度，但是对脱硝率的提高十分有限，根据有关研究报道，还原剂促进剂的添加对脱硝率提高不大，并且会在一定程度上降低SNCR的最大脱硝率。
[0005]将再燃技术与SNCR技术结合形成先进再燃技术，该技术通过在再燃区喷入氨基还原剂，可以提高脱硝效率。公开号为CN1387006A，公开日为2002年12月25日的实用新型专利公开了《一种降低燃煤锅炉氮氧化物排放的方法及其装置》，这种方法提出了将主燃料分级燃烧，并且改进再燃，在再燃区喷入促进剂和氮剂，提高脱硝效果。然而燃料分级产生的燃烧方式影响依然存在，并且研究表明，该方法中用到的促进剂为氢氧化钠粉或溶液，以天然气为再燃气，增加了脱硝成本。
[0006]在很多电站锅炉或工业锅炉附近存在化工和能源过程装置，这些过程不可避免的会产生各种还原性的废气，例如驰放气、尾气、吹风气等。例如煤或天然气制合成气过程中产生的驰放气和吹风气、炼钢高炉尾气和焦炉尾气的主要成分为CO，H2, CH4,皆为还原性气体。例如某煤制合成气过程产生的吹风气成分的组成为:C0=5.51%, CH4=0.40%、H2=3.10%；驰放气的成分为:⑶=7.41%,CH4=H.86%，H2=41.00%。传统上这些废气需要焚烧后才能排空，在燃烧过程中会产生NOx，需要喷氨或尿素脱硝;然而，这些还原性的气体可以和氨混合制成复合型脱硝剂，或者作为再燃区的二次空气加以利用，既减少了需焚烧的气体量，又减少了脱硝的成本。
【发明内容】
[0007]为了克服现有技术中所存在的不足，提供一种复合脱硝的方法及装置，该方法及装置通过充分利用工农业过程中产生的还原性废气，结合再燃技术和加促进剂的SNCR技术，在不影响燃煤锅炉原有燃烧效率、方式和锅炉性能的前提下，降低并拓宽SNCR温度窗口，提高脱硝反应速率，降低氨泄漏，减少脱硝成本。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
同权利要求书，略。
[0009]与现有技术相比本发明所具有的有益效果为:
1、再燃技术与SNCR技术的结合，可显著提高脱硝效率，有效减少SNCR技术单独使用时所需的氨基还原剂的量，降低脱硝成本；
2、再燃燃料和SNCR还原性促进剂均为工农业废气，廉价易得，可以高效利用废气，减少环境污染，降低脱硝成本;并且减少了 SNCR促进剂对SNCR效率负面的影响；
3、H2、⑶和CH4等还原性气体都可以促进SNCR反应的发生，降低并拓宽温度窗口，显著提尚脱硝反应效率；
4、将促进剂与氨水先混合再喷入炉膛，以高压空气雾化，强化气体之间的充分混合，提高SNCR反应速率，降低氨泄漏；
5、采用较低浓度的工农业废气作为再燃燃料，避免传统再燃技术中以15%的主燃料作再燃燃料所造成的燃料燃烧不完全的问题。
【附图说明】
[0010]下面通过附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0011]图1为本发明的结构示意图。
[0012]图中:I为锅炉、2为还原性废气排放源、3为废气氨剂混合装置、4为炉体、5为水平烟道、6为尾部烟道、7为燃烧区、8为再燃区、9为燃尽区、10为选择性非催化还原区、11为燃烧器、12为第一喷嘴、13为第二喷嘴、14为第三喷嘴、15为第四喷嘴、16为第一加压装置、17为分流阀、18为第二加压装置、19为防爆孔、20为二次送风。
【具体实施方式】
[0013]下面实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
[0014]一种复合脱硝的方法，包括以下步骤:
将锅炉分为燃烧区、再燃区和燃尽区，燃尽区上方为选择性非催化还原区，将主燃料煤送入燃烧区，与一次送风在空气过量系数大于I且接近I的条件下燃烧；
还原性废气排放源产生的还原性废气充入气体管道内，经过分流阀，分为两部分还原性废气，一部分还原性废气作为再燃燃料进入再燃区，同时，将二次送风也送入再燃区，使还原性废气和二次送风的复合废气及燃烧区未燃尽燃料在空气过量系数小于I的条件下，在还原性气氛中反应，使氮氧化物还原，再燃区的温度控制在1100°C~1300°C，另一部分还原性废气与氨基还原剂连同二次送风混合后分别送入燃尽区和选择性非催化还原区，燃尽区的温度控制在950°01100°C，选择性非催化还原区的温度控制在700°C~1000°C。
[0015]所述还原性废气排放源产生的工农业废气可以为合成氨、制氢驰放气，煤、天然气或生物质制合成气过程中产生的驰放气和吹风气，炼钢高炉尾气和焦炉尾气、煤矿乏风、净化后的沼气和垃圾场填埋气的一种或多种。
[0016]所述二次送风可以是自然界空气，也可以是还原性成分浓度极低的工业废气，所述工业废气为吹风气或煤矿乏气。
[0017]所述氨基还原剂为氨水或尿素溶液。