[實用新型]低負荷循環流化床鍋爐內氮氧化物濃度控制系統

有效

• 申請號: 202220724111.7
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN217131264U
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 張東旺;鞏晨;宋珺琤;張縵;周托;呂俊復
• 申請（專利權）人: 華電國際電力股份有限公司天津開發區分公司
• 主分類號: F23C10/18
• 分類號: F23C10/18;F23C10/28;F23C10/10
• 代理公司: 天津市君硯知識產權代理有限公司 12239
• 代理人: 高文迪

本實用新型涉及低負荷循環流化床鍋爐內氮氧化物濃度控制系統，包括煙氣分析儀、PID控制器以及流量控制閥；循環流化床的爐膛與旋風分離器通過排煙管相連，所述排煙管靠近爐膛一側設有一氧化碳進氣管，所述排煙管中部設有催化還原反應裝置；所述煙氣分析儀實時監測排煙管進氣端附近的一氧化碳濃度和氮氧化物濃度并將測得的數據發送給PID控制器；所述一氧化碳進氣管上設有流量控制閥，所述PID控制器根據實時的一氧化碳濃度和氮氧化物濃度控制流量控制閥的開度。本實用新型通過將CO噴入爐膛出口，利用CO抑制NOx生成并將已生成的NOx還原成N2，使旋風分離器內NOx濃度降低；設置煙氣分析儀實時監測NOx和CO濃度從而實時控制CO的噴入速率，進而控制NOx濃度。

技術領域

本實用新型屬于循環流化床煙氣脫硝技術領域，具體為CO還原NOx，特別涉及低負荷循環流化床鍋爐內氮氧化物濃度控制系統。

背景技術

我國的能源結構決定了火電在電力系統中占主體，火電廠在燃煤時會產生大量的NOx等污染物。受電網結構調整的影響，更多火電機組參與深度調峰，流化床可以實現25%負荷的穩定運行，在調峰方面具有較好的性能和優越性。在“雙碳”和節能減排背景下，國家對大氣中的NOx排放濃度要求逐漸提高，這對流化床等燃煤鍋爐的脫硝系統提出了較高要求。

SNCR是鍋爐運行中控制NOx的成熟技術，其原理是將尿素等還原劑通過噴槍噴入煙道，在合適的氣氛和溫度下有選擇性地將NOx還原成氮氣。但SNCR目前存有效率低、易造成氨泄露等不足。SNCR脫硝反應的溫度一般控制在850~1150℃，當流化床鍋爐處于低負荷運行時，爐膛出口煙溫可能未到SNCR的反應窗口溫度，此時噴氨將不能滿足超低排放的要求。

近年來采用氣體燃燒并還原NOx取得了突破，包括CO、H₂、烷烴等，其優點包括：不會產生氮硫氧化物和腐蝕性氣體，還原性氣體不僅可以不僅會和NOx反應，氣體燃料燃燒速度快、燃盡程度高，燃燒產生的熱量有利于加快NOx催化還原反應。針對循環流化床鍋爐在機組低負荷運行時，NOx難以達到超低排放的要求這一情況可以采用噴入還原性可燃氣體以降低氮氧化物排放。因此需要設計一種利用CO調節氮氧化物濃度的系統。

發明內容

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題提供一種低負荷循環流化床鍋爐內氮氧化物濃度控制系統，通過將CO噴入爐膛出口，利用CO抑制NOx生成或并已生成的NOx還原成N2，從而彌補SNCR效率低的不足，從而使進入旋風分離器的NOx濃度降低。

本實用新型包括如下技術方案：低負荷循環流化床鍋爐內氮氧化物濃度控制系統，包括煙氣分析儀、PID控制器以及流量控制閥；循環流化床的爐膛與旋風分離器通過排煙管相連，所述排煙管靠近爐膛一側設有一氧化碳進氣管，所述排煙管中部設有催化還原反應裝置；所述煙氣分析儀實時監測排煙管進氣端附近的一氧化碳濃度和氮氧化物濃度并將測得的數據發送給PID控制器；所述一氧化碳進氣管上設有流量控制閥，所述PID控制器根據實時的一氧化碳濃度和氮氧化物濃度控制流量控制閥的開度。

將CO噴入爐膛出口，在還原性氣氛下可以抑制煙氣中NOx的生成。由于CO具有較適宜的反應溫度和較低的活化能，在催化劑的作用下能與煙氣中已生成的NOx反應，有效降低了NOx的含量。設置煙氣分析儀實時監測NOx、CO濃度，可以根據爐膛出口處的NOx濃度實時控制CO的噴入速率，使得進入旋風分離器的NOx濃度控制在合理的區間。

進一步的，所述催化還原反應裝置包括整流格柵和活性催化劑。

進一步的，所述排煙管加長，沿排煙管進氣方向依次設置一氧化碳進氣管、整流格柵以及活性催化劑。噴入的一氧化碳在通過耐高溫的整流格柵后流場和成分分布更加均勻，進入活性催化劑后反應速率更高。

進一步的，所述活性催化劑為表面具有多孔結構的合金材料，能夠增大反應面積、易更換且不會造成污染。在催化劑附近主要發生如下反應：2CO+2NO→N2+2CO₂，剩余的CO將和O2反應生成CO₂。