[实用新型]一种带有喷氨燃烧器的超临界二氧化碳燃煤锅炉

说明书

本实用新型公开一种带有喷氨燃烧器的超临界二氧化碳燃煤锅炉，属于NOx减排技术领域。本实用新型克服了现有技术中超临界二氧化碳燃煤锅炉温度高导致脱硝程度不够而带来的不足，提供了一种带有喷氨燃烧器的超临界二氧化碳燃煤锅炉，锅炉本体内设置多级喷氨脱硝装置实现炉内分级脱硝，喷氨燃烧器分别向炉内燃烧器主燃区分别喷射燃料和氨基还原剂并形成温度为850～1400℃的环形高温低氧还原区，扩宽了反应温度窗口，排除了氨逃逸形成的二次污染，有利于促进氨基还原剂与燃料产生的烟气充分混合，从而实现超临界二氧化碳燃煤锅炉的深度脱硝。

技术领域

本实用新型属于NOx减排技术领域，更具体地说，涉及一种带有喷氨燃烧器的超临界二氧化碳燃煤锅炉。

背景技术

水作为循环工质的燃煤发电锅炉系统，水蒸气的换热特性不能满足当前需要，因此需要不断提高水蒸气的高温高压等参数，提高循环效率，与此同时对钢材性能又带来更高的要求。由于超临界二氧化碳特殊的物理性质，相比水蒸气其具有较小的发电系统和占地面积等优点，而且由于其能量密度比水大，按照现有钢材耐高温水平，超临界二氧化碳锅炉系统效率更高。超临界二氧化碳锅炉相比水蒸气锅炉具有发电系统紧凑、占地面积小、节水以及对钢材侵蚀性小等优点，因而得到国内研究机构的广泛的重视，未来前景广阔。

根据国家颁布的《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》要求，到2020年，燃煤电厂实现超低排放，NOx、SO₂和烟尘排放限值分别为50mg/Nm³、35mg/Nm³和10mg/Nm³，其中NOx的控制最复杂，污染物超低排放是燃煤锅炉中亟待解决的重要难题。很多学者对降低NOx也采取了多种方法和技术来控制污染物排放，其中主要包括炉内空气分级燃烧，低氮燃烧器燃烧和SNCR、SCR相结合的技术降低NOx的生成。空气分级燃烧技术主要是通过调整燃烧器及附近区域或整个炉膛区域内空气和燃料的混合状态，使燃料经过“富燃料燃烧”和“富氧燃烧”两个阶段，实现降低NOx生成的燃烧控制技术。低氮燃烧器燃烧技术则主要是通过调节燃烧空气和燃料烧量，以获得最佳的燃烧参数和减少NOx生成。炉内SNCR技术则是指在不添加催化剂的条件下，向烟气喷吹氨气或氨基还原剂以达到降低NOx的技术，SCR则是使用催化剂有选择性地将NOx还原为N₂。

针对上述NOx含量高且难以去除的问题，现有技术中已有技术方案公开，如专利申请号：2017108184257，申请日：2017年9月12日，发明创造名称为：带有内直外旋喷氨装置的旋流燃烧器W火焰锅炉，W火焰锅炉的第一级喷氨装置中心置于前炉拱或后炉拱的上边沿上，第二级喷氨装置中心线与前炉拱或后炉拱的上边沿之间的距离L为1m～2m，第一级喷氨装置中心位于同一水平面上，第二级喷氨装置中心位于同一个水平面上；第一级喷氨装置、第二级喷氨装置均包括内管、外管和多个旋流叶片，内管和外管同轴设置，多个旋流叶片均布设置在内管和外管之间，内管为直流喷口，外管与内管之间布置多个旋流叶片为旋流喷口，形成内直流外旋流的喷氨装置。该方案在上炉膛燃尽风下方高温强还原区内布置两级喷氨装置，且每级喷氨装置的内管采用直流喷口，外管内布置有多个旋流叶片，形成了内直流外旋流的内直外旋式喷氨装置，内管直流喷氨的同时外管旋流喷氨，强旋转的氨水加强了与烟气的扰动，提高了氨水与烟气的混合程度，从而提高炉内的脱硝效率。

该方案通过调节燃尽风喷口、乏气风喷口以及分级喷口的角度来改变火焰中心位置，以满足高温还原区喷氨的要求。但是由于超临界二氧化碳锅炉的换热特性与水蒸气锅炉不同，超临界二氧化碳锅炉炉内局部燃烧高温区火焰温度高于水蒸气锅炉，导致超临界二氧化碳锅炉内NOx生成量提高，此外管壁温度也易于超温，此时仅通过调节各喷口的角度来调节高温还原区范围有限，调整手段单一、效率低，降低NOx的效果并不理想，因此其脱硝效果仍然有待提高。

综上所述，如何针对超临界二氧化碳锅炉炉内燃烧高温区火焰进行深度脱硝，是现有技术中亟需解决的技术问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题