[發明專利]一種循環流化床鍋爐脫硝系統及方法

在審

• 申請號: 201611118081.0
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN107020008A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 蔡飛;馬玉峰;李曉勇;郭勇;鞏漢強;張頌國;蘇兆華;劉琦;李強;李小艷
• 申請（專利權）人: 中國石化集團勝利石油管理局勝利發電廠
• 主分類號: B01D53/83
• 分類號: B01D53/83;B01D53/56;B65G53/24
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司37107
• 代理人: 羅文遠

技術領域

本發明涉及一種鍋爐脫硝裝置，特別涉及一種循環流化床鍋爐脫硝系統及方法。

背景技術

根據新發布的《鍋爐大氣污染物排放標準》GB 13271—2014中的相關規定，火力發電鍋爐NOx排放濃度應執行特別排放限值：200mg/m³。這就要求企業對10噸循環流化床鍋爐進行脫硝改造；其中，選擇性非催化還原法（SNCR）技術是一種不用催化劑，在850～1150℃范圍內還原NOx的方法，還原劑常用氨或尿素。該方法是把含有NHx基的還原劑噴入爐膛溫度為850～1100℃的區域后，迅速熱分解成NH3和其他副產物，隨后NH₃與煙氣中的NOx進行反應而生成N₂。典型的SNCR系統由還原劑儲槽、多層還原劑噴入裝置及相應的控制系統組成。其主要反應式如下

(1)

(2)

還原劑噴入系統必須將還原劑噴到爐膛內最有效的部位，因為NOx的分布在爐膛對流斷面上是經常變化的，如果噴入控制點太少或鍋爐整個斷面上噴氨不均勻，則會出現較高的氨逸出量。由于噴入量和噴入區域非常復雜，要做到很好的調節也是困難的。為保證脫硝反應能以最少的噴NH₃量達到最好的還原效果，必須設法使NH₃與煙氣良好地混合。若噴入的NH₃不充分反應，則泄露的NH₃不僅會使煙氣中的飛灰沉積在鍋爐尾部的受熱面上，而且遇到SO₃會生成銨鹽，對回轉式空預器可能造成堵塞和腐蝕。

SNCR脫硝技術對反應溫度要求十分嚴格，對鍋爐燃料變化適應性稍差；但SNCR脫硝系統簡單，只需在現有的燃煤鍋爐的基礎上增加氨或尿素儲槽以及氨或尿素噴射裝置及其噴射口即可；不需要催化劑，運行成本相對較低。

影響SNCR還原NO的化學反應效率的主要因素是溫度對SNCR的還原反應的影響、還原劑停留時間、還原劑類型。運行正常狀態的氨逃逸率在3~5ppm，若運行狀態不佳，則氨逃逸率顯著增加，NH³泄漏可達5~20ppm。

(2)選擇性催化還原SCR法

選擇性催化還原法（SCR）是指在催化劑的作用下，利用還原劑（如NH³或尿素）“有選擇性”的與煙氣中的NOx反應并生成無毒無污染的N₂和H₂O。選擇性催化還原系統中，一般由氨的儲存系統、氨和空氣的混和系統、氨噴入系統、反應器系統及監測控制系統等組成，燃煤電廠SCR反應器大多安裝在鍋爐省煤器與空預器之間，因為此區間的煙溫剛好適合SCR脫硝還原反應，氨則噴射于省煤器與SCR反應器之間煙道內的適當位置，使其與煙氣混合后在反應器內與NOx反應。

SCR脫硝技術適應性強，特別適合我國鍋爐負荷變動頻繁的特點；對新建鍋爐有較好的適用性；對于老鍋爐改造，要視鍋爐尾部有無適當地改造空間而定，比如省煤器和空預器之間是否有足夠的煙道等；對煙氣NOx排放濃度要求很高的區域比較適用。SCR脫硝技術脫硝效率高，一般在60%~90%之間，NOx排放濃度可降至100mg/m³左右；該技術較成熟，應用廣泛。SCR催化劑床層在煙道里的布置按在除塵器前和除塵器后有兩種布置方法。SCR催化劑床層布置在除塵器前方式存在積灰影響效率問題；SCR催化劑床層布置在除塵器后需要增加換熱流程，增加了占地和流程的復雜程度。

在SCR法中脫硝催化劑的投資約占整個SCR投資的30％～40％。采用高溫催化劑，反應溫度一般為300℃～400℃，催化劑以TiO₂為載體，主要活性成分為V₂O₅-WO₃（MoO₃）等金屬氧化物。催化劑具有較高的選擇性，一般兩年需要再生處理一次。再生處理主要是把重金屬從催化劑中重新溶出，恢復催化劑活性，再生處理會產生少量廢水，催化劑壽命到期后會產生固廢影響。另外，SCR 法脫硝催化劑也是二氧化硫轉化為三氧化硫的催化劑，選用SCR 法脫硝在工程上還有其他一些需要考慮的問題。

還原劑在工藝系統中會產生NH₃逃逸和泄漏，一般SCR法氨的逃逸量控制在3~5ppm，否則會對下游的空氣預熱器的安全運行和環境空氣帶來不利影響。另外，脫硝裝置需要布置催化床前分布器和催化床層，形成比較高的煙道阻力，會增加鍋爐運行的能量消耗，其能量消耗占發電量的0.5%左右。