CN102357339A - 一种循环流化床锅炉的高效脱硝装置 - Google Patents

一种循环流化床锅炉的高效脱硝装置 Download PDF

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一种循环流化床锅炉的高效脱硝装置,属于燃煤锅炉高效脱硝技术领域。这种循环流化床锅炉的高效脱硝装置主要利用锅炉原设置的旋风分离器,并在其上面设置脱硝装置。锅炉烟气从炉膛引出后,经烟道切向进入旋风分离器,在烟道上和旋风分离器的顶部分别安装喷嘴喷入脱硝剂。当脱硝剂与烟气从烟道切向进入旋风分离器后形成强烈旋流,强化了脱硝剂和烟气中氮氧化物的混合速度,促进了烟气中氮氧化物的还原,显著降低了烟气的氮氧化物含量。并且无需对锅炉烟道进行深入改造,结构简单、成本低廉,脱硝效率高。

Description

一种循环流化床锅炉的高效脱硝装置
技术领域
本发明涉及一种循环流化床锅炉的高效脱硝装置,属于燃煤锅炉高效脱硝技术领域。
背景技术
在一般无催化的脱硝方案中,利用通过在800-1100℃烟气处理工艺中加入脱硝剂如液氨、氨气或尿素溶液来降低氮氧化物(NOX)的排放量,该方法一定程度上可将氮氧化物(NOX)还原成N2,但其脱硝效率难以超过50%,尤其对于大型锅炉。主要原因是脱硝效率受以下因素影响:1)氮氧化物和脱硝剂在燃烧室得不到充分的混合;2)脱硝反应区域的烟气温度分布不均匀;3)脱硝区域的氮氧化物和脱硝剂浓度之比不匹配。因此,很多传统的SNCR方法已不能满足如今对燃煤锅炉氮氧化物排放量的严格要求。
在70和80年代出现一种新方法,即在300-400℃左右低温区域,利用催化物质促进以氨脱除氮氧化物的反应。目前许多燃煤电厂在锅炉烟道后部的省煤器和空气预热器之间设置选择性催化反应器(SCR),该处烟温降至300-400℃之间。这种脱硝剂,大都为无水氨、液氨或尿素,在省煤器出口处喷入烟气中,并随即进入选择性催化反应器(SCR)中。但是,选择性催化反应器的效率和性能对多种过程因素很敏感,而且有许多缺点,总结如下:
1.催化物质寿命过短。催化物质寿命长短取决于烟气中的飞灰浓度及其被污染物堵塞程度。煤燃烧产生大量飞灰会导致加快堵塞催化层,并在运行5000个小时后会大幅降低催化物质活性。每两年更换一次催化层是经常有的事。
2.高投资和高运行成本。SCR系统建设和运行费用昂贵。主要昂贵运行成本之一是与常更换催化物的材料有关。
3.良好的催化床设计是非常关键的因素,好的设计可减缓烟气中飞灰在催化物的堆积及其孔隙的堵塞所引起的活性降低。
4.良好的SCR设计是很重要,尤其对因素如烟温,含尘量,氮氧化物和脱硝剂在烟气中的浓度比值。在进入SCR催化器之前这些因素必须均匀分布。欠佳的SCR设计将使脱硝效率降低,缩短催化物质的寿命和形成大量硫酸氨的潜在可能——一种粘性物质会堵塞催化物质气隙并且阻塞烟气流通。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种循环流化床锅炉的高效脱硝装置,它是针对SNCR系统的一项重大改进,通过一些脱硝剂喷嘴的独特位置及旋风分离器内强劲涡流,使脱硝反应效果得到显著改善,增加烟气中NOX与脱硝剂的混合和接触,以达到高效脱硝效果。
本发明的技术方案是:一种循环流化床锅炉的高效脱硝装置,循环流化床锅炉与一个脱硝装置相连接,所述脱硝装置采用一个旋风分离器,该旋风分离器与循环流化床锅炉的锅炉排烟道成切向连接,下部设有一个与循环流化床锅炉连接的回烟道,上部设有一个出烟道,出烟道的下部设有一个伸入旋风分离器内的内烟道;在所述锅炉排烟道上设有第一脱硝剂喷嘴,在所述旋风分离器上设有第二脱硝剂喷嘴。
在所述锅炉排烟道上至少设置一个向锅炉排烟道内喷射脱硝剂的第一脱硝剂喷嘴。
在所述旋风分离器的外壳与内烟道之间,形成的环形腔顶部至少设置一个向旋风分离器内喷射脱硝剂的第二脱硝剂喷嘴。
所述脱硝剂采用液氨、氨气或尿素溶液。
采用上述的技术方案,从锅炉燃烧室出来的烟气温度在800-1100℃之间,烟气经锅炉排烟道沿切线方向进入旋风分离器内,形成一股强烈的烟气旋流。脱硝剂(如氨或尿素溶液等)从锅炉排烟道、旋风分离器的顶部或者同时从这两个位置安装喷嘴注入。脱硝剂进入烟气后会随分离器内的旋流迅速扩散,并在旋流区内形成气雾柱保护膜。该气雾柱保护膜可以促使氮氧化物和脱硝剂的接触并防止氮氧化物逃逸。当烟温在800-1100℃的适宜范围之内时,烟气中的氨气化合物会快速与氮氧化物反应,促使NOX还原成氮气,从而提高脱硝效率,降低氮氧化物的排放。
本发明的有益效果是:这种循环流化床锅炉的高效脱硝装置在锅炉排烟道上和旋风分离器的顶部安装喷嘴注入脱硝剂,通过烟气在分离器内的旋流作用,强化了脱硝剂和烟气中氮氧化物的混合速度,促进了烟气中氮氧化物的还原,显著降低了烟气的氮氧化物含量。并且无需对锅炉烟道进行深入改造,结构简单、成本低廉,脱硝效率高。
附图说明
图1是一种循环流化床锅炉的高效脱硝装置工作原理图。
图2是锅炉排烟道与旋风分离器的切向连接示意图。
图中:1、循环流化床锅炉,2、旋风分离器,3、锅炉排烟道,4、第一脱硝剂喷嘴,5、第二脱硝剂喷嘴,6、锅炉烟气,6a、烟气旋流,7、脱硝剂管道,8、脱硝剂供给泵,9、出烟道,9a、内烟道,10、回烟道。
具体实施方式
图1、2示出了一种循环流化床锅炉的高效脱硝装置工作原理图。图中,脱硝装置采用一个旋风分离器2,该旋风分离器2与循环流化床锅炉1的锅炉排烟道3成切向连接,下部设有一个与循环流化床锅炉1连接的回烟道10,上部设有一个出烟道9,出烟道9的下部设有一个伸入旋风分离器2内的内烟道9a。在锅炉排烟道3上设置4个向锅炉排烟道3内喷射脱硝剂的第一脱硝剂喷嘴4。在旋风分离器的外壳2与内烟道9a之间,形成的环形腔顶部设置4个向旋风分离器2内喷射脱硝剂的第二脱硝剂喷嘴5。脱硝剂采用液氨、氨气或尿素溶液。
第一脱硝剂喷嘴4和第二脱硝剂喷嘴5通过脱硝剂管道7与脱硝剂供给泵8连接。在循环流化床锅炉1工作时,锅炉烟气6进入锅炉排烟道3后,再以切向进入旋风分离器2,形成一股很强的烟气旋流6a。在4个第一脱硝剂喷嘴4向锅炉排烟道3内喷入脱硝剂,或在4个第二脱硝剂喷嘴5向旋风分离器2内喷入脱硝剂,或在上述二处同时喷入脱硝剂,脱硝剂在高温烟气中受加热蒸发,并在旋流作用下,使脱硝剂和氮氧化物充分混合及进行还原反应。
采用上述的高效脱硝装置,脱硝剂在800-1100℃高温烟气中被加热、蒸发、扩散,并在强烈的旋流作用下,脱硝剂在旋风分离器2的内腔形成气雾柱,烟气中的氮氧化物与脱硝剂气雾柱能充分接触和混合。烟气中的脱硝剂会快速与氮氧化物反应,促使NOx还原成氮气,从而提高脱硝效率。

Claims (4)

1.一种循环流化床锅炉的高效脱硝装置,循环流化床锅炉(1)与一个脱硝装置相连接,其特征是:所述脱硝装置采用一个旋风分离器(2),该旋风分离器(2)与循环流化床锅炉(1)的锅炉排烟道(3)成切向连接,下部设有一个与循环流化床锅炉(1)连接的回烟道(10),上部设有一个出烟道(9),出烟道(9)的下部设有一个伸入旋风分离器(2)内的内烟道(9a);在所述锅炉排烟道(3)上设有第一脱硝剂喷嘴(4),在所述旋风分离器(2)上设有第二脱硝剂喷嘴(5)。
2.根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉的高效脱硝装置,其特征是:在所述锅炉排烟道(3)上至少设置一个向锅炉排烟道(3)内喷射脱硝剂的第一脱硝剂喷嘴(4)。
3.根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉的高效脱硝装置,其特征是:在所述旋风分离器的外壳(2)与内烟道(9a)之间,形成的环形腔顶部至少设置一个向旋风分离器(2)内喷射脱硝剂的第二脱硝剂喷嘴(5)。
4.根据权利要求2或3所述的一种循环流化床锅炉的高效脱硝装置,其特征是:所述脱硝剂采用液氨、氨气或尿素溶液。
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