[发明专利]一种烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉及方法

说明书

本发明涉及能源技术领域，具体公开了一种烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉及方法，其中，该燃烧锅炉包括：燃烧器、高温过热器、低温过热器、高温省煤器、催化脱硝装置、低温省煤器、预热器。与现有锅炉技术相比，本申请提出了一种新的环境友好燃煤锅炉，可一次性达到环保要求，免去了项目建设后的环保改造工程。本发明提出的燃煤锅炉可以减少系统复杂性，减少建设过程中采购和建设管理的环节，降低了项目投产后系统的复杂性，更便于集中管理，对于锅炉脱硝、供汽都可在一套系统直接控制，避免了锅炉厂家与环保改造厂家设计理念不一致而导致的施工不便等问题，更有利于降低排放指标，为业主提供定制化“一揽子”服务。

技术领域

本发明涉及能源技术领域，尤指一种烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉及方法。

背景技术

氮氧化物(NOx)是燃煤锅炉排放的主要大气污染物之一，除了形成酸雨，破坏生态环境，还能形成光化学烟雾，直接危害人类健康。2004年7月1日起国家对氮氧化物按每一污染当量(氮氧化物的排污当量为0.95千克)0.6元直接向排放污染物的单位收费。控制燃煤锅炉NOx排放已经迫在眉睫。目前控制NOx排放的措施大致分为两类，一类是低NOx燃烧技术，主要包括低过量空气运行技术、烟气再循环技术、浓淡燃烧技术和再燃燃烧技术等。再燃技术的成本在低NOx燃烧技术中是最高的，其降低NOx幅度也最大，可达到50％，而其它的低NOx燃烧技术一般只有10％～30％，在燃用低挥发分的无烟煤或劣质烟煤时，低NOx燃烧技术降低NOx的效果有限。另一类控制NOx排放的措施是烟气脱氮技术，烟气脱氮技术脱氮效率较高，不受燃烧煤种的限制。目前被大规模工业应用的是选择性催化还原(SCR)技术和选择性非催化还原(SNCR)技术。SCR技术脱硝效率较高，但需要催化剂，系统投资巨大，且运行成本高；SNCR技术设备简单，不需要催化剂，运行费用远低于SCR技术。

SNCR反应存在温度窗口，只有在900℃～1100℃范围内才能保证较高的脱硝效率，温度高于1100℃，NH₃被氧化生成NOx，当温度低于900℃时NH₃与NOx的反应速率很低。SNCR技术实际应用中，由于伴随炉内烟气流动，烟气的热量被锅炉受热面吸收，烟气温度迅速降低，烟气温度梯度大，能够满足SNCR最佳脱硝效率的900℃～1100℃这个温度范围的脱硝反应空间是有限的，加之氨基还原剂与烟气混合过程需要较长的时间(相对于脱硝反应时间)，限制了SNCR脱硝反应的效率。在混合良好和温度适宜的条件下，SNCR机理实验脱硝效率可以达到80％—90％，但SNCR技术工程应用中脱硝率较低，一般只有30％-50％。三井巴布科克能源公司提出在锅炉水平烟道喷射天然气(CH₄)，利用CH₄作为添加剂使SNCR反应在较低温度下仍能进行，提高了整体脱硝效率，并将该技术命名为选择性自动催化还原(SACR)技术。天然气在我国是稀缺的优质能源，并且我国的多数电厂不具备天然气资源，限制了该技术的应用。

现有燃煤锅炉产品分煤粉炉、循环流化床锅炉等型式，配合低氮燃烧器后烟气出口氮氧化物最低能达到250～300mg/Nm³左右(循环流化床锅炉，煤粉炉约在400mg/Nm³以上)，无法达到超低排放指标；另外，需要业主根据具体工况另外进行SNCR\SCR法脱硝改造，投资大，占地大，系统复杂，而且通常需要新增操作系统，增加系统复杂性，与锅炉吹灰容易出现冲突造成瞬时氧含量超标而引起的折算后超标排放。

发明内容

为了贯彻《中华人民共和国环境法》，改善大气环境质量，保护生态环境，通过新的燃煤锅炉内件布局型式将烟气出口氮氧化物含量降到超低排放标准。对此，本发明通过在适当的温度窗口将还原剂与烟气充分混合，与烟气中的氮氧化物反应生成氮气等非污染源。