[发明专利]一种低排放的层燃锅炉和强化脱氮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锅炉，具体属于一种分区燃烧并配合使用还原性气体强化脱氮的低排放的层燃锅炉，以及强化脱氮的方法。

背景技术

降低燃煤锅炉烟气中烟尘和其它气态污染物的排放是解决环境污染的重要手段。目前我国中小型锅炉普遍使用的是机械炉排锅炉。目前国内已有一些专利对于低氮燃烧提出一些可行技术，如：01118115.9，200710071814.4，CN 102635852A,CN 102777891A,CN 102980174A,上述专利通过采用燃料分级燃烧、喷入促进剂及再燃燃料、助燃空气分级、燃煤燃气配合、烟气循环等技术，将氮氧化物（NO_x）还原为氮气，减少排放。CN 01259302.8、CN 102980174A说明煤炭通过干馏可产生一些还原性气体，如NH₃,HCN,CH₄,H₂,CO等，可将氮氧化物还原为N₂，并且半焦对氮氧化合物也有还原作用。另外，其他一些国家也有相关低氮燃烧的技术报道，如：EP 1155731 A1提出，用热氧气与含碳燃料如煤粉混合组成再燃燃料，使未一次燃烧烟气中的NOx发生还原，从而降低其排放；US 2006257800A1则提出，在炉膛内形成分开的富氧和贫氧区，减少NOx前驱体的形成，从而减少氮氧化物排放；US5139755A通过控制炉膛温度和CO浓度在一定范围内，并通入NH₃强化再燃的还原作用来控制NOx的最终排放量，。

专利ZL200820077007.3一种球形型煤锅炉分为炭化室和燃烧室，并在炭化室和燃烧室之间布置滤网将干馏(热解)气引入燃烧室，进行二次燃烧，大大降低了烟尘含量，并增设了辐射换热面，提高了燃烧效率。但对氮氧化物未加考究，随着国家环保要求的提高，该发明者通过计算流体力学模拟球形型煤燃烧，发现炉膛内部结构、速度场和温度场分布不同，燃烧产生的氮氧化物的分布不同，将煤干馏所产生的还原性气体分布在不同部位或在高氮、高温区补充还原气体，就可有效地降低氮氧化物排放。还原气体可为煤矿乏风，农业沼气，进一步强化脱除氮氧化物，并可利用工农业废气的热值促进燃烧。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分区燃烧并配合使用还原性燃气强化脱氮的低排放的层燃锅炉，以及补充还原性气体强化脱氮的方法。该锅炉能最大限度地提高热效率、降低烟尘排放和氮氧化物的排放。

通过计算流体力学模拟专利ZL200820077007.3报道的锅炉，发现煤干馏所产生的还原性气体在炭化室、干馏气导管及其出口附近浓度最高。在炉拱下方和炉排之间的某些部位、以及炉拱上方和下方的某些部位还原性气体的浓度极低，但氮氧化物的浓度较高。另外，在传统的通过分区燃烧除氮的层燃锅炉中，干馏气从炭化室进入燃烧室的前端（称为还原区）。由于还原区内的还原性气体的浓度高而氮氧化物的浓度低，还原气体的存在可以降低氮氧化物的含量。

在对专利ZL200820077007.3锅炉的燃烧机制、氮氧化物生成、反应和分布的深刻理解上，进一步地优化设计、强化除氮，改变干馏气的分布位置，提高脱氮效率低。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的一种低排放的层燃锅炉强化脱氮的方法，将炭化室产生的干馏气引入燃烧室的高温高氮区域，并同时引入自然风和/或对氮氧化物具有还原性的气体。

所述的还原性的气体为甲烷或含甲烷的工农业废气，所述的含甲烷的工农业废气为煤矿乏风（经富集更好）、低品位的煤层气或沼气等。

本发明提供的一种低排放的层燃锅炉，由炭化室和燃烧室组成，燃烧室包括后拱和前拱，所述的后拱中设置带孔的耐高温的输气管道或输气管道组；所述的前拱从炭化室和燃烧室之间的炉壁上伸向燃烧室，干馏气导管从炭化室沿着炉壁下行通过前拱进入燃烧室的高温高氮区域。

所述的干馏气导管外设置同轴的二次风套管，并设混合气喷嘴。

所述的后拱中设置带孔的耐高温输气管道或输气管道组，用于输送对氮氧化物具有还原性的气体，如甲烷或含甲烷的工农业废气（如煤矿乏风或富集过的煤矿乏风、低品位难以利用的煤层气、沼气等）。

所述前拱的设置可提高还原区的温度，有利于煤干馏产生的气体发挥其还原性能。

在炭化室产生的干馏气体经过煤层过滤，顶部滤网过滤，然后通过干馏气导管引到燃烧室内高温高氮区域。在干馏气导管外设一根同轴的二次风套管，使还原气与二次风混合后由喷嘴喷出。

所述耐高温输气管道设置至少10个孔。