[發明專利]一種循環流化床鍋爐非催化還原法兩段脫硝裝置

有效

• 申請號: 201310372226.X
• 申請日: 2013-08-24
• 公開（公告）號: CN103406013A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 唐遵義;梁家鼎;吳勇;高琳琳
• 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

本發明涉及一種循環流化床鍋爐非催化還原法兩段脫硝裝置，屬于燃煤鍋爐脫硝技術領域。

背景技術

傳統的脫硝方案是選擇性非催化還原脫硝技術SNCR。該技術通過在850-1150℃煙氣中加入脫硝劑如液氨或尿素溶液來還原氮氧化物，從而降低氮氧化物（NOx）的排放量。但其脫硝效率難以達到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鍋爐燃燒室內得不到充分的混合；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，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1970-1980年間，歐美等發達國家研發了一種新的脫硝方法，即在300-400℃左右的低溫區域，利用催化物來促進氨和煙氣中的氮氧化物反應，從而達到脫除氮氧化物的目的。目前，多數大型燃煤電廠均采用此方法脫硝。即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。采用無水氨、液氨或尿素等物質作為脫硝劑，通過省煤器出口噴入煙氣中，并隨即進入選擇性催化反應器。但選擇性催化反應器的效率和性能受多種過程因素制約：1）催化物質壽命和反應效率。催化物質壽命長短取決于煙氣中的飛灰濃度、反應副產品硫酸氫銨是否及時清除。硫酸氫銨具有較強的粘性和腐蝕性，其與煙氣中其他飛灰等物質混合后極易堵塞催化劑。實踐經驗表明，在脫硝裝置運行5000小時后，即使采用最佳的清除方法，催化劑的活性將下降且呈加速趨勢；2）裝置建設成本非常高，增設了引出和引入煙道，而且煙氣還需通過一層、二層甚至三層的催化劑，煙阻增大，用電增加超過2%-3%，還需要2-3年更換一次昂貴的催化劑；3）良好的SCR設計可以使煙溫、含塵量、氮氧化物和脫硝劑在煙氣中的濃度比例，在進入SCR催化器時均勻分布；相反，欠佳的SCR設計未能達到均勻分布的效果，也將降低脫硝效率，且易于形成大量的硫酸氫銨，大大降低催化劑使用壽命。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種循環流化床鍋爐非催化還原法兩段脫硝裝置，根據旋風分離器內的煙氣溫度和煙氣NO_X排放要求，智能開啟脫硝系統，通過脫硝劑噴嘴的獨特位置、防磨設計以及旋風分離器內強勁的渦流，使脫硝反應效果得到顯著改善，增加煙氣中NO_X與脫硝劑的混合和接觸，以達到理想的脫硝效果。

本發明采用的技術方案是：一種循環流化床鍋爐非催化還原法兩段脫硝裝置，包括脫硝劑儲存區、脫硝劑輸送計量系統和自動控制裝置，還包括第一段脫硝裝置和第二段脫硝裝置，所述脫硝劑儲存區采用脫硝劑儲罐與脫硝劑稀釋裝置串聯連接，所述脫硝劑輸送計量系統采用脫硝劑供給泵、控制閥門和計量系統連接第一脫硝劑噴嘴和第二脫硝劑噴嘴，所述第一段脫硝裝置是在循環流化床鍋爐低負荷運行時煙氣溫度不低于（高于或等于）850℃的區域（稀相區），設置一層或多層第一脫硝劑噴嘴，第二段脫硝裝置是在旋風分離器頂部設置一組或多組第二脫硝劑噴嘴；所述自動控制裝置經脫硝劑供給泵和計量系統控制第一脫硝劑噴嘴、第二脫硝劑噴嘴噴射脫硝劑的時間和數量。

所述自動控制裝置根據旋風分離器內煙氣溫度變化或脫硝效率的要求，自動控制啟閉第一段脫硝裝置（第一脫硝劑噴嘴）、第二段脫硝裝置（第二脫硝劑噴嘴）或同時開啟兩段脫硝裝置（第一脫硝劑噴嘴和第二脫硝劑噴嘴）。

所述脫硝劑采用液氨、氨氣或尿素。

采用上述技術方案，當鍋爐處于BMCR，旋風分離器內的煙氣溫度高于830℃時，第一段脫硝裝置停止運行，只運行第二段脫硝裝置，利用煙氣進入旋風分離器后形成的強烈旋流，與脫硝劑充分混合，脫硝效率可達到60%以上；如果鍋爐處于低負荷運行，旋風分離器內的煙氣溫度低于830℃，則停用第二段脫硝裝置，啟用第一段脫硝裝置。第一段脫硝裝置脫硝效率一般不超過50%，但由于此時鍋爐內溫度較低，NO_X生成相應較少，第一段脫硝基本可以滿足煙氣排放標準。當脫硝率要求達到更高時，或氮氧化物濃度較高時（此時通常煙氣溫度高，處于高負荷或BMCR運行），可在啟用第二段脫硝裝置運行的同時，部分或全部啟用第一段脫硝裝置。