一种等离子体辅助燃煤锅炉掺氨燃烧及NO.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115930220A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211405350.7F23Q3/00(2006.01)(22)申请日2022.11.10C01B3/04(2006.01)(71)申请人合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）地址230000安徽省合肥市包河区滨湖卓越城文华园9号楼(72)发明人孙王平李海燕林启富程宇庆绍军崖华青(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251专利代理师李晓莉(51)Int.Cl.F23D17/00(2006.01)F23C1/12(2006.01)F23C5/08(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称一种等离子体辅助燃煤锅炉掺氨燃烧及NOx超低排放系统及方法(57)摘要本发明公开了一种等离子体辅助燃煤锅炉掺氨燃烧及NOx超低排放系统和方法，采用等离子体辅助燃烧、在线裂解技术和氨氢一体再燃脱硝技术实现氨的稳定高效燃烧及炉膛出口NOx超低排放。氨气分两路进入炉膛燃烧，一路经过布置于炉膛主燃烧区下面两层的氨煤混合燃烧器进入炉膛实现氨煤混烧，利用等离子体炬技术进行点火和助燃，等离子体炬加载在助燃空气侧；一路经过等离子体‑热协同裂解器在线裂解为氨氢混合气后通过布置于炉膛再燃区的氨氢再燃喷射器进入炉膛燃烧并还原NOx。本发明可实现燃煤锅炉稳定高效掺烧0％～30％氨气，控制炉膛出口NOx达到超低排放要求，尾部氨逃逸不超标，替代现有SNCR和SCR技术，大幅降低燃煤锅炉掺氨燃烧改造费用和运行成本。CN115930220ACN115930220A权利要求书1/3页1.一种等离子体辅助燃煤锅炉掺氨燃烧及NOx超低排放系统，其特征在于，包括锅炉(10)、氨煤混合燃烧器(7)、煤粉燃烧器(8)、氨氢再燃喷射器(6)、燃尽风喷口(9)、氨气供给装置、等离子体炬(14)、等离子体‑热协同裂解器(4)和烟气连续在线监测装置(15)；氨气供给装置的出口管道分成两路，一路依次连接等离子体‑热协同裂解器(4)和氨氢再燃喷射器(6)，另一路连接氨煤混合燃烧器(7)；等离子体炬(14)设置于氨煤混合燃烧器(7)内部；锅炉(10)的顶部连接尾部烟道，在尾部烟道内设置有烟气连续在线监测装置(15)；所述锅炉(10)的炉膛内部由下至上依次分为主燃烧区(11)、再燃区(12)和燃尽区(13)；锅炉(10)的炉膛侧壁或角上由下至上依次设置有氨煤混合燃烧器连接口、煤粉燃烧器连接口、氨氢再燃喷射器连接口和燃尽风喷口(9)；氨煤混合燃烧器(7)通过氨煤混合燃烧器连接口设置在锅炉(10)的炉膛侧壁或角上；煤粉燃烧器(8)通过煤粉燃烧器连接口设置在锅炉(10)的炉膛侧壁或角上；氨氢再燃喷射器(6)通过氨氢再燃喷射器连接口设置在锅炉(10)的炉膛侧壁或角上；氨煤混合燃烧器连接口和煤粉燃烧器连接口均设置在主燃烧区(11)；氨氢再燃喷射器连接口设置在再燃区(12)；燃尽风喷口(9)设置在燃尽区(13)。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的氨气供给装置包括液氨储罐(1)、液氨泵(2)和两级换热蒸发器(3)；两级换热蒸发器(3)包括第一级换热蒸发器和第二级换热蒸发器；液氨储罐(1)依次连接液氨泵(2)第一级换热蒸发器和第二级换热蒸发器入口；第二级换热蒸发器出口管道分成两路，一路依次连接等离子体‑热协同裂解器(4)和氨氢再燃喷射器(6)，另一路连接氨煤混合燃烧器(7)。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述等离子体‑热协同裂解器(4)包括内筒和外筒，外筒同轴套设于内筒外部，内筒内部布置有等离子体放电装置(4‑4)和催化剂(4‑3)，内筒内设有第一氨气通道(4‑2)，外筒与内筒之间的空间为高温烟气通道(4‑1)。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，氨煤混合燃烧器(7)内部布置有等离子体炬(14)、助燃空气通道(7‑1)、第二氨气通道(7‑2)、浓风粉通道(7‑3)和淡风粉通道(7‑4)；助燃空气通道(7‑1)位于氨煤混合燃烧器(7)的内部中心，等离子体炬(14)布置在助燃空气通道(7‑1)上，助燃空气通道(7‑1)外侧布置一圈均匀分布的第二氨气通道(7‑2)，第二氨气通道(7‑2)外围有套管支撑，套管外侧再依次布置浓风粉通道(7‑3)和淡风粉通道(7‑4)。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述锅炉(10)炉膛布置如下：(1)主燃烧区(11)下面两层布置氨煤混合燃烧器(14)，上面布置若干层煤粉燃烧器(8)；(2)再燃区(12)布置一层氨氢再燃喷射器(6)，该层氨氢再燃喷射器(6)并联后的总管与等离子体‑热协同裂解器(4)出口连接；(3)燃尽区(13)布置若干层燃尽风喷口(9)。6.根据权