專利名稱：干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧化物燃燒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃燒褐煤的方法。
背景技術(shù)：
氮氧化物(NOx)是燃煤鍋爐排放的主要大氣污染物之一，氮氧化物除了形 成酸雨，破壞生態(tài)環(huán)境，還能形成光化學(xué)煙霧，直接危害人類健康。目前，氮 氧化物在我國已經(jīng)成為僅次于二氧化硫的大氣污染物，對酸雨、空氣質(zhì)量和地 面臭氧濃度的影響越來越大。2004年1月1日開始實(shí)施了新的《火電廠大氣 污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2003)，此排放標(biāo)準(zhǔn)比過去的標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。2004 年7月1日起國家對氮氧化物按每一污染當(dāng)量(氮氧化物的排污當(dāng)量為0.95 千克)0.6元直接向排放污染物的單位收費(fèi)，因此需要在保證煤炭燃燒效率的 同時(shí)降低氮氧化物的排放量。
我國是世界上最大的煤炭消費(fèi)國，褐煤資源豐富，根據(jù)世界能源理事會 (WEC)統(tǒng)計(jì)的2004年底數(shù)據(jù)，我國煤炭資源中褐煤探明可采儲量占我國煤炭 可采儲量的16%。所以，褐煤鍋爐的燃燒技術(shù)成為目前研究的重點(diǎn)。
褐煤具有揮發(fā)分高、水分高、灰熔點(diǎn)低，容易發(fā)生結(jié)渣的特點(diǎn)。采用目前 最為常用的空氣分級燃燒技術(shù)，主燃區(qū)過量空氣系數(shù)為0.8 0.9，雖然可以有 效地降低NOx的生成，但由于空氣分級燃燒技術(shù)中主燃區(qū)為較強(qiáng)的還原氣氛， 而褐煤在較強(qiáng)還原氣氛中容易發(fā)生結(jié)渣，所以采用空氣分級燃燒技術(shù)鍋爐燃燒 褐煤效果不理想。采用選擇性催化還原(SCR)技術(shù)脫硝效率較高，可使鍋爐 NOx排放量降低90%以上，但需要催化劑，系統(tǒng)投資巨大，且運(yùn)行成本高， 很難大面積推廣。采用選擇性非催化還原(SNCR)技術(shù)不需要催化劑，系統(tǒng) 投資和運(yùn)行費(fèi)用也遠(yuǎn)低于SCR技術(shù)；但SNCR反應(yīng)存在"溫度窗口"，溫度高 于110(TC，氨基還原劑生成的NH3被氧化生成N0x (增加的氮氧化物的排放 量)，當(dāng)溫度低于900。C， NH3與NOx的反應(yīng)速率很低，因此只有在溫度窗口 (900~1100°C)范圍內(nèi)才能保證較高的脫硝效率。由于鍋爐爐內(nèi)煙氣溫降速度 大，滿足SNCR反應(yīng)溫度窗口的區(qū)間非常有限， 一般僅在爐膛折焰角附近到水平煙道的有限空間可滿足要求;而且采用SNCR技術(shù)還存在氨基還原劑在鍋爐爐膛內(nèi)難以與煙氣均勻混合的問題；所以，雖然SNCR技術(shù)小型機(jī)理試驗(yàn)的脫硝效率可以達(dá)到80% 90%，但在實(shí)際運(yùn)行中脫硝效率一般只能達(dá)到30% 50%?，F(xiàn)有SNCR技術(shù)中氨基還原劑以溶液形態(tài)噴入爐膛，溶液中的水分會降低噴射位置的煙氣溫度，增加煙氣量，進(jìn)而影響鍋爐的燃燒和受熱面的換熱，增加鍋爐的燃燒損失和排煙損失，使鍋爐熱效率降低0.5% 1.5%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前在鍋爐內(nèi)采用空氣分級燃燒褐煤容易發(fā)生結(jié)渣，采用選擇性催化還原技術(shù)燃燒褐煤需要催化劑、系統(tǒng)投資巨大、運(yùn)行成本高，采用選擇性非催化還原技術(shù)脫硝效率低，以及還原劑以溶液形態(tài)噴入爐膛，影響鍋爐熱效率的問題，而提供干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧化物燃燒方法。
干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧化物燃燒方法采用爐膛內(nèi)從下至上分為主燃區(qū)和燃盡區(qū)的鍋爐，主燃區(qū)和燃盡區(qū)之間以燃盡風(fēng)噴口為界；褐煤燃燒過程中氨基還原劑分級噴入主燃區(qū)、燃盡區(qū)和水平煙道；其中通過配風(fēng)控制主燃區(qū)過量空氣系數(shù)為0.9 1，燃盡區(qū)過量空氣系數(shù)為1.15 1.2;主燃區(qū)中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與主燃區(qū)煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.5 1.1:1;燃盡區(qū)和水平煙道中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與燃盡區(qū)及水平煙道煙氣中總氮氧化物的摩爾比為0.6 1.5:1，并控制鍋爐出口的氨漏失量小于5ppm;氨基還原劑分三級噴入，第一級氨基還原劑為固體顆粒以常溫壓縮空氣攜帶輸送、并由燃燒器的二次風(fēng)噴口噴入主燃區(qū)，第二級氨基還原劑從燃盡風(fēng)噴口和/或爐膛折焰角噴口噴入燃盡區(qū)，第三級氨基還原劑溶液霧化后由氨基還原劑三級噴口噴入水平煙道，由燃盡風(fēng)噴口噴入的氨基還原劑為固體顆粒以常溫壓縮空氣攜帶輸送，由爐膛折焰角噴口噴入的氨基還原劑為霧化的氨基還原劑溶液。
干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧化物燃燒方法采用爐膛內(nèi)從下至上分為主燃區(qū)和燃盡區(qū)的鍋爐，主燃區(qū)和燃盡區(qū)之間以燃盡風(fēng)噴口為界；褐煤燃燒過程中氨基還原劑分級噴入主燃區(qū)和燃盡區(qū)；其中通過配風(fēng)控制主燃區(qū)過量空氣系數(shù)為0.9 1，燃盡區(qū)過量空氣系數(shù)為L15 1.2;主燃區(qū)中噴入的氨基還氣中氮氧化物的摩爾比為0.5 1.1 : 1;燃盡區(qū)中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與燃盡區(qū)煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.6 1.5: 1，并控制鍋爐出口的氨漏失量小于5ppm;氨基還原劑分二級噴入，第一級氨基還原劑為固體顆粒以常溫壓縮空氣攜帶輸送、并由燃燒器的二次風(fēng)噴口噴入主燃區(qū)，第二級氨基還原劑從燃盡風(fēng)噴口和爐膛折焰角噴口噴入燃盡區(qū)，由燃盡風(fēng)噴口噴入的氨基還原劑為固體顆粒以常溫壓縮空氣攜帶輸送，由爐膛折焰角噴口噴入的氨基還原劑為霧化的氨基還原劑溶液。
本發(fā)明兩種方法均可降低氮氧化物排放量達(dá)60%以上，而且褐煤燃燒效率高達(dá)98%以上。本發(fā)明兩種方法中褐煤在燃燒過程中不發(fā)生結(jié)渣，不需要催化劑，運(yùn)行成本僅為選擇性催化還原(SCR)法運(yùn)行成本的30%左右。
本發(fā)明方法與常規(guī)空氣分級燃燒技術(shù)相比，主燃區(qū)采用弱還原氣氛，有效地避免燃用褐煤時(shí)發(fā)生結(jié)渣；同時(shí)主燃區(qū)噴入氨基還原劑，利用煤粉還原氣氛下燃燒時(shí)產(chǎn)生的還原組分(CHi、 NH3、 HCN、 CO等)與氨基還原劑分解產(chǎn)生的NH3協(xié)同脫除煙氣中的NOx，主燃區(qū)的弱還原氣氛和氨基還原劑的給入降低了主燃區(qū)出口煙氣的NOx濃度。
由于褐煤水分高，在燃燒時(shí)煙氣中有大量水蒸氣存在，使得SNCR反應(yīng)的溫度窗口向高溫區(qū)移動，因此擴(kuò)大了 SNCR反應(yīng)溫度窗口的區(qū)域；加之褐煤采用低溫燃燒技術(shù)，所以燃盡風(fēng)引入鍋爐爐膛之后爐內(nèi)溫度還在SNCR反應(yīng)的溫度窗口內(nèi)，主燃區(qū)出口未反應(yīng)的NHj和引入燃盡區(qū)和水平煙道的氨基還原劑在氧化性氣氛下可以進(jìn)一步和NOx發(fā)生選擇性反應(yīng)(SNCR反應(yīng))降低NOx排放；因此本發(fā)明方法充分利用整個(gè)爐膛空間進(jìn)行脫氮反應(yīng)，在煙氣流向下游的空間可以利用上游空間未反應(yīng)的氨基還原劑進(jìn)一步還原NOx，氨基還原劑得到有效的利用，另一方面氨基還原劑噴入位置提前于常規(guī)SNCR方法，有利于氨基還原劑與煙氣的混合，增加了氨基還原劑與NOx的SNCR反應(yīng)時(shí)間，提高脫硝率。
本發(fā)明方法中噴入主燃區(qū)的氨基還原劑為固體顆粒，因氨基還原劑固體顆粒的分解溫度遠(yuǎn)低于爐膛內(nèi)的溫度，所以氨基還原劑固體顆粒隨二次風(fēng)進(jìn)入爐膛后立即分解，并隨著二次風(fēng)充分與煙氣混合。本發(fā)明方法不僅使氨基還原劑能與煙氣充分混合，還避免了使用溶液氨基還原劑因大量水分蒸發(fā)而消耗的能
6量，不降低噴入位置的煙氣溫度，不增加煙氣量，降低了鍋爐的燃燒損失和排煙損失，因此本發(fā)明方法可減少鍋爐熱效率降低幅度，鍋爐熱效率的降低幅度
低于0.5%。
本發(fā)明方法運(yùn)行可靠性高，而且所使用的鍋爐構(gòu)造簡單。


圖1是本發(fā)明干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧化物燃燒方法所使用的鍋爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧化物燃燒方法采用爐膛內(nèi)從下至上分為主燃區(qū)1和燃盡區(qū)2的鍋爐，主燃區(qū)1和燃盡區(qū)2之間以燃盡風(fēng)噴口 4為界；褐煤燃燒過程中氨基還原劑分級噴入主燃區(qū)1、燃盡區(qū)2和水平煙道6;其中通過配風(fēng)控制主燃區(qū)1過量空氣系
數(shù)為0.9 1，燃盡區(qū)2過量空氣系數(shù)為L15 1.2;主燃區(qū)1中噴入的氨基還
原劑所產(chǎn)生的NH3與主燃區(qū)1煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.5 1.1 : 1;燃盡
區(qū)2和水平煙道6中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與燃盡區(qū)2及水平煙道6煙氣中總氮氧化物的摩爾比為0.6 1.5: 1，并控制鍋爐出口的氨漏失量小于5ppm;氨基還原劑分三級噴入，第一級氨基還原劑為固體顆粒以常溫壓縮空氣攜帶輸送、并由燃燒器3的二次風(fēng)噴口噴入主燃區(qū)1，第二級氨基還原劑從燃盡風(fēng)噴口 4和/或爐膛折焰角噴口 8噴入燃盡區(qū)2，第三級氨基還原劑溶液霧化后由氨基還原劑三級噴口 9噴入水平煙道6，由燃盡風(fēng)噴口 4噴入的氨基還原劑為固體顆粒以常溫壓縮空氣攜帶輸送，由爐膛折焰角噴口 8噴入的氨基還原劑為霧化的氨基還原劑溶液。
本實(shí)施方式通過配風(fēng)裝置控制爐內(nèi)各區(qū)域的過量空氣系數(shù)。本實(shí)施方式中各級氨基還原劑的噴入量可根據(jù)實(shí)際情況中NOx的排放量、氨的漏失量和運(yùn)行成本進(jìn)行調(diào)整。
本實(shí)施方式中第一級氨基還原劑分解所產(chǎn)生的NH3隨著二次風(fēng)與鍋爐內(nèi)的煙氣發(fā)生劇烈混合，混合效果好，可降低氮氧化物排放量65% 80%。本實(shí)施方式不需要催化劑，運(yùn)行成本僅為選擇性催化還原(SCR)法運(yùn)行成本的30%左右。
本實(shí)施方式方法鍋爐熱效率的降低幅度低于0.5%。
本實(shí)施方式方法中從燃燒器3的二次風(fēng)噴口和燃盡風(fēng)噴口4噴入的氨基還原劑固體顆粒的粒徑小于lmm。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是從燃燒器3的二次風(fēng)噴口和燃盡風(fēng)噴口 4噴入的氨基還原劑固體顆粒的平均粒徑為40 60pm。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
本實(shí)施方式燃燒器3的二次風(fēng)速為40 50m/s;燃盡風(fēng)風(fēng)速為60 70 m/s。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是從燃燒器3
的二次風(fēng)噴口和燃盡風(fēng)噴口 4噴入的氨基還原劑固體顆粒的平均粒徑為100
150pm。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
本實(shí)施方式燃燒器3的二次風(fēng)速為55m/s;燃盡風(fēng)風(fēng)速為75 m/s。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二或三的不同點(diǎn)是氨
基還原劑固體顆粒為尿素顆?；蛱妓釟滗@顆粒。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一、二或三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三或四的不同點(diǎn)是
通過配風(fēng)控制主燃區(qū)1過量空氣系數(shù)為0.95，燃盡區(qū)2過量空氣系數(shù)為1.16 1.17。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一、二、三或四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五的不同點(diǎn)是由爐膛
折焰角噴口 8噴入的氨基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是5%~20%的氨水溶液、尿素
溶液或碳酸氫銨溶液。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一至五相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六的不同點(diǎn)是由爐膛折焰
角噴口 8噴入的氨基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是8% 19%的氨水溶液、尿素溶液
或碳酸氫銨溶液。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式六相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六的不同點(diǎn)是由爐膛折焰
角噴口 8噴入的氨基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是10% 15%的氨水溶液、尿素溶
液或碳酸氫銨溶液。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式六相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八的不同點(diǎn)是第三級
8基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是5% 20%的氨水溶液、尿素溶液或碳酸氫銨溶液。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一至八相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
九的不同點(diǎn)是第三級基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是8%~19%的氨水溶液、尿素溶液或碳酸氫銨溶液。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式九相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
九的不同點(diǎn)是第三級基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是10%~15%的氨水溶液、尿素溶液或碳酸氫銨溶液。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式九相同。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十一的不同點(diǎn)是主燃區(qū)1中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與主燃區(qū)1煙氣中氮氧化物的摩爾
比為0.6 0.99: 1。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一至十一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十一的不同點(diǎn)是主
燃區(qū)1中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與主燃區(qū)1煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.7 0.9: 1。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一至十一相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十三的不同點(diǎn)是燃
盡區(qū)2和水平煙道6中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與燃盡區(qū)2及水平煙道6煙氣中總氮氧化物的摩爾比為0.7 1.4 : 1。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一至十三相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十三的不同點(diǎn)是燃盡區(qū)2和水平煙道6中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與燃盡區(qū)2及水平煙道6煙氣中總氮氧化物的摩爾比為0.9 1.2 : 1。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一至十三相同。
具體實(shí)施方式
十六結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十二的不同點(diǎn)是水平煙道6內(nèi)設(shè)有屏式過熱器10-1，高溫過熱器10-2。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一至十二相同。
具體實(shí)施方式
十七結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式干式輸送氨基還原劑的褐煤
低氮氧化物燃燒方法采用爐膛內(nèi)從下至上分為主燃區(qū)1和燃盡區(qū)2的鍋爐，主
燃區(qū)1和燃盡區(qū)2之間以燃盡風(fēng)噴口 4為界；褐煤燃燒過程中氨基還原劑分級噴入主燃區(qū)1、燃盡區(qū)2和水平煙道6;其中通過配風(fēng)控制主燃區(qū)1過量空氣
9系數(shù)為1，燃盡區(qū)2過量空氣系數(shù)為1.2;主燃區(qū)1中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)
生的NH3與主燃區(qū)1煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.6 : 1;燃盡區(qū)2和水平煙道6中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與燃盡區(qū)2及水平煙道6煙氣中總氮氧化物的摩爾比為0.8 : 1,并控制鍋爐出口的氨漏失量小于5ppm;氨基還原劑分三級噴入，第一級氨基還原劑為平均粒徑為48 52pm的尿素顆粒、以常溫壓縮空氣攜帶輸送、并由燃燒器3的二次風(fēng)噴口噴入主燃區(qū)1，第二級氨基還原劑為平均粒徑為48 52pm的尿素顆粒、以常溫壓縮空氣攜帶輸送、并從燃盡風(fēng)噴口 4噴入燃盡區(qū)2，第三級氨基還原劑溶液霧化后由氨基還原劑三級噴口9噴入水平煙道6。
本實(shí)施方式燃燒器3的二次風(fēng)速為42 48m/s;燃盡風(fēng)風(fēng)速為62 68m/s。本實(shí)施方式中第一級氨基還原劑分解所產(chǎn)生的NH3隨著二次風(fēng)與鍋爐內(nèi)的煙氣發(fā)生劇烈混合，混合效果好。本實(shí)施方式中噴入燃盡區(qū)2的氨基還原劑為固體顆粒，因氨基還原劑固體顆粒的分解溫度仍遠(yuǎn)低于爐膛內(nèi)的溫度，所以氨基還原劑固體顆粒隨燃盡風(fēng)進(jìn)入爐膛后立即分解，并隨著燃盡風(fēng)充分與煙氣混合。本實(shí)施方式可進(jìn)一步避免使用溶液氨基還原劑所消耗的能量。
本實(shí)施方式中第三級基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是10%的氨水溶液。本實(shí)施方式可降低氮氧化物排放量68%，褐煤燃燒效率高達(dá)99%,而且在燃燒過程中不發(fā)生結(jié)渣。本實(shí)施方式不需要催化劑，運(yùn)行成本僅為選擇性催化還原(SCR)法運(yùn)行成本的30%左右。本實(shí)施方式方法鍋爐熱效率的降低幅度為0.2%。
具體實(shí)施方式
十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十七的不同點(diǎn)是第三級
基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是15%的尿素溶液。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式十七相同。
具體實(shí)施方式
十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十七的不同點(diǎn)是第三級基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是10%的碳酸氫銨溶液。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式十七相同。
具體實(shí)施方式
二十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十七的不同點(diǎn)是第三級基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是12%的氨水溶液。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式十七四相同。
具體實(shí)施方式
二十一結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式干式輸送氨基還原劑的褐 煤低氮氧化物燃燒方法采用爐膛內(nèi)從下至上分為主燃區(qū)1和燃盡區(qū)2的鍋爐， 主燃區(qū)1和燃盡區(qū)2之間以燃盡風(fēng)噴口 4為界；褐煤燃燒過程中氨基還原劑分 級噴入主燃區(qū)1、燃盡區(qū)2和水平煙道6;其中通過配風(fēng)控制主燃區(qū)1過量空 氣系數(shù)為1，燃盡區(qū)2過量空氣系數(shù)為1.2;主燃區(qū)1中噴入的氨基還原劑所
產(chǎn)生的NH3與主燃區(qū)1煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.6 : 1;燃盡區(qū)2和水平 煙道6中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NHs與燃盡區(qū)2及水平煙道6煙氣中總 氮氧化物的摩爾比為0.8 : 1，并控制鍋爐出口的氨漏失量小于5ppm;氨基還 原劑分三級噴入，第一級氨基還原劑為平均粒徑48 52pm的碳酸氫銨顆粒、 以常溫壓縮空氣攜帶輸送、并由燃燒器3的二次風(fēng)噴口噴入主燃區(qū)1，第二級 氨基還原劑溶液霧化后從爐膛折焰角噴口 8噴入燃盡區(qū)2，第三級氨基還原劑 溶液霧化后由氨基還原劑三級噴口 9噴入水平煙道6。 本實(shí)施方式燃燒器3的二次風(fēng)速為42 48m/s。
本實(shí)施方式中第二級基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是10%的氨水溶液，第三級 基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是10%的氨水溶液。
本實(shí)施方式可降低氮氧化物排放量65°/。，褐煤燃燒效率高達(dá)99%，而且 在燃燒過程中不發(fā)生結(jié)渣。本實(shí)施方式不需要催化劑，運(yùn)行成本僅為選擇性催 化還原(SCR)法運(yùn)行成本的30%左右。本實(shí)施方式方法鍋爐熱效率的降低幅 度為0.3%。
具體實(shí)施方式
二十二結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式干式輸送氨基還原劑的褐 煤低氮氧化物燃燒方法采用爐膛內(nèi)從下至上分為主燃區(qū)1和燃盡區(qū)2的鍋爐， 主燃區(qū)1和燃盡區(qū)2之間以燃盡風(fēng)噴口 4為界；褐煤燃燒過程中氨基還原劑分 級噴入主燃區(qū)1、燃盡區(qū)2和水平煙道6;其中通過配風(fēng)控制主燃區(qū)1過量空 氣系數(shù)為0.9，燃盡區(qū)2過量空氣系數(shù)為1.2;主燃區(qū)1中噴入的氨基還原劑所 產(chǎn)生的NH3與主燃區(qū)1煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.6 : 1;燃盡區(qū)2和水平 煙道6中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與燃盡區(qū)2及水平煙道6煙氣中總 氮氧化物的摩爾比為0.8 : 1，并控制鍋爐出口的氨漏失量小于5ppm;氨基還 原劑分三級噴入，第一級氨基還原劑為平均粒徑為48 52,的碳酸氫銨顆粒、 以常溫壓縮空氣攜帶輸送、并由燃燒器3的二次風(fēng)噴口噴入主燃區(qū)1，第二級氨基還原劑從燃盡風(fēng)噴口 4和爐膛折焰角噴口 8噴入燃盡區(qū)2，第三級氨基還 原劑溶液霧化后由氨基還原劑三級噴口 9噴入水平煙道6，由燃盡風(fēng)噴口 4噴 入的氨基還原劑是平均粒徑為48 52pm的尿素顆粒由常溫壓縮空氣攜帶輸 送，由爐膛折焰角噴口 8噴入的氨基還原劑為霧化的氨基還原劑溶液。 本實(shí)施方式燃燒器3的二次風(fēng)速為45m/s;燃盡風(fēng)風(fēng)速為65m/s。 本實(shí)施方式中由爐膛折焰角噴口 8噴入的氨基還原劑為質(zhì)量濃度是10% 的尿素溶液，第三級基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是10%的氨水溶液。
本實(shí)施方式可降低氮氧化物排放量80%,褐煤燃燒效率高達(dá)98°/。以上， 而且在燃燒過程中不發(fā)生結(jié)渣。本實(shí)施方式不需要催化劑，運(yùn)行成本僅為選擇 性催化還原(SCR)法運(yùn)行成本的30%左右。本實(shí)施方式方法鍋爐熱效率的降 低幅度為0.3%。
具體實(shí)施方式
二十三結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式干式輸送氨基還原劑的褐 煤低氮氧化物燃燒方法采用爐膛內(nèi)從下至上分為主燃區(qū)1和燃盡區(qū)2的褐煤鍋 爐，主燃區(qū)1和燃盡區(qū)2之間以燃盡風(fēng)噴口 4為界；褐煤燃燒過程中氨基還原 劑分級噴入主燃區(qū)1和燃盡區(qū)2;其中通過配風(fēng)控制主燃區(qū)1過量空氣系數(shù)為 0.9 1，燃盡區(qū)2過量空氣系數(shù)為L15 1.2;主燃區(qū)1中噴入的氨基還原劑所 產(chǎn)生的NH3與主燃區(qū)1煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.5 1.1 : 1;燃盡區(qū)2中 噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與燃盡區(qū)2煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.6 1.5: 1，并控制鍋爐出口的氨漏失量小于5ppm;氨基還原劑分二級噴入，第 一級氨基還原劑為固體顆粒以常溫壓縮空氣攜帶輸送、并由燃燒器3的二次風(fēng) 噴口噴入主燃區(qū)1，第二級氨基還原劑從燃盡風(fēng)噴口 4和爐膛折焰角噴口 8噴 入燃盡區(qū)2，由燃盡風(fēng)噴口 4噴入的氨基還原劑為固體顆粒以常溫壓縮空氣攜 帶輸送，由爐膛折焰角噴口 8噴入的氨基還原劑為霧化的氨基還原劑溶液。
本實(shí)施方式通過配風(fēng)裝置控制爐內(nèi)各區(qū)域的過量空氣系數(shù)。本實(shí)施方式中 各級氨基還原劑的噴入量可根據(jù)實(shí)際情況中NOx的排放量、氨的漏失量和運(yùn) 行成本進(jìn)行調(diào)整。
本實(shí)施方式燃燒器3的二次風(fēng)速為40 50m/s;燃盡風(fēng)風(fēng)速為60 70 m/s。 本實(shí)施方式中第一級氨基還原劑分解所產(chǎn)生的NH3隨著二次風(fēng)與鍋爐內(nèi)的煙 氣發(fā)生劇烈混合，混合效果好。本實(shí)施方式中由燃盡風(fēng)噴口 4噴入燃盡區(qū)2的氨基還原劑為固體顆粒，因氨基還原劑固體顆粒的分解溫度仍遠(yuǎn)低于爐膛內(nèi) 的溫度，所以氨基還原劑固體顆粒隨燃盡風(fēng)進(jìn)入爐膛后立即分解，并隨著燃盡 風(fēng)充分與煙氣混合。本實(shí)施方式可進(jìn)一步避免使用溶液氨基還原劑所消耗的能 量。本實(shí)施方式不需要催化劑，運(yùn)行成本僅為選擇性催化還原(SCR)法運(yùn)行
成本的30%左右。本實(shí)施方式可降低氮氧化物排放量65% 80%。 本實(shí)施方式方法鍋爐熱效率的降低幅度低于0.5%。
本實(shí)施方式方法中從燃燒器3的二次風(fēng)噴口和燃盡風(fēng)噴口 4噴入的氨基還 原劑固體顆粒的粒徑小于lmm。
具體實(shí)施方式
二十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是從
燃燒器3的二次風(fēng)噴口和燃盡風(fēng)噴口4噴入的氨基還原劑固體顆粒的平均粒徑
為100 150pm。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式二十三相同。
本實(shí)施方式燃燒器3的二次風(fēng)速為55m/s;燃盡風(fēng)風(fēng)速為75 m/s。
具體實(shí)施方式
二十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是從
燃燒器3的二次風(fēng)噴口和燃盡風(fēng)噴口 4噴入的氨基還原劑固體顆粒的平均粒徑
為45 55pm。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式二十三相同。
本實(shí)施方式燃燒器3的二次風(fēng)速為45m/s;燃盡風(fēng)風(fēng)速為65 m/s。
具體實(shí)施方式
二十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三、二十四或二十
五的不同點(diǎn)是氨基還原劑固體顆粒為尿素顆粒或碳酸氫銨顆粒。其它步驟及
參數(shù)與實(shí)施方式二十三、二十四或二十五相同。
具體實(shí)施方式
二十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三至二十六的不同 點(diǎn)是通過配風(fēng)控制主燃區(qū)1過量空氣系數(shù)為0.95，燃盡區(qū)2過量空氣系數(shù)為
1.16 1.17。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式二十三至二十六相同。
具體實(shí)施方式
二十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三至二十七的不同 點(diǎn)是由爐膛折焰角噴口 8噴入的氨基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是5%~20%的氨
水溶液、尿素溶液或碳酸氫銨溶液。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式二十三至二十 七相同。
具體實(shí)施方式
二十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十八的不同點(diǎn)是由
爐膛折焰角噴口 8噴入的氨基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是8% 19%的氨水溶液、
尿素溶液或碳酸氫銨溶液。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式二十八相同。
具體實(shí)施方式
三十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是主燃 區(qū)1中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與主燃區(qū)1煙氣中氮氧化物的摩爾比 為0.6 1 : 1。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式二十三相同。
具體實(shí)施方式
三十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是主 燃區(qū)1中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與主燃區(qū)l煙氣中氮氧化物的摩爾
比為0.7 0.9: 1。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式二十三相同。
具體實(shí)施方式
三十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是燃
盡區(qū)2中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與燃盡區(qū)2煙氣中氮氧化物的摩爾 比為0.8 1.4: 1。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式二十三相同。
具體實(shí)施方式
三十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是燃
盡區(qū)2中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與燃盡區(qū)2煙氣中氮氧化物的摩爾 比為1 1.2 : 1。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式二十三相同。
具體實(shí)施方式
三十四結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式干式輸送氨基還原劑的褐 煤低氮氧化物燃燒方法采用爐膛內(nèi)從下至上分為主燃區(qū)1和燃盡區(qū)2的鍋爐，
主燃區(qū)1和燃盡區(qū)2之間以燃盡風(fēng)噴口 4為界；褐煤燃燒過程中氨基還原劑霧 化后分級噴入主燃區(qū)1和燃盡區(qū)2;其中通過配風(fēng)控制主燃區(qū)1過量空氣系數(shù) 為0.9，燃盡區(qū)2過量空氣系數(shù)為1.2;主燃區(qū)1中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的 NHs與主燃區(qū)1煙氣中氮氧化物的摩爾比為1:1;燃盡區(qū)2中噴入的氨基還 原劑所產(chǎn)生的NH3與燃盡區(qū)2煙氣中氮氧化物的摩爾比為1.2 : 1，并控制鍋 爐出口的氨漏失量小于5ppm;氨基還原劑分二級噴入，第一級氨基還原劑為 平均粒徑為48 52pm的碳酸氫銨顆粒、以常溫壓縮空氣攜帶輸送、并由燃燒 器3的二次風(fēng)噴口噴入主燃區(qū)1，第二級氨基還原劑從燃盡風(fēng)噴口 4和爐膛折 焰角噴口 8噴入燃盡區(qū)2，由燃盡風(fēng)噴口 4噴入的氨基還原劑為平均粒徑為 48 52,的碳酸氫銨顆粒、以常溫壓縮空氣攜帶輸送，由爐膛折焰角噴口 8 噴入的氨基還原劑為霧化的氨基還原劑溶液。
本實(shí)施方式可降低氮氧化物排放量80%，褐煤燃燒效率高達(dá)98%，而且 在燃燒過程中不發(fā)生結(jié)渣。本實(shí)施方式不需要催化劑，運(yùn)行成本僅為選擇性催 化還原(SCR)法運(yùn)行成本的30%左右。
本實(shí)施方式通過配風(fēng)裝置控制爐內(nèi)各區(qū)域的過量空氣系數(shù)。本實(shí)施方式中
14各級氨基還原劑的噴入量可根據(jù)實(shí)際情況中NOx的排放量、氨的漏失量和運(yùn) 行成本進(jìn)行調(diào)整。
本實(shí)施方式燃燒器3的二次風(fēng)速為44 47m/s;燃盡風(fēng)風(fēng)速為64 66m/s。 本實(shí)施方式中第一級氨基還原劑分解所產(chǎn)生的NH3隨著二次風(fēng)與鍋爐內(nèi)的煙 氣發(fā)生劇烈混合，混合效果好。本實(shí)施方式中由燃盡風(fēng)噴口 4噴入燃盡區(qū)2 的氨基還原劑為固體顆粒，因氨基還原劑固體顆粒的分解溫度仍遠(yuǎn)低于爐膛內(nèi) 的溫度，所以氨基還原劑固體顆粒隨燃盡風(fēng)進(jìn)入爐膛后立即分解，并隨著燃盡 風(fēng)充分與煙氣混合。本實(shí)施方式可進(jìn)一步避免使用溶液氨基還原劑所消耗的能 量。本實(shí)施方式方法鍋爐熱效率的降低幅度為0.3%。
權(quán)利要求
1、干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧化物燃燒方法，其特征在于該方法采用爐膛內(nèi)從下至上分為主燃區(qū)(1)和燃盡區(qū)(2)的鍋爐，主燃區(qū)(1)和燃盡區(qū)(2)之間以燃盡風(fēng)噴口(4)為界；褐煤燃燒過程中氨基還原劑分級噴入主燃區(qū)(1)、燃盡區(qū)(2)和水平煙道(6)；其中通過配風(fēng)控制主燃區(qū)(1)過量空氣系數(shù)為0.9～1，燃盡區(qū)(2)過量空氣系數(shù)為1.15～1.2；主燃區(qū)(1)中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與主燃區(qū)(1)煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.5～1.1∶1；燃盡區(qū)(2)和水平煙道(6)中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與燃盡區(qū)(2)及水平煙道(6)煙氣中總氮氧化物的摩爾比為0.6～1.5∶1，并控制鍋爐出口的氨漏失量小于5ppm；氨基還原劑分三級噴入，第一級氨基還原劑為固體顆粒以常溫壓縮空氣攜帶輸送、并由燃燒器(3)的二次風(fēng)噴口噴入主燃區(qū)(1)，第二級氨基還原劑從燃盡風(fēng)噴口(4)和/或爐膛折焰角噴口(8)噴入燃盡區(qū)(2)，第三級氨基還原劑溶液霧化后由氨基還原劑三級噴口(9)噴入水平煙道(6)，由燃盡風(fēng)噴口(4)噴入的氨基還原劑為固體顆粒以常溫壓縮空氣攜帶輸送，由爐膛折焰角噴口(8)噴入的氨基還原劑為霧化的氨基還原劑溶液。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧化物燃燒方 法，其特征在于從燃燒器(3)的二次風(fēng)噴口和燃盡風(fēng)噴口 (4)噴入的氨基還 原劑固體顆粒的粒徑小于lmm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧化物燃 燒方法，其特征在于氨基還原劑固體顆粒為尿素顆粒或碳酸氫銨顆粒。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧化物燃燒方 法，其特征在于通過配風(fēng)控制主燃區(qū)(1)過量空氣系數(shù)為0.95，燃盡區(qū)(2) 過量空氣系數(shù)為1.16 1.17。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或4所述的干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧化物 燃燒方法，其特征在于由爐膛折焰角噴口 (8)噴入的氨基還原劑溶液為質(zhì)量 濃度是5%~20%的氨水溶液、尿素溶液或碳酸氫銨溶液。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧化物燃燒方 法，其特征在于第三級基還原劑溶液為質(zhì)量濃度是5% 20%的氨水溶液、尿素溶液或碳酸氫銨溶液。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4或6所述的干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧 化物燃燒方法，其特征在于主燃區(qū)(1)中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與 主燃區(qū)(1)煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.6 0.99 : 1。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4或6所述的干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧 化物燃燒方法，其特征在于燃盡區(qū)(2)和水平煙道(6)中噴入的氨基還原劑 所產(chǎn)生的NH3與燃盡區(qū)(2)及水平煙道(6)煙氣中總氮氧化物的摩爾比為 0.7 1.4 : 1。
9、 干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧化物燃燒方法，其特征在于該方法 采用爐膛內(nèi)從下至上分為主燃區(qū)(1)和燃盡區(qū)(2)的鍋爐，主燃區(qū)(1)和 燃盡區(qū)(2)之間以燃盡風(fēng)噴口 (4)為界；褐煤燃燒過程中氨基還原劑分級噴 入主燃區(qū)(1)和燃盡區(qū)(2);其中通過配風(fēng)控制主燃區(qū)(1)過量空氣系數(shù)為 0.9 1，燃盡區(qū)(2)過量空氣系數(shù)為L15 1.2;主燃區(qū)(1)中噴入的氨基還 原劑所產(chǎn)生的NH3與主燃區(qū)(1)煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.5 1.1 : 1;燃 盡區(qū)(2)中噴入的氨基還原劑所產(chǎn)生的NH3與燃盡區(qū)(2)煙氣中氮氧化物 的摩爾比為0.6 1.5 : 1，并控制鍋爐出口的氨漏失量小于5ppm;氨基還原劑 分二級噴入，第一級氨基還原劑為固體顆粒以常溫壓縮空氣攜帶輸送、并由燃 燒器(3)的二次風(fēng)噴口噴入主燃區(qū)(1),第二級氨基還原劑從燃盡風(fēng)噴口 (4) 和爐膛折焰角噴口 (8)噴入燃盡區(qū)(2)，由燃盡風(fēng)噴口 (4)噴入的氨基還原 劑為固體顆粒以常溫壓縮空氣攜帶輸送，由爐膛折焰角噴口 (8)噴入的氨基 還原劑為霧化的氨基還原劑溶液。
全文摘要
干式輸送氨基還原劑的褐煤低氮氧化物燃燒方法，它涉及燃燒褐煤的方法。它解決了目前采用空氣分級燃燒技術(shù)鍋爐燃燒褐煤容易發(fā)生結(jié)渣，采用選擇性催化還原技術(shù)鍋爐燃燒褐煤需要催化劑、系統(tǒng)投資巨大、運(yùn)行成本高，以及采用選擇性非催化還原技術(shù)鍋爐燃燒褐煤脫硝效率低、還原劑溶液蒸發(fā)影響鍋爐熱效率的問題。本發(fā)明方法采用爐膛內(nèi)從下至上分為主燃區(qū)(1)和燃盡區(qū)(2)的鍋爐；褐煤燃燒過程中氨基還原劑顆粒和溶液分級噴入。本發(fā)明兩種方法均可降低氮氧化物排放量達(dá)60％以上，而且褐煤燃燒效率高達(dá)98％以上。本發(fā)明兩種方法中褐煤在燃燒過程中不發(fā)生結(jié)渣，不需要催化劑，運(yùn)行成本僅為SCR法運(yùn)行成本的30％左右。本發(fā)明方法對鍋爐熱效率影響小于0.5％。
文檔編號F23B60/00GK101482263SQ200910071379
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月4日
發(fā)明者航 劉, 輝 劉, 磊 唐, 銳 孫, 強(qiáng) 安, 朱舒揚(yáng), 王海剛, 計(jì)秉權(quán), 鄔士軍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)