一种锅炉结构及锅炉脱硫方法与流程

本发明涉及锅炉设备
技术领域：
，特别是涉及一种锅炉结构及锅炉脱硫方法。
背景技术：
：我国是一个以煤为主要能源的发展中国家，煤炭资源占我国能源生产和消费总量的75%左右。煤在燃烧过程中，会产生大量的污染物，其中氮氧化物（nox）对环境危害极大，氮氧化物除了形成酸雨破坏生态环境，还能形成光化学烟雾危害人类健康。煤炭高温燃烧是nox的主要来源之一，而我国锅炉主要以燃煤为主，因此降低燃煤锅炉nox的排放具有重要的意义。目前，国内外已研制出多种技术和装置应用于锅炉的脱硫、脱硝。其中，脱硝技术包括低氮燃烧技术，烟气脱硝(sncr)技术等。因为反应温度控制不到位，反应时间短的问题，烟气中的氮气与碳颗粒的反应量很少，氮氧化物的自分离也来不及进行，致使在锅炉尾部排出的烟气中氮氧化物的含量较高。对于锅炉脱硫的各种方法也均存在不足之处。目前所用燃煤工业锅炉，大多设有脱硫脱硝装置，其环保投入较大，占地较大且经济性较差。技术实现要素：（一）要解决的技术问题本发明的目的是提供一种锅炉结构及锅炉脱硫方法，用于解决或部分解决目前所用燃煤工业锅炉，大多设有脱硫脱硝装置，其环保投入较大，占地较大且经济性较差的问题。（二）技术方案为了解决上述技术问题，本发明第一方面，提供一种锅炉结构，包括竖直安装的主炉膛以及尾部烟道，在所述主炉膛的侧壁上设置第一喷嘴，所述第一喷嘴用于向所述主炉膛内部喷入氧化钙粉末；所述尾部烟道上串联设有反应器，所述反应器的内部喷入预设量的水。在上述方案的基础上，所述第一喷嘴设在所述主炉膛的中下部，所述第一喷嘴朝向所述主炉膛的中心部位设置。在上述方案的基础上，所述第一喷嘴还与外部的烟气管道的一端相连，所述烟气管道的另一端与所述尾部烟道相连，所述烟气管道上串联设有气力输送装置和除水装置。在上述方案的基础上，所述反应器设于所述尾部烟道上的空气预热器的后方；所述反应器的内部喷入雾化水。在上述方案的基础上，所述主炉膛的后部依次并排设有副炉膛和对流通道，所述主炉膛的顶端与所述副炉膛的顶端相连通，所述副炉膛的底端与所述对流通道的底端相连通，所述对流通道的顶端与尾部烟道相连通。在上述方案的基础上，所述主炉膛的底部设有炉排，所述主炉膛的底部覆盖所述炉排，所述主炉膛中部和顶部的截面面积小于底部的截面面积，所述副炉膛呈弯折状，且所述副炉膛的底端与所述对流通道的底端之间设有转接部。在上述方案的基础上，所述对流通道的内部设有炉内除尘装置和对流受热面。本发明第二方面，提供一种基于上述锅炉结构的锅炉脱硫方法，包括：向主炉膛的内部喷入氧化钙粉末；氧化钙粉末采用锅炉的尾部烟气喷射进入主炉膛；将尾部烟气流经反应器，对未反应的氧化钙粉末进行增湿活化再次进行脱硫反应。在上述方案的基础上，向主炉膛的内部喷入氧化钙粉末具体为：向主炉膛温度为800-900℃的区域喷入氧化钙粉末；氧化钙粉末的喷入量根据燃料中的含硫量确定，使得钙硫摩尔比为1.5-2.5；反应器中水的喷入量根据氧化钙粉末的量确定，使得水钙摩尔比为3.5-4。在上述方案的基础上，氧化钙粉末采用锅炉的尾部烟气喷射进入主炉膛具体为：从尾部烟道处、省煤器的前侧或后侧抽取喷射烟气，喷射烟气的温度为200-300℃；所述喷射烟气在与氧化钙粉末混合之前进行除水处理。（三）有益效果本发明提供的一种锅炉结构及锅炉脱硫方法，向炉内喷入氧化钙粉末可实现炉内脱硫，再通过炉外增湿活化氧化钙，可充分利用氧化钙进一步进行脱硫反应，通过炉内外脱硫的配合，可显著提高脱硫效率和效果，满足硫氧化物的环保排放要求，降低了环保设备投入及环保设备运行费用，有较好的经济效益和社会效益。附图说明图1为本发明实施例的第一锅炉结构的整体示意图；图2为本发明实施例的第二锅炉结构的整体示意图；图3为本发明实施例的第一锅炉结构的第二示意图；图4为本发明实施例的第二锅炉结构的第二示意图；图5为本发明实施例的第一锅炉结构的第二俯视示意图；图6为本发明实施例中烟气再循环主风管的示意图；图7为本发明实施例中第二喷嘴的示意图。附图标记说明：1—锅筒；2—主炉膛；3—炉排；4—副炉膛；5—对流受热面；6—尾部烟道；7—省煤器；8—空气预热器；9—第一喷嘴；10—对流通道；11—转接部；12—烟气再循环装置；121—烟气再循环主风管；122—第二喷嘴；13—炉内除尘装置；14—料仓；15—反应器；16—布袋除尘器；17—脱硫装置。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本发明实施例提供一种锅炉结构，参考图1，包括竖直安装的主炉膛2以及尾部烟道6，在所述主炉膛2的侧壁上设置第一喷嘴9，所述第一喷嘴9用于向所述主炉膛2内部喷入氧化钙粉末；通过向炉膛适当区域喷入氧化钙粉末，氧化钙粉末可与烟气中的酸性物质发生反应，通过酸碱中和与氧化还原，可实现炉内脱硫。所述尾部烟道6上串联设有反应器15，所述反应器15的内部喷入预设量的水。设置反应器15，尾部烟气流经反应器15，反应器15中的水可使未反应的氧化钙增湿活化，使其再次与烟气中的二氧化硫发生反应，可进一步去除烟气中的硫氧化物，且可充分利用氧化钙粉末，提高脱硫效果和效率。本实施例提供的一种锅炉结构，向炉内喷入氧化钙粉末可实现炉内脱硫，再通过炉外增湿活化氧化钙，可充分利用氧化钙进一步进行脱硫反应，通过炉内外脱硫的配合，可显著提高脱硫效率和效果，满足硫氧化物的环保排放要求，降低了环保设备投入及环保设备运行费用，有较好的经济效益和社会效益。进一步地，还可向炉内喷入碳酸钙粉末实现炉内脱硫，碳酸钙粉末的喷入设置与氧化钙粉末相同，不再赘述。进一步地，参考图3，设置烟气再循环装置12连通所述主炉膛2内部与所述尾部烟道6的末端、用于将所述尾部烟道6末端的烟气引入所述主炉膛2内部。尾部烟道6的始端与炉膛出口相连。尾部烟道6的末端即烟气后流过的部位，越靠近尾部烟道6的末端，烟气的温度越低。在尾部烟道6的末端取部分烟气送入主炉膛2中，可降低主炉膛2内燃烧区的燃烧温度，减少氮氧化物的生成；满足硫氧化物和氮氧化物的环保排放要求；且将烟气再次通入主炉膛2中，还有利于燃料的充分完全燃烧以及进一步提高热量利用率，提高热效率。在上述实施例的基础上，进一步地，所述主炉膛2的后部依次并排设有副炉膛4和对流通道10，所述主炉膛2的顶端与所述副炉膛4的顶端相连通，所述副炉膛4的底端与所述对流通道10的底端相连通，所述对流通道10的顶端与尾部烟道6相连通。主炉膛2的后部即沿烟气流动方向的后侧，即烟气后流到的部位。副炉膛4和对流通道10同样竖直布置，与主炉膛2依次并排相接。该层燃锅炉在主炉膛2的后侧增设副炉膛4和对流通道10。主炉膛2内部燃料燃烧产生的烟气通过顶部出口流入副炉膛4，然后从副炉膛4顶部流至底部进入对流通道10中，然后流入尾部烟道6中。该层燃锅炉结构在主炉膛2的后方依次并排设置副炉膛4和对流通道10，并使主炉膛2顶部与副炉膛4连通，副炉膛4底部与对流通道10连通，从而主炉膛2、副炉膛4和对流通道10形成s型三回程烟气通道，能够有效的提高烟气的流动距离，增加燃料即煤粉在炉内的燃烧时间，提高燃烧效率；减少烟气中未充分燃烧的产物，有利于减少硫氧化物的排放，减少环保投入，提高经济性。进一步地，主炉膛2和副炉膛4的四周侧壁上附着有膜式水冷壁；对流通道10的侧壁上同样设有膜式水冷壁，对流通道10内设有对流受热面5，以提高热量的使用效率。膜式水冷壁与下降管相连通，下降管与锅筒1相连。在上述实施例的基础上，进一步地，所述第一喷嘴9设在所述主炉膛2的中下部，所述第一喷嘴9朝向所述主炉膛2的中心部位设置。本实施例提出可在主炉膛2中下部喷射氧化钙粉末。对于层燃锅炉，在主炉膛2中下部处的烟温一般为800-900℃，较适宜进行酸碱中和与氧化还原反应，具体反应式为：cao+so2+1/2o2→caso4；cao＋so3→caso4；进一步地，氧化钙粉末可研磨至200目喷入炉膛内，有利于提高反应效率。氧化钙粉末可放置在料仓14内部，料仓14与第一喷嘴9相连，每次将一定量的氧化钙粉末输送至第一喷嘴9处，经气流喷射进入炉膛。所述第一喷嘴9还与外部的烟气管道的一端相连，所述烟气管道的另一端与所述尾部烟道6相连，所述烟气管道上串联设有气力输送装置和除水装置。即氧化钙粉末采用尾部烟气喷射进入炉膛，尾部烟气具有一定温度，既可避免因温度过低而对炉膛内部的燃烧产生影响，又可适当的降低炉膛温度，可减少氮氧化物的生成；同时将尾部烟气引入炉膛中可对其进行再次燃烧，以提高燃烧效率，使得燃料充分完全燃烧。进一步地，气力输送装置可为气泵，用于提供烟气的输送动力。因为氧化钙粉末具有吸湿性，与水反应生成碱，有腐蚀性并伴有大量热生成，具体反应式为：cao＋h2o→ca(oh)2。因此，设置除水装置，将引入的尾部烟气在与氧化钙粉末混合之前经过除水装置，以避免尾部烟气携带有水而影响氧化钙粉末的酸碱中和与氧化还原反应。在上述实施例的基础上，进一步地，所述反应器15设于所述尾部烟道6上的空气预热器8的后方；所述反应器15的内部喷入雾化水。在上述实施例的基础上，进一步地，参考图3和图5，所述烟气再循环装置12包括烟气再循环主风管121，所述尾部烟道6的末端设有取烟口，所述取烟口与所述烟气再循环主风管121相连，所述烟气再循环主风管121设于炉排3的靠近尾部一侧。取烟口可设置在尾部烟道6末端的侧壁上，用于引出烟气。烟气再循环主风管121用于将从取烟口取出的烟气导入至炉排3的靠近尾部一侧。使得烟气可与炉排3尾部处的灰渣接触，从而可降低灰渣温度，减少灰渣热损失，提高锅炉效率。在上述实施例的基础上，进一步地，所述烟气再循环主风管121沿所述炉排3的宽度方向与所述炉排3的上表面平行设置，烟气再循环主风管121沿炉排3的宽度方向设置，可使得再循环烟气分布在炉排3的宽度方向上，即均位于炉排3的靠近尾部一侧，便于降低尾部灰渣的温度。参考图6和图7，所述烟气再循环主风管121垂直连接有多个第二喷嘴122，所述第二喷嘴122的出口朝下设置；即第二喷嘴122在炉排3的上方朝向炉排3喷射再循环烟气。进一步地，第二喷嘴122的出口应位于主炉膛2内部的主燃区；以有效的降低燃烧温度，减少氮氧化物的生成。沿所述炉排3的宽度方向均匀设置多个第二喷嘴122；可对主炉膛2内部主燃区的温度以及灰渣的温度进行均匀的降温，以提高脱销效果以及充分减少灰渣热损失，提高热效率。所述烟气再循环主风管121与所述炉排3尾部之间的距离为450-550mm。使得烟气再循环主风管121与炉排3上的灰渣位置对应。在上述实施例的基础上，进一步地，所述主炉膛2的底部设有炉排3，所述主炉膛2的底部覆盖所述炉排3，所述主炉膛2中部和顶部的截面面积小于底部的截面面积，所述副炉膛4呈弯折状，且所述副炉膛4的底端与所述对流通道10的底端之间设有转接部11。即炉排3全部位于主炉膛2内，炉排3相比原有单炉膛的设置结构不变，将主炉膛2中部和顶部截面变小以便于减小主炉膛2占用宽度，便于并排设置副炉膛4和对流通道10。副炉膛4和对流通道10与主炉膛2的顶部和中部并排设置，副炉膛4的底部可弯折使出口朝向炉排3的上方一侧；对流通道10同样可在顶部和中部与副炉膛4并排，底部可弯折使出口朝向一侧；对流通道10底部的出口可位于副炉膛4底部出口的上方。为便于副炉膛4的底部和对流通道10的底部连通，可设置转接部11分别与二者连通，烟气在转接部11处进行转向，流入对流通道10中。该种设置结构可减少对现有锅炉炉排3的结构变化，可在现有炉排3设置的基础上，增设副炉膛4和对流通道10，可在原有燃料燃烧量的基础上，提高燃烧效率，减少污染物排放。进一步地，主炉膛2的底部和中部可呈弯折状。在上述实施例的基础上，进一步地，对流通道10的内部设有炉内除尘装置13和对流受热面5，尾部烟道6上沿烟气流动方向依次设有省煤器7和空气预热器8。流经空气预热器8之后的尾部烟道6与反应器15相连。流经反应器15的尾部烟道6可依次与布袋除尘器16和脱硫装置17相连。提高热量使用效率。在上述实施例的基础上，进一步地，所述烟气再循环主风管121设置在所述副炉膛4的内部，所述第二喷嘴122穿过所述副炉膛4的侧壁插入所述主炉膛2中；所述烟气再循环主风管121的两端分别穿出炉膛与两个取烟口一一对应连接。因为主炉膛2呈弯折状，中部的截面面积小于底部的截面面积，使得炉排3尾部上方对应的主炉膛2空间较小，可将烟气再循环主风管121设置在副炉膛4中，将第二喷嘴122穿过主炉膛2和副炉膛4之间的膜式水冷壁即可。可在尾部烟道6末端的相对两侧分别设置取烟口，使烟气再循环主风管121的两端与两个取烟口一一对应连接，可便于烟气再循环主风管121的固定安装，以及对炉排3上方进行均匀送入再循环烟气。进一步地，烟气再循环主风管121与取烟口的连接管路上可设置风机，以提供再循环烟气的输送动力。在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例提供一种基于上述任一实施例所述锅炉结构的锅炉脱硫方法，包括：向主炉膛2的内部喷入氧化钙粉末；氧化钙粉末采用锅炉的尾部烟气喷射进入主炉膛2；将尾部烟气流经反应器15，对未反应的氧化钙粉末进行增湿活化再次进行脱硫反应。通过向炉膛内喷入氧化钙粉末，可通过酸碱中和与氧化还原反应，实现炉内脱硫，操作简便且环保投入较小，具有较优的经济性。氧化钙粉末采用尾部烟气喷射进入炉膛，既便于氧化钙粉末在炉内充分混合反应，还可降低炉膛温度，减少氮氧化物的生成。再通过炉外增湿活化氧化钙，可充分利用氧化钙进一步进行脱硫反应，通过炉内外脱硫的配合，可显著提高脱硫效率和效果。在上述实施例的基础上，进一步地，向主炉膛2的内部顶端喷入氧化钙粉末具体为：向主炉膛2温度为800-900℃的区域喷入氧化钙粉末；该区域温度合适，较有利于氧化钙粉末的混合反应，且该温度处烟气中硫氧化物较多，有利于提高脱硫效果。进一步地，氧化钙粉末可研磨至200目喷射进入炉膛，可提高混合反应效率。氧化钙粉末的喷入量根据燃料中的含硫量确定，使得钙硫摩尔比为1.5-2.5；反应器中水的喷入量根据氧化钙粉末的量确定，使得水钙摩尔比为3.5-4。氧化钙粉末采用锅炉的尾部烟气喷射进入主炉膛2具体为：从尾部烟道6处、省煤器7的前侧或后侧抽取喷射烟气，喷射烟气与氧化钙粉末混合后一同喷入主炉膛2；对所述喷射烟气在与氧化钙粉末混合之前进行除水处理。在上述实施例的基础上，进一步地，喷射烟气取自尾部烟道6中温度在200-300℃之间的烟气；喷射烟气的流量根据氧化钙粉末的重量以及用于喷射烟气的气力输送装置的型式确定；氧化钙粉末的重量根据锅炉脱硫需要确定。cao粉末采用尾部烟气喷射入主炉膛2出口，便于在炉膛内充分混合反应。烟气取于尾部烟道6处，可位于省煤器7前或后，根据热力计算的温度选取，温度在200-300℃之间。烟气量根据脱硫所需的cao粉末重量和所选用的气力输送装置的型式选取。烟气喷射入主炉膛2出口后，可降低炉膛温度，减少氮氧化物生成。需注意cao粉末具有吸湿性，与水反应生成碱，有腐蚀性，并伴有大量热生成。所以需在尾部烟气与cao粉末混合前设有除水装置。炉内喷钙反应温度窗口约为800-900℃，钙粉颗粒度约为200目，用罗茨风机将钙粉通过管道送入炉膛。钙粉送入的位置：炉膛前后拱上方约0.4-0.6m处，钙硫摩尔比约为1.5:1-2.5:1。在尾部受热面后设有活化反应器，在活化反应器中喷入一定量的水，水钙摩尔比约在3.5:1-4:1之间，使未反应的cao通过雾化水进行增湿活化，使其再次与烟气中的二氧化硫发生反应。上述各实施例提供的一种层燃工业锅炉结构及锅炉脱硫方法，解决了燃煤工业锅炉在燃烧过程中控制so2生成的问题，减小锅炉尾部污染物处理强度。该锅炉结构设置副炉膛4和对流通道10形成三回程烟气流程且简化了锅炉系统的结构；满足环保排放要求的同时，降低了脱硫设备投入及脱硫设备运行费用；有较好的经济效益与社会效益。在上述实施例的基础上，进一步地，一种锅炉脱硫方法还包括：从尾部烟道6的末端抽取再循环烟气；将再循环烟气通入主炉膛2内部、炉排3后部的上方。所述再循环烟气的温度小于等于150℃；所述再循环烟气在总烟气中的占比为15%-25%；所述再循环烟气通入主炉膛2的流速为25-35m/s。具体的，在尾部烟道6位于空气预热器8之后设置取烟口，此处烟气温度应低于150℃，取此部分烟气送入炉排3后部上方的烟气再循环装置12。烟气再循环主风管121和烟气再循环喷嘴设置在后拱尾部，垂直向下布置，距炉排3尾部500mm左右，需保证对炉渣的冷却。最大烟气循环量约取总烟气量的20%左右。实际运行当中，可利用变频风机来调整再循环烟气量，以取得最好的效果。烟气再循环喷嘴里口尺寸和个数根据烟气量选择，烟气再循环喷嘴内烟气速度约为30m/s，布置时尽量均布后拱。烟气再循环主风管121和烟气再循环喷嘴间采用焊接形式，与烟气再循环喷嘴对应的膜式壁的扁钢根据烟气再循环喷嘴尺寸开孔。该层燃锅炉结构及锅炉脱硝方法在锅炉尾部取部分烟气送入炉排3后部，降低炉排3上主燃区的燃烧温度，减少氮氧化物的生成。解决了层燃工业锅炉热效率低，氮氧化物排放高的问题，可减小层燃锅炉污染物（氮氧化物）处理强度；降低灰渣温度，减少灰渣热损失，提高了锅炉效率；降低炉膛内火焰的燃烧温度，减少氮氧化物的生成；满足氮氧化物的环保排放要求，降低了环保设备投入及环保设备运行费用，有较好的经济效益与社会效益。在上述实施例的基础上，进一步地，参考图2和图4，上述各实施例所述的锅炉结构以及脱硫方法同样适用于链条锅炉，对于链条锅炉的具体结构设置以及操作方法与上述层燃锅炉类似，不再赘述。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3