一种锅炉节能环保方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种锅炉节能环保方法及装置。包括气溶胶生成装置和输送器，将碱性溶液制备成碱性气溶胶；并将所述碱性气溶胶输送至锅炉炉膛参与燃烧，以在炉膛中形成碱性燃烧环境，实现碱性气溶胶与固体燃料达到完全燃烧或接近完全燃烧。与传统的脱硫、脱硝装置相比，投资少，占地面积小，具有减少燃煤量提高锅炉热效率而同时减少污染物排放的双重独特功效，适用性强，应用广泛。
【专利说明】
一种锅炉节能环保方法及装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种锅炉节能环保方法及装置，属于节能环保技术领域。
【背景技术】
[0002]众所周知，能源消费是造成当今环境恶化的一个主要原因，尤其是煤炭在直接作为能源燃烧过程中，存在着效率低、污染严重的问题。统计表明，我国每年排入大气的污染物中有80 %的烟尘，87 %的SO2，67 %的NOx来源于煤的燃烧。我国的大气污染主要是锅炉、窑炉燃煤产生烟气形成的煤烟型污染。燃烧的污染日益突出，特别是近期出现雾霾天气，使得我国以煤炭燃烧为主的能源结构问题再现。减少煤炭燃烧量，控制污染物排放量是当务之急，而目前的节能环保技术主要包括锅炉烟气处理的脱硫脱硝和清洁燃烧技术。
[0003]燃煤烟气的石灰石-石膏法烟气脱硫技术是当前应用最广、效率最高的脱硫技术。石灰石-石膏法烟气脱硫的机理是:将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂栗入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，从而除去烟气中的S02。这种工艺的缺点比较明显，例如初期投资费用高，运行费用高，系统复杂，磨损腐蚀现象较为严重。
[0004]选择性催化还原烟气脱硝技术(SCR)对锅炉烟气NOx控制效果十分显著、技术较为成熟，目前已成为世界上应用最多、最有成效的一种烟气脱硝技术。SCR技术是指在金属催化剂的作用下，用液氨为还原剂在温度范围为300?400 °C脱除烟气中氮氧化物。SCR技术的缺点是运行费用高，主要表现在催化剂的更换费用高、还原剂消耗费用高，此外NH3本身也是一种大气污染物，并且当前使用的大多数催化剂都是有毒的，这种材料的管制和处理仍然是问题。
【发明内容】
[0005]针对上述存在的技术问题，本发明提供一种锅炉节能环保方法及装置，能够节约燃煤量提高锅炉热效率，同时有效地降低锅炉燃烧后的二氧化硫和氮氧化物的含量，减少污染物排放，且其结构简单，能够应用于各种类型的锅炉，适用性广，使锅炉达到高效、节能、环保的需要。
[0006]为了达到上述目的，本发明的技术方案是:一种锅炉节能环保方法，其特征在于，在燃料燃烧过程中，向炉膛输送碱性气溶胶以形成碱性燃烧环境，具体包括以下步骤:在气溶胶生成装置中将碱性溶液制备成碱性气溶胶;所述碱性气溶胶通过输送器被输送至锅炉炉膛。
[0007]此外，本发明还涉及一种锅炉节能环保装置，包括:气溶胶生成装置，用于将碱性溶液制备成碱性气溶胶;输送器，用于将所述碱性气溶胶输送至锅炉炉膛参与燃烧，以在炉膛中形成碱性燃烧环境。
[0008]锅炉节能环保装置还包括混合器，碱性物质和水在混合器内混合为碱性溶液，所述碱性物质优选为碳酸氢钠或氢氧化钠。
[0009]所述气溶胶生成装置为雾化器，优选所述雾化器采用声波雾化，内部设置有声波发生器，碱性气溶胶的分散相尺寸优选为0.8-10.8μηι。
[0010]锅炉节能环保装置还包括自动控制柜，气溶胶生成装置、混合器和自动控制柜均为长方体箱形结构，并且由上至下依次设置，自动控制柜用于控制碱性溶液的混合以及碱性气溶胶的制备和输送。
[0011]碱性气溶胶的输送介质是高压热风，热风的温度范围优选为200-350°C之间。
[0012]本发明对比现有技术，具有如下的有益效果:通过碱性溶液雾化气溶胶技术，构成碱性催化燃烧，从而使燃烧更加充分，提高锅炉效率;通过碱性溶液雾化气溶胶技术，改善锅炉燃烧条件，从而在燃烧环节处理硫化物、硝化物，使得排放尾气污染物含量达标。
[0013]1、节约能源，提高效率
[0014]碱性气溶胶与固体燃料在炉内燃烧，能够加速煤的燃烧反应，达到完全燃烧或接近完全燃烧，减少燃煤量提高锅炉热效率。
[0015]2、减少二氧化硫和氮氧化物的排放
[0016]碱性气溶胶与燃烧产生的酸性污染气体如S02、N0x等发生中和反应，从而减少污染物排放。
[0017]综上所述，本发明的锅炉节能环保装置与传统的脱硫、脱硝装置相比，投资少，占地面积小，具有减少燃煤量提高锅炉热效率而同时减少污染物排放量的双重独特功效，适用性强，应用广泛。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的工艺流程图；
[0019]图2是本发明的结构示意图；
[0020]其中:1-自动控制柜;2-混合器;3-雾化器;4-锅炉;5-水池;6_碱性物质储罐;7_流量id ;8_电磁阀一;9_栗；10-压力表；11-流量计二； 12-电磁阀二； 13-输送器；14-输送介质。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图详细说明如下。
[0022]如图1所示，本发明的锅炉节能环保方法是在燃料燃烧过程中，向炉膛输送碱性气溶胶以形成碱性催化燃烧环境，具体包括以下步骤:在气溶胶生成装置中将碱性溶液制备成碱性气溶胶;碱性气溶胶通过输送器被输送至锅炉炉膛。
[0023]其中碱性溶液可以由混合器制备获得。将碱性物质和水输送至混合器、按照比例混合。碱性物质可以是碳酸氢钠或氢氧化钠。
[0024]气溶胶生成装置为气溶胶雾化器，雾化的碱性气溶胶的质点大小为0.8-10.8μπι;
雾化方式可以为声波雾化。
[0025]在输送过程中，可以通过输送器，例如管道和风机，将碱性气溶胶输送至锅炉炉膛，优选输送气体为高压热风，热风的温度范围是200_350°C之间。
[0026]如图2所示，锅炉节能环保装置包括混合器2、气溶胶生成装置3和输送器13。混合器2用于将碱性物质与水混合成碱性溶液。气溶胶生成装置3用于将碱性溶液制备成碱性气溶胶。输送器13用于将碱性气溶胶输送至锅炉炉膛。
[0027]混合器2包括碱性物质进口和水进口。碱性物质储罐6与混合器2的碱性物质进口连通，水池5与混合器2的水进口连通。碱性物质储罐6与混合器2之间的碱性物质进口管道上依次设置有流量计一 7和电磁阀一 8。水池5与混合器2之间的水进口管道上依次设置有栗
9、压力表10、流量计二 11以及电磁阀二 12。混合器2内还可以设置搅拌器，碱性物质与高压水在混合器2内实现均匀混合。碱性物质可以是碳酸氢钠或氢氧化钠。混合器2的碱性溶液出口与气溶胶生成装置3的碱性溶液进口连接。
[0028]气溶胶生成装置3位于混合器2上，混合器2两侧分别设置有溶液输出管道，气溶胶生成装置3通过溶液输出管道与混合器2相连。气溶胶生成装置3为气溶胶雾化器，碱性溶液在雾化器内被雾化成液体质点为0.8-10.8μπι的碱性气溶胶。雾化器可以是声波雾化器，内部设置有声波发生器，通过高频率声波将混合均匀的碱性溶液雾化。声波发生器优选为超声波振动器。
[0029]气溶胶生成装置3的两侧设置有输送介质连接口，输送介质14通过风机由输送介质连接口进入气溶胶生成装置3，将雾化生成的碱性气溶胶通过碱性气溶胶的输出口携带输出，气溶胶生成装置3碱性气溶胶的输出口位于主体顶部，与输送器13的碱性气溶胶进口连接，并通过输送器13输送至锅炉4的炉膛。
[0030]锅炉节能环保装置的输送器13采用压力气体对碱性气溶胶进行输送。输送器13包括与锅炉炉膛连接的管道以及设置在其上的风机，输送介质将碱性气溶胶输送至炉膛空间，参与燃烧。输送介质14可以是高压热风，热风温度范围是200-350°C之间。
[0031 ]锅炉节能环保装置还包括自动控制柜I。自动控制柜I由电气柜、控制系统等组成，用于电气、测控、调整等。声波发生器、搅拌器、风机、流量计一 7、流量计二 11、电磁阀一 8、电磁阀二 12、压力表10以及栗9均与自动控制柜I中的控制系统相连，实现对碱性物质和水的比例控制，碱性气溶胶的制备和输送控制，达到精确控制喷入炉膛的碱性物质的量，从而更加有利地实现锅炉炉膛内的提高燃烧效率同时脱硫、脱硝的技术效果。
[0032]自动控制柜1、混合器2、气溶胶生成装置3为长方体箱形结构，并且由下至上依次设置。混合器2设置在自动控制柜I上，不仅能够对自动控制柜I内的电子元件进行散热，即利用混合器内的溶液与自动控制柜I内产生的热量进行热交换，从而有利于电子控制柜的散热，而且有利于碱性物质在水中溶解，形成均匀的碱性溶液。气溶胶生成装置3设置在混合器2上，能够有效缩短混合器2与气溶胶生成装置3之间的管道长度。气溶胶生成装置3设置在节能环保装置的最上面，有利于生成的碱性气溶胶直接从气溶胶生成装置3的顶部引出输送至锅炉炉膛，方便安装。自动控制柜1、混合器2和气溶胶生成装置3三者上下叠置，结构紧凑，便于移动，能够灵活地与锅炉组合使用，适用范围广。
[0033]本装置依托碱性溶液雾化成气溶胶参与燃烧技术，利用声波发生器，使碱性溶液雾化为气溶胶，生成0.8-10.8μπι的碱性气溶胶，这种碱性气溶胶不仅比表面积很大，而且吸附活力很强，能够瞬间吸附，可以加速化学反应。碱性物质的碱性气溶胶在进入到锅炉炉膛后与固体燃料接触，能够加速煤的燃烧反应，碱性物质的碱性气溶胶和固相态的燃料的碱性燃烧属于催化燃烧，其作用机理与传统催化燃烧有着很大不同。在化学反应过程中，碱性物质的碱性气溶胶的加入并不能改变原有的反应平衡，所改变的仅是化学反应速度，在反应前后，碱性气溶胶本身的性质并不发生变化。在催化燃烧过程中，碱性气溶胶与高键能反应物和低键能产物均形成不同稳定程度的过渡态，使反应物随机碰撞被“吸引”在催化剂表面上进行有序碰撞，提高有效碰撞次数，在碱性气溶胶的配位电子参与下依据能量最小原贝IJ，产生低键能的产物，同时放出热量，从而达到完全燃烧或接近完全燃烧的目的，有利于提高锅炉燃烧效率0.5?I %。同时碱性物质的碱性气溶胶还可以与燃烧产生的酸性污染气体如S02、N0x等发生中和反应，从而减少污染。碱性气溶胶比表面积大于20m2/g，具有传统脱硫、脱硝技术无法比拟的化学动力学优势。由此可见，碱性物质的碱性气溶胶不仅在炉膛内参与燃烧，提高了燃烧效率，并且在整个燃烧过程中，能够与酸性污染气体如SO2、NOx等发生反应，极大地降低氮氧化物和二氧化硫的生成，进而达到洁净燃烧和提高锅炉燃烧效率的双重功效。
[0034]在进行了大量技术调研和市场考察基础上，确定了利用在煤炭燃烧环节进行节能增效、脱硫、脱硝处理的碱性物质气溶胶燃烧技术，是一种清洁燃烧综合治理锅炉废气的原始创新技术。目前在我国绝大部份锅炉脱硫、脱硝治理技术中，其处理工艺均属于消极被动“消耗”型处理技术，往往是企业以增加投入换取排放质量的改善。而碱性物质气溶胶燃烧技术处理锅炉有害废气不仅可以减少主控污染物的产生，还对煤炭燃烧具有催化燃烧的效果，可以有效提高燃烧效率，减少烟尘排放量，达到清洁生产的目的。
[0035]虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。
【主权项】
1.一种锅炉节能环保方法，其特征在于，在燃料燃烧过程中，向炉膛输送碱性气溶胶以形成碱性催化燃烧环境，具体包括以下步骤: 在气溶胶生成装置中将碱性溶液制备成碱性气溶胶； 所述碱性气溶胶通过输送器被输送至锅炉炉膛。2.如权利要求1所述的锅炉节能环保方法，其特征在于，还包括以下步骤:将碱性物质与水在混合器内混合成碱性溶液，碱性物质优选为碳酸氢钠或氢氧化钠。3.如权利要求1或2所述的锅炉节能环保方法，其特征在于，所述气溶胶生成装置为雾化器，优选所述雾化器采用声波雾化，其内部设置有声波发生器，所述碱性气溶胶的分散相优选为 0.8-10.8μηι。4.如权利要求2所述的锅炉节能环保方法，其特征在于，还包括自动控制柜，气溶胶生成装置、混合器和自动控制柜为长方体箱形结构，并且由上至下依次设置，自动控制柜用于控制碱性溶液的混合以及碱性气溶胶的制备和输送。5.如权利要求1至4任一项所述的锅炉节能环保方法，其特征在于，碱性气溶胶的输送介质为高压热风;优选热风的温度范围是200-350°C之间。6.一种锅炉节能环保装置，其特征在于，包括: 气溶胶生成装置，用于将碱性溶液制备成碱性气溶胶； 输送器，用于将所述碱性气溶胶输送至锅炉炉膛参与燃烧，以在炉膛中形成碱性燃烧环境。7.如权利要求6所述的锅炉节能环保装置，其特征在于，还包括混合器，碱性物质和水在混合器内混合为碱性溶液，所述碱性物质优选为碳酸氢钠或氢氧化钠。8.如权利要求6或7所述的锅炉节能环保装置，其特征在于，所述气溶胶生成装置为雾化器，优选所述雾化器采用声波雾化，内部设置有声波发生器，碱性气溶胶的分散相尺寸优选为 0.8-10.8μπι。9.如权利要求7或8所述的锅炉节能环保装置，其特征在于，还包括自动控制柜，气溶胶生成装置、混合器和自动控制柜为长方体箱形结构，并且由上至下依次设置，自动控制柜用于控制碱性溶液的混合以及碱性气溶胶的制备和输送。10.如权利要求6至9任一项所述的锅炉节能环保装置，其特征在于，碱性气溶胶的输送介质是高压热风，热风的温度范围优选为200-350°C之间。
【文档编号】B01D53/76GK106090967SQ201610362091
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】杨天宇
【申请人】杨天宇