本發(fā)明涉及生物質(zhì)燃燒領(lǐng)域，具體而言涉及一種煙氣再循環(huán)和sncr相結(jié)合的生物質(zhì)直燃裝置。

背景技術(shù)：

近年來，生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)在我國得到了迅速的發(fā)展，隨著國家對(duì)火電廠環(huán)保要求的逐漸提高，運(yùn)行電廠的脫硝壓力不斷加大，但是目前仍然沒有成熟的高效爐內(nèi)脫硝技術(shù)。目前國內(nèi)外比較成熟的生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)包括循環(huán)流化床和層燃爐兩種。

目前國內(nèi)應(yīng)用較多的層燃爐是來自丹麥的bwe爐型，經(jīng)大量工程實(shí)踐表明該爐型在燃燒生物質(zhì)過程中氮氧化物(nox)排放較高，根據(jù)燃料的氮含量的差別，爐內(nèi)原始nox生成量在300mg/nm³-400mg/nm³，單純經(jīng)過選擇性非催化還原(sncr)很難滿足國標(biāo)的要求，而生物質(zhì)鍋爐由于煙氣含塵量較高且灰塵堿金屬元素過多，無法使用脫硝率較高但是投資和運(yùn)行成本也較高的scr系統(tǒng)。

因此，研發(fā)低成本且高效率的爐內(nèi)脫硝裝置將是生物質(zhì)燃燒煙氣凈化技術(shù)的發(fā)展方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種煙氣再循環(huán)和sncr相結(jié)合的生物質(zhì)直燃裝置，所述裝置包括生物質(zhì)鍋爐、爐內(nèi)配風(fēng)及脫硝系統(tǒng)、余熱鍋爐和煙氣凈化系統(tǒng)，所述爐內(nèi)配風(fēng)及脫硝系統(tǒng)包括一次風(fēng)系統(tǒng)、二次風(fēng)和燃盡風(fēng)系統(tǒng)、煙氣再循環(huán)系統(tǒng)和sncr系統(tǒng)，所述一次風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生送入所述生物質(zhì)鍋爐的一次風(fēng)，所述二次風(fēng)和燃盡風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生送入所述生物質(zhì)鍋爐的二次風(fēng)和燃盡風(fēng)，所述煙氣再循環(huán)系統(tǒng)將再循環(huán)煙氣分別與所述二次風(fēng)和所述燃盡風(fēng)混合，所述sncr系統(tǒng)提供的還原劑借助所述燃盡風(fēng)送入所述生物質(zhì)鍋爐。

在一個(gè)示例中，所述sncr系統(tǒng)提供的還原劑為尿素，所述sncr系統(tǒng)包括尿素儲(chǔ)罐、計(jì)量螺旋給料機(jī)、尿素輸送風(fēng)機(jī)和閥門。

在一個(gè)示例中，所述sncr系統(tǒng)的控制系統(tǒng)集成到所述生物質(zhì)鍋爐的控制系統(tǒng)。

在一個(gè)示例中，所述二次風(fēng)和燃盡風(fēng)系統(tǒng)包括二次風(fēng)風(fēng)機(jī)和二次風(fēng)輸送管道，所述二次風(fēng)輸送管道分成二次風(fēng)混合管和燃盡風(fēng)混合管，所述二次風(fēng)混合管連通所述生物質(zhì)鍋爐的前墻二次風(fēng)噴口和后墻二次風(fēng)噴口，所述燃盡風(fēng)混合管連通所述生物質(zhì)鍋爐的前墻燃盡風(fēng)噴口和后墻燃盡風(fēng)噴口。

在一個(gè)示例中，所述生物質(zhì)鍋爐的前墻燃盡風(fēng)噴口和前墻二次風(fēng)噴口的垂直距離為2m-3m，所述生物質(zhì)鍋爐的后墻燃盡風(fēng)噴口和后墻二次風(fēng)噴口的垂直距離為2m-3m。

在一個(gè)示例中，所述生物質(zhì)鍋爐的前墻燃盡風(fēng)噴口和后墻燃盡風(fēng)噴口的噴嘴根部與噴嘴母管的下邊緣對(duì)齊。

在一個(gè)示例中，所述再循環(huán)煙氣抽取自所述煙氣凈化系統(tǒng)的末端出口。

在一個(gè)示例中，所述煙氣凈化系統(tǒng)包括脫硫塔和除塵器。

在一個(gè)示例中，所述一次風(fēng)系統(tǒng)通過單獨(dú)設(shè)置的一次風(fēng)風(fēng)機(jī)向位于所述生物質(zhì)鍋爐的爐排下方的若干一次風(fēng)風(fēng)倉供給一次風(fēng)，每個(gè)所述一次風(fēng)風(fēng)倉的風(fēng)量單獨(dú)調(diào)節(jié)。

在一個(gè)示例中，所述生物質(zhì)鍋爐運(yùn)行時(shí)的過量空氣系數(shù)為1.2-1.3。

根據(jù)本發(fā)明，sncr系統(tǒng)采用尿素作為脫硝還原劑，可以實(shí)現(xiàn)更高的脫銷效率和更低的運(yùn)行成本。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的煙氣再循環(huán)和sncr相結(jié)合的生物質(zhì)直燃裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。

為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的方法步驟和/或結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對(duì)尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。

應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。

現(xiàn)有生物質(zhì)層燃鍋爐一般沒有附帶設(shè)計(jì)深度脫硝系統(tǒng)并且沒有預(yù)留sncr系統(tǒng)的安裝空間，例如來自丹麥bwe的水冷振動(dòng)爐排生物質(zhì)鍋爐，因此爐內(nèi)nox生成量一般較高，給煙氣凈化帶來了較高的挑戰(zhàn)，在爐內(nèi)使用后期設(shè)計(jì)的sncr系統(tǒng)之后往往還是難以滿足國標(biāo)的排放要求。本發(fā)明在生物質(zhì)鍋爐爐膛設(shè)計(jì)階段即綜合考慮爐內(nèi)脫硝系統(tǒng)，在爐膛設(shè)計(jì)中耦合煙氣再循環(huán)實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)初步脫硝，然后經(jīng)過獨(dú)特設(shè)計(jì)的sncr系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的爐內(nèi)脫硝。

現(xiàn)有生物質(zhì)層燃鍋爐一般獨(dú)立設(shè)計(jì)sncr及噴射系統(tǒng)，依靠壓縮空氣將還原劑噴入爐膛，由于壓縮空氣量不大并且噴槍較難設(shè)計(jì)，所以還原劑在爐內(nèi)的混合效果一直欠佳，導(dǎo)致sncr系統(tǒng)的脫硝效率難以提高并且噴射系統(tǒng)故障率較高。本發(fā)明提出一種將sncr系統(tǒng)與燃盡風(fēng)耦合的思路，使用尿素作為脫硝還原劑，不僅解決了還原劑的噴射問題，減少系統(tǒng)復(fù)雜性并且提高運(yùn)行可靠性，而且可以提高整體脫硝效率。

[示例性實(shí)施例]

參照?qǐng)D1，其示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的煙氣再循環(huán)和sncr相結(jié)合的生物質(zhì)直燃裝置的示意圖。

如圖1所示，本發(fā)明提出的煙氣再循環(huán)和sncr相結(jié)合的生物質(zhì)直燃裝置包括生物質(zhì)鍋爐、爐內(nèi)配風(fēng)及脫硝系統(tǒng)、余熱鍋爐、煙氣凈化系統(tǒng)等部分，其中，爐內(nèi)配風(fēng)及脫硝系統(tǒng)包括一次風(fēng)系統(tǒng)、二次風(fēng)和燃盡風(fēng)系統(tǒng)、煙氣再循環(huán)系統(tǒng)、sncr系統(tǒng)等部分。

生物質(zhì)鍋爐6為層燃爐，如進(jìn)料方向4所示，生物質(zhì)原料(例如秸稈、木片等)從生物質(zhì)鍋爐6左側(cè)進(jìn)料，在生物質(zhì)鍋爐6的爐排上堆積形成料層1，生物質(zhì)原料燃燒后產(chǎn)生的灰渣從生物質(zhì)鍋爐6右側(cè)的落渣口5排出。生物質(zhì)原料燃燒后產(chǎn)生的煙氣從生物質(zhì)鍋爐6上部的排氣口排出后進(jìn)入余熱鍋爐17，通過余熱鍋爐17回收煙氣的熱量并產(chǎn)生過熱蒸汽。從余熱鍋爐17排出的煙氣進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)，示例性地，煙氣凈化系統(tǒng)包括脫硫塔18和除塵器19，通過脫硫塔18脫除煙氣中的氯化氫、二氧化硫等酸性氣體，通過除塵器19脫除煙氣中的飛灰等顆粒物。從除塵器19排出的低溫?zé)煔庖徊糠诌M(jìn)入煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，另一部分通過引風(fēng)機(jī)20進(jìn)入煙囪22后排入大氣。

一次風(fēng)系統(tǒng)通過單獨(dú)設(shè)置的一次風(fēng)風(fēng)機(jī)向位于爐排下方的若干一次風(fēng)風(fēng)倉2供給一次風(fēng)3，為爐排上的料層1提供燃燒空氣。優(yōu)選地，每個(gè)一次風(fēng)風(fēng)倉2的風(fēng)量都可以單獨(dú)調(diào)節(jié)。

二次風(fēng)和燃盡風(fēng)系統(tǒng)包括二次風(fēng)風(fēng)機(jī)7和二次風(fēng)輸送管道。單獨(dú)設(shè)置的二次風(fēng)風(fēng)機(jī)7抽取常溫空氣作為二次風(fēng)的風(fēng)量來源，二次風(fēng)在下游分成兩股：二次風(fēng)和燃盡風(fēng)，兩股風(fēng)量的配比通過閥門可以自由調(diào)節(jié)，相應(yīng)地，二次風(fēng)輸送管道分成二次風(fēng)混合管13和燃盡風(fēng)混合管12，二次風(fēng)混合管13連通生物質(zhì)鍋爐6的前墻二次風(fēng)噴口8和后墻二次風(fēng)噴口9，燃盡風(fēng)混合管12連通生物質(zhì)鍋爐6的前墻燃盡風(fēng)噴口10和后墻燃盡風(fēng)噴口11。

煙氣再循環(huán)系統(tǒng)中的再循環(huán)煙氣抽取自煙氣凈化系統(tǒng)的末端出口，示例性地，例如圖1中的連接除塵器19的排氣口與引風(fēng)機(jī)20的進(jìn)氣口的煙氣管道，此時(shí)煙氣溫度較低(120℃-130℃)并且含塵量較少，利于輸送和使用，并且對(duì)整體煙風(fēng)系統(tǒng)影響較小。再循環(huán)煙氣通過循環(huán)風(fēng)機(jī)21送至爐膛附近分成兩股，分別在二次風(fēng)混合管13中與二次風(fēng)摻混和在燃盡風(fēng)混合管12中與燃盡風(fēng)摻混，而后分別從生物質(zhì)鍋爐6的前墻二次風(fēng)噴口8、后墻二次風(fēng)噴口9、前墻燃盡風(fēng)噴口10、后墻燃盡風(fēng)噴口11送入爐膛。再循環(huán)煙氣可以降低爐內(nèi)最高溫度和平均溫度，并使?fàn)t內(nèi)溫度分布均勻，進(jìn)而可以降低爐內(nèi)nox的生成，并未后續(xù)sncr的使用創(chuàng)造條件。

sncr系統(tǒng)包括尿素儲(chǔ)罐14、計(jì)量螺旋給料機(jī)15、尿素輸送風(fēng)機(jī)16、閥門等部分，其中，尿素儲(chǔ)罐14用于存儲(chǔ)尿素顆粒，由計(jì)量螺旋給料機(jī)15撥料、尿素輸送風(fēng)機(jī)16輸送的尿素顆粒直接進(jìn)入燃盡風(fēng)混合管12，然后借由燃盡風(fēng)輸送攜帶進(jìn)入爐膛，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)摻混和脫除nox。為達(dá)到較佳的燃燒和污染物脫除效果并滿足sncr系統(tǒng)使用的溫度窗口，燃盡風(fēng)噴口和二次風(fēng)噴口的垂直距離應(yīng)保持在2m-3m之間，即生物質(zhì)鍋爐6的前墻燃盡風(fēng)噴口10與前墻二次風(fēng)噴口8的垂直距離應(yīng)保持在2m-3m之間，生物質(zhì)鍋爐6的后墻燃盡風(fēng)噴口11與后墻二次風(fēng)噴口9的垂直距離應(yīng)保持在2m-3m之間。生物質(zhì)鍋爐6的前墻燃盡風(fēng)噴口10與后墻燃盡風(fēng)噴口11的噴嘴根部與噴嘴母管的下邊緣對(duì)齊，以防止尿素顆粒在母管內(nèi)沉積。尿素輸送風(fēng)機(jī)16的抽風(fēng)口需要保持干燥狀態(tài)，以防止尿素顆粒的結(jié)塊。sncr系統(tǒng)的控制系統(tǒng)集成到鍋爐的控制系統(tǒng)(dcs)，由運(yùn)行人員控制，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷不變時(shí)，尿素使用量一般不需要變化。sncr系統(tǒng)提供的還原劑(尿素顆粒)與煙氣再循環(huán)系統(tǒng)提供的再循環(huán)煙氣配合才能共同實(shí)現(xiàn)最佳的反應(yīng)效率。

由于有再循環(huán)煙氣的參與，鍋爐正常運(yùn)行時(shí)過量空氣系數(shù)可以大大降低，從傳統(tǒng)燃燒的1.4-1.6降至1.2-1.3。一次風(fēng)過量空氣系數(shù)可以控制在0.75-0.85之間，根據(jù)燃料燃燒程度進(jìn)行調(diào)整，從料層1析出的燃燒煙氣仍然含有大量的可燃?xì)怏w，流至二次風(fēng)噴口處與二次風(fēng)進(jìn)行混合，此時(shí)加入的空氣和再循環(huán)煙氣使總過量空氣系數(shù)升至1-1.05，保證絕大部分可燃物燃盡，并通過再循環(huán)煙氣的使用與噴嘴設(shè)計(jì)使煙氣溫度分布均勻。煙氣繼續(xù)上行2m～3m，到達(dá)燃盡風(fēng)噴口與燃盡風(fēng)進(jìn)行混合，高速燃盡風(fēng)保證絕大部分可燃物燃盡，并且經(jīng)由燃盡風(fēng)攜帶的sncr還原劑(尿素粉末)同時(shí)與煙氣進(jìn)行摻混發(fā)生脫硝反應(yīng)，到達(dá)生物質(zhì)鍋爐6上部的排氣口(煙道出口)時(shí)完成整體燃燒和爐內(nèi)脫硝過程。

本發(fā)明提出的煙氣再循環(huán)和sncr相結(jié)合的生物質(zhì)直燃裝置具有以下特點(diǎn)：

(1)采用獨(dú)特的煙氣再循環(huán)系統(tǒng)對(duì)爐內(nèi)氮氧化物進(jìn)行初步脫硝，并使?fàn)t內(nèi)溫度分布均勻，脫硝率可以實(shí)現(xiàn)>35％；

(2)采用獨(dú)特的sncr系統(tǒng)并將其耦合進(jìn)燃盡風(fēng)系統(tǒng)，不需要單獨(dú)設(shè)置sncr噴槍，借助燃盡風(fēng)可以實(shí)現(xiàn)更加均勻的爐內(nèi)混合，減小了sncr系統(tǒng)的復(fù)雜性并且提高了反應(yīng)效率，該sncr系統(tǒng)的脫硝率可以>40％；

(3)sncr系統(tǒng)的脫硝劑采用尿素顆粒，粒徑小于5mm，使用計(jì)量螺旋給料機(jī)給料和尿素輸送風(fēng)機(jī)輸送，尿素在低溫的燃盡風(fēng)管道內(nèi)將始終保持顆粒形態(tài)，尿素由于不具有爆炸特性可以保持該系統(tǒng)較高的實(shí)用性；

(4)由于采用了再循環(huán)煙氣，生物質(zhì)鍋爐運(yùn)行時(shí)過量空氣系數(shù)可以從傳統(tǒng)的1.4-1.6降低到1.2-1.3左右，大大降低了送、引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，另外燃盡風(fēng)區(qū)域的煙氣溫度可以控制在950℃以下，剛好滿足sncr系統(tǒng)的脫硝劑噴入的溫度窗口。

本發(fā)明提出的煙氣再循環(huán)和sncr相結(jié)合的生物質(zhì)直燃裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)采用煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，降低爐內(nèi)火焰溫度并使溫度分布均勻，因此可以初步實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硝，并為sncr系統(tǒng)提供煙氣溫度窗口和良好的混合環(huán)境。煙氣再循環(huán)系統(tǒng)提供的再循環(huán)煙氣可以降低對(duì)燃燒空氣的需求量，生物質(zhì)鍋爐運(yùn)行時(shí)過量空氣系數(shù)過空可以從1.4-1.6降低到1.2-1.3，降低了送、引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用；

(2)使用特殊設(shè)計(jì)的sncr系統(tǒng)，還原劑采用尿素顆粒，sncr系統(tǒng)使用計(jì)量螺旋給料機(jī)給料和尿素輸送風(fēng)機(jī)輸送還原劑，然后借助燃盡風(fēng)將還原劑送入爐膛，可以實(shí)現(xiàn)sncr系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，避免了sncr噴槍的使用，減少投資費(fèi)用和檢修維護(hù)成本；

(3)使用特殊設(shè)計(jì)的sncr系統(tǒng)和煙氣再循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行耦合，可以實(shí)現(xiàn)雙重的爐內(nèi)脫硝功能，并且相互促進(jìn)，所設(shè)計(jì)的爐內(nèi)配風(fēng)系統(tǒng)也可以提高反應(yīng)效率，因此可以實(shí)現(xiàn)深度爐內(nèi)脫硝，可以避免使用昂貴的scr系統(tǒng)。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。