一种煤粉锅炉低氮燃烧方法与流程

1.本发明涉及燃煤锅炉燃烧技术领域，具体为一种煤粉锅炉低氮燃烧方法。


背景技术：

2.传统的燃煤锅炉经过了近二百年的发展，而常规锅炉燃烧系统通常采用送风机和磨煤机，将燃烧所需的空气和煤粉送到燃烧系统进行燃烧，同时产生的高温烟气经过过热器、再热器、省煤器、空气预热器后温度降低，再经过烟气污染物处理系统完成净化后，经引风机和烟囱排入大气。其中，过热器、再热器、省煤器位于scr脱硝反应器之前，空气预热器位于scr脱硝反应器之后，scr脱硝反应器的工作温度300℃～380℃。
3.但是，由于co在没有催化剂的条件下，在600℃以下与氧反应速度很慢，已没有工程价值，因此传统的煤粉锅炉运行时，氧量控制在3％～4％，用过量的氧气促使煤粉和co尽可能在燃烧系统燃尽，以降低固体和气体未燃尽热损失。由此带来的问题是大氧量高温度使锅炉no
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生成量高，后续脱硝流程花费大，同时由于烟气量增加，排烟热损失大，也影响锅炉效率。使得co的燃尽与nox生成量之间形成矛盾，在保证co排放的情况下，导致氧量无法进一步降低，又使得nox生成量增加，导致scr脱硝成本增加，且降低了脱硝效果。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种煤粉锅炉低氮燃烧方法，设计合理，能将co尽可能燃尽的同时控制nox生成量，且对现有锅炉系统改动小，锅炉效率高。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种煤粉锅炉低氮燃烧方法，
7.降低锅炉高温燃烧区氧量到1％～2％，使得co能够在不低于600℃高温燃烧区燃烧反应，同时nox生成浓度降低30％以上；
8.未燃尽的co随烟气进入锅炉的省煤器和空气预热器之间低于600℃的co低温催化氧化段，由设置在co低温催化氧化段中的co低温氧化催化剂进行催化氧化，烟气中的nox由scr脱硝反应器进行脱硝处理。
9.进一步的，所述的co低温催化氧化段位于300℃～380℃温度区间的烟道中。
10.进一步的，将co低温氧化催化剂布置在scr脱硝反应器的顶层或者底层，对co进行低温氧化催化。
11.更进一步的，当锅炉低负荷运行，scr入口烟气的温度低于300℃时，scr脱硝反应器的顶层催化剂替换为co低温氧化催化层，其内安装co低温氧化催化剂。
12.更进一步的，当锅炉满负荷运行，scr入口烟气的温度高于380℃时，scr脱硝反应器的底层催化剂替换为co低温氧化催化层，其内安装co低温氧化催化剂。
13.进一步的，co低温氧化过程放出的热量，由后续空气预热器进行回收再利用。
14.进一步的，，所述的co低温氧化催化剂为非贵金属催化剂。
15.进一步的，还包括，根据锅炉高温燃烧区1％～2％氧量控制研磨相应煤粉细度，使
其充分燃烧。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
17.本发明所述的方法，通过控制氧量降低氮氧化物的生成量，通过利用在省煤器和空气预热器之间的co低温催化氧化段形成新的两段式燃烧系统，使得co通过燃烧和催化氧化进行两次反应；同时由于增加了co低温氧化催化剂，co不仅可以在高温燃烧区反应，也可以在温度低于600℃的区域反应，延长了co氧化反应的时间，因此降低高温燃烧区氧量到1％～2％，仍然可以保证co的燃尽；同时，由于高温燃烧区氧量降低两个百分点，nox生成浓度降低30％以上，且co低温催化氧化段只催化氧化co，并不产生新的nox，因此保证了co氧化完全的同时降低了no
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的生成浓度；另外，由于氧量降低，引起锅炉烟气量减少约10％，减少了排烟热损失。
18.进一步的，锅炉scr脱硝反应器的工作温度300℃～380℃，该温度区间恰好适宜布置co低温氧化催化剂，有效提高了锅炉的效率。现有的scr脱硝系统通常设计有三至四层催化剂。由于新型燃烧系统nox生成浓度大幅降低，锅炉现有的scr脱硝系统催化剂用量将大幅降低，可以将一层scr催化剂层空间腾空，用以堆放co低温催化氧化催化剂，形成co低温催化氧化段。
19.进一步，通过将co低温氧化催化层设置在scr脱硝反应器的顶层内，即把顶层scr催化剂层空间腾空，作为co低温氧化催化层用以堆放co低温催化氧化催化剂，当烟气温度较低时，通过co催化氧化的放热更加有利于后续scr催化还原no反应。
20.进一步，通过将co低温氧化催化层设置在scr脱硝反应器的底层内，即把底层scr催化剂层空间腾空，作为co低温氧化催化层用以堆放co低温催化氧化催化剂，当烟气温度较高时co催化氧化的放热并不影响scr催化还原no的过程。
21.进一步的，co低温氧化过程放出的热量，由后续空气预热器进行回收，保证了热量的利用效率。
附图说明
22.图1为常规煤粉锅炉燃烧系统的结构连接示意图。
23.图2为本发明实施例1所述的燃烧系统的结构连接示意图。
24.图3为本发明实施例2所述的燃烧系统的结构连接示意图。
25.图中：1.锅炉，2.磨煤机，3.送风机，4.空气预热器，5.省煤器，6.scr脱硝反应器，7.过热器，8.再热器，9.co低温氧化催化层。
具体实施方式
26.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
27.本发明一种煤粉锅炉低氮燃烧方法，包括如下步骤，
28.降低锅炉高温燃烧区氧量到1％～2％，使得co能够在不低于600℃高温燃烧区燃烧反应，同时nox生成浓度降低30％以上；
29.未燃尽的co随烟气进入锅炉的省煤器和空气预热器之间低于600℃的co低温催化氧化段，由设置在co低温催化氧化段中的co低温氧化催化剂进行催化氧化，烟气中的nox由
scr脱硝反应器6进行脱硝处理。
30.其中，在低于600℃的温度范围内，选择300℃～380℃温度区间的烟道中设置所述的co低温催化氧化段。而锅炉scr脱硝反应器的工作温度300℃～380℃。该温度区间恰好适宜布置co低温氧化催化剂。因此将co低温氧化催化剂布置在scr脱硝反应器6的顶层或者底层，对co进行低温氧化催化。
31.当锅炉低负荷运行，scr入口烟气的温度低于300℃时，scr脱硝反应器6的顶层催化剂替换为co低温氧化催化层9，其内安装co低温氧化催化剂。具体的，当烟气的较低时，可以选择最上层作为co低温氧化催化剂的安装层，co催化氧化过程是一个防热过程，烟气温度上升，有利于后续scr催化还原no反应。
32.当锅炉满负荷运行，scr入口烟气的温度高于380℃时，scr脱硝反应器6的底层催化剂替换为co低温氧化催化层9，其内安装co低温氧化催化剂。具体的，当烟气的较高时，可以选择最下层作为co低温氧化催化剂的安装层，co催化氧化的过程中，烟气温度上升，并不影响scr催化还原no的过程。
33.而本方法中co低温氧化过程放出的热量，由后续空气预热器4进行回收再利用，保证了热量的利用效率，能够大幅降低锅炉燃烧过程中nox的生成浓度，降低厂用电率，且对现有锅炉系统改动小，适合对现有锅炉进行改造。
34.本优选实例中所述的co低温氧化催化剂为非贵金属催化剂，可选用ce
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cu或cu
‑
fe催化剂，同时，根据锅炉高温燃烧区1％～2％氧量控制研磨相应煤粉细度，使其充分燃烧。
35.本发明所述的方法对现有的锅炉系统进行改造升级时，具体方式如下。
36.如图2或3所示，在锅炉1尾部烟道上的省煤器5和空气预热器4之间增加co低温催化氧化段，处的scr脱硝反应器6内设置填充有co低温氧化催化剂的co低温氧化催化层9，在低温条件下催化氧化锅炉1燃烧烟气中剩余的co，之后排出锅炉1。
37.其中，锅炉1的一次风入口上连接磨煤机2，二次风入口上连接送风机3，锅炉1顶部水平烟道内依次设置过热器7和再热器8，锅炉1尾部烟道内依次设置省煤器5和scr脱硝反应器6，scr脱硝反应器6出口端烟道处设置空气预热器4；scr脱硝反应器6内沿烟气流向设置有co低温氧化催化层9；所述的co低温氧化催化层9内填装有co低温氧化催化剂。
38.所述的co低温氧化催化层9可以设置在scr脱硝反应器6的最上层内或着最下层内；使得co在scr脱硝反应器6的工作温度范围内进行催化氧化，scr脱硝反应器6的工作温度范围为300℃～380℃。
39.在低温氧化催化前，co在锅炉1的底部形成主燃烧区内提前进行充分燃烧。
40.燃烧时，磨煤机2的入口通入一次风，出口连接一次风入口，一次风携带煤粉进入锅炉1内的主燃烧区；送风机3的入口通入二次风，出口通过空气预热器4后分别连接二次风入口，一部分二次风进入锅炉1内的主燃烧区，一部分二次风作为分级风送入锅炉1主燃烧区上方；通过送风机3和磨煤机2，将燃烧所需的空气和煤粉送到锅炉1主燃区内进行燃烧，同时产生的高温烟气经过过热器7、再热器8、省煤器5、co低温氧化催化层9、scr脱硝反应器6、空气预热器4后温度降低，再经过净化后，经烟囱排入大气；在烟气经过co低温氧化催化层9时，能将烟气中的co燃尽并有效控制no
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的生成，有效降低后续脱硝流程的花费。
41.其中，锅炉1的scr脱硝反应器6的工作温度300℃～380℃，该温度区间恰好适宜布置co低温氧化催化剂的co低温氧化催化层9。如图1所示，现有的scr脱硝反应器6通常设计
有三至四层催化剂，scr脱硝反应器6设计有三层催化剂。应用本发明所述方法后，锅炉系统no
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生成浓度大幅降低，锅炉1现有的scr脱硝反应器6的催化剂用量将大幅降低，可以将一层scr催化剂层空间腾空，用以堆放co低温氧化催化剂。选择哪一层安装co低温氧化催化剂取决于烟气的温度，当烟气的较低时，如图2所示，可以选择scr脱硝反应器6的最上层作为co低温氧化催化剂的安装层，co催化氧化过程是一个防热过程，烟气温度上升，有利于后续scr催化还原no反应；当烟气的较高时，如图3所示，可以选择scr脱硝反应器6的最下层作为co低温氧化催化剂的安装层，co催化氧化的过程中，烟气温度上升，并不影响scr催化还原no的过程。
42.其中，由于锅炉1烟气量减少，送风机3的电流会降低。但由于低氧量下需要将煤粉磨的更细，磨煤机2电流有所增加，整体上保持耗电量的平衡。而且能够大幅降低锅炉燃烧过程中nox的生成浓度，降低厂用电率，且对现有锅炉系统改动小，适合对现有锅炉进行改造。
43.本发明所述方法，优选的实例能够通过在锅炉尾部烟道处的scr脱硝反应器6内设置填充有co低温氧化催化剂的co低温氧化催化层9，在低温条件下催化氧化锅炉燃烧烟气中剩余的co，之后排出锅炉；当烟气的温度较低时，scr脱硝反应器6的最上层作为co低温氧化催化层9，其内安装co低温氧化催化剂；当烟气的温度较高时，scr脱硝反应器6的最下层作为co低温氧化催化层9，其内安装co低温氧化催化剂；从而能够大幅降低锅炉燃烧过程中no
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的生成浓度，保证co的燃尽，有效降低厂用电率。