一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物含量的方法

摘要

本发明涉及生物质锅炉燃烧技术领域，且公开了一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物含量的方法，通过步骤一：炉排分级燃烧，对炉排推料进行不同速度的分级，进入炉膛内的燃料分级燃烧，使燃料能够充分燃烧，以达到烟气氧含量充分降低；步骤二：二次风回收再利用，是将锅炉尾部的部分低温烟气直接送入炉膛或与一次风、二次风混合后送入炉内,降低了燃烧区域的温度和氧浓度,由此降低NOx的生成量；步骤三：采用碳基脱硝在炉内进行脱硝处理；步骤四：检测烟囱出口氮氧化物含量。该降低生物质锅炉烟气中氮氧化物含量的方法，充分利用生产工艺的改变，以及低成本设备的投入，低消耗的运行，达到环保要求的排放标准。

说明书

技术领域

本发明涉及生物质锅炉燃烧技术领域，具体为一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物含量的方法。

背景技术

大力发展燃煤脱硫和脱硝技术是整治环境污染、改善空气质量的重要举措。按照GB13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》的规定,自2014年7月1日起火力发电锅炉对于氮氧化物(NOx)的排放将全面执行低于100mg/m3的新标准。2014年11月23日,《煤电节能减排升级与改造行动计划》对燃煤机组提出新要求：NOx排放量要小于50mg/m3。目前火电机组NOx排放标准达到50mg/m3以下方可享受超低排放电价补贴。

但是目前的生物质锅炉燃烧烟气中的氮氧化物含量较高，不符合环保要求的排放标准，现有的处理生物质锅炉燃烧烟气的工艺成本较高，设备投入的较高。为此，本发明提出了一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物含量的方法。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物含量的方法，充分利用生产工艺的改变，以及低成本设备的投入，低消耗的运行，达到环保要求的排放标准，解决了目前的生物质锅炉燃烧烟气中的氮氧化物含量较高，不符合环保要求的排放标准，现有的处理生物质锅炉燃烧烟气的工艺成本较高，设备投入的较高的问题。

（二）技术方案

为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物含量的方法，具体步骤如下：

步骤一：炉排分级燃烧，对炉排推料进行不同速度的分级，进入炉膛内的燃料分级燃烧，使燃料能够充分燃烧，以达到烟气氧含量充分降低；

步骤二：二次风回收再利用，是将锅炉尾部的部分低温烟气直接送入炉膛或与一次风、二次风混合后送入炉内,降低了燃烧区域的温度和氧浓度,由此降低NOx的生成量；

步骤三：采用碳基脱硝在炉内进行脱硝处理，在炉膛内适宜温度处喷入尿素溶液等氨基还原剂，此处的温度为850～1000℃，并与废气中的有害的NOx反应生产无害的N2和H2O，从而去除烟气中的氮氧化物；

步骤四：检测烟囱出口氮氧化物含量，对达标的烟气进行排放，未达标的烟气再次燃烧。

优选的，所述步骤一中的炉排分级燃烧具体为：

S1，生物质燃料在分级炉排上的燃烧过程：生物质的燃烧分为三个阶段，预热起燃阶段、挥发份燃烧阶段和炭燃烧阶段，具体为将生物质在分级炉排上分为预热干燥区、燃烧区和燃尽区，这可以与炉排的高、中和低端相对应，根据各区的燃烧特点，各区需要的风量有差别，预热干燥区和燃尽区的风量少一些，燃烧区的风量大一些，燃料颗粒在炉排中燃烧可以分为两种类型：颗粒大的在炉排上燃烧，在气力播散的过程中，颗粒特别小的在炉排上部空间发生悬浮燃烧；

S2，生物质燃料在炉排上完全燃烧的条件：炉内良好燃烧的标志就是在炉内不结渣的前提下，尽可能接近完全燃烧，同时保证较快的燃烧速度，得到最高的燃烧效率，具体分别以下几种情况：

A、供应充足而有合适的空气量，如果过量空气系数过小，即空气量供应不足，会增大固体不完全燃烧和可燃烧气体不完全燃烧热损失，使燃烧效率降低；如果过量空气系数过大，则会降低炉膛温度，增加不完全燃烧损失；

B、适当提高炉温，根据阿累尼乌斯定律，燃烧反应速度与温度成指数关系。在保证炉膛不结渣的前提下，尽量提高炉膛温度；

C、炉膛内良好的扰动和混合，在着火和燃烧阶段，要保证空气和燃料的充分混合，在燃尽阶段，要加强扰动混合；

D、燃料在炉排上和炉膛中有足够的停留时间；

E、保持合理的火焰前沿位置，火焰前沿应该位于高端炉排与中部炉排的之间区域，火焰在炉排上的充满度好；

S3，炉排锅炉的燃烧调整：

A、调整炉排的振动频率和振动周期（振动时间和停止时间），振动炉排的振动频率一般不随负荷的变化而进行调整，最佳的振动频率是通过观察低端炉排的挡灰板处的灰渣堆积厚度来决定，当燃料的粒度、水分和负荷发生变化时，只是对振动时间和停止时间进行调整，振动频率一般不进行调整；

B、调整炉排各区一次风的风量以及相互间匹配，在一次风中，中端炉排的一次风量最大，高、低端炉排的一次风量相对较少，随着锅炉负荷增加，一次风量占总风量的比例逐步减少；

C、调整二次风和火上风，随着锅炉负荷增加，二次风的风量占风量占总风量的比例逐步增加；

D、立合适的炉膛负压，组织好合理的炉内燃烧空气动力场。

优选的，所述步骤三中的采用碳基脱硝在炉内进行脱硝处理，具体为选择性非催化还原（SNCR）脱硝是把含有NHX基的还原剂（如氨气、氨水或者尿素等）喷入炉膛温度为800～1000℃的区域，该还原剂迅速热分解成NH3和其它副产物，随后NH3与烟气中的NOX进行反应而生成N2。

采用尿素作为还原剂还原NOX的主要化学反应为：

2（NH2）2CO+2NO2+O2

2（NH2）2CO+2NO+O2

优选的，所述步骤一前的NOX的初始浓度700mg/Nm3（标态，干基，9%O2），所述步骤四处理后的NOX的排放浓度验收为≤50mg/Nm3（标态，干基，9%O2）。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物含量的方法，具备以下有益效果：

1、该降低生物质锅炉烟气中氮氧化物含量的方法，通过步骤一：炉排分级燃烧，对炉排推料进行不同速度的分级，进入炉膛内的燃料分级燃烧，使燃料能够充分燃烧，以达到烟气氧含量充分降低；步骤二：二次风回收再利用，是将锅炉尾部的部分低温烟气直接送入炉膛或与一次风、二次风混合后送入炉内,降低了燃烧区域的温度和氧浓度,由此降低NOx的生成量；步骤三：采用碳基脱硝在炉内进行脱硝处理，在炉膛内适宜温度处喷入尿素溶液等氨基还原剂，此处的温度为850～1000℃，并与废气中的有害的NOx反应生产无害的N2和H2O，从而去除烟气中的氮氧化物；步骤四：检测烟囱出口氮氧化物含量，使得最终排除的NOX的排放浓度为≤50mg/Nm3（标态，干基，9%O2），不仅达到了环保要求的排放标准，而且低成本设备的投入和低消耗的运行。

附图说明

图1为本发明提出采用碳基脱硝在炉内进行脱硝处理的模块图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物含量的方法，具体步骤如下：

步骤一：炉排分级燃烧，对炉排推料进行不同速度的分级，进入炉膛内的燃料分级燃烧，使燃料能够充分燃烧，以达到烟气氧含量充分降低；

步骤二：二次风回收再利用，是将锅炉尾部的部分低温烟气直接送入炉膛或与一次风、二次风混合后送入炉内,降低了燃烧区域的温度和氧浓度,由此降低NOx的生成量；

步骤三：采用碳基脱硝在炉内进行脱硝处理，在炉膛内适宜温度处喷入尿素溶液等氨基还原剂，此处的温度为850～1000℃，并与废气中的有害的NOx反应生产无害的N2和H2O，从而去除烟气中的氮氧化物；

步骤四：检测烟囱出口氮氧化物含量，对达标的烟气进行排放，未达标的烟气再次燃烧。

步骤一中的炉排分级燃烧具体为：

S1，生物质燃料在分级炉排上的燃烧过程：生物质的燃烧分为三个阶段，预热起燃阶段、挥发份燃烧阶段和炭燃烧阶段，具体为将生物质在分级炉排上分为预热干燥区、燃烧区和燃尽区，这可以与炉排的高、中和低端相对应，根据各区的燃烧特点，各区需要的风量有差别，预热干燥区和燃尽区的风量少一些，燃烧区的风量大一些，燃料颗粒在炉排中燃烧可以分为两种类型：颗粒大的在炉排上燃烧，在气力播散的过程中，颗粒特别小的在炉排上部空间发生悬浮燃烧；

S2，生物质燃料在炉排上完全燃烧的条件：炉内良好燃烧的标志就是在炉内不结渣的前提下，尽可能接近完全燃烧，同时保证较快的燃烧速度，得到最高的燃烧效率，具体分别以下几种情况：

A、供应充足而有合适的空气量，如果过量空气系数过小，即空气量供应不足，会增大固体不完全燃烧和可燃烧气体不完全燃烧热损失，使燃烧效率降低；如果过量空气系数过大，则会降低炉膛温度，增加不完全燃烧损失；

B、适当提高炉温，根据阿累尼乌斯定律，燃烧反应速度与温度成指数关系。在保证炉膛不结渣的前提下，尽量提高炉膛温度；

C、炉膛内良好的扰动和混合，在着火和燃烧阶段，要保证空气和燃料的充分混合，在燃尽阶段，要加强扰动混合；

D、燃料在炉排上和炉膛中有足够的停留时间；

E、保持合理的火焰前沿位置，火焰前沿应该位于高端炉排与中部炉排的之间区域，火焰在炉排上的充满度好；

S3，炉排锅炉的燃烧调整：

A、调整炉排的振动频率和振动周期（振动时间和停止时间），振动炉排的振动频率一般不随负荷的变化而进行调整，最佳的振动频率是通过观察低端炉排的挡灰板处的灰渣堆积厚度来决定，当燃料的粒度、水分和负荷发生变化时，只是对振动时间和停止时间进行调整，振动频率一般不进行调整；

B、调整炉排各区一次风的风量以及相互间匹配，在一次风中，中端炉排的一次风量最大，高、低端炉排的一次风量相对较少，随着锅炉负荷增加，一次风量占总风量的比例逐步减少；

C、调整二次风和火上风，随着锅炉负荷增加，二次风的风量占风量占总风量的比例逐步增加；

D、立合适的炉膛负压，组织好合理的炉内燃烧空气动力场。

步骤三中的采用碳基脱硝在炉内进行脱硝处理，具体为选择性非催化还原（SNCR）脱硝是把含有NHX基的还原剂（如氨气、氨水或者尿素等）喷入炉膛温度为800～1000℃的区域，该还原剂迅速热分解成NH3和其它副产物，随后NH3与烟气中的NOX进行反应而生成N2。

采用尿素作为还原剂还原NOX的主要化学反应为：

2（NH2）2CO+2NO2+O2

2（NH2）2CO+2NO+O2

步骤一前的NOX的初始浓度700mg/Nm3（标态，干基，9%O2），步骤四处理后的NOX的排放浓度验收为≤50mg/Nm3（标态，干基，9%O2）。

综上，该降低生物质锅炉烟气中氮氧化物含量的方法，在使用时，通过步骤一：炉排分级燃烧，对炉排推料进行不同速度的分级，进入炉膛内的燃料分级燃烧，使燃料能够充分燃烧，以达到烟气氧含量充分降低；步骤二：二次风回收再利用，是将锅炉尾部的部分低温烟气直接送入炉膛或与一次风、二次风混合后送入炉内,降低了燃烧区域的温度和氧浓度,由此降低NOx的生成量；步骤三：采用碳基脱硝在炉内进行脱硝处理，在炉膛内适宜温度处喷入尿素溶液等氨基还原剂，此处的温度为850～1000℃，并与废气中的有害的NOx反应生产无害的N2和H2O，从而去除烟气中的氮氧化物；步骤四：检测烟囱出口氮氧化物含量，使得最终排除的NOX的排放浓度为≤50mg/Nm3（标态，干基，9%O2），不仅达到了环保要求的排放标准，而且低成本设备的投入和低消耗的运行。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。