[發明專利]一種用于煤粉鍋爐的高效脫硝裝置

有效

• 申請號: 201110413816.3
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN102553420A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 唐遵義
• 申請（專利權）人: 中能東訊新能源科技（大連）有限公司;迅泰有限公司
• 主分類號: B01D53/79
• 分類號: B01D53/79;B01D53/56
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

技術領域

本發明涉及一種用于煤粉鍋爐的高效脫硝裝置，屬于燃煤鍋爐高效脫硝技術領域。

背景技術

在一般無催化的脫硝方案中，利用通過在800-1100℃煙氣處理工藝中加入脫硝劑如液氨、氨氣或尿素溶液來降低氮氧化物(NOX)的排放量，該方法一定程度上可將氮氧化物(NOX)還原成N2，但其脫硝效率難以超過50％，尤其對于大型鍋爐。主要原因是脫硝效率受以下因素影響：1)氮氧化物和脫硝劑在燃燒室得不到充分的混合；2)脫硝反應區域的煙氣溫度分布不均勻；3)脫硝區域的氮氧化物和脫硝劑濃度之比不匹配。因此，很多傳統的SNCR方法已不能滿足如今對燃煤鍋爐氮氧化物排放量的嚴格要求。

在70和80年代出現一種新方法，即在300-400℃左右低溫區域，利用催化物質促進以氨脫除氮氧化物的反應。目前許多燃煤電廠在鍋爐煙道后部的省煤器和空氣預熱器之間設置選擇性催化反應器(SCR)，該處煙溫降至300-400℃之間。這種脫硝劑，大都為無水氨、液氨或尿素，在省煤器出口處噴入煙氣中，并隨即進入選擇性催化反應器(SCR)中。但是，選擇性催化反應器的效率和性能對多種過程因素很敏感，而且有許多缺點，總結如下：

1.催化物質壽命過短。催化物質壽命長短取決于煙氣中的飛灰濃度及其被污染物堵塞程度。煤燃燒產生大量飛灰會導致加快堵塞催化層，并在運行5000個小時后會大幅降低催化物質活性。每兩年更換一次催化層是經常有的事。

2.高投資和高運行成本。SCR系統建設和運行費用昂貴。主要昂貴運行成本之一是與常更換催化物的材料有關。

3.良好的催化床設計是非常關鍵的因素，好的設計可減緩煙氣中飛灰在催化物的堆積及其孔隙的堵塞所引起的活性降低。

4.良好的SCR設計是很重要，尤其對因素如煙溫，含塵量，氮氧化物和脫硝劑在煙氣中的濃度比值。在進入SCR催化器之前這些因素必須均勻分布。欠佳的SCR設計將使脫硝效率降低，縮短催化物質的壽命和形成大量硫酸氨的潛在可能，即一種粘性物質會堵塞催化物質氣隙并且阻塞煙氣流通。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種用于煤粉鍋爐的高效脫硝裝置，它是針對無催化的脫硝系統的一項重大改進，通過一些脫硝劑噴嘴的獨特位置及旋風脫硝反應器內產生的強勁渦流，使脫硝反應效果得到顯著改善，增加煙氣中NOX與脫硝劑的混合和接觸，以達到高效脫硝效果。

本發明的技術方案是：一種用于煤粉鍋爐的高效脫硝裝置，它主要包括一個煤粉鍋爐、鍋爐排煙道和豎井煙道。在鍋爐排煙道和豎井煙道的連接處設有旋風脫硝反應器，鍋爐排煙道與旋風脫硝反應器的入口連接，豎井煙道與旋風脫硝反應器的出口連接，所述旋風脫硝反應器的煙氣入口處設有一個V型煙氣分流器，在V型煙氣分流器與鍋爐排煙道的兩側之間各設有一個與旋風脫硝反應器成切向連接的進煙口，在旋風脫硝反應器內的直角處設置弧形板圓滑過渡；在所述進煙口處至少設置一個噴射脫硝劑的第一脫硝劑噴嘴，在所述旋風脫硝反應器上至少設置一個噴射脫硝劑的第二脫硝劑噴嘴，一個脫硝劑供給泵經脫硝劑管道與第一脫硝劑噴嘴和第二脫硝劑噴嘴連接。

在所述旋風脫硝反應器的中間設置一個中間隔板。

所述第一脫硝劑噴嘴與第二脫硝劑噴嘴分別或同時向旋風脫硝反應器內噴射脫硝劑。

所述脫硝劑采用液氨、氨氣或尿素溶液。

采用上述的技術方案，從鍋爐燃燒室出來的煙氣溫度在800-1100℃之間，煙氣從爐膛經鍋爐煙道和過熱器沿V型板切線方向分別進入旋風脫硝反應器內。煙氣在旋風脫硝反應器兩個隔艙內的形成相同或相反方向的渦流，隔艙內的煙氣處于強烈渦流和混合狀態。脫硝劑(如氨或尿素溶液等)從鍋爐排煙道與V型煙氣分流器入口處的側面噴嘴與旋風脫硝反應器的頂部噴嘴分別或者同時從這兩個位置注入。脫硝劑進入煙氣后會隨反應器內的旋流迅速擴散，并在旋流區內形成氣霧柱保護膜。該氣霧柱保護膜可以促使氮氧化物和脫硝劑的接觸并防止氮氧化物逃逸，煙氣離開反應器后繼續向下游混合/流動。當煙溫在反應器內達到800-1100℃的適宜范圍時，煙氣中的氨氣化合物會快速與氮氧化物反應，促使NOX還原成氮氣，從而提高脫硝效率，降低氮氧化物的排放。