一种燃煤烟气处理系统及燃煤锅炉系统 |
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| 申请号 | CN201710951633.4 | 申请日 | 2017-10-13 | 公开(公告)号 | CN107497268A | 公开(公告)日 | 2017-12-22 |
| 申请人 | 广东丰乐能源科技有限公司; | 发明人 | 李强; 李振新; 苏德仁; 葛训; 周亚军; 钟伟新; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及燃 煤 领域，公开了一种燃煤烟气处理系统及燃煤 锅炉 系统。燃煤烟气处理系统将利用 氨 气脱硝的第一脱硝系统(SNCR喷射系统)与使用催化剂脱硝的第二脱硝系统(SCR催化系统)配合使用，可以获得更好的脱硝效果，减少尾气中的氮 氧 化物含量，使得燃煤烟气处理系统可以确保锅炉在任何负荷下都达到排放要求的效果。燃煤锅炉系统包括燃煤烟气处理系统以及燃烧系统，这样将SCR催化系统设置于锅炉系统的尾部，既可以减少投资减少占地，又可以降低烟道压降损失，对比传统方案的电耗大幅降低。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种燃煤烟气处理系统，其特征在于，所述燃煤烟气处理系统包括第一脱硝系统和第二脱硝系统，所述第一脱硝系统与所述第二脱硝系统按烟气流通的上游至下游依次连通；所述第一脱硝系统包括用于喷射氨气的初级喷射装置和末级喷射装置，所述初级喷射装置位于所述末级喷射装置的上游；所述第二脱硝系统包括催化装置，所述催化装置中填充有用于脱硝的催化剂。 |
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| 说明书全文 | 一种燃煤烟气处理系统及燃煤锅炉系统技术领域[0001] 本发明涉及燃煤领域，具体而言，涉及一种燃煤烟气处理系统及燃煤锅炉系统。 背景技术[0002] 随着我国环保政策的日益严格，燃煤锅炉氮氧化物排放量要求<50mg/m3(超净排放)。循环流化床锅炉虽然有高效低氮燃烧的能力，但如果不采取特殊的设计和工艺措施很难满足当今环保要求，国内外虽有行业做了流化床炉外脱硝设计，但结构及制造运行成本很高，没有经济性，我国又是煤炭大国，如何实现循环流化床燃煤锅炉的炉内低成本的低氮燃烧，是亟待解决的问题。 发明内容[0004] 本发明的另一目的在于提供一种燃煤锅炉系统，其排出的尾气具有较低的氮氧化物含量。 [0005] 本发明的实施例是这样实现的： [0006] 一种燃煤烟气处理系统，燃煤烟气处理系统包括第一脱硝系统和第二脱硝系统，第一脱硝系统与第二脱硝系统按烟气流通的上游至下游依次连通；第一脱硝系统包括用于喷射氨气的初级喷射装置和末级喷射装置，初级喷射装置位于末级喷射装置的上游；第二脱硝系统包括催化装置，催化装置中填充有用于脱硝的催化剂。 [0008] 在本发明的一种实施例中，上述燃煤烟气处理系统的第一脱硝系统还包括用于控制氨气喷射量的液氨调节阀，第二脱硝系统的下游设置有用于检测氨含量的氨检测仪，氨检测仪与液氨调节阀电连接。 [0009] 在本发明的一种实施例中，上述燃煤烟气处理系统的第一脱硝系统与第二脱硝系统之间设置有第一控温通道，第一控温通道内设置有第一省煤器；第一控温通道外设置有旁通烟道，旁通烟道的一端连通至第一省煤器上游的第一控温通道，其另一端连通至第一省煤器下游的第一控温通道；旁通烟道内设置有能够选择性打开或截断旁通烟道的闸板。 [0010] 在本发明的一种实施例中，上述燃煤烟气处理系统的第一控温通道与第二脱硝系统连通的一端设置有第一测温仪，闸板通过驱动部控制开启或关闭，第一测温仪与驱动部电连接。 [0011] 在本发明的一种实施例中，上述燃煤烟气处理系统的第二脱硝系统下游连通有第二控温通道，第二控温通道内设置有第二省煤器，第二控温通道上设置有用于测量通道内氧含量的第一测氧仪。 [0012] 在本发明的一种实施例中，上述燃煤烟气处理系统的下游出口处设置有氮氧化物检测仪。 [0013] 本发明提供一种燃煤锅炉系统，其包括上述的燃煤烟气处理系统以及燃烧系统，燃烧系统包括燃烧室、用于对燃烧室内鼓风的一次风系统和二次风系统；燃煤烟气处理系统的入口与燃烧室连通，燃煤烟气处理系统与燃烧室的连接位置高于一次风系统、二次风系统与燃烧室的连接位置。 [0014] 在本发明的一种实施例中，上述燃煤锅炉系统的一次风系统的出口设置于燃烧室的底部，二次风系统通过上部管道、中部管道以及下部管道连接至燃烧室的侧壁，并与燃烧室连通；上部管道、中部管道以及下部管道的出风口从上至下间隔设置。 [0015] 在本发明的一种实施例中，上述燃煤锅炉系统的下部管道和中部管道的出风口倾斜朝下，中部管道的出风口相对于燃烧室的内壁具有切向的倾角。 [0016] 本发明实施例的有益效果是： [0017] 本发明的燃煤烟气处理系统将利用氨气脱硝的第一脱硝系统(SNCR喷射系统)与使用催化剂脱硝的第二脱硝系统(SCR催化系统)配合使用，可以获得更好的脱硝效果，减少尾气中的氮氧化物含量，使得燃煤烟气处理系统可以确保锅炉在任何负荷下都达到排放要求的效果。 [0018] 本发明的燃煤锅炉系统包括燃煤烟气处理系统以及燃烧系统，燃烧系统包括燃烧室、用于对燃烧室内鼓风的一次风系统和二次风系统；燃煤烟气处理系统的入口与燃烧室连通，燃煤烟气处理系统与燃烧室的连接位置高于一次风系统、二次风系统与燃烧室的连接位置。这样将SCR催化系统设置于锅炉系统的尾部，既可以减少投资减少占地，又可以降低烟道压降损失，对比传统方案的电耗大幅降低。附图说明 [0019] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。 [0020] 图1为本发明实施例中燃煤烟气处理系统的结构示意图； [0021] 图2为本发明实施例中燃煤烟气处理系统的电路连接示意图； [0022] 图3为本发明实施例中燃煤锅炉系统的结构示意图； [0023] 图4为本发明实施例中燃烧系统的电路连接示意图。 [0024] 图标：100-燃煤烟气处理系统；110-第一脱硝系统；111-初级喷射装置；112-末级喷射装置；113-旋风分离器；114-液氨调节阀；115-氨检测仪；120-第一控温通道；121-第一省煤器；122-旁通烟道；123-闸板；124-第一测温仪；125-检查门；126-匀流栅格板；130-第二脱硝系统；131-催化装置；132-吹灰器；140-第二控温通道；142-第一测氧仪；144-氮氧化物检测仪；200-燃煤锅炉系统；210-燃烧系统；212-燃烧室；220-一次风系统；230-二次风系统；231-上部管道；232-中部管道；233-下部管道；235-二次风机；236-第三测温仪；237-一次风机；238-第二测温仪；240-第二测氧仪； 具体实施方式[0025] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 [0026] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0027] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。 [0028] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0029] 在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0030] 实施例 [0031] 图1为本发明实施例中燃煤烟气处理系统100的结构示意图；图2为本发明实施例中燃煤烟气处理系统100的电路连接示意图。请参照图1和图2，本实施例提供一种燃煤烟气处理系统100，其包括从上游至下游顺次连通的第一脱硝系统110、第一控温通道120、第二脱硝系统130以及第二控温通道140，第二控温通道140连通至燃煤烟气处理系统100的出口，以将尾气排出系统之外。 [0032] 所述第一脱硝系统110包括用于喷射氨气的初级喷射装置111、末级喷射装置112以及旋风分离器113，初级喷射装置111位于末级喷射装置112的上游；初级喷射装置111设置于旋风分离器113的入口处，末级喷射装置112设置于旋风分离器113的出口处。 [0033] 在本实施例中，初级喷射装置111与末级喷射装置112均为侧壁开有喷口的管状结构，初级喷射装置111与末级喷射装置112与系统外部的液氨源(图未示)通过管线连通，管线上设置有用于控制氨气喷射量的液氨调节阀114，第二脱硝系统130的下游设置有用于检测氨含量的氨检测仪115，氨检测仪115与液氨调节阀114电连接。当氨检测仪115测出逃逸氨气的含量大于3ppm时，可以减小液氨调节阀114的开度，控制尾部受热面硫酸氢氨的生成，维护系统等稳定性。应理解，在氨检测仪115与液氨调节阀114之间可以通过控制器(比如PLC、单片机)实现接收信号和执行操作。 [0034] 在本实施例中，喷口的喷射方向与气流的流通方向一致，以避免堵塞；喷口采用文丘里扩压管加雾化喷头，混合后的烟气进入旋风筒在离心状态氨气与烟气充分混合。采用高压风机与齿轮泵联合输送技术,高压风机引射齿轮泵输送液氨,输送混合动力强劲。 [0035] 烟气从旋风分离器113出来后接受末级喷射装置112的处理，之后流通至第一控温通道120，第一控温通道120内设置有第一省煤器121，以降低烟气温度，给外部设备(图未示)供给热量。为了使烟气的温度不会过低，第一控温通道120外部设置有旁通烟道122。旁通烟道122的一端连通至第一省煤器121上游的第一控温通道120，其另一端连通至第一省煤器121下游的第一控温通道120；旁通烟道122内设置有能够选择性打开或截断旁通烟道122的闸板123。 [0036] 当第一控温通道120内的烟气温度过低时，可以打开闸板123，将未经第一省煤器121的烟气直接引致第一省煤器121的下游，避免其在第一省煤器121处降温，以保证进入第二脱硝系统130的烟气温度在一个合理范围。应当理解，在第一控温通道120内的第一省煤器121可以是一个，也可是两个或多个。在本实施例中，为了实现自动控制，闸板123利用一个驱动部(图未示)进行驱动，第一省煤器121的下游，第二脱硝系统130的入口上游设置有第一测温仪124，第一测温仪124与驱动部电连接，使得驱动部在第一测温仪124检测温度较低时，打开闸板123，温度较高时，关闭闸板123。第一测温仪124、驱动部的控制方式与氨检测仪115、液氨调节阀114的控制方式类似，也可以采用单片机等进行数据接收和执行，驱动部可以是电机。 [0037] 在本实施例中，旁通烟道122设置有检查门125可以对烟道进行清灰。第二脱硝系统130的入口处设置有匀流栅格板126，使得进入第二脱硝系统130的烟气能够均匀流动。 [0038] 第二脱硝系统130包括了三个催化装置131，其内填充有用于脱硝的催化剂。催化装置131的入口位置设置有吹灰器132，吹灰器132定期对催化剂进口进行吹灰，吹灰介质取自锅炉高温蒸汽，催化剂进出口设有压力传感器(图未示)，当压差大于一定数值时，吹灰器132自动启动清理，实现吹灰功能。 [0039] 第二脱硝系统130还配备有检修平台、催化剂上料小车、检修门等。检修门负责对催化装置131的检修和催化剂的更换，检修门采用活动密封结构，内部活动耐火砖密封，催化剂的更换通过催化剂上料小车和检修门执行。 [0040] 催化装置131的有效长度(即烟气通过催化剂的长度)为1.3米，两个催化装置131的间隔为1.4米，在本实施例中，在烟气流动方向上排列设置三个催化装置131，其中两个运行、一个备用。 [0041] 第二脱硝系统130下游连通第二控温通道140，第二控温通道140内设置有第二省煤器。第二控温通道140还设置有第一测氧仪142，第一测氧仪142为氧化锆测氧仪。 [0042] 在本实施例中，燃煤烟气处理系统100的下游出口处设置有氮氧化物检测仪144，用于检测尾气中的氮氧含量，以方便判断脱硝效果。 [0043] 图3为本发明实施例中燃煤锅炉系统200的结构示意图；图4为本发明实施例中燃烧系统210的电路连接示意图。请结合图1至图4，本发明还提供一种燃煤锅炉系统200，其包括燃煤烟气处理系统100以及燃烧系统210，燃烧系统210包括燃烧室212、用于对燃烧室212内鼓风的一次风系统220和二次风系统230；燃煤烟气处理系统100的入口与燃烧室212连通，燃煤烟气处理系统100与燃烧室212的连接位置高于一次风系统220、二次风系统230与燃烧室212的连接位置。在一次风系统220与二次风系统230的协作下，燃料能够在燃烧室212内以流态化的形式燃烧。 [0044] 进一步地，一次风系统220风量占总风量的40％(传统为50％-60％)，一次风过量空气系数取0.8-1(传统取值为1.2)，燃料先在富燃料条件下燃烧，使得燃烧速度和温度降低，延迟了燃烧过程，在还原性气氛中大量含氮基团与NOx反应，提高了NOx向N2的转化率，降低了NOx在这一区域的生成量，一次风过量空气系数小于1 [0045] 在本实施例中，一次风系统220的出口设置于燃烧室212的底部，二次风系统230通过上部管道231、中部管道232以及下部管道233连接至燃烧室212的侧壁，并与燃烧室212连通；上部管道231、中部管道232以及下部管道233的出风口从上至下间隔设置。上部管道231、中部管道232以及下部管道233的出口风量分别占总风量的20％、10％、30％。下部管道 233的出风保证挥发分及时着火,中部管道232的出风保证及时补充氧含量,上部管道231的出风保证煤颗粒充分燃烧，一次风系统220、二次风系统230的总空气系数大于1，此时空气量虽多，但因火焰温度低，且煤中析出的大部分含氮基团在一次风主燃区已反应完成，最终NOx生成量不大，同时过量空气的供入使煤颗粒中剩余焦炭充分燃尽，保证煤颗粒的高燃烧效率，最终炉内垂直空气分级燃烧可使NOx生成量降低30～40％。 [0046] 在本实施例中，下部管道233和中部管道232的出风口倾斜朝下。其中，下部管道233向下倾斜45°；中部管道232的出风口向下倾斜10°，并相对于燃烧室212的内壁环切15°布置(燃烧室212为圆柱状空腔)。上部管道231水平设置，增加穿透能力，保证燃尽。 [0047] 燃烧室212出口设置第二测氧仪240，上部管道231上设置有电磁阀，上部管道231的电磁阀与第二测氧仪240电连接，以根据氧含量来控制电磁阀开度。当燃烧室212出口氧含量较高时，减小电磁阀开度，保证燃烧室212低氧燃烧，起到降低氮化物排放量30～40％的目的。燃烧室212出口还设置有第二测温仪238，第二测温仪238与二次风机235电连接，以控制风机的送风量。燃烧室212的燃烧位置还设置有第三测温仪236，第三测温仪236与一次风机237电连接。 [0048] 燃煤锅炉系统200的工作原理是： [0049] 燃烧系统210的对燃料进行燃烧，烟气上升；第二测氧仪240、第二测温仪238可以通过测燃烧室212出口的氧含量和温度来控制二次风系统230的进风量。烟气进入燃煤烟气处理系统100，首先经过第一脱硝系统110的初级喷射装置111，与氨气进行混合，再进入旋风分离器113，进行气固分离。从旋风分离器113出来的烟气经过末级喷射装置112，与氨气再次混合。通过氨检测仪115与液氨调节阀114配合控制氨气的喷射量。烟气离开第一脱硝系统110进入第一控温通道120，被第一省煤器121降温，第一省煤器121的下游设置有第一测温仪124，第一测温仪124检测温度过低时可以开启旁通烟道122的闸板123，提高烟气进入第二脱硝系统130前的温度，进入第二脱硝系统130后，在催化剂的作用下再次脱硝，之后再从第二控温通道140排出。第二控温通道140设置有氮氧化物检测仪144，当氮氧化物浓度高时，技术人员能够获知，并检查各环节的工况。 [0050] 综上所述，本发明的燃煤烟气处理系统将利用氨气脱硝的第一脱硝系统(SNCR喷射系统)与使用催化剂脱硝的第二脱硝系统(SCR催化系统)配合使用，可以获得更好的脱硝效果，减少尾气中的氮氧化物含量，使得燃煤烟气处理系统可以确保锅炉在任何负荷下都达到排放要求的效果。 [0051] 本发明的燃煤锅炉系统包括燃煤烟气处理系统以及燃烧系统，燃烧系统包括燃烧室、用于对燃烧室内鼓风的一次风系统和二次风系统；燃煤烟气处理系统的入口与燃烧室连通，燃煤烟气处理系统与燃烧室的连接位置高于一次风系统、二次风系统与燃烧室的连接位置。这样将SCR催化系统设置于锅炉系统的尾部，既可以减少投资减少占地，又可以降低烟道压降损失，对比传统方案的电耗大幅降低。 [0052] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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