锅炉和用于控制来自锅炉的NOx排放的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锅炉和用于控制来自锅炉的放的方法。锅炉例如可为发电厂的锅炉；然而其它应用也是可行的。另外锅炉可为任何类型的锅炉，在附图中仅仅显示了塔式锅炉作为一个示例。
【背景技术】
[0002]化石燃料的燃烧造成勵夂的排放。NO x由于例如产生了烟雾和酸雨而对环境造成负面影响。放因而必须要减少。
[0003]存在许多技术可以减少N0X排放，这些包括:
用于低叫排放的燃烧控制系统；
选择性催化还原技术(SCR)。这种技术允许将反应剂供给到燃烧气体中，并且其在300至400°C之间的温度下并且存在催化剂的条件下与勵夂的反应，从而使NO x转换成N 2和水；选择性非催化还原技术(SNCR)。这种技术允许将反应剂供给到燃烧气体中，并且其在800-1000°C之间的温度下与N0X的反应，从而使N0X转换成N2和水。在这种情况下，没有提供催化剂。
[0004]US 5 681 536公开了一种用于将空气和用于SNCR的反应剂喷射到锅炉中的喷枪。
[0005]US 2005/0 051 067公开了一种锅炉，其具有用于火上(overfire)空气喷射的喷燃器和喷嘴(即在火炉中在喷燃器带上方喷射燃烧空气的一部分，以增强初级勵夂还原)。用于SNCR的反应剂随火上空气一起供给至火炉中。
[0006]W0 02/04349公开了将火上空气和SNCR反应剂喷射到锅炉中，并使燃烧气体与火上空气和SNCR反应剂相接触，从而降低里面氮氧化物的浓度。反应剂以水溶液或粉末形式来提供，其随火上空气一起喷射到火炉中。
[0007]已知的技术蕴涵大量的反应剂消耗和因而与反应剂相关联的极大成本。
【发明内容】
[0008]本发明的一个方面包括提供一种锅炉和系统，其中在操作期间消耗的反应剂的数量相对于现有技术得以减少，并且针对正在处理的特定的燃烧气体进行了优化。
[0009]这些方面和其它方面可通过提供一种根据附属权利要求所述的锅炉和方法来实现。
【附图说明】
[0010]从该锅炉和该方法的优选但非唯一实施例的描述中将更清楚另外的特征和优点，所述实施例通过附图中非限制性的示例来说明，其中:
图1显示了本发明的一个实施例中的锅炉；
图2显示了穿过图1的平面18的横截面； 图3显示了喷枪的示意性的纵截面；
图4显示了穿过图1的线18的放大的横截面；且图5显示了图4的放大的部分。
【具体实施方式】
[0011]参照附图，这些显示了锅炉1，其包括壳体2，其具有至少用于燃料和氧化剂3，4的供给以及至少用于SNCR反应剂5的供给。
[0012]例如，用于燃料的供给3可包括连接在喷燃器7例如弧形喷燃器上的管道，并且有待使用的燃料可为固体燃料(例如煤或褐煤或其它固体燃料)、液体燃料(例如石油或气体燃料)。燃料优选是固体燃料。
[0013]在不同的示例中，氧化剂可为空气或氧气或空气和氧气的混合物或其它合适的氧化剂。氧化剂通常分级供给到锅炉中，并且在这方面，总的燃烧氧化剂通常被划分为通过喷燃器7供给的燃烧氧化剂和供给在喷燃器7下游的火上氧化剂(相对于穿过壳体2的烟道气流)。图1显示了第一火上供给和第二火上供给；然而其数量根据需要可为任何数量。用于氧化剂的供给4因而可包括连接在喷燃器7上的管道(用于燃料和氧化剂的供给)和用于氧化剂火上供给的喷嘴8，9。
[0014]壳体通常容纳热交换表面，例如过热器10、再热器11和节热器13。明显的是，根据需要可能不会提供过热器10、再热器11和节热器13中的一个或多个。
[0015]用于SNCR反应剂5的供给包括调节阀15，其用于调节供给到壳体2中的SNCR反应剂的质量流量。
[0016]另外，锅炉1包括一个或多个传感器17和控制器20，传感器17用于测量表示至少一个给定的壳体横截面18上的^^(浓度的信息(例如烟道气温度场)，控制器20连接在传感器17和调节阀15上，用于根据所测量的表示^^^浓度的信息而调节SNCR反应剂供给。
[0017]用于SNCR反应剂的供给优选包括喷枪21，其突入并容纳在壳体2中。
[0018]另外，喷枪21优选还连接在氧化剂供给上。在这方面，氧化剂供给优选是氧化剂火上供给。
[0019]喷枪21包括伸长的本体25，其具有用于氧化剂的入口 26和喷嘴9 ;另外，在伸长的本体25中容纳了一个或多个用于SNCR反应剂的喷射器28。备选地(但这不是优选的方案)，具有用于SNCR反应剂的入口 26和用于氧化剂的喷射器28也是可行的。
[0020]在附图中所示的优选方案中，喷枪21包括许多喷射器28，其容纳在喷枪长度上(即在沿着纵向喷枪轴线29的喷枪维度上)的不同的纵向位置。
[0021]传感器17可为温度传感器，但能够给出局部叫浓度的指标的任何其它种类的传感器都可使用。例如可使用声学传感器，但也可使用其它类型的传感器。燃烧气体的温度给出了 N(V^度的指标，因为局部温度越高，那么局部NO x浓度就越高。
[0022]控制器20可为专用控制器，其包括专用的硬件和/或软件，或者控制器可实现于或内置于锅炉或发电厂的控制器中；在后者情况下，控制器可包括专用的硬件和/或软件，但优选通过软件来实现。
[0023]在一个优选的实施例中，喷枪21机械地连接在热交换表面(即过热器10和/或再热器11和/或节热器13)上并受到其支撑；用于喷枪的特定位置可根据燃烧气体的温度进行选择，即喷枪21定位在壳体2的横截面上，其中用于SNCR的燃烧气体具有在750-1100°C且优选800-1000°C范围内的温度。
[0024]例如锅炉可有利地通过改装具有火上喷枪的现有锅炉并用喷枪21替代火上喷枪来实现；另外还必须提供控制器20和传感器17。
[0025]从所描述和所显示的示例中将明晰锅炉的操作，并基本上如下。
[0026]燃料例如褐煤和氧化剂例如空气通过燃料供给4和氧化剂供给3并通过喷燃器7进行供给，使得燃料燃烧，从而产生火焰30。
[0027]燃烧气体G通过壳体2上升，夹带一定数量的未燃烧的材料，通常是一氧化碳，其与通过喷嘴8供给的第一火上空气起反应，这通常不会产生火焰但会放热。
[0028]燃烧气体然后穿过过热器10、再热器11和节热器13，并加热经过这些构件的水/蒸汽。燃烧气体排气然后从壳体的顶部排出；例如可前进到气体处理系统中，然后释放到大气中。
[0029]额外的火上空气从喷枪21的喷嘴9供给到壳体2中。这种空气造成燃烧气体所夹带的未燃烧的材料在没有火焰但会放热的条件下起反应。另外，随着空气还喷射了 SNCR反应剂。
[0030]SNCR反应剂例如可为氨或尿素或本领域中已知的其它类型的反应剂。反应剂以液体状态从喷枪25的喷射器28中喷射出来。在反应剂通过喷嘴9随火上空气一起供给到壳体中之前，在火上空气的高温的帮助下，喷射造成反应剂的雾化和扩散以及反应剂的蒸发。
[0031]当反应剂从喷枪21排出时，其与燃烧气