本發(fā)明涉及一種蓄熱式天然氣鍋爐節(jié)能脫硝一體化系統(tǒng)，屬熱工設(shè)備，天然氣鍋爐節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，各類天然氣鍋爐一般采用煙火管或水管鍋爐，金屬消耗大，為了降低排煙溫度，常用的天然氣熱水鍋爐布置了大量的對流受熱面吸收煙氣熱量，由于天然氣具有較高的含氫量，因此燃燒產(chǎn)物中含有大量水蒸氣，當(dāng)使用大量對流受熱面時，如果排煙溫度過低，不僅消耗大量金屬耗材，同時容易引起天然氣鍋爐的尾部煙氣凝結(jié)，導(dǎo)致腐蝕出現(xiàn)。此外，天然氣作為清潔燃料，與其他燃料相比，其燃燒產(chǎn)物中二氧化硫和粉塵少，但是氮氧化物濃度較高，如果排煙溫度較低，其煙氣脫除氮氧化物十分困難。蓄熱式燃燒在應(yīng)用低熱值煤氣燃料時效果很好，但是應(yīng)用于天然氣燃料時，煙氣中氮氧化物的降低就成為一個亟待改進(jìn)的技術(shù)。
當(dāng)前低氮氧化物排放鍋爐燃燒技術(shù)研究分為三個方向：對燃料和空氣的預(yù)處理；空氣和燃料的優(yōu)化配置及低氮燃燒器設(shè)計(jì)；煙氣的后處理。對于燃料和空氣的預(yù)處理方法及煙氣處理方法，由于系統(tǒng)復(fù)雜、投資大、占地大、運(yùn)行費(fèi)用高等原因，對于較分散的中、小型鍋爐并不適用。低氮燃燒器在抑制氮氧化物生成的同時，往往會帶來燃燒效率較低、燃燒溫度降低或過?？諝庀禂?shù)提高，帶來鍋爐效率降低和運(yùn)行費(fèi)用提高等問題。
申請?zhí)枮?00810227754.5的中國專利公開了一種可有效降低天然氣鍋爐金屬消耗且實(shí)現(xiàn)煙氣脫除氮氧化物的蓄熱式燃燒選擇性催化還原煙氣脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)，包括鍋爐本體、內(nèi)置在鍋爐本體內(nèi)的U型管燃燒室、分別對稱地與U型管燃燒室兩端連接的兩個交替工作的二級蓄熱式天然氣燃燒器，二級蓄熱式天然氣燃燒器分別通過換向閥與天然氣燃燒用空氣和燃燒后煙氣連通；在二級蓄熱式天然氣燃燒器內(nèi)設(shè)置有第一級蓄熱體、蓄熱催化體和第二級蓄熱體，在第一級蓄熱體和蓄熱催化體之間設(shè)置有還原劑噴頭，還原劑噴頭與還原劑控制閥相連，還原劑控制閥與四通閥進(jìn)行聯(lián)鎖控制，當(dāng)二級蓄熱式天然氣燃燒器內(nèi)流過煙氣時，還原劑噴頭噴射，當(dāng)流過空氣時其關(guān)閉。
天然氣鍋爐系統(tǒng)采用選擇性催化還原，其脫硝流程短，還原劑與煙氣混合不夠充分，脫硝效率較低且氨逃逸高；蓄熱方式采用四通換向閥換向，易造成爐膛內(nèi)部壓力波動大。
申請?zhí)枮?01210134253.9的中國專利公開了一種降低氮氧化物排放的燃油/燃?xì)忮仩t及其方法，包括燃料管道、助燃風(fēng)管道、低氮燃燒器、鍋爐本體、排煙管道、煙囪、循環(huán)煙氣管道、助燃風(fēng)機(jī)和進(jìn)水管。鍋爐本體的輻射換熱面面積較普通鍋爐減少30％～50％，對流換熱面面積增加15％～25％；15％～25％的鍋爐低溫?zé)煔馔ㄟ^循環(huán)煙氣冷卻器、循環(huán)煙氣管道后進(jìn)入助燃風(fēng)機(jī)，與新鮮空氣混合作為助燃風(fēng)進(jìn)入低氮燃燒器。該裝置及方法通過組織爐膛內(nèi)部貧氧燃燒且布置低氮燃燒器以降低氮氧化物的生成，低氮燃燒器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，該方法能降低煙氣中生成氮氧化物的量有限。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種蓄熱式天然氣鍋爐節(jié)能脫硝一體化系統(tǒng)，解決目前常規(guī)天然氣鍋爐能耗高、排煙溫度高，蓄熱式天然氣鍋爐氮氧化物排放高，脫硝效率低、脫硝措施單一、脫硝成本高等問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的蓄熱式天然氣鍋爐節(jié)能脫硝一體化系統(tǒng)包括鍋爐本體、I型管燃燒室、兩組蓄熱式天然氣燃燒器、冷凝器，其中：
I型管燃燒室位于鍋爐本體內(nèi)部，在I型管燃燒室內(nèi)發(fā)生SNCR反應(yīng)；鍋爐本體的兩端分別設(shè)置有兩個伸入I型管燃燒室的燃?xì)夤艿?；鍋爐本體的兩端還分別設(shè)置有兩個伸入I型管燃燒室的還原劑管道，與還原劑控制閥和壓縮空氣管道連接，從還原劑控制閥輸入的還原劑在壓縮空氣管道輸入的壓縮空氣的輔助下經(jīng)過還原劑管道向I型管燃燒室內(nèi)噴射；鍋爐本體上還設(shè)有鍋爐給水管、鍋爐出水管；
兩組蓄熱式天然氣燃燒器分別與鍋爐本體的兩端連接，并分別通過換向閥與空氣管、煙氣管連接，每組蓄熱式天然氣燃燒器分別包括兩個從鍋爐本體逐漸遠(yuǎn)離的對稱安裝的高溫蓄熱體、脫硝催化蓄熱體、低溫蓄熱體，I型管燃燒室中產(chǎn)生的煙氣經(jīng)高溫蓄熱體后進(jìn)入脫硝催化蓄熱體，并在脫硝催化蓄熱體內(nèi)發(fā)生SCR反應(yīng)；
冷凝器與煙氣管連接，煙氣通過換向閥后以150℃左右的溫度進(jìn)入冷凝器并以低于50℃的溫度排出；
還原劑控制閥與換向閥動作聯(lián)鎖控制，當(dāng)空氣從左端蓄熱式天然氣燃燒器流入時，左端還原劑控制閥噴射還原劑，右端還原劑控制閥關(guān)閉，當(dāng)空氣從右端蓄熱式天然氣燃燒器流入時，右端還原劑控制閥噴射還原劑，左端還原劑控制閥關(guān)閉；
經(jīng)過一個換向周期，換向閥自動換向。
優(yōu)選地，所述還原劑是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-60％尿素溶液。
優(yōu)選地，所述還原劑管道傾斜安裝，與蓄熱式天然氣燃燒器成15-30°角。
優(yōu)選地，所述換向周期為40～100秒。
上述結(jié)構(gòu)的蓄熱式天然氣鍋爐節(jié)能脫硝一體化系統(tǒng)采用蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)以及SNCR和SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)，且脫硝還原劑采用燃燒室內(nèi)部噴射，還原劑控制閥與換向閥聯(lián)鎖動作控制，使本發(fā)明的節(jié)能效果突出，有效節(jié)約燃料；環(huán)保效果突出，煙氣氮氧化物排放量降低50％以上；節(jié)約成本明顯，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)緊湊降低生產(chǎn)安裝成本，聯(lián)合脫銷技術(shù)降低運(yùn)行過程中的催化劑成本。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的蓄熱式天然氣鍋爐節(jié)能脫硝一體化系統(tǒng)的示意圖。
其中，1為鍋爐本體，2為I型管燃燒室，3-1為高溫蓄熱體，3-2為脫硝催化蓄熱體，3-3為低溫蓄熱體，4為換向閥，5為空氣管，6為煙氣管，7為還原劑控制閥，8為還原劑管道，9為壓縮空氣管道，10為燃?xì)夤艿溃?1為鍋爐給水管，12為鍋爐出水管，13為冷凝器。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明的蓄熱式天然氣鍋爐節(jié)能脫硝一體化系統(tǒng)包括：
鍋爐本體1、I型管燃燒室2、兩組蓄熱式天然氣燃燒器、冷凝器13，其中：
I型管燃燒室2位于鍋爐本體1內(nèi)部，在I型管燃燒室2內(nèi)發(fā)生SNCR反應(yīng)；
鍋爐本體1的兩端分別設(shè)置有兩個伸入I型管燃燒室2的燃?xì)夤艿?0；
鍋爐本體1的兩端還分別設(shè)置有兩個伸入到I型管燃燒室2的還原劑管道8，其與還原劑控制閥7和壓縮空氣管道9連接，從還原劑控制閥7輸入的還原劑在壓縮空氣管道9輸入的壓縮空氣輔助下經(jīng)過還原劑管道8向I型管燃燒室2內(nèi)噴射，還原劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-60％；還原劑管道8傾斜安裝，與蓄熱式天然氣燃燒器成15-30°角；
鍋爐本體1上還設(shè)有鍋爐給水管11、鍋爐出水管12；
兩組蓄熱式天然氣燃燒器4分別與鍋爐本體1的兩端連接，并分別通過換向閥4與空氣管5、煙氣管6連接，即當(dāng)左端蓄熱式天然氣燃燒器與空氣管5連接時，右端蓄熱式天然氣燃燒器與煙氣管6連接，當(dāng)左端蓄熱式天然氣燃燒器與煙氣管6連接時，右端蓄熱式天然氣燃燒器與空氣管5連接，每組蓄熱式天然氣燃燒器分別包括兩個從鍋爐本體1逐漸遠(yuǎn)離的對稱安裝的高溫蓄熱體3-1、脫硝催化蓄熱體3-2、低溫蓄熱體3-3，I型管燃燒室2中產(chǎn)生的煙氣經(jīng)高溫蓄熱體3-1后進(jìn)入脫硝催化蓄熱體3-2內(nèi)發(fā)生SCR反應(yīng)；
冷凝器13與煙氣管6連接，煙氣通過換向閥后以150℃左右的溫度進(jìn)入冷凝器并以低于50℃的溫度排出，在這一過程中煙氣中的水分發(fā)生冷凝；
還原劑控制閥7與換向閥4動作聯(lián)鎖控制，當(dāng)空氣從左端蓄熱式天然氣燃燒器流入時，左端還原劑控制閥7噴射還原劑，右端還原劑控制閥7關(guān)閉，當(dāng)空氣從右端蓄熱式天然氣燃燒器流入時，右端還原劑控制閥7噴射還原劑，左端還原劑控制閥7關(guān)閉；
經(jīng)過一個換向周期，換向閥自動換向，空氣輸入與煙氣排放隨之改變。
下文對本發(fā)明的蓄熱式天然氣鍋爐節(jié)能脫硝一體化系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行說明，在本實(shí)施例中左端的蓄熱式天然氣燃燒器與空氣管5連接，右端的蓄熱式天然氣燃燒器與煙氣管6連接，即空氣從左端進(jìn)入，燃燒后的煙氣從右端排出。
天然氣和空氣分別以300～800m3/h和2000～9000m3/h的速率輸入，在I型管燃燒室2內(nèi)引燃，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％～60％的尿素通過左端的還原劑控制閥7、還原劑管道8并在壓縮空氣管道9輸入的壓縮空氣的輔助下噴射到I型管燃燒室內(nèi)，與天然氣燃燒產(chǎn)生的煙氣混合發(fā)生選擇性非催化還原(SNCR)脫硝，在I型燃燒室內(nèi)即實(shí)現(xiàn)氮氧化物的還原；之后煙氣依次進(jìn)入右端的高溫蓄熱體3-1、脫硝催化蓄熱體3-2、低溫蓄熱體3-3，高溫蓄熱體3-1吸熱并蓄熱，脫銷催化蓄熱體3-2內(nèi)發(fā)生選擇性催化還原(SCR)脫硝，進(jìn)一步將氮氧化物還原，低溫蓄熱體3-3吸熱并蓄熱；之后煙氣經(jīng)換向閥4以150℃左右的溫度通過煙氣管6進(jìn)入冷凝器13，冷凝器13內(nèi)發(fā)生冷凝回收煙氣中的水分，最終煙氣以低于50℃的溫度排出。
經(jīng)過一個換向周期后換向閥自動換向，左端的蓄熱式天然氣燃燒器與煙氣管6連接，右端的蓄熱式天然氣燃燒器與空氣管5連接，即空氣從右端輸入，燃燒后的煙氣從左端排出，此時上一過程中吸熱的高溫蓄熱體3-1和低溫蓄熱體3-3放熱，將輸入的空氣預(yù)熱至接近或達(dá)到燃燒溫度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。
本發(fā)明的蓄熱式天然氣鍋爐節(jié)能脫硝一體化系統(tǒng)采用蓄熱式天然氣鍋爐系統(tǒng)，空氣和天然氣交替從兩端輸入，實(shí)現(xiàn)蓄熱式天然氣燃燒器的吸熱和放熱，回收煙氣中的熱量用于將輸入的氣體預(yù)加熱，相比于U型管燃燒室，I型管燃燒室內(nèi)溫度更均勻，因此燃燒更充分，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)約燃料目的。同時，本發(fā)明向I型管燃燒室內(nèi)噴入還原劑，在I型管燃燒室內(nèi)發(fā)生SNCR脫硝和在蓄熱式天然氣燃燒器內(nèi)發(fā)生SCR脫硝，運(yùn)用SNCR和SCR聯(lián)合脫銷技術(shù)，既能降低煙氣中氮氧化物的含量，使煙氣中氮氧化物排放量降低50％以上，實(shí)現(xiàn)環(huán)保目的，又能降低脫硝催化劑成本。通過將還原劑管道設(shè)置為與蓄熱式天然氣燃燒器成15-30°角安裝的方式，使還原劑噴入后與煙氣的混合流程長、接觸更加充分，提高SNCR脫硝效率，進(jìn)一步降低氨逃逸度。在換向閥后煙氣管道上布置冷凝器，回收煙氣中冷凝水，降低煙氣排放溫度，充分回收煙氣中的熱量，進(jìn)一步提高節(jié)能效果。
上面結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選的具體實(shí)施方式和實(shí)施例作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式和實(shí)施例，在本領(lǐng)域技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下作出各種變化。