本發(fā)明涉及燃燒爐領域，尤其涉及一種分級燃燒加熱爐及用其實現(xiàn)爐內脫硝的方法。
背景技術：
：近幾年，隨著霧霾大面積、長時間的出現(xiàn)，國家對大氣治理和環(huán)境保護的要求提升到了一個新的高度。大氣污染主要來源之一是工業(yè)燃燒廢氣。通常對工業(yè)燃燒廢氣的處理是除塵，但是對其中有害氣體的處理卻很有限，廢氣中的氮氧化物、硫化物以及其他有害氣體被直接排放到大氣中，直排廢氣中氮氧化物含量高達3000mg/m3，遠遠超出了國家420mg/m3排放標準，給環(huán)境帶來了嚴重的破壞，氮氧化物可以形成酸雨和光化學煙霧，還能破壞臭氧層，因此，應盡量減少氮氧化物的排放，即對工業(yè)廢氣進行脫硝。根據氮元素來源的不同，脫硝分為燃燒前脫硝、燃燒過程脫硝和燃燒后脫硝。燃燒前脫硝主要是對煤炭等含氮元素的固體燃燒物的脫硝；對于氣體燃料，在以空氣為助燃劑的情況下，空氣中的氮氣為氮元素的來源，這種情況適用燃燒過程脫硝；燃燒后脫硝是指在燃燒尾氣中加入還原性物質把氮氧化物還原成氮氣。對于使用氣體燃料的燃燒器，當燃燒溫度高于1500℃時，氮氧化物的生成速率會明顯增加，因此，降低燃燒溫度是燃燒過程脫硝常用手段。一般采用分段燃燒的方法，通過控制不同燃燒階段燃料和空氣的比例來降低燃燒溫度，從而減少氮氧化物的生成?，F(xiàn)有采用分段燃燒的燃燒器通常體積較小，比如內燃機，或者由于應用場所的限制而采用臥式放置，上述燃燒器的弊端是燃燒分段不明顯，溫度不易控制，并且無法對尾氣進行燃燒后脫硝，導致脫硝效果不好，氮氧化物排放降低效果不能滿足現(xiàn)有污染物排放標準。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術燃燒器結構上的不足，本發(fā)明提供一種分級燃燒加熱爐及用其實現(xiàn)爐內脫硝的方法，以解決上述問題。本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：一種分級燃燒加熱爐，包括主體1、燃燒室2、半球形爐頂3和蓄熱室4；其中，主體1為圓柱形，內有與主體1等高的耐火磚擋墻11，耐火磚擋墻11將所述主體的內部空間分隔為燃燒室2和蓄熱室4，主體1上端與半球形爐頂3密閉連接；燃燒室2的外壁上從底部向上依次設為一級燃料入口21、二級燃料入口22、空氣入口23和藥劑噴孔24，一級燃料入口21處配有點火裝置，一級燃料入口21和二級燃料入口22之間為主燃區(qū)a，二級燃料入口22和空氣入口23之間為再燃區(qū)b，空氣入口23到燃燒室2上端部之間為燃盡區(qū)c，藥劑噴孔24位于燃燒室2外壁的頂端。進一步，所述主體1內徑為6-6.5m，所述主燃區(qū)a、再燃區(qū)b和燃盡區(qū)c高度比為a:b:c＝1:1:4。優(yōu)選地，a＝3m，b＝3m，c＝12m時，脫硝效果最佳，燃燒溫度低于1100℃，氮氧化物含量低于150mg/m3。進一步，所述一級燃料入口21位于所述燃燒室2中間，所述二級燃料入口22和所述空氣入口23分列所述燃燒室2兩側；所述一級燃料入口21、二級燃料入口22和空氣入口23直徑分別為200mm、200mm和400mm。進一步，所述藥劑噴孔24為2組，橫向分布于所述燃燒室2兩側，每組所述藥劑噴孔24由5個橫向排布的圓孔組成，所述圓孔直徑為50mm。進一步，所述分級燃燒加熱爐使用的燃料為氣體燃料，例如沼氣、瓦斯、天然氣、液化氣等。本發(fā)明還提供一種使用上述分級燃燒加熱爐實現(xiàn)爐內脫硝的方法，包括如下步驟：1)根據燃料的性質，確定總體過量空氣系數為1.02-1.07，把總燃料的70％和空氣按體積比1:1-1:1.5混合，通過所述一級燃料入口21充入所述主燃區(qū)a，同時，把剩余的30％燃料從所述二級燃料入口22充入所述再燃區(qū)b，充入燃料的同時，啟動所述點火裝置；2)點火2-4s之后，把剩余空氣通過所述空氣入口(23)充入所述燃盡區(qū)c。進一步，當煙氣排放指標不能滿足現(xiàn)階段環(huán)保要求時，在步驟2)充入剩余空氣的同時，啟動藥劑噴射系統(tǒng)，通過所述藥劑噴孔(24)同時向燃盡區(qū)末端噴入還原性藥劑。本發(fā)明的有益效果是：采用豎式燃燒爐設計，爐體有足夠的空間使得各燃燒區(qū)域劃分明確，各區(qū)域燃燒氛圍可控，燃燒溫度低于1100℃，氮氧化物的生成量少；再燃區(qū)只充入燃料，不充入空氣，形成很強的還原性氣氛，將主燃區(qū)中生成的氮氧化物還原為氮氣；燃盡區(qū)只充入燃盡風，在正常的過量空氣(過量系數1.1)條件下，使未燃燒的一氧化碳和飛灰中的碳燃燒完全，實現(xiàn)大幅降低煙氣中氮氧化物含量的目的。增設藥劑噴孔，可在環(huán)保指標收緊后，通過在燃盡區(qū)末端噴入脫銷藥劑，進一步還原煙氣中殘留的低濃度氮氧化物，實現(xiàn)煙氣中氮氧化物的超低排放。本發(fā)明從燃燒時和燃燒后兩個階段脫硝，脫硝效果明顯，未噴入脫硝藥劑即可實現(xiàn)尾氣中氮氧化物含量低于150mg/m3。附圖說明圖1為本發(fā)明一種分級燃燒加熱爐的正視圖。圖2為本發(fā)明一種分級燃燒加熱爐的俯視圖。附圖標記：主體1；耐火磚擋墻11；燃燒室2；一級燃料入口21；二級燃料入口22；空氣入口23；藥劑噴孔24；半球形爐頂3；蓄熱室4。具體實施方式以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。實施例1參照圖1所示，本實施例涉及一種具有具體結構的分級燃燒加熱爐。所述分級燃燒加熱爐，包括主體1、燃燒室2、半球形爐頂3和蓄熱室4，其中，主體1為圓柱形，內有與主體1等高的耐火磚擋墻11，耐火磚擋墻11將所述主體的內部空間分隔為燃燒室和蓄熱室，主體上端與半球形爐頂密閉連接，燃燒室的外壁上從底部向上依次設有一級燃料入口21、二級燃料入口22、空氣入口23和藥劑噴孔24，一級燃料入口處配有點火裝置，一級燃料入口和所述二級燃料入口之間為主燃區(qū)a，二級燃料入口和空氣入口之間為再燃區(qū)b，空氣入口到燃燒室上端部之間為燃盡區(qū)c，藥劑噴孔位于所述燃燒室外壁的頂端。其中：所述主體內徑為6-6.5m；所述區(qū)域高度：主燃區(qū)a＝3m、再燃區(qū)b＝3m、燃盡區(qū)c＝12m；所述一級燃料入口位于所述燃燒室中間，所述二級燃料入口和所述空氣入口分列所述燃燒室兩側，所述一級燃料入口、二級燃料入口和空氣入口直徑分別為200mm、200mm和400mm；所述藥劑噴為2組，橫向分布于所述燃燒室兩側，每組所述藥劑噴孔24由5個橫向排布的圓孔組成，所述圓孔直徑為50mm。利用上述分級燃燒加熱爐進行爐內脫硝的方法，所述分級燃燒加熱爐采用瓦斯為燃料，助燃劑為空氣，具體步驟如下：1)總過量空氣系數為1.05，根據燃料的熱值進行折算，對燃料和空氣的組分進行簡化處理，各組分如表1所示，表1各組分體積分數組分h2ch4coo2co2n2體積分數0.20840.12160.08980.01940.18240.3784把總燃料的70％和空氣按體積比1:1.2通過所述一級燃料入口充入所述主燃區(qū)a，同時，把剩余的30％燃料從所述二級燃料入充入所述再燃區(qū)b，充入燃料的同時，啟動所述點火裝置；2)點火2-4s之后，將剩余空氣通過所述空氣入口23充入所述燃盡區(qū)c。當煙氣排放指標不能滿足現(xiàn)階段環(huán)保要求時，啟動藥劑噴射系統(tǒng)，通過所述藥劑噴孔(24)同時向燃盡區(qū)末端噴入藥劑。用chemkin軟件模擬上述燃燒過程各區(qū)域的燃燒情況：主燃區(qū)過量空氣系數為0.85，由于主燃區(qū)是富燃料貧氧的燃燒條件，所以no2的生成量很少，氮氧化物主要成分是no，涉及的主反應為：n2+o2＝2no，生成的no摩爾體積分數為870ppm。按上述組分計算，如未采用分級燃燒的方式則no摩爾體積分數高達3100ppm。再燃區(qū)加入剩余的30％燃料可將主燃區(qū)生成的no還原，涉及的反應為：no+ch＝hcn+ono+ch2＝hocn+hno+ch2(s)＝hcn+ohno+ch3＝hcn+h2ono+ch3＝h2cn+hono+ho2＝no2+oh經過還原性燃料對no的還原，再燃區(qū)no摩爾體積分數可降至幾十ppm。燃盡區(qū)通入剩余的空氣將未燃燒充分的燃料燃盡，該過程不可避免的生成一部分no，最終燃燒尾氣中氮氧化物含量低于150mg/m3。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。當前第1頁12