一种生物质锅炉低氮燃烧工艺的制作方法

本发明涉及能源环保技术领域，具体为一种生物质锅炉低氮燃烧工艺。

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，我国烟气脱硝已经取得了阶段性的成功，而现有技术中的烟气脱硝设备整体成本较高，且工艺步骤复杂，造成设备的运行消耗较大，影响整体的经济效应，进而不符合企业的需求。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种生物质锅炉低氮燃烧工艺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，解决了现有技术中的烟气脱硝设备整体成本较高，且工艺步骤复杂，造成设备的运行消耗较大，影响整体的经济效应，进而不符合企业需求的问题。

（二）技术方案

为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种生物质锅炉低氮燃烧工艺，包括以下工艺步骤：

步骤1、采用炉排分级技术，将生物质在分级炉排上分为预热干燥区、燃烧区和燃尽区，并与炉排的高、中和低端相对应，首先将一部分燃料送入至预热干燥区内进行预热燃烧，然后将一次风引入至燃烧区内，使燃料在富氧条件下进行充分燃烧，然后再将剩余燃料继续送入至燃烧区,同时将二次风10-20%的量引入至和燃烧区内，使其在富燃料和缺氧环境下燃烧，并生成nh3和co等还原剂，与no发生还原反应生成n2，抑制nox的生成；

步骤2、不采用催化剂，在炉膛内温度为850-1000℃的位置通过多个喷枪喷入尿素溶液等氨基还原剂，与nox进行反应，并生成n2和h2o，从而去除烟气中的氮氧化物，同时多个喷枪通过plc进行控制，用于控制喷入尿素溶液等氨基还原剂的量。

步骤3、烟气再循环，将锅炉底部的部分低温烟气直接送入炉膛内或与一次风、二次风混合后送入炉膛内,降低燃烧区域的温度和氧浓度,进一步降低nox的生成量。

优选的，所述锅炉的排放口处nox排放浓度≤50mg/nm3。

优选的，所述预热干燥区和燃尽区的风量小于燃烧区的风量，所述燃料在炉排中燃烧分为两种类型，大颗粒位于炉排上燃烧，同时在气力播散的过程中，小颗粒位于炉排上部空间进行悬浮燃烧。

优选的，保证所述一次风和二次风的供应充足，且具备合适的含氧空气量。

优选的，所述炉膛内的温度在炉膛不结渣的前提下进行提高200-400℃。

优选的，所述炉排上的火焰前沿位于高端炉排与中部炉排的之间位置，并具备较好的充满度。

优选的，所述炉排的振动时间通过低端炉排内挡灰板上灰渣堆积厚度以及燃料的粒度、水分和负荷进行调整。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种生物质锅炉低氮燃烧工艺，具备以下有益效果：

1、该生物质锅炉低氮燃烧工艺，通过燃料分级燃烧，燃料在富氧条件下燃烧；之后再将剩余燃料送入炉膛,使其在富燃料缺氧环境下燃烧并生成nh3和co等还原剂,与no发生还原反应生成n2,由此抑制nox生成，再通过在炉膛内适宜温度处喷入尿素溶液等氨基还原剂，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，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。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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。

一种生物质锅炉低氮燃烧工艺，包括以下工艺步骤：

步骤1、采用炉排分级技术，将生物质在分级炉排上分为预热干燥区、燃烧区和燃尽区，并与炉排的高、中和低端相对应，首先将一部分燃料送入至预热干燥区内进行预热燃烧，然后将一次风引入至燃烧区内，使燃料在富氧条件下进行充分燃烧，然后再将剩余燃料继续送入至燃烧区,同时将二次风10%的量引入至和燃烧区内，使其在富燃料和缺氧环境下燃烧，并生成nh3和co等还原剂，与no发生还原反应生成n2，抑制nox的生成，最后燃料在炉排上和炉膛中有足够的停留时间；

步骤2、不采用催化剂，在炉膛内温度为1000℃的位置通过多个喷枪喷入尿素溶液等氨基还原剂，与nox进行反应，并生成n2和h2o，从而去除烟气中的氮氧化物，同时多个喷枪通过plc进行控制，用于控制喷入尿素溶液等氨基还原剂的量

采用尿素作为还原剂还原nox的主要化学反应为：

2（nh2）2co+2no2+o23n2+2co2+4h2o

2（nh2）2co+2no+o24n2+2co2+4h2o；

步骤3、烟气再循环，将锅炉底部的部分低温烟气直接送入炉膛内或与一次风、二次风混合后送入炉膛内,降低燃烧区域的温度和氧浓度,进一步降低nox的生成量。

整个系统在布局完成后，对其实际工作过程以及达到的效果进行实验检测，并对各个机构所表现出的状态进行观测、记录，以便于后期的分析与优化计算，最终能够将烟气中的氮氧化物降低到环保要求的指标之内，主要指标：热能中心nox原始排放浓度按700mg/m3、一氧化碳<150mg/m3计算，系统运行时，脱硝装置出口nox排放浓度≤50mg/nm3。

预热干燥区和燃尽区的风量小于燃烧区的风量，燃料在炉排中燃烧分为两种类型，大颗粒位于炉排上燃烧，同时在气力播散的过程中，小颗粒位于炉排上部空间进行悬浮燃烧，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，随着锅炉负荷增加，二次风的风量总风量的比例逐步增加。

保证一次风和二次风的供应充足，且具备合适的含氧空气量，如果过量空气系数过小，即含氧空气量供应不足，会增大固体不完全燃烧q4和可燃烧气体不完全燃烧热损失q3，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，最佳的过量空气系数应该是q2+q3+q4之和为最小值，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。

炉膛内的温度在炉膛不结渣的前提下进行提高400℃，根据阿累尼乌斯定律，燃烧反应速度与温度成指数关系，因此可尽量提高炉膛温度，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。

炉排上的火焰前沿位于高端炉排与中部炉排的之间位置，并具备较好的充满度。

炉排的振动时间通过低端炉排内挡灰板上灰渣堆积厚度以及燃料的粒度、水分和负荷进行调整，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，保证炉排的正常工作。

该生物质锅炉低氮燃烧工艺，通过燃料分级燃烧，燃料在富氧条件下燃烧；之后再将剩余燃料送入炉膛,使其在富燃料缺氧环境下燃烧并生成nh3和co等还原剂,与no发生还原反应生成n2,由此抑制nox生成，再通过在炉膛内适宜温度处喷入尿素溶液等氨基还原剂，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，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。

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。

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