專利名稱：層燃飛灰半焦活化并用于爐內(nèi)催化還原氮氧化物的裝置及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能實現(xiàn)層燃鍋爐氮氧化物減排的裝置及工藝。
背景技術(shù)：
我國現(xiàn)役燃煤工業(yè)鍋爐約5 4. 6萬臺，占目前在役工業(yè)鍋爐總數(shù)的85%，且每年以
I.5%左右的速度遞增。燃煤工業(yè)鍋爐年用煤量5-6億噸，約占全國年用煤總量的18%。工業(yè)鍋爐每年的總能源消耗和污染排放均位居全國工業(yè)行業(yè)第二。在工業(yè)鍋爐污染物減排的研究中，SO2和煙塵的研究開展比較早，而且已經(jīng)取得不少的研究成果，并已經(jīng)工業(yè)化應(yīng)用。由于工業(yè)鍋爐低溫燃燒等特點，使得其生成的NOx量相比較少(400-700mg/Nm3)。所以，工業(yè)鍋爐的NOx減排工作一直未受到充分的重視。近幾年我國的環(huán)保要求逐年提高，使得工業(yè)鍋爐的NOx排放問題越發(fā)凸顯。特別是NOx在城市空氣環(huán)境中對PM2.5的二次源貢獻(xiàn)率逐漸受到關(guān)注。因此，開發(fā)與燃燒過程協(xié)同的經(jīng)濟型層燃鍋爐低NOx燃燒技術(shù)，顯得十分緊迫。我國目前層燃鍋爐用煤尚不能實現(xiàn)動力配煤。燃用的煤種粒徑分布跨度很大，
3-5_以下的顆粒占有很大的比例。這種情況就導(dǎo)致了燃燒飛灰中含有大量的未燃盡半焦，其粒徑分布從0.不等。這一部分半焦是煤經(jīng)過初步熱解或氣化后的產(chǎn)物，被煙氣直接從爐排上帶走進(jìn)入鍋爐除塵裝置。如果能夠把這一部分半焦從煙氣中選擇性的分離出來，將其送回燃燒室的適宜位置，在保證其燃盡的前提下，將可能實現(xiàn)其對燃燒過程中生成NO的有效還原。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種層燃飛灰半焦活化并用于爐內(nèi)催化還原氮氧化物的裝置及工藝，以解決目前層燃鍋爐NOx排放量大，缺少經(jīng)濟高效NOx控制技術(shù)的問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是裝置方案所述裝置包括層燃鍋爐、選擇性氣固分離器、半焦倉、增濕活化器、第一管路、風(fēng)機、熱空氣管和/或熱煙氣管，層燃鍋爐的左爐墻和右爐墻對稱布置有旋流噴射器，層燃鍋爐的含塵煙氣和半焦出口端通過第一管路與選擇性氣固分離器的含塵煙氣和半焦進(jìn)口端連通，選擇性氣固分離器的頂部設(shè)有含塵煙氣出口端，選擇性氣固分離器的半焦出口端與半焦倉的半焦進(jìn)口端連通，半焦倉的半焦出口端與增濕活化器的半焦進(jìn)口端連通，增濕活化器的設(shè)有水蒸汽進(jìn)口端，熱空氣管和/或熱煙氣管通過風(fēng)機與增濕活化器的熱空氣和/或熱煙氣進(jìn)口端連通，增濕活化器的出口端與兩個旋流噴射器連通。方法方案所述工藝包括如下步驟步驟一、層燃鍋爐的燃煤煙氣進(jìn)入到選擇性氣固分離器中進(jìn)行氣固分離，氣固分離后煙氣排出，粒徑大于0. Imm的半焦收集到半焦倉內(nèi)；步驟二、半焦倉運送半焦到增濕活化器中，此時將水蒸汽、熱空氣和/或熱煙氣通入到增濕活化器中，半焦與水蒸汽在增濕活化器中進(jìn)行增濕活化反應(yīng)，反應(yīng)時間為5-7秒，水蒸汽的壓力為0. 4-0. 6MPa，水蒸汽與半焦質(zhì)量比為0. 2-0. 35，其中通入到增濕活化器中的熱空氣的溫度為110-160°C，通入到增濕活化器中的熱空氣的熱煙氣的溫度為80-160。。；步驟三、步驟二中所述增濕活化反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是一氧化碳和氫氣，熱空氣和/或熱煙氣將一氧化碳、氫氣和半焦帶入到旋流噴射器中并通過旋流噴射器順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)射流進(jìn)入到爐膛，其中在旋流噴射器內(nèi)的時間為0. 1-0. 2秒，在爐膛內(nèi)一氧化碳和氫氣與氮氧化物進(jìn)行反應(yīng)，爐膛內(nèi)一氧化碳和氫氣與氮氧化物的反應(yīng)時間為2-5. 5秒，實現(xiàn)氮氧化物的還原。本發(fā)明具有以下有益效果1、采用選擇性半焦收集裝置，其對0. Imm以上顆粒的捕集效率大于95%，系統(tǒng)阻力小于500Pa，可以實現(xiàn)對半焦的低阻力高效分離；2、半焦收集后在蒸汽活化裝置內(nèi)與蒸汽接觸、混合，由于半焦的溫度較高，可能會呈現(xiàn)炙熱融融狀態(tài)，因此當(dāng)0. 2-0. 6MPa蒸汽給入時迅速發(fā)生如下反應(yīng)C+H20 — C0+H2_132KJ、C0+H20 — C02+H2+41KJ和C+C02 — 2C0-172KJ,同時半焦的孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積得到極大的 豐富。這為半焦輸送物在燃燒空間反應(yīng)提供的更豐富的接觸面積，為強化NO的催化還原過程提供了條件。當(dāng)你半焦給入時會催化、強化如下反應(yīng)過程，進(jìn)而實現(xiàn)對NO的高效還原C0+N0 — N2+C02 ;3、半焦類物質(zhì)占總?cè)霠t煤量的比例在0. 5-1. 5%左右，半焦類物質(zhì)的收集并燃盡，可以提高鍋爐燃燒效率0. 5-1. 5%。


圖I是本發(fā)明裝置方案的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖I的A-A剖視圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結(jié)合圖I和圖2說明本實施方式，本實施方式的裝置包括層燃鍋爐I、選擇性氣固分離器2、半焦倉3、增濕活化器4、第一管路5、風(fēng)機6、熱空氣管和/或熱煙氣管7，層燃鍋爐I的左爐墻和右爐墻對稱布置有旋流噴射器1-1，層燃鍋爐I的含塵煙氣和半焦出口端通過第一管路5與選擇性氣固分離器2的含塵煙氣和半焦進(jìn)口端連通，選擇性氣固分離器2的頂部設(shè)有含塵煙氣出口端2-1，選擇性氣固分離器2的半焦出口端與半焦倉3的半焦進(jìn)口端連通，半焦倉3的半焦出口端與增濕活化器4的半焦進(jìn)口端連通，增濕活化器4的設(shè)有水蒸汽進(jìn)口端，熱空氣管和/或熱煙氣管7通過風(fēng)機6與增濕活化器4的熱空氣和/或熱煙氣進(jìn)口端連通，增濕活化器4的出口端與兩個旋流噴射器1-1連通。
具體實施方式
二 結(jié)合圖I說明本實施方式，本實施方式的裝置還包括控制閥8，半焦倉3的半焦出口端與增濕活化器4的半焦進(jìn)口端連通位置處設(shè)有控制閥8，此結(jié)構(gòu)用于控制進(jìn)入到增濕活化器4中半焦的質(zhì)量。其它實施方式與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖I和圖2說明本實施方式，本實施方式的所述工藝包括如下步驟步驟一、層燃鍋爐I的燃煤煙氣進(jìn)入到選擇性氣固分離器2中進(jìn)行氣固分離，氣固分離后煙氣排出，粒徑大于0. Imm的半焦收集到半焦倉3內(nèi)；步驟二、半焦倉3運送半焦到增濕活化器4中，此時將水蒸汽、熱空氣和/或熱煙氣通入到增濕活化器4中，半焦與水蒸汽在增濕活化器4中進(jìn)行增濕活化反應(yīng)，反應(yīng)時間為5-7秒，水蒸汽的壓力為0. 4-0. 6MPa，水蒸汽與半焦質(zhì)量比為0. 2-0. 35，其中通入到增濕活化器4中的熱空氣的溫度為110-160°C，通入到增濕活化器4中的熱空氣的熱煙氣的溫度為80-160。。；步驟三、步驟二中所述增濕活化反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是一氧化碳和氫氣，熱空氣和/或熱煙氣將一氧化碳、氫氣和半焦帶入到旋流噴射器1-1中并通過旋流噴射器1-1順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)射流進(jìn)入到爐膛，其中在旋流噴射器1-1內(nèi)的時間為0. 1-0. 2秒，在爐膛內(nèi)一氧化碳和氫氣與氮氧化物進(jìn)行反應(yīng)，爐膛內(nèi)一氧化碳和氫氣與氮氧化物的反應(yīng)時間為2-5. 5秒，實現(xiàn)氮氧化物的還原。當(dāng)爐膛出口氧量低于5. 5%，燃料揮發(fā)份高于35%時，采用熱空氣回送半焦；當(dāng)爐膛出口氧量高于10%，燃料揮發(fā)份高于25%時，采用熱煙氣回送半焦；當(dāng)爐膛出口氧量在5. 5% -10%之間，燃料揮發(fā)份高于在25% -35%時，采用熱煙氣、熱空氣混合回送半焦。
具體實施方式
四結(jié)合圖I和圖2說明本實施方式，本實施方式的步驟二中的熱煙 氣由層燃鍋爐的煙氣出口端抽取進(jìn)行使用，此步驟可將煙氣循環(huán)利用，減小排放污染。其它實施方式與具體實施方式
三相同。
權(quán)利要求
1.一種層燃飛灰半焦活化并用于爐內(nèi)催化還原氮氧化物的裝置，其特征在于所述裝置包括層燃鍋爐(I)、選擇性氣固分離器(2)、半焦倉(3)、增濕活化器(4)、第一管路(5)、風(fēng)機(6)、熱空氣管和/或熱煙氣管(7)，層燃鍋爐(I)的左爐墻和右爐墻對稱布置有旋流噴射器(1-1)，層燃鍋爐(I)的含塵煙氣和半焦出口端通過第一管路(5)與選擇性氣固分離器(2)的含塵煙氣和半焦進(jìn)口端連通，選擇性氣固分離器(2)的頂部設(shè)有含塵煙氣出口端(2-1)，選擇性氣固分離器(2)的半焦出口端與半焦倉(3)的半焦進(jìn)口端連通，半焦倉(3)的半焦出口端與增濕活化器(4)的半焦進(jìn)口端連通，增濕活化器(4)的設(shè)有水蒸汽進(jìn)口端，熱空氣管和/或熱煙氣管(7)通過風(fēng)機(6)與增濕活化器(4)的熱空氣和/或熱煙氣進(jìn)口端連通，增濕活化器(4)的出口端與兩個旋流噴射器(1-1)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述層燃飛灰半焦活化并用于爐內(nèi)催化還原氮氧化物的裝置，其特 征在于所述裝置還包括控制閥(8)，半焦倉(3)的半焦出口端與增濕活化器(4)的半焦進(jìn)口端連通位置處設(shè)有控制閥(8)。
3.一種使用權(quán)利要求I所述裝置的層燃飛灰半焦活化并用于爐內(nèi)催化還原氮氧化物的工藝，其特征在于所述工藝包括如下步驟 步驟一、層燃鍋爐(I)的燃煤煙氣進(jìn)入到選擇性氣固分離器(2)中進(jìn)行氣固分離，氣固分離后煙氣排出，粒徑大于0. Imm的半焦收集到半焦倉(3)內(nèi)； 步驟二、半焦倉(3)運送半焦到增濕活化器(4)中，此時將水蒸汽、熱空氣和/或熱煙氣通入到增濕活化器(4)中，半焦與水蒸汽在增濕活化器(4)中進(jìn)行增濕活化反應(yīng)，反應(yīng)時間為5-7秒，水蒸汽的壓力為0. 4-0. 6MPa，水蒸汽與半焦質(zhì)量比為0. 2-0. 35，其中通入到增濕活化器⑷中的熱空氣的溫度為110-160°C，通入到增濕活化器⑷中的熱空氣的熱煙氣的溫度為80-160°C ； 步驟三、步驟二中所述增濕活化反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是一氧化碳和氫氣，熱空氣和/或熱煙氣將一氧化碳、氫氣和半焦帶入到旋流噴射器(1-1)中并通過旋流噴射器(1-1)順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)射流進(jìn)入到爐膛，其中在旋流噴射器(1-1)內(nèi)的時間為0. 1-0. 2秒，在爐膛內(nèi)一氧化碳和氫氣與氮氧化物進(jìn)行反應(yīng)，爐膛內(nèi)一氧化碳和氫氣與氮氧化物的反應(yīng)時間為2-5. 5秒，實現(xiàn)氮氧化物的還原。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述層燃飛灰半焦活化并用于爐內(nèi)催化還原氮氧化物的的工藝，其特征在于所述步驟二中的熱煙氣由層燃鍋爐的煙氣出口端抽取進(jìn)行使用。
全文摘要
層燃飛灰半焦活化并用于爐內(nèi)催化還原氮氧化物的裝置及工藝，它涉及一種鍋爐還原氮氧化物的裝置及工藝。該裝置及工藝為解決目前層燃鍋爐NOx排放量大，缺少經(jīng)濟高效NOx控制技術(shù)的問題。裝置方案層燃鍋爐與選擇性氣固分離器連通，選擇性氣固分離器的半焦出口端與半焦倉的半焦進(jìn)口端連通，半焦倉的半焦出口端與增濕活化器的半焦進(jìn)口端連通，熱空氣管和/或熱煙氣管通過風(fēng)機與增濕活化器的熱空氣和/或熱煙氣進(jìn)口端連通；方法方案層燃鍋爐的燃煤煙氣進(jìn)入到選擇性氣固分離器中進(jìn)行氣固分離；半焦與水蒸汽在增濕活化器中進(jìn)行增濕活化反應(yīng)。本發(fā)明用于實現(xiàn)層燃鍋爐低NOx排放，實現(xiàn)與燃燒過程協(xié)同的NOx控制。
文檔編號F23B70/00GK102734791SQ20121021311
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者吳少華, 孫紹增, 孫銳, 徐力, 杜謙, 秦裕琨, 趙廣播, 高建民, 高繼慧 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)