專利名稱：具有改進的氧化氮還原的循環(huán)流化床鍋爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐中的一根管道沿著縱向延伸，該管道疏導顆粒和含有氧化氮的氣體流，鍋爐中還有一個將一種能夠使氮氧化物還原的反應劑噴入所述流體中的裝置。
在這種鍋爐中具有一根使燃燒室與旋風分離器相連的管道，顆粒在該旋風分離器中分離后重新循環(huán)到燃燒室中。氣體在通過設置在旋風分離器下游的傳統(tǒng)加熱器以后從煙道排放出去。將氮氧化物還原成惰性分子氮是一種緩解性方法，它可以減少隨煙道排放出的氣體的氮氧化物的排放。
通常是將氨噴射到顆粒和氣體流體中，這樣可以根據(jù)已知的反應圖表使氮氧化物還原，這種還原稱作非催化選擇還原。當前，已知有三個主要參數(shù)，即溫度、停留時間以及反應氨和氮氧化物的混合影響設備中的還原反應。
1996年1月3日公開的歐洲專利申請EP0690266所述的鍋爐中，利用管道上部的壁上的開口噴射氨，所述開口距離燃燒室比旋風分離器近。這種噴射比較容易實現(xiàn)。但是，管道壁上直接噴射不能使反應氨和氮氧化物混合完全。因為即使在進行攪動的情況下，顆粒和氣體的流動也會受到速度分量的控制，所述速度分量平行于管道的縱向，并限制反應氨滲透到與管道壁接觸的涂層中。
本發(fā)明的目的在于改善反應物與氣體中的氮氧化物的混合，以便促進它們的還原。
為此，本發(fā)明的主題在于一種循環(huán)流化床鍋爐，燃燒室與旋風分離器之間通過一根管道相連，該管道沿著縱向延伸，并引導顆粒和含有氮氧化物的氣體的流體，有一個將能夠使氮氧化物進行還原的反應物噴射到所述流體中的噴射裝置，其特征在于所述噴射裝置包括至少一個第一噴射管，該噴射管位于燃燒室上部的凹陷部中，噴射管在管道上部延伸，以便沿著管道的縱向噴射反應物，使反應物與流體一起流動。
通過此設備，反應物可以噴射到流體的中心和流體的顆粒濃度少的部位，這樣就可以加速與氮氧化物的混合，提高還原效率。
通過結合附圖閱讀兩個優(yōu)選實施例的描述以后將會更清楚地理解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點。


圖1是循環(huán)流化床鍋爐的正視示意圖；圖2是圖1鍋爐的示意圖，至少有一個噴射管位于燃燒室或第一連接管道的上部，連接管道設置在燃燒室和旋風分離器之間；圖3是圖1鍋爐的示意圖，至少有一個噴射管位于第二管道中，第二管道由致密流化床的外部熱交換器的上部構成；圖4是噴射管的剖視圖。
圖1所示的循環(huán)流化床鍋爐包括一個燃燒室1，該燃燒室沿垂直方向延伸，因而從其下部供應燃料3和助燃氣流7，燃料例如是碎煤，助燃氣流引向燃燒室的上部。燃燒在大量細小粉狀顆粒5內(nèi)部進行，這些顆粒得到猛烈攪動，并由助燃氣流7將其保持懸浮狀態(tài)，以便使形成的流化床的顆粒濃度隨著燃燒室的高度迅速減少。發(fā)生燃燒的典型溫度為850℃，燃燒產(chǎn)生氮氧化物NOx。
帶有細小顆粒和氮氧化物的助燃氣流通過第一管道9引向燃燒器的上部，第一管道沿著基本水平的縱向L1延伸，該管道進入垂直設置的旋風分離器11的上部11A中。利用助燃氣流在旋風分離器中的循環(huán)流動，細小的粉塵顆粒與煙氣分開，并且通過流化虹吸管13重新循環(huán)到燃燒室1中。煙氣14從旋風分離器11中出來，通過傳統(tǒng)熱交換器后由煙道排出。
為了便于控制燃燒器的溫度，將一個致密流化床的外部熱交換器15與流化虹吸管13平行設置，向致密流化床中供應助燃空氣16和顆粒，這些顆粒取自旋風分離器11的下部11B。形成外部熱交換器15上部的第二管道17沿水平的縱向12平行延伸，通過流化系統(tǒng)19，該管道將來自旋風分離器11的顆粒和氣體流體引入到燃燒器1中，以便使顆粒進行再循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明，為了使燃燒氣體和煙氣中的氮氧化物進行還原，利用至少一個噴射管噴入反應物，反應物例如是氣態(tài)氨，所設置的噴射管沿管道縱向放出反應物，與含有顆粒的燃氣氣流一起流動。
在本發(fā)明圖2的第一實施方案中，每個噴射管21設置在燃燒器1的上部1A中，顆粒和燃氣氣流在此處由第一管道9引導，以便傳送到旋風分離器11中。在第一個實施方案中，最好將各個噴射管裝在燃燒器1上部1A的凹陷部1C中，該凹陷部在第一管道9的上部9A上面延伸。凹陷部1C形成被循環(huán)氣流傳送的顆粒的沖擊層，該凹陷部還減少了反應物噴射區(qū)域中的顆粒密度。
同樣，如圖2所示，在本發(fā)明的第一實施方案的變型中，第一管道9的上部9A中設置的各個噴射管21將來自燃燒器1的流體引向旋風分離器11的入口。在該方案中，最好將各個噴射管21設置在燃燒器1的端部，以便延長停留時間，直至助燃氣流流入旋風分離器11，這樣也就增強了噴射反應物與流體中的氮氧化物的混合。
最好在燃燒器1或管道9的寬度方向的若干位置設置若干噴射管21，所述寬度方向垂直于所述縱向L1，從而也就增強了噴射反應物與氮氧化物的混合。
在圖3所示的本發(fā)明第二實施方案中，每個噴射管21設置在外部熱交換器15的上部17A所形成的第二管道17中，來自旋風分離器11的顆粒中的部分煤炭在此處得到淘析。經(jīng)淘析的煤炭在致密流化床上面的大量剩余空氣中進行燃燒，通過噴射反應物后使燃燒產(chǎn)生的氮氧化物得到還原。在第二實施方案中，因為考慮到入口區(qū)域17B中對煤炭的淘析非常重要，所以最好將各個噴射管21設置在第二管道17的入口17B的下游(相對于流體的流動方向而言)，第二管道為來自旋風分離器11的顆粒的管道，這樣也就延長了反應物的停留時間。
在圖4中，每個噴射管21包括至少一個噴嘴23。在上述各個實施方案中，將各個噴射管21沿著大體與縱向L1或L2垂直的方向下降到燃燒器中，也可以下降到第一管道9或第二管道17中，同時使噴嘴23朝向顆粒和燃氣氣流的流動方向，以便沿管道的縱向噴射反應物，使反應物與流體一起流動。
用一個凸緣25將噴管21固定到燃燒器1或第一管道9或第二管道17的上部，該凸緣最好能夠使各個噴管垂直于管道的縱向進行移動，以便按照流體中的最少顆粒濃度來調(diào)節(jié)噴管在燃燒器或管道中的下行長度，這樣也就加強了反應物與氮氧化物的混合。
同樣，要對各個噴射管的表面進行處理，以便防止其周邊受到腐蝕?？紤]到流體的溫度以及顆粒和燃氣的磨損特性，例如利用等離子法沉積碳化鎢或碳化鉻保護層來處理各個噴射管。為了改善噴射管的機械性能，還可以用循環(huán)水27進行冷卻。利用通向噴嘴23的通道29噴射反應物。作為反應物，可以用氣態(tài)氨或氨溶液液滴，也可以使用氨的原液，例如由空氣輸送的尿素溶液。
權利要求
1．一種循環(huán)流化床鍋爐，其燃燒室(1)與旋風分離器(11)之間通過一根管道(9)相連，該管道沿著縱向(L1)延伸，并疏導顆粒和含有氧化合氮(NOx)的氣體流，具有一個將能夠使氧化氮進行還原的反應物噴射到所述流體中的噴射裝置，其特征在于，所述噴射裝置包括至少一個第一噴射管(21)，該噴射管位于燃燒室上部的凹陷部(1C)中，噴射管在管道上部延伸，以便沿著管道(9,17)的縱向(L1,L2)噴射反應物，使反應物與流體一起流動。
2．根據(jù)權利要求1所述的鍋爐，其中，各個裝置包括至少一個設置在管道(9)的上部(9A)并處于燃燒器(1)端部的第二噴射管(21)，該噴射管用以噴射反應物，使混合物與管道(9)中的流體一起流動。
3．根據(jù)權利要求1所述的鍋爐，該鍋爐有一個連接旋風分離器(11)和燃燒器(1)的致密流化床外部熱交換器(15)，其上部形成顆粒和燃氣氣流的管道(17)，該管道沿著縱向(L2)延伸，其中，所述裝置包括至少一個設置在熱交換器上部(17A)中的第三噴射管(21)，用以將反應物噴射到所述流體中。
4．根據(jù)權利要求1至3之一所述的鍋爐，其中，每個噴射管(21)包括至少一個反應物噴嘴(23)。
5．根據(jù)權利要求1至4之一所述的鍋爐，其中，每個噴射管(21)可以沿著大體與管道(9,17)的縱向(L1,L2)垂直的方向移動。
6．根據(jù)權利要求1至5之一所述的鍋爐，其中，每個噴射管(21)包括一個水循環(huán)冷卻回路(27)。
7．根據(jù)權利要求1至6之一所述的鍋爐，其中，每個噴射管(21)包括碳化鎢或碳化鉻的等離子保護層，以便防止流體的磨蝕。
8．根據(jù)上述任一權利要求所述的鍋爐，其中，反應物為氣態(tài)氨或氨溶液液滴，也可以使用氨的原液，例如由空氣輸送的尿素溶液。
全文摘要
一種循環(huán)流化床鍋爐,包括一個燃燒室(1)以及一個通過一根管道(9)與該燃燒室相連的旋風分離器(11),該管道沿著縱向(L1)延伸,并疏導顆粒和含有氧化氮(NOx)的氣體流,該鍋爐還有一個將能夠使氧化氮進行還原的反應物噴射到所述流體中的噴射裝置,所述噴射裝置包括至少一個第一噴射管(21),該噴射管位于燃燒室上部的凹陷部(1C)中,噴射管在管道上部延伸,以便沿著管道(9,17)的縱向(L1,L2)噴射反應物,使反應物與流體一起流動。
文檔編號F23C10/00GK1226653SQ9910271
公開日1999年8月25日 申請日期1999年2月13日 優(yōu)先權日1998年2月16日
發(fā)明者讓·格扎維埃·莫蘭, 米歇爾·范戴克, 科林琳·比爾 申請人:阿爾斯通能量系統(tǒng)公司