本實用新型屬于燃煤火力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)計一種空氣分級/局部富氧燃燒電站鍋爐NOx控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
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在中國，燃煤火電廠是氮氧化物(NOx)的主要排放源。而近十幾年，火電廠排放的大量NOx已經(jīng)產(chǎn)生了嚴重的環(huán)境問題，影響了生態(tài)環(huán)境和人類健康。為了應(yīng)對這個嚴峻的環(huán)境問題我國政府規(guī)定從2014年7月1日起，全部火力發(fā)電鍋爐的NOx排放量不得高于100mg/Nm3。為了滿足如此嚴苛的規(guī)定，大多數(shù)電廠都采用低氮燃燒技術(shù)與選擇性催化還原(SCR)技術(shù)結(jié)合使用的方法來控制NOx排放。
SCR盡管被認為是目前電站鍋爐中最高效的NOx減排技術(shù)，但它在運行過程中仍然存在很多問題。首先，SCR運行過程中所消耗的催化劑和還原劑費用很高；其次，SCR催化劑的運行壽命一般都比較短，而將失活的催化劑直接丟棄的話會造成對環(huán)境的二次污染；再次，SCR催化劑會氧化煙氣中的SO2生成SO3，SO3再與還原劑NH3結(jié)合生成硫酸氫銨，對下游的空氣預(yù)熱器造成堵塞；最后，在鍋爐負荷發(fā)生變化時，SCR反應(yīng)器處的煙溫也會隨之變化，產(chǎn)生煙溫與催化劑的工作溫度窗口不匹配的情況。所以采用SCR技術(shù)來控制電站鍋爐的NOx排放并不是長久之計。
因此，應(yīng)該優(yōu)先發(fā)展?fàn)t膛內(nèi)的低NOx燃燒技術(shù)，讓NOx在爐膛內(nèi)的初始生成量足夠低，這樣就可以不用尾部脫硝技術(shù)，或者用SNCR來替代SCR就可以達到國家規(guī)定的NOx排放限值，從而可以避免SCR帶來的一系列問題。而且，國家對NOx排放的規(guī)定限值可能在近幾年再次被推進，到50mg/Nm3，所以發(fā)展適用于電站鍋爐的高效低NOx燃燒技術(shù)來降低爐內(nèi)的NOx生成量就顯得勢在必行而且對環(huán)境保護具有重大的現(xiàn)實意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于提供一種空氣分級/局部富氧燃燒電站鍋爐NOx控制系統(tǒng)，結(jié)合爐內(nèi)的空氣分級/局部富氧燃燒技術(shù)與爐膛內(nèi)SNCR脫硝技術(shù)來控制電站鍋爐NOx排放量，在不采用SCR的條件下可以大幅度降低NOx的排放量，使鍋爐的NOx排放達到國家規(guī)定的限值以下，避免了SCR運行過程產(chǎn)生的一系列問題。
一種空氣分級/局部富氧燃燒電站鍋爐NOx控制方法，其特征在于，所述方法包括：
采用以下的配風(fēng)方式來實現(xiàn)爐內(nèi)空氣分級/局部富氧燃燒：
①.主燃區(qū)的過量空氣系數(shù)控制在0.7左右，
②.燃燒器的二次風(fēng)成分為空氣加一部分純氧，
③.燃盡風(fēng)噴口設(shè)置在較高的位置，大約離燃燒器的距離為20m；
結(jié)合空氣分級/局部富氧的爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)和SNCR脫硝技術(shù)來控制NOx排放，此外不再需要尾部SCR脫硝。
可選地，所述二次風(fēng)中需加入的純氧由空分裝置提供。
本實用新型提供了一種空氣分級/局部富氧燃燒電站鍋爐NOx控制系統(tǒng)，包括鍋爐爐膛(1)，燃燒器(2)，燃盡風(fēng)噴嘴(3)，SNCR還原劑噴嘴(4)，省煤器(5)，空氣預(yù)熱器A(6)，空氣預(yù)熱器B(7)，暖風(fēng)器(8)，靜電除塵器(9)，靜電除塵器(9)，煙氣冷凝器(10)，脫硫塔(11)，煙囪(12)，空分裝置(13)，送風(fēng)機A(14)，送風(fēng)機B(15)，送風(fēng)機C(16)，磨煤機(17)，其中：
煙氣從省煤器(5)出來后分開進入兩個并聯(lián)的空預(yù)器：空氣預(yù)熱器A(6)和空氣預(yù)熱器B(7)，從兩個空預(yù)器出口相連接并由管道連接依次通過暖風(fēng)器(8)，靜電除塵器(9)，煙氣冷凝器(10)，脫硫塔(11)最后進入煙囪(12)。
可選地，空分裝置(13)出口的氮氣直接收集，液氧路經(jīng)管道連接進入煙氣冷凝器(10)，煙氣冷凝器(10)出口連接送風(fēng)機A(14)入口，送風(fēng)機A(14)出口與送風(fēng)機B(15)出口相連再由管道依次連接至暖風(fēng)器(8)、空氣預(yù)熱器B(7)和燃燒器(2)。
可選地，送風(fēng)機C(15)出口連接空氣預(yù)熱器A(6)，空氣預(yù)熱器A(6)出口分為兩路，一路與燃盡風(fēng)噴嘴(3)相連，另一路與磨煤機(17)出口相連，再由管道連接至燃燒器(2)。
可選地，脫硝所需要的還原劑由SNCR還原劑噴嘴(4)噴入爐內(nèi)。
從以上技術(shù)方案可以看出，本實用新型實施例具有以下優(yōu)點：
爐內(nèi)采用所述的這種空氣分級/局部富氧的燃燒方式可以使NOx的生成量降低約60％，在結(jié)合SNCR就可以使NOx排放量達到國家規(guī)定標準，從而避免了因SCR運行而帶來的一系列問題；
易于對現(xiàn)有的鍋爐進行改造；
利用空分制得液氧的冷能對煙氣中的水蒸氣進行冷凝，實現(xiàn)了煙氣中水分的回收；
為了提高主燃區(qū)給氣的氧濃度，將純氧加入二次風(fēng)中而不是一次風(fēng)，避免了以下兩方面的問題：一次風(fēng)氧濃度增大增加煤粉自燃的可能性，一次風(fēng)氧濃度增大導(dǎo)致一次風(fēng)流量降低從而會影響煤粉的輸送。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
圖1為本實用新型實施例中提供的一種空氣分級/局部富氧燃燒電站鍋爐NOx控制系統(tǒng)的一個實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
圖示說明：1為鍋爐爐膛，2為燃燒器，3為燃盡風(fēng)噴口，4為SNCR還原劑噴嘴，5為省煤器，6為空氣預(yù)熱器A，7為空氣預(yù)熱器B，8為暖風(fēng)器，9為靜電除塵器，10為煙氣冷凝器，11為脫硫塔，12為煙囪，13為空分裝置，14為送風(fēng)機A，15為送風(fēng)機B，16為送風(fēng)機C，17為磨煤機。
具體實施方式
本實用新型的目的在于提供一種空氣分級/局部富氧燃燒電站鍋爐NOx控制系統(tǒng)，結(jié)合爐內(nèi)的空氣分級/局部富氧燃燒技術(shù)與爐膛內(nèi)SNCR脫硝技術(shù)來控制電站鍋爐NOx排放量，在不采用SCR的條件下可以大幅度降低NOx的排放量，使鍋爐的NOx排放達到國家規(guī)定的限值以下，避免了SCR運行過程產(chǎn)生的一系列問題。
為使得本實用新型的實用新型目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而非全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
請參閱圖1，本實用新型實施例中提供的一種空氣分級/局部富氧燃燒電站鍋爐NOx控制系統(tǒng)的一個實施例包括：
一種空氣分級/局部富氧燃燒電站鍋爐NOx控制方法包括：
采用以下的配風(fēng)方式來實現(xiàn)爐內(nèi)空氣分級/局部富氧燃燒：
①.主燃區(qū)的過量空氣系數(shù)控制在0.7左右，
②.燃燒器的二次風(fēng)成分為空氣加一部分純氧，
③.燃盡風(fēng)噴口設(shè)置在較高的位置，大約離燃燒器的距離為20m；
結(jié)合空氣分級/局部富氧的爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)和SNCR脫硝技術(shù)來控制NOx排放，此外不再需要尾部SCR脫硝。
可選地，所述二次風(fēng)中需加入的純氧由空分裝置提供。
具體地方法包括：
采用以下的配風(fēng)方式來實現(xiàn)爐內(nèi)空氣分級/局部富氧燃燒：
①.在傳統(tǒng)的空氣分級燃燒方式基礎(chǔ)上，將主燃區(qū)過量空氣系數(shù)降低到0.7左右，實現(xiàn)深度分級，使主燃區(qū)處于強還原氣氛下；
②.在主燃區(qū)的二次風(fēng)中摻入一部分純氧，使主燃區(qū)的氧濃度增大，促進主燃區(qū)的燃燒強度，使主燃區(qū)在一個很低過量空氣系數(shù)的條件下任然能保持火焰穩(wěn)定并且提高燃燒溫度，促進NOx在主燃區(qū)的還原反應(yīng)；
③.采用分離燃盡風(fēng)系統(tǒng)，并且將燃盡風(fēng)噴口設(shè)置在爐膛比較高的位置，大約離燃燒器的距離為20m，這樣能保證在燃燒器附近生成的NOx在還原區(qū)停留時間足夠長，可以得到充分的還原；
結(jié)合空氣分級/局部富氧的爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)和SNCR脫硝技術(shù)來控制NOx排放，此外不在需要尾部SCR脫硝。
進一步的，所述二次風(fēng)中需加入的純氧由空分裝置提供。
按照本實用新型的另一方面，還提供了一種空氣分級/局部富氧燃燒電站鍋爐NOx控制系統(tǒng)，包括鍋爐爐膛，燃燒器，燃盡風(fēng)噴嘴，SNCR還原劑噴嘴，省煤器，空氣預(yù)熱器A，空氣預(yù)熱器B，暖風(fēng)器，靜電除塵器，煙氣冷凝器，脫硫塔，煙囪，空分裝置，送風(fēng)機A，送風(fēng)機B，送風(fēng)機C，磨煤機。煙氣從省煤器出來后分開進入兩個并聯(lián)的空氣預(yù)熱器：空氣預(yù)熱器A和空氣預(yù)熱器B，兩個空預(yù)器出口相連接并由管道連接依次通過暖風(fēng)器，靜電除塵器，煙氣冷凝器，脫硫塔，最后進入煙囪。
進一步的，所述空氣預(yù)熱器A將一部分空氣從常溫加熱到約340℃，空氣預(yù)熱器A出口空氣分為兩路，一路空氣作為燃盡風(fēng)由管道連接至燃盡風(fēng)噴口噴入爐膛，另一路空氣與磨煤機出口的煤粉和空氣混合后作為一次風(fēng)從燃燒器噴口噴入爐膛。
進一步的，所述空分裝置產(chǎn)生的液氧先通過煙氣冷凝器與煙氣進行換熱，在加熱液氧的同時利用液氧的冷能冷凝煙氣中的水蒸氣，對水蒸氣進行回收；從冷凝器吸熱后的純氧與送風(fēng)機出口空氣混合，組成鍋爐燃燒所需的二次風(fēng)，在依次通過暖風(fēng)器和空氣預(yù)熱器B，加熱到約340℃，從空氣預(yù)熱器B出口連接至燃燒器噴入爐膛。
本實用新型提供了一種空氣分級/局部富氧燃燒電站鍋爐NOx控制系統(tǒng)，包括鍋爐爐膛(1)，燃燒器(2)，燃盡風(fēng)噴嘴(3)，SNCR還原劑噴嘴(4)，省煤器(5)，空氣預(yù)熱器A(6)，空氣預(yù)熱器B(7)，暖風(fēng)器(8)，靜電除塵器(9)，靜電除塵器(9)，煙氣冷凝器(10)，脫硫塔(11)，煙囪(12)，空分裝置(13)，送風(fēng)機A(14)，送風(fēng)機B(15)，送風(fēng)機C(16)，磨煤機(17)，其中：
煙氣從省煤器(5)出來后分開進入兩個并聯(lián)的空預(yù)器：空氣預(yù)熱器A(6)和空氣預(yù)熱器B(7)，從兩個空預(yù)器出口相連接并由管道連接依次通過暖風(fēng)器(8)，靜電除塵器(9)，煙氣冷凝器(10)，脫硫塔(11)最后進入煙囪(12)。
可選地，空分裝置(13)出口的氮氣直接收集，液氧路經(jīng)管道連接進入煙氣冷凝器(10)，煙氣冷凝器(10)出口連接送風(fēng)機A(14)入口，送風(fēng)機A(14)出口與送風(fēng)機B(15)出口相連再由管道依次連接至暖風(fēng)器(8)、空氣預(yù)熱器B(7)和燃燒器(2)。
可選地，送風(fēng)機C(15)出口連接空氣預(yù)熱器A(6)，空氣預(yù)熱器A(6)出口分為兩路，一路與燃盡風(fēng)噴嘴(3)相連，另一路與磨煤機(17)出口相連，再由管道連接至燃燒器(2)。
可選地，脫硝所需要的還原劑由SNCR還原劑噴嘴(4)噴入爐內(nèi)。
從以上技術(shù)方案可以看出，本實用新型實施例具有以下優(yōu)點：
爐內(nèi)采用所述的這種空氣分級/局部富氧的燃燒方式可以使NOx的生成量降低約60％，在結(jié)合SNCR就可以使NOx排放量達到國家規(guī)定標準，從而避免了因SCR運行而帶來的一系列問題；
易于對現(xiàn)有的鍋爐進行改造；
利用空分制得液氧的冷能對煙氣中的水蒸氣進行冷凝，實現(xiàn)了煙氣中水分的回收；
為了提高主燃區(qū)給氣的氧濃度，將純氧加入二次風(fēng)中而不是一次風(fēng)，避免了以下兩方面的問題：一次風(fēng)氧濃度增大增加煤粉自燃的可能性，一次風(fēng)氧濃度增大導(dǎo)致一次風(fēng)流量降低從而會影響煤粉的輸送。
如圖1所示，從燃燒器2噴入的一次風(fēng)成分為空氣，二次風(fēng)為氧氣和空氣的混合氣體；主燃區(qū)的過量空氣系數(shù)控制在0.7左右，使得爐膛主燃區(qū)都處于富燃料的強還原區(qū)；在二次風(fēng)中混入部分純氧使主燃區(qū)給氣的氧氣摩爾分數(shù)高于傳統(tǒng)空氣燃燒的21％，使煤粉燃燒更劇烈，再加上主燃區(qū)總的氣量降低，所以在主燃區(qū)煙氣的溫度會明顯升高，在富燃料的強還原區(qū)提高燃燒溫度是很有助于NOx的還原反應(yīng)；燃盡風(fēng)的成分為空氣，燃盡風(fēng)噴口3設(shè)置在爐膛比較高的位置，大約離燃燒器的距離為20m。這樣可以推遲燃盡的噴入，保證在燃燒器附近生成的NOx在還原區(qū)停留時間足夠長，能夠被充分的還原；燃盡區(qū)的過量空氣系數(shù)大概為1.05～1.2，按照煤種的不同選取。
在一臺600MW燃燒貧煤的前后墻對沖鍋爐上采用數(shù)值模擬的方法進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用上述步驟將主燃區(qū)的過量空氣系數(shù)控制在0.7，主燃區(qū)給氣中氧氣的摩爾分數(shù)增高到33％，將燃盡風(fēng)噴口設(shè)置在離頂層燃燒器20m的位置時，相比傳統(tǒng)的空氣分級燃燒，本實用新型提出的空氣分級/局部富氧燃燒技術(shù)可以使?fàn)t膛出口的NOx生成量降低60％。
進一步的，從水平煙道下游的SNCR還原劑噴口4噴入脫硝用的還原劑進行煙氣的SNCR脫硝反應(yīng)，進一步降低NOx的排放量。
進一步的，所述二次風(fēng)中需加入的純氧由空分裝置提供。
本實用新型公布的NOx控制方法中的空氣分級/局部富氧燃燒技術(shù)與傳統(tǒng)空氣分級燃燒相比可以大幅度降低NOx在爐膛內(nèi)的初始生成量；再結(jié)合爐內(nèi)的SNCR脫硝技術(shù)，有望使NOx的最終排放量降低90％。
如圖1所示，本實用新型中空氣分級/局部富氧燃燒電站鍋爐NOx控制系統(tǒng)，包括鍋爐爐膛1，燃燒器2，燃盡風(fēng)噴口3，SNCR還原劑噴嘴4，省煤器5，空氣預(yù)熱器A6，空氣預(yù)熱器B7，暖風(fēng)器8，靜電除塵器9，煙氣冷凝器10，脫硫塔11，煙囪12，空分裝置13，送風(fēng)機A14，送風(fēng)機B15，送風(fēng)機C16，磨煤機17，其中：
煙氣從省煤器出來后分開進入兩個并聯(lián)的空氣預(yù)熱器：空氣預(yù)熱器A6和空氣預(yù)熱器B7，兩個空預(yù)器出口相連接并由管道連接依次通過暖風(fēng)器8，靜電除塵器9，煙氣冷凝器10，脫硫塔11，最后進入煙囪12。
進一步的，空氣預(yù)熱器A6將一部分空氣從常溫加熱到約340℃，空氣預(yù)熱器A6出口空氣分為兩路，一路空氣作為燃盡風(fēng)由管道連接至燃盡風(fēng)噴口4噴入爐膛1，另一路空氣與磨煤機出口的煤粉和空氣混合后作為一次風(fēng)從燃燒器2噴入爐膛1。
進一步的，所述空分裝置13產(chǎn)生的液氧先通過煙氣冷凝器10與煙氣進行換熱，在加熱液氧的同時利用液氧的冷能冷凝煙氣中的水蒸氣，對水蒸氣進行回收；冷凝器10的純氧出口與送風(fēng)機B15出口相連，在依次由管道連接通過暖風(fēng)器8和空氣預(yù)熱器B7，加熱到約340℃，從空氣預(yù)熱器B7出口連接至燃燒器2作為燃燒所需的二次風(fēng)噴入爐膛1。
本實用新型公布的NOx控制系統(tǒng)可用于鍋爐的設(shè)計和現(xiàn)有電站鍋爐的低氮改造，并且適用于多種爐型；即使NOx排放量較高的燃用貧煤的鍋爐也可以在不用加裝SCR設(shè)備的條件下使NOx的排放量達到100mg/Nm3以下，在滿足國家排放限值要求的情況下也同時避免了SCR運行帶來的一系列問題。
以上所述，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。