一种生物质锅炉燃料脱除氮氧化物的方法及装置

1.本发明涉及氮氧化物的去除，特别涉及生物质锅炉燃料脱除氮氧化物的方法及装置。


背景技术：

2.我国目前主要使用的煤、石油、天然气等化石能源不具备可再生性，且燃烧过程中产生大量有害气体。我国具有广大的农业资源，秸秆以及林业废物等生物质资源可用于锅炉替代化石燃料，且生物质燃料具有含硫量、含氮量低等环保优势，因此生物质锅炉已得到广泛应用。生物质锅炉在燃烧过程中普遍存在局部温度过高的现象，产生的热力型氮氧化物使得烟气中的氮氧化物浓度超过排放标准，因此需对生物质锅炉烟气进行脱硝处理。然而，现有常见的烟气脱硝工艺建设投资较大；或是技术等不适用于生物质锅炉烟气温度范围使得脱硝效果不理想，导致难以达到排放要求。同时，这些工艺的后期运行需要另行使用催化剂、脱硝剂等大量额外的消耗品，增加了运行成本。


技术实现要素：

3.基于现有技术存在的生物质锅炉烟气脱硝工艺一次性投资大或是后期运行成本高等技术问题，本发明提供一种生物质锅炉燃料脱除氮氧化物的方法及装置，工艺简单，利用生物质锅炉燃料处理氮氧化物能够充分发挥系统的资源优势，降低运行成本，对余热进行回收利用可进一步节能减排，实现低投入、高效率、低运行成本处理生物质锅炉烟气中的氮氧化物，对大气环境保护和治理工作有着重要意义。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种生物质锅炉燃料脱除氮氧化物的方法，利用生物质燃料脱除生物质燃烧烟气中的氮氧化物，在生物质燃烧器出口烟气上设置移动床脱硝反应器，新鲜的生物质燃料从移动床脱硝反应器顶端的加料器加入，生物质燃烧烟气从移动床脱硝反应器底部进入，烟气与生物质逆流接触，烟气中的氮氧化物被碳化的生物质炭还原为氮气；生物质燃料碳化过程生成的一氧化碳与生物质燃烧器出口的部分高温烟气混合后在再燃器内再燃转化为二氧化碳，再燃释放的热能被水吸收，升温后的水进入生物质燃烧器的夹套，换热后的烟气再进入后续除尘环节。
5.进一步地，移动床脱硝反应器内部的断面气体流速为0.1m/s-1m/s，移动床脱硝反应器内的温度控制在600℃-750℃。
6.进一步地，用于脱硝器出口烟气再燃的高温烟气体积流量为生物质燃烧烟气总量的12%-30%，再燃器内的燃烧温度控制在800℃-1000℃。
7.进一步地，用于移动床脱硝反应器的内部固体物料层为连续或间歇下降，物料层的平均下降速率为0.1m/min-0.4 m/min。
8.进一步地，所述再燃器为内部列管结构、外部夹套结构或列管和夹套的组合结构。
9.上述方法采用的装置，包括生物质燃烧器、移动床脱硝反应器、下料管、再燃器和
加料器，所述移动床脱硝反应器位于生物质燃烧器后端，移动床反应脱硝器上部设置加料器，下部设置下料管，所述下料管与生物质燃烧器相连，移动床脱硝器通过管道与再燃器连接，再燃器也与生物质燃烧器通过管道连接。
10.进一步地，所述再燃器还连接除尘器。
11.本发明的有益效果在于：本发明利用生物质锅炉燃料脱除生物质锅炉烟气中的氮氧化物，效率高、流程简短、控制简单，实现了利用生物质锅炉燃料治理氮氧化物，大大降低了生物质锅炉烟气脱硝的成本，并回收了热能，充分发挥了系统的资源优势和能量优势，大幅提高经济与环保效益。
附图说明
12.图1是本发明的装置示意图，1、生物质燃烧器， 2、移动床脱硝反应器， 3、除尘器， 4、下料管， 5、再燃器， 6、加料器。
具体实施方式
13.下面结合实例对本发明作进一步说出明，但本发明并不限于此。
14.如图1所示，本发明的装置包括生物质燃烧器1，移动床脱硝反应器2，下料管4，再燃器5和加料器6，最前端为生物质燃烧器1，移动床脱硝反应器2位于生物质燃烧器1后端，移动床脱硝器2上部设置加料器6，下部设置下料管4与生物质燃烧器1相连，移动床脱硝器2通过管道与再燃器5连接，再燃器5也与生物质燃烧器1通过管道连接，再燃器5同时还连接除尘器3。
15.实施例1本实施例中一种生物质锅炉燃料脱除氮氧化物的方法按以下步骤进行：（1）如图1所示，所述生物质燃烧器1烟气总量约80%的烟气通过管道从底部进入移动床脱硝反应器2，移动床脱硝反应器2内部断面气体流速约为0.5m/s，温度控制在700℃。所述生物质燃烧器1出口烟气总量约20%高温烟气通过管道进入再燃器5，再燃器5内的燃烧温度控制在900℃。
16.（2）生物质燃料经由加料器6加入步骤（1）中所述移动床脱硝器2，用于脱硝器内部固体物料层是连续下降，料层的平均下降速率约为0.2m/min。
17.（3）步骤（1）中所述生物质燃烧器1烟气总量约80%的烟气在步骤（1）中所述移动床脱硝反应器2中，与步骤（2）中所述生物质逆流接触，烟气中的氮氧化物被碳化的生物质炭还原为氮气，生物质燃料下降至移动床脱硝器2底部后可通过下料管4进入生物质燃烧器1燃烧；（4）步骤（3）中生物质燃料碳化过程生成的一氧化碳随气流进入再燃器5，与步骤（1）所述生物质燃烧器1出口烟气总量约20%高温烟气混合，再燃转化为二氧化碳。再燃释放的热能被水吸收，升温后的水进入生物质燃烧器的夹套换热，回收了热能，充分发挥了系统的能量优势，再燃器5采用内部列管结构和外部夹套结构的组合方式。换热后的烟气再进入后续除尘器3。
18.氮氧化物的去除率为88.7%，脱硝效率高、流程简短、控制简单。


技术特征：
1.一种生物质锅炉燃料脱除氮氧化物的方法，其特征在于，利用生物质燃料脱除生物质燃烧烟气中的氮氧化物，在生物质燃烧器出口烟气上设置移动床脱硝反应器，新鲜的生物质燃料从移动床脱硝反应器顶端的加料器加入，生物质燃烧烟气从移动床脱硝反应器底部进入，烟气与生物质逆流接触，烟气中的氮氧化物被碳化的生物质炭还原为氮气；生物质燃料碳化过程生成的一氧化碳与生物质燃烧器出口的部分高温烟气混合后在再燃器内再燃转化为二氧化碳，再燃释放的热能被水吸收，升温后的水进入生物质燃烧器的夹套，换热后的烟气再进入后续除尘环节。2.根据权利要求1所述的生物质锅炉燃料脱除氮氧化物的方法，其特征在于，移动床脱硝反应器内部的断面气体流速为0.1m/s-1m/s，移动床脱硝反应器内的温度控制在600℃-750℃。3.根据权利要求1所述的生物质锅炉燃料脱除氮氧化物的方法，其特征在于，用于脱硝器出口烟气再燃的高温烟气体积流量为生物质燃烧烟气总量的12%-30%，再燃器内的燃烧温度控制在800℃-1000℃。4.根据权利要求1所述的生物质锅炉燃料脱除氮氧化物的方法，其特征在于，用于移动床脱硝反应器的内部固体物料层为连续或间歇下降，物料层的平均下降速率为0.1m/min-0.4 m/min。5.根据权利要求1所述的生物质锅炉燃料脱除氮氧化物的方法，其特征在于，所述再燃器为内部列管结构、外部夹套结构或列管和夹套的组合结构。6.权利要求1至5任一项所述的方法采用的装置，其特征在于，包括生物质燃烧器、移动床脱硝反应器、下料管、再燃器和加料器，所述移动床脱硝反应器位于生物质燃烧器后端，移动床反应脱硝器上部设置加料器，下部设置下料管，所述下料管与生物质燃烧器相连，移动床脱硝器通过管道与再燃器连接，再燃器也与生物质燃烧器通过管道连接。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述再燃器还连接除尘器。

技术总结
本发明公开了一种生物质锅炉燃料脱除氮氧化物的方法及装置。利用生物质燃料脱除生物质燃烧烟气中的氮氧化物，在生物质燃烧器出口烟气上设置移动床脱硝反应器，新鲜的生物质燃料从移动床顶端的加料器加入，生物质燃烧烟气从移动床底部进入，烟气与生物质逆流接触，烟气中的氮氧化物被碳化的生物质炭还原为氮气；生物质燃料碳化过程生成的一氧化碳与生物质燃烧器出口的部分高温烟气混合后再燃转化为二氧化碳，再燃释放的热能被水吸收，升温后的水进入生物质燃烧器的夹套。换热后的烟气再进入后续除尘环节。本发明利用燃料脱除生物质燃烧烟气的氮氧化物，并回收了热能，充分发挥了系统的资源优势和能量优势，效率高、流程简短、控制简单。控制简单。控制简单。


技术研发人员：蒋溯 赵令葵 张俊丰 黄妍
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：2022.03.11
技术公布日：2022/6/7