技术领域
[0001] 本
发明涉及本发明涉及一种工业锅炉
煤粉燃烧锅炉，具体涉及一种SNCR和OFA交错布置的卧式锅炉。
背景技术
[0002] 在我国，燃煤工业锅炉是除电站锅炉以外的主要用煤装备，总数接近60万台，年消耗煤炭近6.4亿吨。其中，中小型
煤粉锅炉占我国工业锅炉比例高、数量多、分布广，且还普遍存在锅炉热效率低，污染物
排放量大等问题，其已成为我国最主要的NOx污染物排放源之一，而随着经济
水平的提高，人们对生活环境
质量的要求也越来越高，我国政府对于工业用燃煤锅炉污染物排放量的要求也日趋严格，因此必须在保证工业煤粉锅炉运行效率的同时严格控制其NOx排放量。
[0003] 现有一些用于锅炉提高热效率和NOx减排的技术，例如发明
专利《一种降低煤粉锅炉氮
氧化物排放的方法及其使用的锅炉》中国专利号为ZL200710071814.4、公开日为2007年8月22日、公开号为CN101021327A，下称“文件一”在整个炉内空间上布置三级
烃基还原剂喷口，三级
氨基还原剂喷口和两级燃尽
风喷口，烃基还原剂使用
天然气；发明专利《立式炉三维立体分级OFA燃尽风低氮燃烧技术》中国专利号为ZL201310255430.3、
申请公布日为2013年10月2日、申请公布号为CN103335303A，下称“文件二”针对40t/h的煤粉锅炉，布置两级燃尽风喷口，第一级在两侧墙上各布置两个相对冲的喷口，第二级在四个棱边上布置喷口，四个喷口呈四
角切圆方式布置。它们不足之在于：“文件一”所述系统脱硝成本高昂；“文件二”所述装置燃尽风与烟气混合均匀性差，煤粉燃尽差。
发明内容
[0004] 本发明为了解决
现有技术中卧式工业煤粉锅炉脱硝成本高昂，导致工业煤粉锅炉存在的NOx排放量高，以及煤粉燃尽差，对负荷变化适应能
力差，热效率低的问题，进而提供一种SNCR和OFA交错布置的卧式锅炉，SNCR(selective non-catalytic reduction，
选择性非催化还原)OFA(over-fire air，燃尽风交错布置的卧式锅炉)。
[0005] 本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：
[0006] 它包括
燃烧器、
炉膛、上行烟道、一组一级氨基还原剂喷口、一组一级燃尽风喷口、一组二级燃尽风喷口、一组二级氨基还原剂喷口和两组
温度传感器；燃烧器安装在炉膛的前端，上行烟道与炉膛的后端顶部连通，炉膛的前端至后端的
侧壁上固定安装有一组一级氨基还原剂喷口和一组一级燃尽风喷口，一组一级氨基还原剂喷口的两侧分别安装有一组温度传感器，上行烟道的侧壁上由下至上依次安装有一组二级燃尽风喷口和一组二级氨基还原剂喷口。
[0007] 本发明的有益效果是：
[0008] 1、本发明更有利于降低NOx的排放量
[0009] ①本专利所述技术在一级氨基还原剂喷口所在壁面的上下游处间隔布置有多个温度传感器，用于实时测量烟气温度，为氨基还原剂喷口提供摆角调整的依据，使得氨基还原剂射流喷入主燃区内烟气温度合适的区域，同时，一级燃尽风水平方向摆动，可以调整一级燃尽风与烟气混合的
位置，以保证氨基还原剂在与一级燃尽风
接触前能将NOx充分还原。温度传感器、可摆动的氨基还原剂喷口和一级燃尽风喷口协同调整，能够精确控制脱硝过程的进行，保证氨基还原剂与烟气中的NOx充分反应的同时，避免了氨基还原剂过早与含氧的一级燃尽风接触反应导致氨基还原剂被氧
化成NOx的过程，因此有利于有效地降低炉内烟气的NOx含量。
[0010] ②“文件一”所述方法每级还原剂喷口仅布置在炉膛的前墙，还原剂射流从炉膛单侧进入炉内，与烟气的混合差，NOx减排效果有限。对比“文件一”，本专利所述技术一级氨基还原剂沿炉膛纵截面环向均匀布置，各股射流偏离炉膛中心点一定距离，射流整体组织成旋转气流，还原剂射流的速度方向与炉内烟气的旋转方向相反，两者间发生强烈的扰动，混合更为均匀，保证了烟气中各区域脱硝反应均能有效地进行，脱硝效果更好。
[0011] ③本专利所述技术在炉膛中部将高速的氨基还原剂射流送入炉膛内处于强还原性气氛下的主燃区中与炉内烟气均匀混合，脱硝反应发生在强还原性气氛下，反应的温度窗口扩大到900～1300℃，延长了脱硝反应进行的时间，有利于更有效地降低烟气中NOx的含量。
[0012] ④本专利所述技术中，一级氨基还原剂喷口中心线与炉壁的倾斜角度α和一级燃尽风喷口中心线与炉壁的倾斜角度β都可以调整，当锅炉负荷发生变化时，通过调整这两组喷口的角度α和β，可以控制一级氨基还原剂射流、一级燃尽风射流提前或者推迟与烟气混合，一方面保证了一级氨基还原剂射流送入温度合适的区域，保证脱硝反应及时进行，另一方面保证了氨基还原剂与烟气的混合气流在与一级燃尽风接触前有充足的时间进行脱硝反应，从而保证了在锅炉负荷变化时仍然能有效地降低烟气中的NOx含量。
[0013] 2、本发明有利于煤粉的燃尽
[0014] ①“文件一”所述方法每级燃尽风喷口均单侧布置，燃尽风射流进入炉内后快速衰减，远离燃尽风喷口侧的烟气与燃尽风难以充分接触，混合差，该区域烟气中的可燃物难以燃尽。本专利所述技术中，燃尽风在炉膛中部以多点射流形式送入，且形成一个强烈的旋转气流，与烟气产生强烈的扰动，
加速了烟气中可燃物质与燃尽风的混合过程，可燃物质的燃烧反应得以提前进行，延长了燃烧反应进行的时间，从而保证了煤粉的燃尽，提高了锅炉热效率。
[0015] ②“文件二”所述技术在两侧墙上各布置两个相对冲的第一级燃尽风喷口，第二级燃尽风呈四角切圆方式布置，喷口数仅为4个，这样布置燃尽风和烟气接触面积小，两者混合差，混合气体中氧浓度低的区域中的可燃物难以燃尽。对比“文件二”，本专利所述技术在炉膛中部环向均匀布置多个一级燃尽风喷口，喷口数目大于4个，各股射流在炉膛纵截面中心位置切于一个燃尽风射流假想圆，增大了燃尽风与旋流烟气的接触面积，有利于加快两者的均匀混合，烟气中各处氧浓度趋于均匀，保证了烟气内各区域的可燃物能充分燃尽；同时在上行烟道靠前墙侧壁面上水平布置一排二级燃尽风喷口，进一步保证了煤粉的充分燃尽。
[0016] 3、本发明能提高锅炉对负荷的适应能力
[0017] 本发明所述技术沿烟气行程上布置两级燃尽风喷口，第一级燃尽风喷口布置在炉膛中部，第二级燃尽风喷口水平布置在上行烟道的前墙侧。当锅炉低负荷下运行时，通过关闭全部或部分第二级燃尽风喷口，一方面不降低燃尽风射流速度，保证了燃尽风和烟气的混合效果，另一方面，又能减小燃尽风率，有利于低负荷状态下煤粉的稳定燃烧。
附图说明
[0018] 图1是本发明整体结构示意图。
[0019] 图2是一组一级氨基还原剂喷口4安装在炉膛2中部纵截面示意图。
[0020] 图3是一组一级燃尽风喷口5安装在炉膛2中部纵截面示意图。
具体实施方式
[0021] 具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式所述一种SNCR和OFA交错布置的卧式锅炉，它包括燃烧器1、炉膛2、上行烟道8、一组一级氨基还原剂喷口4、一组一级燃尽风喷口5、一组二级燃尽风喷口6、一组二级氨基还原剂喷口7和两组温度传感器3；燃烧器1安装在炉膛2的前端，上行烟道8与炉膛2的后端顶部连通，炉膛2的前端至后端的侧壁上固定安装有一组一级氨基还原剂喷口4和一组一级燃尽风喷口5，一组一级氨基还原剂喷口4的两侧分别安装有一组温度传感器3，上行烟道8的侧壁上由下至上依次安装有一组二级燃尽风喷口6和一组二级氨基还原剂喷口7。
[0022] 具体实施方式二：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式所述一种SNCR和OFA交错布置的卧式锅炉，一组一级氨基还原剂喷口4沿炉膛2纵截面环向均布设置，一组一级燃尽风喷口5沿炉膛2纵截面环向均布设置，一组二级燃尽风喷口6沿炉膛2竖直方向的外圆周均布设置，一组二级氨基还原剂喷口7沿上行烟道8的外侧壁均布设置，沿上行烟道8的外侧壁均布设置，其它与具体实施方式一相同。
[0023] 具体实施方式三：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式所述一种SNCR和OFA交错布置的卧式锅炉，一组一级氨基还原剂喷口4的个数为四个至十六个，一组一级燃尽风喷口5的个数为四个至十六个，一组二级燃尽风喷口6的个数为四个至八个，一组二级氨基还原剂喷口7的个数为四个至十六个，两组温度传感器3的个数为八个至三十二个。其它与具体实施方式一或二相同。
[0024] 具体实施方式四：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式所述一种SNCR和OFA交错布置的卧式锅炉，炉膛2的侧壁上一组一级氨基还原剂喷口4至一组一级燃尽风喷口5的水平距离为3m-5m。其它与具体实施方式二相同。
[0025] 将高速的氨基还原剂射流送入炉膛2内，各股射流偏离炉膛中心点一定距离，在炉膛纵截面中心位置切于一个还原剂圆形区域，圆形区域的半径为射流偏离炉膛中心点的距离，射流偏离炉膛中心的方向与炉内烟气旋转方向相反。一级燃尽风喷口5与一级氨基还原剂喷口4的距离为3～5m，所述一级燃尽风喷口5沿炉膛纵截面环向均匀布置，喷口数目大于4个，各股射流偏离炉膛中心点一定距离，在炉膛纵截面中心位置切于一个圆形区域，圆形区域的半径为射流偏离炉膛中心点的距离，射流偏离炉膛中心的方向与烟气旋转方向相同。
[0026] 具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种SNCR和OFA交错布置的卧式锅炉，上行烟道8的侧壁上一组二级燃尽风喷口6至一组二级氨基还原剂喷口7的竖直距离为3m-5m。其它与具体实施方式二相同。
[0027] 具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种SNCR和OFA交错布置的卧式锅炉，每个一级氨基还原剂喷口4倾斜安装在炉膛2侧壁上，一级氨基还原剂喷口4的中心线与竖直方向所成的角度为α，α的取值范围为45°<α<135°，每个一级燃尽风喷口5倾斜安装在炉膛2侧壁上，一级燃尽风喷口5的中心线与竖直方向所成的角度为β，β的取值范围为45°<β<135°。其它与具体实施方式三相同。
[0028] 具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种SNCR和OFA交错布置的卧式锅炉，燃烧器1为低氮旋流
煤粉燃烧器。其它与具体实施方式一相同。
[0029] 本发明的锅炉运行时，煤粉和煤粉初期燃烧所需的助燃空气通过低氮
旋流燃烧器进入炉膛2，主燃区空气过量系数在0.48～0.72之间，在高温回流烟气加热下，煤粉着火点燃，在强还原性气氛下燃烧，一方面有利于抑制NOx的生成，另一方面，较低的
过量空气系数使得主燃区火焰
温度控制在1300℃以下，避免生成大量热力型NOx。氨基还原剂喷口将还原剂射流喷入强还原性气氛下的主燃区，低于1300℃的火焰温度可以保证主燃区脱硝反应的正常进行，将烟气中生成的NOx还原成N2。剩余的40％～60％助燃空气经由一级燃尽风喷口5和二级燃尽风喷口6送入炉膛2，保证烟气中可燃物的燃尽。一级燃尽风喷口5的燃尽风射流从炉膛四周射入旋流烟气中，加强了烟气与燃尽风的扰动，更有利于可燃物的燃尽，在二级燃尽风喷口6的燃尽风送入炉膛后，还在上行烟道靠前墙侧的壁面上布置二级氨基还原剂喷口7，送入氨基还原剂，将上游燃尽过程产生的NOx还原。
[0030] 当锅炉正常负荷下运行时，一级燃尽风喷口5和二级燃尽风喷口6全开，40％～60％的助燃空气由一级燃尽风喷口5和二级燃尽风喷口6分别在炉膛中部和上行烟道8中送入与烟气混合；当锅炉低负荷下运行时，通过关闭全部或部分二级燃尽风喷口6，可以在燃尽风量降低的情况下不降低燃尽风射流速度，使燃尽风与烟气的充分混合，有利于燃尽。
[0031] 调整一级氨基还原剂喷口4，可以调整一级氨基还原剂喷口4中心线与炉壁的倾斜角度α，控制氨基还原剂射流提前45°<α<90°或者推迟90°<α<135°与烟气混合，调整一级燃尽风喷口5，可以调整一级燃尽风喷口5中心线与炉壁的倾斜角度β，控制一级燃尽风射流提前45°<β<90°或者推迟90°<β<135°与烟气混合。在氨基还原剂喷口4所在壁面的上下游处，布置有多个相互间隔的温度传感器3，为氨基还原剂喷口的摆角调整提供依据。
