CN102179161B - 用于循环流化床锅炉脱硫脱硝的浆液 - Google Patents

用于循环流化床锅炉脱硫脱硝的浆液 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于循环流化床锅炉脱硫脱硝的浆液，由脱硫剂浆液和脱硝剂溶液组成，是采用钙基吸收剂、添加剂、助添加剂和氨基还原剂按一定比例和程序配制成复合脱硫脱硝剂浆液，用于经喷嘴雾化喷入流循环化床锅炉顶部区域内，与烟气中SO2和NO x 反应生成硫酸盐和N2。应用本发明的浆液解决传统流化床炉内掺烧石灰石脱硫效率低，脱硫剂利用率低问题，实现了炉内同时脱硫脱硝，脱硫效率达85%～95%，脱硝效率达50%～70%，且投资运行费用低，便于实施。

Description

用于循环流化床锅炉脱硫脱硝的浆液
技术领域
本发明涉及一种用于循环流化床锅炉脱硫脱硝的浆液，属于燃煤锅炉烟气脱硫脱硝技术领域。
背景技术
流化床锅炉是现有中小型热电锅炉的主要形式，常规流化床锅炉环保优势在于其设计温度在850℃～900℃，是普通石灰石最适宜固硫温度，而煤中氮大多转化成N2O和NO排入大气。
N2O是排在CO2、CH4之后的第三大温室气体，并有破坏臭氧层的作用。实际流化床锅炉运行中脱硫与提高燃烧效率存在矛盾，为实现更高的锅炉效率，流化床锅炉的实际运行温度在920℃～950℃，甚至更高，严重偏离石灰石最佳脱硫温度范围，脱硫效率难以保证，且NO x 排放量增加。另外，掺烧石灰石固硫会明显加剧磨损和影响燃烧效率，石灰石消耗量大、利用率低（20％～45％），过量的石灰石导致烟气CO排放明显增加，N2O向NO转化。
公开号CN1593722A的发明《一种高温复合固硫剂》，以及公开号CN1896201A的发明《一种新型复合固硫剂》等采用铝钒土、钾盐、锶盐、铁渣、锰渣、锌渣、硅微粉等作为添加剂、助添加剂，但其资源不够广泛，有的过量使用会导致固硫产物产生二次污染，且常规的干法掺混很难将添加剂、助添加剂与主料掺混均匀，干法炉内喷钙工艺脱硫效率较低，且钙基吸收剂消耗量大，利用率低。
选择性非催化脱硝（SNCR）由于较窄的反应温度窗口、氨逃逸等二次污染物排放而受到限制应用。用于煤粉炉时若温度高于1100℃，氨基还原剂易被氧化生成NO x ，温度低于800℃时氨基还原剂与NO x 反应速率降低，易造成氨逃逸。由于混合不均和有限的反应温度区间SNCR技术工程应用中脱硝效率一般为30%～50%，氨逃逸量一般在5ppm～15ppm。
循环流化床锅炉内对应于800℃～950℃炉膛及烟道范围较大，喷入的氨基还原剂可以在炉膛及分离器停留较长的时间，不仅混合良好且有足够的反应时间，有利于实施选择性非催化脱硝。
发明内容
针对现有循环流化床锅炉脱硫脱硝技术存在的缺陷，本发明提供了一种用于循环流化床锅炉脱硫脱硝的浆液，在炉内喷入该浆液可解决传统流化床炉内掺烧石灰石脱硫效率低，脱硫剂利用率低问题，并实现低成本脱硝问题。
本发明所述用于循环流化床锅炉脱硫脱硝的浆液，由脱硫剂浆液和脱硝剂溶液组成，所述脱硫剂浆液的固体组分为石灰石、添加剂和助添加剂，其占脱硫剂浆液总重量的60%～70%，所述脱硫剂浆液的液体组分为水，其占脱硫剂浆液总重量的30%～40%；其中，所述固体组分中石灰石、添加剂和助添加剂以重量百分比计，配比为石灰石70%～90%，添加剂9%～25%，助添加剂1%～5%，所述添加剂为赤泥、盐泥或白泥，所述助添加剂为碳酸钾、碳酸钠或碳酸氢钠；所述脱硝剂溶液是重量百分比浓度为20%～25%氨水溶液或40%～50%尿素溶液；使用时脱硫剂浆液按照钙硫摩尔比1.5～2.5，脱硝剂溶液按照氨氮摩尔比1.0～2.0的量进行混合，经喷嘴雾化喷入流循环化床锅炉顶部区域内，与烟气中SO2和NO x 反应生成硫酸盐和N2 。
上述用于循环流化床锅炉脱硫脱硝的浆液中：所述脱硫剂固体组分以重量百分比计，优选配比为石灰石78%，赤泥20%，碳酸钠2%。
上述用于循环流化床锅炉脱硫脱硝的浆液中：所述脱硫剂固体组分以重量百分比计，优选配比还可以为石灰石78%，白泥20%，碳酸钠2%。
上述用于循环流化床锅炉脱硫脱硝的浆液中：所述石灰石优选细度＜44μm，90%通过325目。
上述用于循环流化床锅炉脱硫脱硝的浆液中：所述脱硝剂溶液优选是重量百分比浓度为25%氨水溶液。
本发明具有的优点和产生的有益效果是：脱硫脱硝剂浆液配制所用的添加剂、助添加剂廉价广泛，可用以改良石灰石脱硫性能，实现固体废物综合利用。对应于流化床锅炉温度850℃～950℃的炉膛上部及烟道的空间较大，脱硫脱硝具有较充足的反应时间，将脱硫脱硝剂浆液雾化喷入，与烟气混合效果好，固硫剂和脱硝剂利用率高，可以实现炉内同时脱硫脱硝，实验测定：脱硫效率达85%～95%，脱硝效率达50%～70%。
脱硫脱硝剂浆液雾化喷入比单独的氨基还原剂采用气体雾化喷入的射流刚性强，且在助添加剂作用下，促进氨基还原剂与NOx的反应，并能抑制氨逃逸、CO和N2O二次污染物生成和排放。
附图说明
图1为本发明所述用于循环流化床锅炉脱硫脱硝浆液具体实施示意图；
其中，1为石灰石粉仓，2为添加剂粉仓，3为助添加剂粉仓，4为工艺水/废水/废液储箱，5为脱硝剂溶液储箱，6为浆液制备箱，7为浆液储备箱，8为空气压缩机，9为喷嘴雾化装置，10为二次风，11为燃料煤，12为炉膛，13为一次风，14为主反应区，15为水平烟道，16为旋风分离器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明保护内容并非仅限于此。
图1为本发明的工艺流程，具体步骤为：一次风13、二次风10与燃料煤11在炉膛12燃烧形成含有SO2和NOx的烟气。石灰石粉仓1、添加剂粉仓2和助添加剂粉仓3的原料按质量配比投入浆液制备箱6，工艺水/废水/废液储箱4与脱硝添加剂溶液箱5按浆液水分含量和氨氮摩尔比投入浆液制备箱6，将浆液泵入浆液储备箱7，再泵送至喷嘴雾化装置9，空气压缩机8产生的压缩空气经雾化装置9将浆液雾化喷入炉膛12。浆液中的脱硫剂和脱硝剂在主反应区14、水平烟道15和旋风分离器16进行脱硫脱硝反应。通过调节添加剂粉仓2和助添加剂粉仓3的给料量实现优化脱硫剂配比组分，通过调节脱硝剂溶液储箱流量实现调整浆液脱硝剂含量，以调整氨氮摩尔比。
实施例1
某热电厂采用原煤含硫量1.94%，含氮量0.89%。
脱硫剂配比：石灰石78%（细度＜44μm，90%通过325目）、白泥20%，碳酸钠1%，脱硫剂和水按照重量比为65：35配制脱硫剂浆液，脱硝剂为25%氨水溶液，脱硫剂浆液和氨水溶液按照钙硫比为2.0，氨氮比为1.5的量进行混合，经喷嘴雾化喷入流循环化床锅炉顶部区域内，与烟气中SO2和NO x 反应生成硫酸盐和N2 。
在同一燃煤锅炉，针对脱硫脱硝剂浆液喷入前后分别测得二氧化硫和氮氧化物浓度。
未实施脱硫脱硝前二氧化硫平均排放浓度：4212mg/m3，氮氧化物平均排放浓度215mg/m3，喷入脱硫脱硝剂浆液后测得二氧化硫平均排放浓度326mg/m3，氮氧化物平均排放浓度69mg/m3，氨逃逸低于5mg/m3。
实施例2
某企业自备电厂采用原煤含硫量0.73%，含氮量0.71%。
脱硫剂配比：石灰石78%（细度＜44μm，90%通过325目）、赤泥20%，碳酸钠2%，脱硫剂和水按照重量比为65：35配制脱硫剂浆液，脱硝剂为25%氨水溶液，脱硫剂浆液和氨水溶液按照钙硫比为2.0，氨氮比为1.5的量进行混合，经喷嘴雾化喷入流循环化床锅炉顶部区域内，与烟气中SO2和NO x 反应生成硫酸盐和N2 。
在同一燃煤锅炉，针对脱硫脱硝剂浆液喷入前后分别测得二氧化硫和氮氧化物浓度。
未实施脱硫脱硝前二氧化硫平均排放浓度：1538mg/m3，氮氧化物平均排放浓度163mg/m3，喷入脱硫脱硝剂浆液后测得二氧化硫平均排放浓度145mg/m3，氮氧化物平均排放浓度54mg/m3，氨逃逸低于5mg/ m3。
实施例3
某企业自备电厂采用原煤含硫量1.43%，含氮量0.82%。
脱硫剂配比：石灰石80%（细度＜44μm，90%通过325目）、赤泥18%，碳酸钠2%，脱硫剂和水按照重量比为60：40配制脱硫剂浆液，脱硝剂为45%尿素溶液，脱硫剂浆液和氨水溶液按照钙硫比为2.2，氨氮比为1.8的量进行混合，经喷嘴雾化喷入流循环化床锅炉顶部区域内，与烟气中SO2和NO x 反应生成硫酸盐和N2 。

Claims (2)

1.一种用于循环流化床锅炉脱硫脱硝的浆液，由脱硫剂浆液和脱硝剂溶液组成，其特征在于：所述脱硫剂浆液的固体组分为石灰石、添加剂和助添加剂，所述添加剂为赤泥，所述助添加剂为碳酸钠，脱硫剂浆液的固体组分按重量配比为：细度＜44μm，90%通过325目的石灰石78%、赤泥20%，碳酸钠2%，所述固体组分和水按照重量比为65：35配制脱硫剂浆液，脱硝剂溶液为重量百分浓度比为25%氨水溶液，脱硫剂浆液和氨水溶液按照钙硫摩尔比比为2.0，氨氮摩尔比为1.5的量进行混合，经喷嘴雾化喷入流循环化床锅炉顶部区域内，与烟气中SO2和NOx反应生成硫酸盐和N2； 
其工艺流程，具体步骤为：一次风、二次风与燃料煤在炉膛燃烧形成含有SO2和NOx的烟气；石灰石粉仓、添加剂粉仓和助添加剂粉仓的原料按质量配比投入浆液制备箱，工艺水/废水/废液储箱与脱硝添加剂溶液箱按浆液水分含量和氨氮摩尔比投入浆液制备箱，将浆液泵入浆液储备箱，再泵送至喷嘴雾化装置，空气压缩机产生的压缩空气经雾化装置将浆液雾化喷入炉膛；浆液中的脱硫剂和脱硝剂在主反应区、水平烟道和旋风分离器进行脱硫脱硝反应；通过调节添加剂粉仓和助添加剂粉仓的给料量实现优化脱硫剂配比组分，通过调节脱硝剂溶液储箱流量实现调整浆液脱硝剂含量，以调整氨氮摩尔比； 
在同一燃煤锅炉，针对脱硫脱硝剂浆液喷入前后分别测得二氧化硫和氮氧化物浓度； 
未实施脱硫脱硝前二氧化硫平均排放浓度：1538mg/m3，氮氧化物平均排放浓度163mg/m3，喷入脱硫脱硝剂浆液后测得二氧化硫平均排放浓度145mg/m3，氮氧化物平均排放浓度54mg/m3，氨逃逸低于5mg/m3。 
2. 一种用于循环流化床锅炉脱硫脱硝的浆液，由脱硫剂浆液和脱硝剂溶液组成，其特征在于：所述脱硫剂浆液的固体组分为石灰石、添加剂和助添加剂，所述添加剂为赤泥，所述助添加剂为碳酸钠，脱硫剂浆液的固体组分按重量配比为：细度＜44μm，90%通过325目的石灰石80%、赤泥18%，碳酸钠2%，所述固体组分和水按照重量比为60：40配制脱硫剂浆液，脱硝剂溶液为重量百分浓度比为45%尿素溶液，脱硫剂浆液和尿素溶液按照钙硫摩尔比比为2.2，氨氮摩尔比为1.8的量进行混合，经喷嘴雾化喷入流循环化床锅炉顶部区域内，与烟气中SO2和NOx反应生成硫酸盐和N2； 
其工艺流程，具体步骤为：一次风、二次风与燃料煤在炉膛燃烧形成含有SO2和NOx的烟气；石灰石粉仓、添加剂粉仓和助添加剂粉仓的原料按质量配比投入浆液制备箱，工艺水/废水/废液储箱与脱硝添加剂溶液箱按浆液水分含量和氨氮摩尔比投入浆液制备箱，将浆液泵 入浆液储备箱，再泵送至喷嘴雾化装置，空气压缩机产生的压缩空气经雾化装置将浆液雾化喷入炉膛；浆液中的脱硫剂和脱硝剂在主反应区、水平烟道和旋风分离器进行脱硫脱硝反应；通过调节添加剂粉仓和助添加剂粉仓的给料量实现优化脱硫剂配比组分，通过调节脱硝剂溶液储箱流量实现调整浆液脱硝剂含量，以调整氨氮摩尔比。 
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