[发明专利]降低工业炉NOx排放的方法及装置

说明书

本发明公开了一种降低工业炉NOx排放的方法及装置，回收工业炉产生的烟道气或工业装置副产的低氮气并清洁降温，加压后与富氧或纯氧混合形成混合气，使混合气氧组分均匀且氧气浓度维持在工业炉燃烧需要的氧气浓度范围后，将混合气送入工业炉的燃烧系统代替原有的空气或富氧空气。实现了NOx的超低排放甚至无排放，提高了燃烧效率，节省了环保投入，绿色环保。

技术领域

本发明属于工业炉生产领域，具体涉及一种降低工业炉NOx排放的方法及装置。

背景技术

燃料高温燃烧时会产生NOx(氮氧化物)，其产生机理分为热力型、快速型和燃料型三种：热力型是指空气中的氮气组分在高温下氧化，生成NOx的浓度随温度的提高呈几何级数增加；快速型是指燃料挥发物中在高温下分解得到的碳氢自由基和空气中的氮气快速反应，生成HCN(氰化氢)，再进一步和氧反应生成NOx，其反应速度极快，所生成的NOx和炉膛压力0.5次方成正比，与温度关系不大；燃料型是指燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成，燃料中氮的热分解温度相对较低，在燃料高温燃烧过程中容易产生NOx。

工业炉作为水泥、玻璃、陶瓷等生产的主要设施，其燃料一般是煤、天然气、油品等，反应介质一般是水泥、玻璃、陶瓷炉料等，助燃介质一般是空气、富氧空气等，按照NOx形成的机理，工业炉中燃料高温燃烧时，氮和氧在一定温度条件下发生化学反应，生成NOx，因此反应完成后的烟道气含有大量的NOx，而NOx属于温室气体，不符合环保要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低工业炉NOx排放的方法及装置，实现了NOx的超低排放甚至无排放，提高了燃烧效率，节省了环保投入，绿色环保。

本发明所采用的技术方案是：

一种降低工业炉NOx排放的方法，回收工业炉产生的烟道气或工业装置副产的低氮气并清洁降温，加压后与富氧或纯氧混合形成混合气，使混合气氧组分均匀且氧气浓度维持在工业炉燃烧需要的氧气浓度范围后，将混合气送入工业炉的燃烧系统代替原有的空气或富氧空气。

进一步地，维持混合气氧气浓度的方法是：对输入工业炉产生的烟道气或工业装置副产的低氮气的管路进行流量指示控制，对输出混合气的管路进行分析指示和控制，根据输出的混合气中的氧气浓度控制富氧或纯氧的输入。

进一步地，混合气的输送管路和原有的空气或富氧空气的输送管路并行的设置，且能够相互切换和比例调节；开车时，混合气的输送管路在保证工业炉安全稳定运行的前提下，逐步代替原有的空气或富氧空气的输送管路，正常运行时，混合气的输送管路完全代替原有的空气或富氧空气的输送管路，遇到事故状态时，混合气的输送管路与原有的空气或富氧空气的输送管路切换。

进一步地，遇到事故状态时，富氧或纯氧的输送管路切断且工业炉产生的烟道气或工业装置副产的低氮气停止输入。

进一步地，工业装置副产的低氮气包括CO₂气、富含CO₂的工业尾气或较低氮含量的惰性气体。

一种降低工业炉NOx排放的装置，包括用于烟气清洁和降温的烟气处理器、富氧或纯氧源和用于均混气体的混合器，烟气处理器入口通过回收管路回收工业炉产生的烟道气或工业装置副产的低氮气、出口通过带有风机的加压管路通入混合器，富氧或纯氧源通过供氧管路通入混合器，混合器出口通过混合气输送管路通入工业炉的燃烧系统代替原有的空气或富氧空气输送管路。

进一步地，混合气输送管路与原有的空气或富氧空气输送管路并行设置，混合气输送管路和原有的空气或富氧空气输送管路上分别设有控制阀一和控制阀二，流量指示控制机构通过控制阀一和控制阀二实现两管路的切换和比例调节。

进一步地，供氧管路上设有调节阀，分析指示和控制机构通过分析混合气输送管路中的氧气浓度控制调节阀的开度实现氧气浓度调节。