專利名稱：蓄熱式燃燒選擇性催化還原煙氣脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄熱式燃燒選擇性催化還原煙氣脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)， 屬于熱工設(shè)備，天然氣鍋爐領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，各類天然氣鍋爐一般采用煙火管或水管鍋爐，金屬消耗大，為了降 低排煙溫度，常用的天然氣熱水鍋爐布置了大量的對(duì)流受熱面吸收煙氣熱量， 由于天然氣具有較高的氫含量，因此燃燒產(chǎn)物中含有大量水蒸氣，當(dāng)使用大量 對(duì)流受熱面時(shí)，如果排煙溫度過(guò)低，不僅消耗大量金屬耗材，同時(shí)容易引起天 然氣鍋爐的尾部煙氣凝結(jié)，導(dǎo)致腐蝕出現(xiàn)。此外，天然氣做為清潔燃料，與煤 炭比較，其燃燒產(chǎn)物中二氧化硫和粉塵很少，但是氮氧化物依然是濃度較高， 如果排煙溫度較低，其煙氣脫除氮氧化物十分困難。蓄熱式燃燒在應(yīng)用低熱值 煤氣燃料時(shí)效果較好，但是應(yīng)用于天然氣燃料時(shí)，煙氣中氮氧化物的降低成為 重要課題

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種蓄熱式燃燒選擇性催化還 原煙氣脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)，其能夠有效降低天然氣鍋爐金屬消耗，同時(shí)實(shí) 現(xiàn)煙氣脫除氮氧化物。本發(fā)明的目的通過(guò)以K技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明所涉及的蓄熱式燃燒選擇性催化還原脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)，包括 鍋爐本體、U型管燃燒室、兩個(gè)交替工作的二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器，其中，所 述U型管燃燒室內(nèi)置在所述鍋爐本體內(nèi)，兩個(gè)所述二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器分 別對(duì)稱地與所述U型管燃燒室的兩端連接，所述二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器分別
通過(guò)四通閥與天然氣燃燒用空氣和燃燒后煙氣連通；在所述二級(jí)蓄熱式天然氣 燃燒器內(nèi)設(shè)置有第一級(jí)蓄熱體、蓄熱催化體和第二級(jí)蓄熱體，在所述第一級(jí)蓄 熱體和所述蓄熱催化體之間設(shè)置有還原劑噴頭，所述還原劑噴頭與還原劑控制 閥相連，所述還原劑控制閥與所述四通閥進(jìn)行連鎖控制，當(dāng)所述二級(jí)蓄熱式天 然氣燃燒器內(nèi)流過(guò)煙氣時(shí)，所述還原劑噴頭在所述蓄熱催化體前噴射還原劑以 使離開所述第一級(jí)蓄熱體的煙氣與所述還原劑混合，當(dāng)所述二級(jí)蓄熱式天然氣燃 燒器內(nèi)流過(guò)空氣時(shí)，所述還原劑噴頭關(guān)閉，不噴射所述還原劑。
在上述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)中，所述二級(jí) 蓄熱式天然氣燃燒器是兩級(jí)陶瓷蓄熱換熱器，所述蓄熱催化休被設(shè)置為催化劑 燒結(jié)在多孔陶瓷蓄熱體上，提供還原需要的催化劑，同時(shí)參加蓄熱換熱，當(dāng)混 合后的煙氣進(jìn)入所述蓄熱催化體后，實(shí)現(xiàn)煙氣中氮氧化物的還原。
在上述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)中，所述蓄熱 催化體設(shè)置有一個(gè)或者兩個(gè)。
在上述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)中，所述鍋爐 本體為容積式圓柱型金屬受壓鍋筒。
在上述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)中，所述第一級(jí)蓄熱體和所述第二級(jí)蓄熱體，與所述蓄熱催化體是整體結(jié)構(gòu)或者是分體結(jié)構(gòu)。
在上述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)中，所述天然 氣鍋爐包括熱水鍋爐和蒸汽鍋爐。
在t述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)中，所述U型 管燃燒室為光管或波紋管結(jié)構(gòu)。
在上述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)中，所述還原 劑噴頭通過(guò)還原劑管道與所述還原劑控制閥相連。
在上述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)中，空氣和煙 氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力流動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，u型管燃燒室流出的煙氣通過(guò)二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器的兩級(jí)
陶瓷蓄熱換熱器的第一級(jí)蓄熱體，煙氣溫度降低到35(TC-40(TC，離開第一級(jí)蓄 熱體的煙氣與還原劑噴頭射出的還原劑氨水混和，然后進(jìn)入蓄熱催化體，實(shí)現(xiàn) 煙氣中氮氧化物的還原，經(jīng)過(guò)還原的煙氣進(jìn)入二級(jí)蓄熱換熱器的第二級(jí)蓄熱體， 將煙氣溫度降低到20(TC以下，煙氣通過(guò)四通閥排向煙道。本發(fā)明的蓄熱式燃燒 選擇性催化還原脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)中的蓄熱催化體布置在二級(jí)蓄熱式天然 氣燃燒器之中，和燃燒器構(gòu)成一體化設(shè)備，本發(fā)明采用一體化控制系統(tǒng)，燃燒 器、四通閥、還原劑控制閥采用統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，采用本發(fā)明，蓄熱式燃燒天 然氣鍋爐的氮氧化物排放可以減少60%以上。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本 發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā) 明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于 解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，其中-
圖1是本發(fā)明的蓄熱式燃燒選擇性催化還原脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)的系統(tǒng) 示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1給出了本發(fā)明的蓄熱式燃燒選擇性催化還原脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)的
系統(tǒng)示意圖，如圖1所示，l為鍋爐本體，2為U型管燃燒室，3為二級(jí)蓄熱式 天然氣燃燒器的第一級(jí)蓄熱體，4為二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器的第二級(jí)蓄熱體， 5為四通閥，6為空氣管，7為煙道，8為還原劑控制閥，9為還原劑噴頭，10 為還原劑管道，ll為蓄熱催化體，12為鍋爐給水管，13為鍋爐出水管或出汽管。
如圖1所示，本發(fā)明的蓄熱式燃燒選擇性催化還原煙氣脫硝的天然氣鍋爐 系統(tǒng)包括鍋爐本體l、 U型管燃燒室2、兩個(gè)交替工作的二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒 器，U型管燃燒室2內(nèi)置在所述鍋爐本體1內(nèi)，兩個(gè)二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器分 別對(duì)稱地與U型管燃燒室2的兩端連接，分別通過(guò)四通閥5與天然氣燃燒用空 氣和燃燒后煙氣連通；在二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器內(nèi)設(shè)置有第一級(jí)蓄熱體3、蓄 熱催化體11和第二級(jí)蓄熱體4,在第一級(jí)蓄熱體3和蓄熱催化體11之間設(shè)置有 還原劑噴頭9，還原劑噴頭9與還原劑控制閥8相連，還原劑控制閥8與四通閥 5進(jìn)行連鎖控制，當(dāng)二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器內(nèi)流過(guò)煙氣時(shí)，設(shè)置在第一級(jí)蓄熱體3和蓄熱催化體11之間的位于蓄熱催化體11前的還原劑噴頭9噴射還原劑 以使離開第一級(jí)蓄熱體3的煙氣與還原劑混合，當(dāng)—級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器內(nèi)流 過(guò)空氣時(shí)，還原劑噴頭9關(guān)閉，不噴射還原劑。
上述的二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器內(nèi)的蓄熱催化體11可以布置一個(gè)或兩個(gè)， 圖1示出了蓄熱催化體11設(shè)置有一個(gè)地情況。蓄熱催化體11被設(shè)置為催化劑 燒結(jié)在多孔陶瓷蓄熱體上，提供還原需要的催化劑，同時(shí)參加蓄熱換熱，當(dāng)混 合后的煙氣進(jìn)入蓄熱催化體ll后，實(shí)現(xiàn)煙氣中氮氧化物的還原。其中，還原劑 優(yōu)選為氨水，但本發(fā)明并不限于此。
第一級(jí)蓄熱體3和所述第二級(jí)蓄熱體4，與所述蓄熱催化體11可以是整體 結(jié)構(gòu)，也可以是分體結(jié)構(gòu)。
此外，天然氣鍋爐包括熱水鍋爐和蒸汽鍋爐，鍋筒優(yōu)選為圓筒型金屬受壓 容器外殼，鍋爐本體1包括與鍋爐本體1的鍋筒相連的鍋爐給水管12和鍋爐出 水或出蒸汽管13。在鍋筒內(nèi)布置的U型管燃燒室2為光管或波紋管結(jié)構(gòu)；二級(jí) 蓄熱式天然氣燃燒器為兩級(jí)陶瓷蓄熱換熱器，分別通過(guò)四通閥5與鍋爐燃燒用 空氣管6和煙道7連通使燃燒后煙氣通過(guò)；鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)由連接煙道7的引風(fēng) 機(jī)將空氣引入燃燒系統(tǒng)和煙氣引出燃燒系統(tǒng)。
在本實(shí)施例中，四通閥5的兩個(gè)通道通過(guò)控制分別與二級(jí)蓄熱式天然氣燃 燒器的空氣和煙氣入口相連，另兩個(gè)通道分別連接排煙的煙道和空氣送風(fēng)管。
F面對(duì)本發(fā)明的工作原理進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的工作原理是這樣的，鍋爐木體的兩個(gè)交替工作的二級(jí)蓄熱式天然 氣燃燒器分別設(shè)在U型管燃燒室的兩端，二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器與連接空氣和煙氣通道的四通閥連接，在兩級(jí)蓄熱體之間布置有蓄熱催化體，第一級(jí)蓄熱 體和蓄熱催化體之間布置有還原劑噴頭，室溫空氣通過(guò)四通閥進(jìn)入一個(gè)二級(jí)蓄 熱式天然氣燃燒器的第二級(jí)蓄熱體，然后進(jìn)入蓄熱催化體，再進(jìn)入第一級(jí)蓄熱 體，空氣沿途被加熱到接近U型管燃燒室內(nèi)溫度，通過(guò)旋流板，高溫空氣高速 旋轉(zhuǎn)射入U(xiǎn)型管燃燒室內(nèi)，與天然氣混合燃燒，高速旋流形成渦旋，巻吸煙氣回 流，降低燃燒區(qū)域氧氣含量，導(dǎo)致低氧燃燒，減少氮氧化物生成，作為燃燒產(chǎn)物 的煙氣通過(guò)U型管燃燒室另一端的二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器的兩級(jí)陶瓷蓄熱換 熱器的第一級(jí)蓄熱體，煙氣與第一級(jí)蓄熱體換熱，加熱第一級(jí)蓄熱體，煙氣溫
度降低到350°C-400°C，離開第一級(jí)蓄熱體的煙氣與還原劑噴頭射出的還原劑
(一般為氨水)混和，然后進(jìn)入蓄熱催化體，實(shí)現(xiàn)煙氣中氮氧化物的還原，經(jīng) 過(guò)還原的煙氣進(jìn)入二級(jí)蓄熱換熱器的第二級(jí)蓄熱體，加熱第二級(jí)蓄熱體，將煙
氣溫度降低到2ocrc以下，煙氣通過(guò)四通閥排向煙道。四通閥按設(shè)定的頻率工作，
對(duì)空氣、煙氣和天然氣系統(tǒng)進(jìn)行切換，同時(shí)切換天然氣供氣系統(tǒng)，停止一側(cè)二 級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器，啟動(dòng)另一側(cè)二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器，兩個(gè)二級(jí)蓄熱 式天然氣燃燒器分別被煙氣加熱蓄熱和加熱空氣放熱?？諝夂蜔煔馔ㄟ^(guò)引風(fēng)機(jī) 提供動(dòng)力流動(dòng)。兩個(gè)二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器中布置的蓄熱催化體前的還原劑 噴頭與還原劑控制閥相連，還原劑控制閥與四通閥連鎖控制，當(dāng)二級(jí)蓄熱式天 然氣燃燒器內(nèi)流過(guò)煙氣時(shí)，蓄熱催化體前的還原劑噴頭噴射還原劑，當(dāng)二級(jí)蓄 熱式天然氣燃燒器內(nèi)流過(guò)空氣時(shí)，蓄熱催化體前的還原劑噴頭關(guān)閉，不噴射還 原劑。這樣通過(guò)四通閥和還原劑控制闊的控制，鍋爐本體的兩個(gè)交替工作的二 級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器交替做為燃燒器和煙氣加熱器工作。
根據(jù)本發(fā)明，u型管燃燒室流出的煙氣通過(guò)二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器的兩級(jí) 陶瓷蓄熱換熱器的第一級(jí)蓄熱體，煙氣溫度降低到350。C-40(TC，離開第一級(jí)蓄熱體的煙氣與還原劑噴頭射出的還原劑氨水混和，然后進(jìn)入蓄熱催化體，實(shí)現(xiàn) 煙氣中氮氧化物的還原，經(jīng)過(guò)還原的煙氣進(jìn)入二級(jí)蓄熱換熱器的第二級(jí)蓄熱體， 將煙氣溫度降低到20(TC以下，煙氣通過(guò)四通閥排向煙道。本發(fā)明的蓄熱式燃燒 選擇性催化還原脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)中的蓄熱催化體布置在二級(jí)蓄熱式天然 氣燃燒器之中，和燃燒器構(gòu)成一體化設(shè)備，本發(fā)明采用 -體化控制系統(tǒng)，燃燒 器、四通閥、還原劑控制閥采用統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，采用本發(fā)明，蓄熱式燃燒天
然氣鍋爐的氮氧化物排放可以減少60%以上。
本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限定于上述實(shí)施例，只要沒有脫離本發(fā)明的主旨范 圍對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人來(lái)說(shuō)可以有各種的變形，各種變型例均在本發(fā)明的保護(hù)范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種蓄熱式燃燒選擇性催化還原脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)，包括鍋爐本體(1)、U型管燃燒室(2)、兩個(gè)交替工作的二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器，其特征是所述U型管燃燒室(2)內(nèi)置在所述鍋爐本體(1)內(nèi)，兩個(gè)所述二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器分別對(duì)稱地與所述U型管燃燒室(2)的兩端連接，所述二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器分別通過(guò)四通閥(5)與天然氣燃燒用空氣和燃燒后煙氣連通；在所述二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器內(nèi)設(shè)置有第一級(jí)蓄熱體(3)、蓄熱催化體(11)和第二級(jí)蓄熱體(4)，在所述第一級(jí)蓄熱體(3)和所述蓄熱催化體(11)之間設(shè)置有還原劑噴頭(9)，所述還原劑噴頭(9)與還原劑控制閥(8)相連，所述還原劑控制閥(8)與所述四通閥(5)進(jìn)行連鎖控制，當(dāng)所述二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器內(nèi)流過(guò)煙氣時(shí)，所述還原劑噴頭(9)在所述蓄熱催化體(11)前噴射還原劑以使離開所述第一級(jí)蓄熱體(3)的煙氣與所述還原劑混合，當(dāng)所述二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器內(nèi)流過(guò)空氣時(shí)，所述還原劑噴頭(9)關(guān)閉，不噴射所述還原劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原煙氣脫硝的天然氣 鍋爐系統(tǒng)，其特征是所述二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器是兩級(jí)陶瓷蓄熱換熱器， 所述蓄熱催化體(11)被設(shè)置為催化劑燒結(jié)在多孔陶瓷蓄熱體上，提供還原需 要的催化劑，同時(shí)參加蓄熱換熱，當(dāng)混合后的煙氣進(jìn)入所述蓄熱催化體(11) 后，實(shí)現(xiàn)煙氣中氮氧化物的還原。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原煙氣脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)，其特征是所述蓄熱催化體設(shè)置有一個(gè)或者兩個(gè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原煙氣脫硝的天然氣 鍋爐系統(tǒng)，其特征是所述鍋爐本體(1)為容積式圓柱型金屬受壓鍋筒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原煙氣脫硝的天然氣 鍋爐系統(tǒng)，其特征是所述第一級(jí)蓄熱體(3)和所述第二級(jí)蓄熱體(4)，與所 述蓄熱催化體(11)是整體結(jié)構(gòu)或者是分體結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原煙氣脫硝的天然氣鍋 爐系統(tǒng)，其特征是所述天然氣鍋爐包括熱水鍋爐和蒸汽鍋爐。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原煙氣脫硝的天然氣鍋 爐系統(tǒng)，其特征是所述U型管燃燒室(2)為光管或波紋管結(jié)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原煙氣脫硝的天然氣鍋 爐系統(tǒng)，其特征是所述還原劑噴頭(9)通過(guò)還原劑管道(10)與所述還原劑控制閥(8)相連。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄熱式燃燒選擇性催化還原煙氣脫硝的天然氣鍋 爐系統(tǒng)，其特征是空氣和煙氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力流動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可有效降低天然氣鍋爐金屬消耗且實(shí)現(xiàn)煙氣脫除氮氧化物的蓄熱式燃燒選擇性催化還原煙氣脫硝的天然氣鍋爐系統(tǒng)，包括鍋爐本體、內(nèi)置在鍋爐本體內(nèi)的U型管燃燒室、分別對(duì)稱地與U型管燃燒室兩端連接的兩個(gè)交替工作的二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器，二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器分別通過(guò)四通閥與天然氣燃燒用空氣和燃燒后煙氣連通；在二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器內(nèi)設(shè)置有第一級(jí)蓄熱體、蓄熱催化體和第二級(jí)蓄熱體，在第一級(jí)蓄熱體和蓄熱催化體之間設(shè)置有還原劑噴頭，還原劑噴頭與還原劑控制閥相連，還原劑控制閥與四通閥進(jìn)行連鎖控制，當(dāng)二級(jí)蓄熱式天然氣燃燒器內(nèi)流過(guò)煙氣時(shí)，還原劑噴頭噴射，當(dāng)流過(guò)空氣時(shí)其關(guān)閉。
文檔編號(hào)F23C13/00GK101435575SQ20081022775
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者力 賈 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)