[发明专利]一种超低氮氧化物排放的煤粉锅炉

说明书

技术领域

本发明属于燃煤发电环保技术领域，具体涉及一种超低氮氧化物排放的煤粉锅炉。

背景技术

随着国家对环保的日益重视，火电厂的污染物排放控制越来越严格。根据《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》，中东部地区新建燃煤发电机组NO_x排放要达到燃气机组排放限值(50mg/m³)，超低排放将是未来燃煤电站发展的趋势。

目前，煤粉锅炉的脱硝方式主要采用低氮燃烧技术结合选择性催化还原脱硝技术(SCR)或选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)。选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)无需使用催化剂，对锅炉本体改动少、成本低，但由于煤粉锅炉中还原剂与NO混合均匀性差，反应时间短，脱硝效率仅为30～40％。只有循环流化床锅炉上才能实现70～80％的脱硝效率，因此其在使用上受到了很大的限制。

选择性催化还原脱硝技术(SCR)是目前煤粉锅炉的主流脱硝技术，市场占有率超过95％，脱硝效率一般能达到80～90％，但其在使用中也存在一些问题：

⑴需要在锅炉尾部烟道布置催化剂层，改造项目施工难度大，且催化剂层存在本体阻力、影响了机组的运行经济性；

⑵催化剂有使用寿命，失活后需要定期更换，后续成本高，且失活脱硝催化剂难再生和处理，容易造成环境污染；

⑶采用氨作为还原剂后容易发生氨逃逸，由于催化剂会氧化生成三氧化硫，与氨反应粘附在受热面上；

⑷脱硝反应需要使用氨基还原剂，运行成本高、有潜在的安全问题，且氨基还原剂在生产过程中本身就需要消耗大量的能量，对环境也存在污染。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种超低氮氧化物排放的煤粉锅炉，结构简单、运行稳定，无需使用氨基还原剂即可完成脱硝反应，脱硝效率高、不增加运行成本，可用于现有煤粉锅炉改造，也可用于新建煤粉锅炉的设计。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超低氮氧化物排放的煤粉锅炉，包括炉膛1、锅炉燃烧器2以及设置在炉膛1内的水冷壁受热面3、屏式受热面4和对流受热面5；

所述锅炉燃烧器2为带有还原剂发生装置的锅炉燃烧器，能够生成还原剂CO，使得NO和CO在锅炉本身带有的催化剂的催化作用下发生还原反应，实现烟气脱硝；同时催化剂能够促进烟气中的CO与O₂发生氧化反应生成CO₂，从而降低锅炉的可燃气体未完全燃烧热损失，提高锅炉热效率并使CO排放控制在允许范围；烟气中的NO与CO发生还原反应的主要反应方程式为2CO+2NO→N₂+2CO₂，有效反应温度区间为80℃～1400℃。

所述锅炉燃烧器2包括低氮燃烧器LNB和燃尽风OFA，利用低氧和空气深度分级燃烧不仅减少NO的原始生成量，而且在燃烧过程中产生CO还原剂，并利用燃尽风OFA调节还原剂CO与NO的摩尔比；

所述水冷壁受热面3、屏式受热面4和对流受热面5表面的金属氧化物经过活化处理，具有良好的催化性能，能够促进烟气中的CO与O₂发生氧化反应生成CO₂，从而回收化学不完全损失q₃，提高锅炉热效率并使CO排放控制在允许范围；同时促进烟气中的NO与CO等发生还原反应；

对于难燃煤种，为加强脱硝反应效率，沿烟气流程方向的水冷壁受热面3、屏式受热面4和对流受热面5上设置附着催化剂层A或在尾部烟道设置独立催化剂层B；

所述锅炉排烟中氧浓度为0～4.5％，因此排烟热损失较常规煤粉锅炉低，锅炉排烟热损失为1％～4％；

所述煤粉锅炉通过控制燃烧总氧量和空气深度分级燃烧，使锅炉排烟热损失q₂及灰渣未完全燃烧热损失q₄之和最小，而常规煤粉锅炉要求排烟热损失q₂、灰渣未完全燃烧热损失q₄及化学不完全燃烧热损失q₃之和为最小；由于产生CO而形成的化学不完全燃烧热损失q₃则通过在炉内的催化氧化形成CO₂得以回收，从而提高锅炉热效率。

所述燃尽风OFA调节还原剂CO与NO的摩尔比的方法为：增加燃尽风OFA是位于低氮燃烧器LNB上部的一股单独送入的热风，增加燃尽风OFA的总风量可以降低还原剂CO与NO的摩尔比，减少燃尽风OFA的总风量可以增加还原剂CO与NO的摩尔比。