本發(fā)明屬于環(huán)保技術領域，涉及循環(huán)流化床鍋爐，特別涉及一種深度抑氮超低排放的循環(huán)流化床鍋爐。

背景技術：

我國能源結構以煤為主，因而燃煤發(fā)電在發(fā)電行業(yè)中也占據(jù)了主要地位。然而煤炭燃燒將產生很多污染物，如二氧化硫、氮氧化物及煙塵等，其中氮氧化物是酸雨形成的主要來源之一。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，污染物排放愈發(fā)嚴重，給人民生活帶來了極大的困擾。因此，為降低燃煤發(fā)電對大氣的污染，國家提出了越來越高的煙氣排放標準，尤其是自2015年以來逐步開始實施燃煤電廠超低排放改造行動，現(xiàn)有大型電站鍋爐氮氧化物排放限值為50mg/m³。

國內現(xiàn)有循環(huán)流化床機組雖然具有低氮氧化物排放的特性，但面臨超低排放標準，所有在役機組均需進行超低排放改造。傳統(tǒng)脫硝改造技術路線包括sncr脫硝技術、scr脫硝技術等，無論哪種技術路線均須加裝脫硝設備并且在鍋爐運行過程中向煙氣中噴入大量脫硝還原劑，如尿素、氨水等。改造投資巨大且后期運行維護費用很高，此外，還會存在氨逃逸現(xiàn)象造成尾部受熱面、除塵器腐蝕、堵塞以及進入大氣形成新的污染源。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種深度抑氮超低排放的循環(huán)流化床鍋爐，充分發(fā)揮cfb鍋爐的環(huán)保特性，將氮氧化物原始排放降低至滿足國家最新的超低排放環(huán)保標準，大幅降低氮氧化物的脫除成本。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種深度抑氮超低排放的循環(huán)流化床鍋爐，包括多梯度分級配風系統(tǒng)(mlas)、高效渦輪分離系統(tǒng)(hptss)和無氨催化涂層系統(tǒng)(naccs)，其中：

所述多梯度分級配風系統(tǒng)包括一次風(pa)和二次風(sa)，一次風通過均壓風室1及鐘罩式風帽2均勻分配于整個爐膛密相區(qū)3，二次風分級從二次風口4送入爐膛密相區(qū)3及爐膛中部區(qū)域；

高效渦輪分離系統(tǒng)包括帶有煙氣導流凸臺9的水平煙道8，水平煙道8連接渦輪中心筒12，渦輪中心筒12內部安裝有導流葉片強化氣固分離，渦輪中心筒12下部設置分離器11，分離下來的物料送入返料器13；

無氨催化涂層系統(tǒng)，布置于多梯度分級配風系統(tǒng)及高效渦輪分離系統(tǒng)，使得no和co在鍋爐本身帶有的催化劑的催化作用下發(fā)生還原反應，實現(xiàn)煙氣脫硝。

所述鐘罩式風帽2包括出口朝上的直管，以及布置在出口上方的帽體，配風從直管頂部出口流出后，在帽體的阻擋下又折返沿帽體內壁與直管外壁之間的間隙從帽體下方流出，所述鐘罩式風帽2彼此之間的間距80～350mm，風帽材質為高溫耐熱合金，表面附著無氨催化涂層。

所述二次風口4沿不同高度布置1～4層，運行期間一次風量占燃燒總風ta量的20～50％，二次風量占燃燒總風量的50～80％。

所述渦輪中心筒12采用螺旋流線型結構，筒內渦輪的葉片旋向與氣流旋轉方向相異，筒體采用耐熱不銹鋼整體鑄造而成，筒體內壁及葉片表面附著無氨催化涂層。

所述煙氣導流凸臺9厚度可調，調節(jié)范圍20mm～1500mm，材質采用耐磨可塑料或澆注料，其表面附著無氨催化涂層。

所述爐膛密相區(qū)3澆注料表面、爐膛的下部水冷壁5換熱面表面以及爐膛屏式受熱面7表面均布置有無氨催化涂層。

所述無氨催化涂層為具有無氨催化性能的二元或多元金屬，或金屬氧化物，或金屬與金屬氧化物的混合物涂層。

所述金屬為鐵、銅、鎳、錳、鈷、鈦、鋁、鉻或稀土金屬。

所述無氨催化涂層厚度范圍0.5mm～20mm。

所述無氨催化涂層用在澆注料或可塑料區(qū)域時，采用附著于其表面的方式，或與澆注料或可塑料混合形成耐磨催化層。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.cfb鍋爐采用本技術后可顯著降低nox排放濃度，無需采用任何輔助脫硝技術，煙氣排放能夠滿足國家最新的超低排放限值，環(huán)境效益顯著。

2.由于運行過程中無需消耗脫硝還原劑，可大幅降低電廠環(huán)保運行成本。

3.無需新增耗能設備，且對輔機電耗均無明顯負面影響。

4.實施后由于爐內物料循環(huán)優(yōu)化，對于鍋爐燃燒效率可有一定的提升。

5.避免了脫硝副產物的生成，對于環(huán)境保護和機組運行安全性都有著促進作用。

實驗證明，現(xiàn)有機組采用上述技術改造后鍋爐排放煙氣中nox濃度可以降低至改造前的50％～80％以上，原始排放降至超低排放限制以內。

附圖說明

圖1為本發(fā)明循環(huán)流化床鍋爐深度抑氮超低排放改造整體結構示意圖。

圖2為本發(fā)明循環(huán)流化床鍋爐多梯度分級配風系統(tǒng)mlas示意圖。

圖3為本發(fā)明循環(huán)流化床鍋爐高效分離系統(tǒng)hptss示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。

如圖1所示，本發(fā)明為一種深度抑氮超低排放的循環(huán)流化床鍋爐，包括多梯度分級配風系統(tǒng)(mlas)、高效渦輪分離系統(tǒng)(hptss)和無氨催化涂層系統(tǒng)(naccs)。

多梯度分級配風系統(tǒng)如圖2所示，包括一次風(pa)和二次風(sa)，一次風通過均壓風室1及鐘罩式風帽2均勻分配于整個爐膛密相區(qū)3，二次風分級從二次風口4送入爐膛密相區(qū)3及爐膛中部區(qū)域。二次風口4沿不同高度布置1～4層，運行期間一次風量占燃燒總風ta量的20～50％，二次風量占燃燒總風量的50～80％。其中，鐘罩式風帽2包括出口朝上的直管，以及布置在出口上方的帽體，配風從直管頂部出口流出后，在帽體的阻擋下又折返沿帽體內壁與直管外壁之間的間隙從帽體下方流出，鐘罩式風帽2彼此之間的間距80～350mm，風帽材質為高溫耐熱合金。

高效渦輪分離系統(tǒng)如圖3所示，包括帶有煙氣導流凸臺9的水平煙道8，煙氣導流凸臺9厚度可調，調節(jié)范圍20mm～1500mm，材質采用耐磨可塑料或澆注料。水平煙道8連接爐膛與渦輪中心筒12，渦輪中心筒12內部安裝有導流葉片強化氣固分離，渦輪中心筒12下部設置分離器11，分離下來的物料送入返料器13。上部連通尾部豎井13，尾部豎井13中自上而下布置過熱器14、省煤器15和空預器16。渦輪中心筒12采用螺旋流線型結構，筒內渦輪的葉片旋向與氣流旋轉方向相異，筒體采用耐熱不銹鋼整體鑄造而成。

無氨催化涂層系統(tǒng)，布置于多梯度分級配風系統(tǒng)及高效渦輪分離系統(tǒng)，使得no和co在鍋爐本身帶有的催化劑的催化作用下發(fā)生還原反應，實現(xiàn)煙氣脫硝。具體地，在鐘罩式風帽2、煙氣導流凸臺9、爐膛密相區(qū)3澆注料表面、爐膛的下部水冷壁5換熱面表面、爐膛屏式受熱面7表面、渦輪中心筒12的筒體內壁及葉片表面，可以全部或者部分附著無氨催化涂層。

本發(fā)明中，無氨催化涂層為具有無氨催化性能的二元或多元金屬，例如鐵、銅、鎳、錳、鈷、鈦、鋁、鉻或稀土金屬；或金屬氧化物，或金屬與金屬氧化物的混合物涂層，厚度范圍0.5mm～20mm。用在澆注料或可塑料區(qū)域時，采用附著于其表面的方式，或與澆注料或可塑料混合形成耐磨催化層。

根據(jù)以上基本結構，本發(fā)明提供實施例如下：

實施例1

涉及1臺480t/h循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐燃用干燥無灰基vdaf8％的無煙煤，鍋爐一次風以48％總風量經(jīng)過鐘罩式風帽2送入爐膛保證鍋爐床料的正常流化和入爐煤的初步燃燒，二次風占總風ta量的50％分兩級送入爐膛密相區(qū)3，下二次風口距離布風板高度為1米，上二次風口距離下二次風口5米，鐘罩式風帽2表面、密相區(qū)澆注料表面、爐內水冷屏和過熱屏以及密相區(qū)以上10米高度內的水冷壁表面均附著高效無氨催化涂層，爐膛出口水平煙道出口通過加裝煙氣導流凸臺9將煙氣速度控制在28m/s，中心筒更換為渦輪中心筒12，煙氣導流凸臺9、煙氣導流凸臺9內壁及葉輪附著高效無氨催化涂層。

由于分級送風使得鍋爐密相區(qū)3為還原氣氛，從而抑制了no的生成，同時由于煤的不完全燃燒，在該區(qū)域存在高濃度的co，co通過鐘罩式風帽2及密相區(qū)澆筑料表面的催化涂層與no反應進一步降低了氮氧化物的濃度，隨著煙氣的上升，二次風被從不同高度風機送入爐膛以使得燃煤顆粒進一步燃燒，由于二次風穿透力有限，爐膛中心存在缺氧區(qū)域，因而該區(qū)域仍然為還原氣氛，因而屏式過熱器表面的催化劑涂層可以進一步將no還原為n2。高效分離系統(tǒng)的存在可以大幅提高鍋爐物料循環(huán)量，有效強化傳熱控制爐膛燃燒溫度從而抑制了熱力型氮氧化物的生成，而渦輪中心筒12表面的催化涂層作為將煙氣中參與的co和爐膛出口最終生成的no做進一步的催化反應，以最終實現(xiàn)深度抑氮的目的，通過以上多種手段的協(xié)同作用，鍋爐運行期間的nox排放濃度為38mg/m³。

實施例2

涉及1臺1024t/h循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐燃用干燥無灰基vdaf25％的煙煤，鍋爐一次風以40％總風量經(jīng)過鐘罩式風帽2送入爐膛保證鍋爐床料的正常流化和入爐煤的初步燃燒，二次風占總風ta量的58％分三級送入爐膛密相區(qū)3，下二次風口距離布風板高度為1.5米，中二次風口距離下二次風口5.5米，上二次風口距離中二次風口6米。鐘罩式風帽2表面、密相區(qū)澆注料表面、爐內水冷屏、過熱屏和再熱屏以及密相區(qū)以上15米高度內的水冷壁表面均附著高效無氨催化涂層，爐膛出口水平煙道出口通過加裝煙氣導流凸臺9將煙氣速度控制在30m/s，中心筒更換為渦輪中心筒12，煙氣導流凸臺9、渦輪中心筒12內壁及葉輪附著高效無氨催化涂層。

由于分級送風使得鍋爐密相區(qū)3為還原氣氛，從而抑制了no的生成，同時由于煤的不完全燃燒，在該區(qū)域存在高濃度的co，co通過鐘罩式風帽2及密相區(qū)澆筑料表面的催化涂層與no反應進一步降低了氮氧化物的濃度，隨著煙氣的上升，二次風被從不同高度風機送入爐膛以使得燃煤顆粒進一步燃燒，由于二次風穿透力有限，爐膛中心存在缺氧區(qū)域，因而該區(qū)域仍然為還原氣氛，因而屏式過熱器表面的催化劑涂層可以進一步將no還原為n2。高效分離系統(tǒng)的存在可以大幅提高鍋爐物料循環(huán)量，有效強化傳熱控制爐膛燃燒溫度從而抑制了熱力型氮氧化物的生成，而渦輪中心筒12表面的催化涂層作為將煙氣中參與的co和爐膛出口最終生成的no做進一步的催化反應，以最終實現(xiàn)深度抑氮的目的，通過以上多種手段的協(xié)同作用，鍋爐運行期間的nox排放濃度為42mg/m³。

以上實施例的描述較為具體，但并不能因此而理解為對本專利范圍的限制，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，做出的若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。