CN102553420B - 一种用于煤粉锅炉的高效脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于煤粉锅炉的高效脱硝装置，属于燃煤锅炉高效脱硝技术领域。该高效脱硝装置在锅炉排烟道和竖井烟道的连接处设有旋风脱硝反应器，在烟气入口处设有V型烟气分流器，锅炉排烟道与旋风脱硝反应器之间设有成切向连接的进烟口，在进烟口处设置第一脱硝剂喷嘴，在旋风脱硝反应器顶上设置第二脱硝剂喷嘴，脱硝剂供给泵经脱硝剂管道与第一脱硝剂喷嘴和第二脱硝剂喷嘴连接。脱硝剂同时或单独从旋风脱硝反应器的烟气入口和顶部喷入。在旋风脱硝反应器的涡流区内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
技术领域
本发明涉及一种用于煤粉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，即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，本发明提供一种用于煤粉锅炉的高效脱硝装置，它是针对无催化的脱硝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脱硝反应器内产生的强劲涡流，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：一种用于煤粉锅炉的高效脱硝装置，它主要包括一个煤粉锅炉、锅炉排烟道和竖井烟道。在锅炉排烟道和竖井烟道的连接处设有旋风脱硝反应器，锅炉排烟道与旋风脱硝反应器的入口连接，竖井烟道与旋风脱硝反应器的出口连接，所述旋风脱硝反应器的烟气入口处设有一个V型烟气分流器，在V型烟气分流器与锅炉排烟道的两侧之间各设有一个与旋风脱硝反应器成切向连接的进烟口，在旋风脱硝反应器内的直角处设置弧形板圆滑过渡；在所述进烟口处至少设置一个喷射脱硝剂的第一脱硝剂喷嘴，在所述旋风脱硝反应器上至少设置一个喷射脱硝剂的第二脱硝剂喷嘴，一个脱硝剂供给泵经脱硝剂管道与第一脱硝剂喷嘴和第二脱硝剂喷嘴连接。
在所述旋风脱硝反应器的中间设置一个中间隔板。
所述第一脱硝剂喷嘴与第二脱硝剂喷嘴分别或同时向旋风脱硝反应器内喷射脱硝剂。
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，烟气从炉膛经锅炉烟道和过热器沿V型板切线方向分别进入旋风脱硝反应器内。烟气在旋风脱硝反应器两个隔舱内的形成相同或相反方向的涡流，隔舱内的烟气处于强烈涡流和混合状态。脱硝剂(如氨或尿素溶液等)从锅炉排烟道与V型烟气分流器入口处的侧面喷嘴与旋风脱硝反应器的顶部喷嘴分别或者同时从这两个位置注入。脱硝剂进入烟气后会随反应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，烟气离开反应器后继续向下游混合/流动。当烟温在反应器内达到800-1100℃的适宜范围时，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：这种用于煤粉锅炉的高效脱硝装置在锅炉排烟道和竖井烟道的连接处设有旋风脱硝反应器，在烟气入口处设有V型烟气分流器，锅炉排烟道与旋风脱硝反应器之间设有成切向连接的进烟口，在进烟口处设置第一脱硝剂喷嘴，在旋风脱硝反应器顶上设置第二脱硝剂喷嘴，脱硝剂供给泵经脱硝剂管道与第一脱硝剂喷嘴和第二脱硝剂喷嘴连接。脱硝剂同时或单独从旋风脱硝反应器的烟气入口和顶部喷入。在旋风脱硝反应器的涡流区内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是一种用于煤粉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脱硝反应器切向连接示意图。
图中：1、煤粉锅炉，2、锅炉烟气，2a、烟气旋流，3、第二过热器，4、锅炉排烟道，4a、进烟口，5、V型烟气分流器，5a、旋风脱硝反应器，5b、中间隔板，6、第二脱硝剂喷嘴，7、第一脱硝剂喷嘴，8、竖井烟道，9、再热器，10、第一过热器，11、经济器，12、脱硝剂管道，13、脱硝剂供给泵。
具体实施方式
图1、2示出了一种用于煤粉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脱硝反应器5a，该旋风脱硝反应器5a与煤粉锅炉1的锅炉排烟道4成切向连接，下部与煤粉锅炉1的竖井烟道8连接。该旋风脱硝反应器5a一般设置在第二过热器3和再热器9之间。在旋风脱硝反应器5a的入口处，进烟口4a的侧面设置4个向进烟口内喷射脱硝剂的第一脱硝剂喷嘴7。在旋风脱硝反应器5a顶部设置4个喷射脱硝剂的第二脱硝剂喷嘴6。脱硝剂采用液氨、氨气或尿素溶液。
第一脱硝剂喷嘴7和第二脱硝剂喷嘴6通过脱硝剂管道12与脱硝剂供给泵13连接。在煤粉锅炉1工作时，锅炉烟气2进入锅炉排烟道4后，再以切向进入旋风脱硝反应器5a，形成一股很强的烟气旋流2a。在4个第一脱硝剂喷嘴7向进烟口4a侧面喷入脱硝剂时，或在4个第二脱硝剂喷嘴6向旋风脱硝反应器5a内喷入脱硝剂时，或在上述二处同时喷入脱硝剂时，脱硝剂在高温烟气中受加热蒸发，并在旋流作用下，迅速与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，脱硝剂在旋风脱硝反应器5a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 (1)
1.一种用于煤粉锅炉的高效脱硝装置，它主要包括一个煤粉锅炉（1）、锅炉排烟道（4）和竖井烟道（8）；其特征是：在锅炉排烟道（4）和竖井烟道（8）的连接处设有旋风脱硝反应器（5a），锅炉排烟道（4）与旋风脱硝反应器（5a）的入口连接，竖井烟道（8）与旋风脱硝反应器（5a）的出口连接，所述旋风脱硝反应器（5a）的烟气入口处设有一个V型烟气分流器（5），在V型烟气分流器（5）与锅炉排烟道（4）的两侧之间各设有一个与旋风脱硝反应器（5a）成切向连接的进烟口（4a），在旋风脱硝反应器（5a）内的直角处设置弧形板圆滑过渡；在所述进烟口（4a）处至少设置一个喷射脱硝剂的第一脱硝剂喷嘴（7），在所述旋风脱硝反应器（5a）上至少设置一个喷射脱硝剂的第二脱硝剂喷嘴（6），一个脱硝剂供给泵（13）经脱硝剂管道（12）与第一脱硝剂喷嘴（7）和第二脱硝剂喷嘴（6）连接；在所述旋风脱硝反应器（5a）的中间设置一个中间隔板（5b），所述第一脱硝剂喷嘴（7）与第二脱硝剂喷嘴（6）分别或同时向旋风脱硝反应器（5a）内喷射脱硝剂，所述脱硝剂采用液氨、氨气或尿素溶液。
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