CN102512953A

CN102512953A - Cfb锅炉scr脱硝工艺及脱硝装置

Info

Publication number: CN102512953A
Application number: CN201110437578XA
Authority: CN
Inventors: 杨志忠; 叶茂; 武娟; 崔有贵; 李小勤; 李健; 熊祥林; 聂立; 苏虎; 巩李明; 黄敏; 薛大勇; 文林春
Original assignee: Dongfang Boiler Group Co Ltd
Current assignee: Dongfang Boiler Group Co Ltd
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明公开了一种CFB锅炉SCR脱硝工艺及脱硝装置，包括脱硝反应器、省煤器和还原剂注射栅格，所述省煤器包括一级省煤器和二级省煤器，所述脱硝反应器设于一级省煤器和二级省煤器之间，还原剂注射栅格设于一级省煤器下方；从一级省煤器出来的烟气和由还原剂注射栅格注入的还原剂充分混合后，进入脱硝反应器，在反应器内置催化器的催化作用下脱硝，经脱硝后的烟气进入二级省煤器。本发明脱硝工艺和装置采用高含尘的SCR脱硝工艺，烟气流程简单，烟气系统阻力小；脱硝装置反应器布置于CFB锅炉两级省煤器之间，使脱硝装置与锅炉成为一个整体，处于合适的脱硝反应温度窗口内，脱硝效率高，可达到90%以上，脱硝装置占地少、投资成本低。

Description

CFB锅炉SCR脱硝工艺及脱硝装置

技术领域

本发明涉及一种循环流化床锅炉SCR脱硝工艺及脱硝装置，属于烟气净化技术领域。

背景技术

选择性催化还原烟气脱硝工艺（Selective Catalytic Reduction of NOx，简称SCR脱硝工艺）是目前较常采用的烟气脱硝技术之一，具有脱硝效率高、选择性好、运行稳定等可靠等优点。其工艺原理是向280℃-420℃温度窗口范围内的锅炉烟气喷入脱硝还原剂氨，在催化剂的作用下，将烟气中的NOx还原成无害的N₂和H₂O，达到脱除NOx的目的。

由于SCR脱硝工艺对反应温度窗口有特定的要求，对普通煤粉锅炉（即PC炉）满足此脱硝工艺的温度窗口部件刚好为锅炉省煤器与空气预热器之间的烟道，因此PC炉的高含尘烟气脱硝工艺的脱硝装置布置于煤粉锅炉的省煤器和空气预热器之间，即现有的SCR烟气脱硝工艺多采用高尘布置方式，从锅炉省煤器引出的烟气经过SCR反应器后进入空气预热器，这种方式是电厂中最通常的布置方式，该高尘布置具有以下特点：粉尘含量较高，SO_X浓度较高。

对于CFB（CFB是循环流化床Circulating fluid bed的英文缩写）锅炉，由于炉型的燃烧方式及其燃料的特性的不同，炉膛温度水平较低，炉膛吸热比同容量煤粉锅炉少，因此尾部烟道内所布置的省煤器受热面比煤粉锅炉多，其锅炉尾部省煤器出口的烟气温度通常在300℃左右，低于或处于SCR-De NOx反应温度窗口的下限，因此采取与PC锅炉相同的SCR脱硝工艺和布置方式难以有效脱除CFB锅炉的NOx。

因此，对于CFB锅炉尾部省煤器出口烟气温度低于高尘SCR反应温度区间，其SCR脱硝工艺方案主要有：

一、采用与PC锅炉相同的脱硝工艺和布置方式，将脱硝装置布置于省煤器和空气预热器之间。该方法，脱硝催化剂需采用低温催化剂，而适用于大烟气量的低温催化剂的工程应用尚不成熟，且成本高。

二、将省煤器出口的烟气再加热达到SCR脱硝工艺的反应温度窗口。此方法需要增加设备，其投资成本和运行成本将大大增加，极不经济、得不偿失。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种适用于CFB锅炉的与锅炉整体设计和布置的SCR脱硝工艺和装置，将脱硝装置沿CFB锅炉尾部烟气流程前移、布置于两级省煤器之间，脱硝效率高、性能可靠、运行成本低、安全可靠、且节约脱硝装置的布置场地，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：一种CFB锅炉SCR脱硝工艺，包括脱硝反应器、省煤器和还原剂注射栅格，所述省煤器包括一级省煤器和二级省煤器，所述脱硝反应器设于一级省煤器和二级省煤器之间，还原剂注射栅格设于一级省煤器下方；从一级省煤器出来的烟气与注射栅格注入的还原剂充分混合后，进入脱硝反应器，在反应器内置催化器的催化作用下脱硝，经脱硝后的烟气进入二级省煤器。

作为一种优选方式，所述还原剂经管道输送，和稀释空气在氨/空气混合器中充分混合后，再输入还原剂注射栅格中。

作为一种进一步优选方式，所述还原剂注射栅格覆盖整个烟道截面，为由喷射母管和喷射支管组成的多喷口格栅式，在喷射支管上等距开设喷射口。

作为一种进一步优选方式，还包括除尘器、引风机和烟囱，从二级省煤器出来的烟气依次流经下方的空气预热器、除尘器、引风机和烟囱后排出。

作为一种优选方式，所述还原剂为通过液氨、尿素或氨水制得的氨气。

作为一种优选方式，所述催化剂为耐高温、高含尘的蜂窝式、板式或波纹式催化剂。

作为一种进一步优选方式，所述脱硝反应器和二级省煤器通过独立立柱支撑或与锅炉整体支柱设于一级省煤器正下方。

一种CFB锅炉SCR脱硝装置，包括脱硝反应器，所述脱硝反应器包括催化剂层、栅格式整流器、催化剂支撑梁和装载门；所述催化剂层为竖向的1-4层，其中一层为催化剂预留层，催化剂层置于催化剂支撑梁上，每层催化剂层均设置一对应的催化剂装载门，所述栅格式整流器设于脱硝反应器入口处。

作为一种优选方式，每层催化剂层上方或脱硝反应器的侧壁上设置有蒸汽介质或压缩空气介质的吹灰器。

作为一种进一步优选方式，所述脱硝反应器截面为矩形，材料为碳钢。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明脱硝工艺和装置具有以下特点：

A、采用高含尘的SCR脱硝工艺，烟气流程简单，烟气系统阻力小；

B、脱硝装置反应器布置于CFB锅炉两级省煤器之间，使脱硝装置与锅炉成为一个整体，处于合适的脱硝反应温度窗口内，脱硝效率高，可达到90%以上，脱硝装置占地少、投资成本低；

C、脱硝催化剂可采用蜂窝式、板式或波纹板式，催化效果好；

D、脱硝还原剂可采用液氨、尿素或氨水或其他工艺制得，制备方便；

E、还原剂注射栅格直接布置于锅炉一级省煤器下方，且还原剂注射栅格采用多喷口格栅式，分布均匀、氨逃逸率低、可控制在3ppm以内。

附图说明

图1是本发明CFB锅炉SCR脱硝工艺流程示意图；

图2是本发明CFB锅炉SCR脱硝装置的结构示意图；

图3是图2中还原剂注射栅格的结构示意图。

其中：脱硝反应器-1，催化剂层-101，栅格式整流器-102，催化剂支撑梁-103，装载门-104，催化剂预留层-111，一级省煤器-21，二级省煤器-22，还原剂注射栅格-3，空气预热器－4，除尘器-51，引风机-52，独立立柱-6，喷射母管-31，喷射支管-32，喷射口-33，调节阀门-34，氨/空气混合器-7，稀释风机-8，吹灰器-9。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。

为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

实施例1

如图1、2所示，一种CFB锅炉SCR脱硝工艺，包括脱硝反应器1、省煤器、还原剂注射栅格3、空气预热器4、除尘器51、引风机52和烟囱，所述省煤器包括一级省煤器21和二级省煤器22，所述脱硝反应器1设于一级省煤器21和二级省煤器22之间，还原剂注射栅格3设于一级省煤器21下方；所述脱硝反应器1和二级省煤器22通过独立立柱6支撑或依次设于一级省煤器21正下方。

从一级省煤器21出来的烟气和由还原剂注射栅格2注入的还原剂充分混合后，进入脱硝反应器1，在反应器内置催化器的催化作用下脱硝，经脱硝后的烟气进入二级省煤器22。所述还原剂经管道输送，和稀释空气在氨/空气混合器7中充分混合后，再输入还原剂注射栅格3中；所述还原剂注射栅格3覆盖整个烟道截面，为由喷射母管31和喷射支管32组成的多喷口格栅式，在喷射支管32上等距开设喷射口33；每个喷射母管31在烟道外均设置有调节阀门34。从二级省煤器22出来的烟气依次流经空气预热器4、除尘器51、引风机52和烟囱后排出。其中：所述还原剂为通过液氨、尿素或氨水或其他工艺制得的氨气；所述催化剂为耐高温、高含尘的蜂窝式、板式或波纹式催化剂。

作为其他的选择方式，一级省煤器和二级省煤器并非用于限制省煤器的级数，而是提供一种总体的实施方案，即提供一种将省煤器分级成两级或者多级的方式，当省煤器分级为两级时，其实施方式如实施例1所示，当省煤器分级为多级时，比如将省煤器分级成4级，可将最上一级划分为一级省煤器，将下方的三级划分为二级省煤器，然后将脱销反应器设于一级省煤器和二级省煤器之间，其作用原理同实施例1，在此不做累述。

如图2、图3所示，一种CFB锅炉SCR脱硝装置，包括脱硝反应器，所述脱硝反应器截面为矩形，材料为碳钢。所述脱硝反应器1包括催化剂层101、栅格式整流器102、催化剂支撑梁103和装载门104；所述催化剂层为竖向的1-4层，其中一层为催化剂预留层111，催化剂层101置于催化剂支撑梁103上，每层催化剂层均设置一对应的催化剂装载门104，所述栅格式整流器设于脱硝反应器入口处。每层催化剂层上方或脱硝反应器的侧壁上设置有蒸汽介质或压缩空气介质的吹灰器9。

图1示出了CFB锅炉SCR脱硝工艺的工艺流程：

从锅炉尾部一级省煤器出口约380℃左右出来的原烟气，和喷入的还原剂氨气充分混合后，然后自上而下地经过栅格式整流器整流后，进入脱硝反应器，在脱硝反应器内置催化剂的催化作用下，将烟气中的NOx还原生成N₂和H₂O，达到脱除NO_X的目的。经脱硝后的烟气再进入锅炉二级省煤器换热然后再依次进入空气预热器、除尘器、引风机和烟囱，排入大气。

图2示出了CFB锅炉SCR脱硝装置的结构：

脱硝反应器布置于两级省煤器之间，反应器截面成矩形，反应器大小根据工程实际需要而不同，其截面大小主要取决于烟气量大小，脱硝反应器空塔内流速限定在4-6m/s之间。反应器高度满足装填1-4层催化剂的要求，每层催化剂层均设置催化剂装载门，在反应器入口处设置有栅格式整流器，材质为碳钢。

根据烟气参数、脱硝效率，当催化剂布置为含预留催化剂层共2层或3层或4层时，脱硝装置反应器和二级省煤器可通过单独立柱支撑布置在外侧。当催化剂层布置为1层时，可调整锅炉省煤器换热面积和高度，将催化剂层直接设置在两级省煤器之间、反应器不需要拉出布置，可节省更多的投资成本和运行成本。当然，若两级省煤器之间的空间足够时，也可在催化剂层为2层时，不拉出布置，直接设置在两级省煤器之间。

另外，催化剂层的设置并未限定在1-4层，而是可根据实际反映的需要设置成多层的。且每层可装填若干催化剂模块，催化剂采用耐高尘的蜂窝式、板式、波纹式中的一种或多种的混合均可。每层催化剂上方均设置蒸汽介质或压缩空气介质的吹灰器，吹灰器吊挂于上层催化剂支撑梁上或反应器侧墙上。

还原剂氨气可通过液氨、尿素或氨水或其他工艺制备，氨气经管道输送至反应器区，和稀释空气在氨/空气混合器中充分混合后，然后通过氨注射栅格注入烟气中。

稀释空气可通过稀释风机8供给，也可采用锅炉一次风或二次风。

氨/空气混合器采用静态混合器，安装于管道内，材质为碳钢。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种CFB锅炉SCR脱硝工艺，包括脱硝反应器、省煤器和还原剂注射栅格，其特征在于：所述省煤器包括一级省煤器和二级省煤器，所述脱硝反应器设于一级省煤器和二级省煤器之间，还原剂注射栅格设于一级省煤器下方；从一级省煤器出来的烟气与注射栅格注入的还原剂充分混合后，进入脱硝反应器，在反应器内置催化器的催化作用下脱硝，经脱硝后的烟气进入二级省煤器。

2.如权利要求1所述的CFB锅炉SCR脱硝工艺及脱硝装置，其特征在于：所述还原剂经管道输送，和稀释空气在氨/空气混合器中充分混合后，再输入还原剂注射栅格中。

3.如权利要求2所述的CFB锅炉SCR脱硝工艺及脱硝装置，其特征在于：所述还原剂注射栅格覆盖整个烟道截面，为由喷射母管和喷射支管组成的多喷口格栅式，在喷射支管上等距开设喷射口。

4.如权利要求3所述的CFB锅炉SCR脱硝工艺及脱硝装置，其特征在于：还包括除尘器、引风机和烟囱，从二级省煤器出来的烟气依次流经下方的空气预热器、除尘器、引风机和烟囱后排出。

5.如权利要求1所述的CFB锅炉SCR脱硝工艺及脱硝装置，其特征在于：所述还原剂为通过液氨、尿素或氨水制得的氨气。

6.如权利要求1所述的CFB锅炉SCR脱硝工艺及脱硝装置，其特征在于：所述催化剂为耐高温、高含尘的蜂窝式、板式或波纹式催化剂。

7.如权利要求1-6中任一权利要求所述的CFB锅炉SCR脱硝工艺及脱硝装置，其特征在于：所述脱硝反应器和二级省煤器通过独立立柱支撑或与锅炉整体支柱设于一级省煤器正下方。

8.一种CFB锅炉SCR脱硝装置，包括脱硝反应器，其特征在于：所述脱硝反应器包括催化剂层、栅格式整流器、催化剂支撑梁和装载门；所述催化剂层为竖向的1-4层，其中一层为催化剂预留层，催化剂层置于催化剂支撑梁上，每层催化剂层均设置一对应的催化剂装载门，所述栅格式整流器设于脱硝反应器入口处。

9.如权利要求8所述的CFB锅炉SCR脱硝工艺及脱硝装置，其特征在于：每层催化剂层上方或脱硝反应器的侧壁上设置有蒸汽介质或压缩空气介质的吹灰器。

10.如权利要求8或9中任一权利要求所述的CFB锅炉SCR脱硝工艺及脱硝装置，其特征在于：所述脱硝反应器截面为矩形，材料为碳钢。