一種超低氮氧化物排放的煤粉鍋爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃煤發(fā)電環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超低氮氧化物排放的煤粉鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的日益重視，火電廠的污染物排放控制越來越嚴(yán)格。根據(jù)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》，中東部地區(qū)新建燃煤發(fā)電機(jī)組放要達(dá)到燃?xì)鈾C(jī)組排放限值(50mg/m3)，超低排放將是未來燃煤電站發(fā)展的趨勢(shì)。
[0003]目前，煤粉鍋爐的脫硝方式主要采用低氮燃燒技術(shù)結(jié)合選擇性催化還原脫硝技術(shù)(SCR)或選擇性非催化還原脫硝技術(shù)(SNCR) ο選擇性非催化還原脫硝技術(shù)(SNCR)無需使用催化劑，對(duì)鍋爐本體改動(dòng)少、成本低，但由于煤粉鍋爐中還原劑與NO混合均勻性差，反應(yīng)時(shí)間短，脫硝效率僅為30?40%。只有循環(huán)流化床鍋爐上才能實(shí)現(xiàn)70?80%的脫硝效率，因此其在使用上受到了很大的限制。
[0004]選擇性催化還原脫硝技術(shù)(SCR)是目前煤粉鍋爐的主流脫硝技術(shù)，市場(chǎng)占有率超過95%，脫硝效率一般能達(dá)到80?90%，但其在使用中也存在一些問題:
[0005]⑴需要在鍋爐尾部煙道布置催化劑層，改造項(xiàng)目施工難度大，且催化劑層存在本體阻力、影響了機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性；
[0006]⑵催化劑有使用壽命，失活后需要定期更換，后續(xù)成本高，且失活脫硝催化劑難再生和處理，容易造成環(huán)境污染；
[0007]⑶采用氨作為還原劑后容易發(fā)生氨逃逸，由于催化劑會(huì)氧化生成三氧化硫，與氨反應(yīng)粘附在受熱面上；
[0008]⑷脫硝反應(yīng)需要使用氨基還原劑，運(yùn)行成本高、有潛在的安全問題，且氨基還原劑在生產(chǎn)過程中本身就需要消耗大量的能量，對(duì)環(huán)境也存在污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種超低氮氧化物排放的煤粉鍋爐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定，無需使用氨基還原劑即可完成脫硝反應(yīng)，脫硝效率高、不增加運(yùn)行成本，可用于現(xiàn)有煤粉鍋爐改造，也可用于新建煤粉鍋爐的設(shè)計(jì)。
[0010]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0011]一種超低氮氧化物排放的煤粉鍋爐，包括爐膛1、鍋爐燃燒器2以及設(shè)置在爐膛I內(nèi)的水冷壁受熱面3、屏式受熱面4和對(duì)流受熱面5 ；
[0012]所述鍋爐燃燒器2為帶有還原劑發(fā)生裝置的鍋爐燃燒器，能夠生成還原劑CO，使得NO和CO在鍋爐本身帶有的催化劑的催化作用下發(fā)生還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)煙氣脫硝；同時(shí)催化劑能夠促進(jìn)煙氣中的CO與O2發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2，從而降低鍋爐的可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失，提高鍋爐熱效率并使CO排放控制在允許范圍；煙氣中的NO與CO發(fā)生還原反應(yīng)的主要反應(yīng)方程式為2CO+2NO — N2+2C02，有效反應(yīng)溫度區(qū)間為80°C?1400°C。
[0013]所述鍋爐燃燒器2包括低氮燃燒器LNB和燃盡風(fēng)OFA，利用低氧和空氣深度分級(jí)燃燒不僅減少NO的原始生成量，而且在燃燒過程中產(chǎn)生CO還原劑，并利用燃盡風(fēng)OFA調(diào)節(jié)還原劑CO與NO的摩爾比；
[0014]所述水冷壁受熱面3、屏式受熱面4和對(duì)流受熱面5表面的金屬氧化物經(jīng)過活化處理，具有良好的催化性能，能夠促進(jìn)煙氣中的CO與O2發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO 2，從而回收化學(xué)不完全損失q3，提高鍋爐熱效率并使CO排放控制在允許范圍；同時(shí)促進(jìn)煙氣中的NO與CO等發(fā)生還原反應(yīng)；
[0015]對(duì)于難燃煤種，為加強(qiáng)脫硝反應(yīng)效率，沿?zé)煔饬鞒谭较虻乃浔谑軣崦?、屏式受熱面4和對(duì)流受熱面5上設(shè)置附著催化劑層A或在尾部煙道設(shè)置獨(dú)立催化劑層B ;
[0016]所述鍋爐排煙中氧濃度為O?4.5%，因此排煙熱損失較常規(guī)煤粉鍋爐低，鍋爐排煙熱損失為1%?4% ；
[0017]所述煤粉鍋爐通過控制燃燒總氧量和空氣深度分級(jí)燃燒，使鍋爐排煙熱損失％及灰渣未完全燃燒熱損失％之和最小，而常規(guī)煤粉鍋爐要求排煙熱損失q2、灰渣未完全燃燒熱損失q4及化學(xué)不完全燃燒熱損失q 3之和為最小；由于產(chǎn)生CO而形成的化學(xué)不完全燃燒熱損失％則通過在爐內(nèi)的催化氧化形成0)2得以回收，從而提高鍋爐熱效率。
[0018]所述燃盡風(fēng)OFA調(diào)節(jié)還原劑CO與NO的摩爾比的方法為:增加燃盡風(fēng)OFA是位于低氮燃燒器LNB上部的一股單獨(dú)送入的熱風(fēng)，增加燃盡風(fēng)OFA的總風(fēng)量可以降低還原劑CO與NO的摩爾比，減少燃盡風(fēng)OFA的總風(fēng)量可以增加還原劑CO與NO的摩爾比。
[0019]所述還原劑CO與NO的摩爾比為(0.5?6):1。
[0020]所述鍋爐燃燒器2生成的還原劑CO濃度為100?lOOOppm，鍋爐燃燒器2區(qū)域的過量空氣系數(shù)為0.5?0.8，爐膛I出口過量空氣系數(shù)為1.0?1.2。
[0021 ] 所述附著催化劑層A和獨(dú)立催化劑層B的表面溫度為200°C?1000°C。
[0022]所述附著催化劑層A和獨(dú)立催化劑層B為鐵、銅、鎳、錳、鈷、鈦、鋁或稀土金屬及其氧化物的多種混合物，根據(jù)反應(yīng)溫度和布置位置的變化有所不同。
[0023]所述附著催化劑層A附著在爐內(nèi)水冷壁受熱面3、屏式受熱面4和對(duì)流受熱面5的全部外表面或部分外表面。
[0024]所述附著催化劑層A采用噴涂、熔敷或堆焊方式附著，附著層厚度為0.1?5mm。
[0025]所述獨(dú)立催化劑層B采用板式催化或蜂窩催化劑，布置一層或多層。
[0026]本發(fā)明的核心內(nèi)容是通過對(duì)爐膛燃燒工況的調(diào)整，即利用低氮燃燒器LNB深度空氣分級(jí)以減少NO的原始生成量，利用燃盡風(fēng)OFA調(diào)節(jié)還原劑CO與NO的摩爾比，促使還原反應(yīng)發(fā)生，在保證與氨法脫硝技術(shù)相近的脫硝效率同時(shí)，大幅度降低脫硝裝置成本和脫硝花費(fèi)。
[0027]和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn):
[0028]1、采用深度分級(jí)燃燒等方式，在爐膛中實(shí)現(xiàn)更低的氮排放，降低生成的煙氣NOx濃度。
[0029]2、采用CO替代NH3作為脫硝還原劑，避免了氨源的安全隱患，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，CO為燃燒產(chǎn)物、運(yùn)行成本低廉。
[0030]3、采用附著催化劑層方式時(shí)可以不設(shè)置獨(dú)立催化劑床層，大幅度降低爐膛改造成本，高效利用有限的爐膛空間。
[0031]4、催化劑采用廉價(jià)金屬及其氧化物，大幅度降低催化劑成本。
[0032]5、催化劑不包含重金屬，廢棄后無處置問題。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的實(shí)例I的布置示意圖。
[0034]圖2為本發(fā)明的實(shí)例2的布置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0036]實(shí)施例1
[0037]如圖1所示的超低氮氧化物排放的煤粉鍋爐，包括爐膛1、帶有還原劑發(fā)生裝置的鍋爐燃燒器2