一种实现燃气工业锅炉节能和低氮排放的燃烧方法与系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114151816A(43)申请公布日2022.03.08(21)申请号202111500869.9F23G7/07(2006.01)(22)申请日2021.12.09(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人刘豪黄璞涂垚杰徐顺塔张雄任豪金绍才仝宇航幸文婷(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401代理人张晓博(51)Int.Cl.F23J15/00(2006.01)F23J15/02(2006.01)F23J15/06(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图1页(54)发明名称一种实现燃气工业锅炉节能和低氮排放的燃烧方法与系统(57)摘要本发明属于燃气工业锅炉技术领域，公开了一种实现燃气工业锅炉节能和低氮排放的燃烧方法与系统，在炉内和烟道区域分步实施降氮和高效燃烧，首先在炉内于低空气过剩系数条件下采用低氮燃烧控制氮氧化化物的生成并产生高浓度的一氧化碳，其次利用烟气中存在的不完全燃烧产物如一氧化碳、碳烟颗粒等作为还原剂在烟道区域进一步催化还原烟气中的氮氧化物，最后采用催化燃烧的方式消除烟道中残留的不完全燃烧碳氢物质。本发明将分级低氮燃烧技术、低氧(低过剩空气系数)燃烧技术、碳氢催化还原脱硝技术和催化燃烧技术以及深度烟气余热回收技术有机结合，实现了燃气工业锅炉的高效燃烧和低氮排放，同时提高了锅炉效率、降低了燃料消耗。CN114151816ACN114151816A权利要求书1/2页1.一种实现燃气工业锅炉节能和低氮排放的燃烧方法，其特征在于，所述实现燃气工业锅炉节能和低氮排放的燃烧方法在炉内控制氮氧化化物的生成并产生高浓度的一氧化碳，利用烟气中存在的不完全燃烧一氧化碳、碳烟颗粒产物作为还原剂在烟道区域催化还原烟气中的氮氧化物。2.如权利要求1所述的实现燃气工业锅炉节能和低氮排放的燃烧方法，其特征在于，所述实现燃气工业锅炉节能和低氮排放的燃烧方法具体包括以下步骤：步骤一，根据燃料流量、燃料的成分以及燃烧化学反应理论配比得到助燃空气的理论流量，设定空气过剩系数为0.95～1.05，使炉膛出口烟气中氧体积浓度小于或者等于1％，在该种燃烧条件下，炉内整体处于弱还原性气氛或者弱氧化气氛，抑制NO的生成，并产生不完全燃烧；步骤二，将炉膛出口烟气引入催化脱硝装置中，利用自身不完全燃烧产生的CO、碳烟颗粒的碳氢物质在催化剂作用下对NO进行还原；步骤三，对催化脱硝装置出来的烟气进行增氧调质，使烟气中的氧的体积浓度1～2％；步骤四，将步骤三调质后的烟气引入催化燃烧装置中，利用烟气中含有的氧气将烟气中未燃尽的CO、碳烟颗粒在催化剂作用下进行催化氧化，使烟气中的可燃物质完全燃尽；步骤五，将步骤四中催化燃烧装置排出的烟气引入换热器，回收烟气中的热量，并预热空气和给水，减少排烟热损失，使得烟气的温度降低到80～50℃。3.一种实施权利要求1～2任意一项所述燃烧方法的实现燃气工业锅炉节能和低氮排放的燃烧系统，其特征在于，所述实现燃气工业锅炉节能和低氮排放的燃烧系统包括低氮燃烧器、燃气工业锅炉、催化脱硝装置、增氧调制装置、催化燃烧装置、空气预热器以及烟气冷却器；所述低氮燃烧器与工业锅炉本体相连接，将燃气与空气送入锅炉炉膛进行燃烧，燃烧产生的烟气流向催化脱硝装置；所述增氧调制装置位于催化脱硝装置与催化燃烧装置之间；所述空气预热器一端连接到催化燃烧装置出口，一端连接到烟气冷却器。4.如权利要求3所述的实现燃气工业锅炉节能和低氮排放的燃烧系统，其特征在于，所述低氮燃烧器采用单一的低氮燃烧技术，包括空气分级、燃料分级、火焰分割以及浓淡分离；或者采用上述单一技术的组合；所述低氮燃烧器在还原性气氛、弱还原性气氛、弱氧化性气氛以及氧化性气氛下稳定燃烧；从低氮燃烧器进入锅炉炉膛的燃料包括天然气，或者管道煤气、高炉煤气、液化石油气，焦炉煤气，富氢燃气、生物质热解气、生物质气化气在内的碳氢燃料；从燃烧器进入锅炉炉膛的助燃剂或者助燃风、或者助燃空气的来源为：送风机或者鼓风机送入，并经过空气预热器中吸收烟气的余热后出来的热空气、或者含氧浓度高于21％的富氧热空气。5.如权利要求3所述的实现燃气工业锅炉节能和低氮排放的燃烧系统，其特征在于，所述催化脱硝装置采用CO、碳烟颗粒碳氢物质作为还原剂，同时所述催化脱硝装置内部装填有对碳氢分子还原NO具有催化作用的催化剂，催化剂的活性成分包括过渡金属Cu、Mn、Fe、Ni、Co、V、W、Mo、Ti以及稀土Ce、La、Nd、In、Y和贵金属Pd、Pt、Rh的一种或者几种。2CN114151816A权利要求书2/2页6.如权利要求3所述的实现燃气工业锅炉节能和低氮排放的燃烧系统，其特征在于，所述增氧调制