CN102716665B - Cfb锅炉sncr+scr混合法烟气脱硝系统 - Google Patents

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本发明公开了一种CFB锅炉SNCR+SCR混合法烟气脱硝系统，属于锅炉脱硝装置，包括设于烟气上游的SNCR脱硝装置以及设于烟气下游的SCR脱硝装置。本发明的CFB锅炉SNCR+SCR混合法烟气脱硝系统，NOx综合脱除率可达到85%及以上，氨逃逸小于3ppm，可适用于CFB炉高尘严苛环境和高脱硝效率要求，尤其是在采用部分氮含量高且挥发份高的燃料时锅炉出口高NOx含量的情况，具有较好的经济性和环保性能。同时灵活多变的温度区间选择、还原剂喷入选择方案选择可满足任何类型CFB锅炉脱硝的目的。

Description

CFB锅炉SNCR+SCR混合法烟气脱硝系统
技术领域
本发明属于锅炉脱硝装置，尤其涉及一种CFB锅炉脱硝装置。
背景技术
目前，火电厂烟气脱硝装置的主流技术为SCR（选择性催化还原）技术，以及SNCR（选择性非催化还原）技术，其中SCR（选择性催化还原）技术利用布置在锅炉省煤器和空气预热器之间的反应器将烟气中NOx去除，反应器中布置有脱硝催化剂，脱硝还原剂通过入口烟道布置的氨注射系统喷入烟道与烟气中的NOx充分混合。对于常规电站锅炉，省煤器出口烟气温度为SCR脱硝反应需要的温度窗口、且为高尘布置，脱硝效率适中、技术应用成熟，但是，对于循环流化床（简称CFB）锅炉，其主要特点为高尘、省煤器出口温度低，对于部分氮含量高且挥发份高的燃料，CFB锅炉出口NOx含量达到甚至超过400mg/Nm3（6%O2，干基），现有的SCR（选择性催化还原）技术已无法满足要求。
发明内容
本发明的目的在于：提出一种适用于CFB锅炉，能在高尘条件下满足高脱硝效率要求的脱硝系统。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种CFB锅炉SNCR+SCR混合法烟气脱硝系统，包括设于烟气上游的SNCR脱硝装置以及设于烟气下游的SCR脱硝装置。
上述方案中，首先采用简单的SNCR脱硝工艺从源头上降低NOx浓度，然后灵活的布置SCR脱硝系统进一步深入脱硝，两者有机结合，优势结合缺陷互补，发挥1+1>>2的作用：SNCR不需要对锅炉进行较大改动，不增加锅炉烟气系统阻力，但脱硝效率相对较低、氨逃逸较高，增加了SCR脱硝正好可提高脱硝效率并同时降低氨逃逸问题，同时，由于SNCR作用已经从源头上降低了NOx的排放浓度，下游SCR所承担的脱硝压力大大减轻，也使SCR在设计上的难度和投资成本大大降低。本SNCR+SCR混合法脱硝系统可以以最低的投资成本及运行成本达到最优的脱硝效率，能适用于CFB锅炉高尘条件下高脱硝效率的要求。
作为优选方式，所述SNCR脱硝装置包括设于CFB锅炉旋风分离器入口处、锅炉出口及旋风分离器上部至少一处位置的SNCR还原剂喷射装置。作为优选方式，所述SNCR还原剂喷射装置仅设于CFB锅炉旋风分离器入口处。
上述方案中，SNCR还原剂喷射装置可行的布置方式可以灵活多变，由还原剂制备系统制备的还原剂，通过SNCR还原剂喷射装置喷入，与CFB锅炉炉膛出口的高温烟气中的NOx在旋风分离器位置强烈混合，烟气中部分的NOx与还原剂发生还原反应生成无害、无污染的N2和水，从源头上降低锅炉NOx排放。
作为优选方式，所述SCR脱硝装置包括设于一、二级省煤器之间、一级省煤器前或在炉后拉出布置的脱硝反应器。作为优选方式，所述脱硝反应器设于一级省煤器下方。
作为进一步优选方式，所述SCR脱硝装置还包括设于一级省煤器前或一、二级省煤器之间，所述脱硝反应器之前的SCR还原剂喷射装置。作为优选方式，所述SCR还原剂喷射装置设于一级省煤器下方，脱硝反应器之前。
上述方案中，SCR还原剂喷射装置可行的布置方式可以灵活多变，通过增设的SCR还原剂喷射装置，可以在需要时补充SCR脱硝需要的还原剂量。尾部SCR还原剂喷入，既利用上游SNCR逃逸氨，同时在尾部又新增加了SCR喷氨装置，既减少了在SNCR喷入过量还原剂对锅炉造成的影响，又避免了CFB锅炉高灰对氨的吸附，提高了整个脱硝还原剂的利用率及最终的脱硝效率。
SCR脱硝反应器，可行的布置方式也可以灵活多变，根据脱硝效率要求、催化剂布置层数和锅炉方案整体确定最优布置；脱硝反应器布置在两级省煤器之间时，既可以通过两级省煤器受热面调整达到脱硝反应器始终处于最优的反应区间温度，同时，一级省煤器既可以使得经过其的氨气和烟气充分混合，还可以使通过其进入SCR反应器的烟气天然具有相当优越的流场均匀性能，保证CFB锅炉在高尘条件下高脱硝效率要求。
此外，一级省煤器前增加SCR还原剂喷射装置，既解决SNCR脱硝反应逃逸的氨量不足以用作SCR脱硝还原剂的问题，同时，配合布置在两级省煤器之间的脱硝反应器，由于从SCR还原剂喷射装置到脱硝反应器烟气流程较短，灰份吸附氨量得到大大减少，大大提高了还原剂的利用率，降低运行成本，解决了CFB锅炉在高尘条件下高脱硝效率要求的难题；同时在该位置可灵活的采用目前最常用的液氨、氨水或尿素直接喷入，若采用氨水作为还原剂，无须对氨水进行气化，若采用尿素作为还原剂，无须对尿素溶液进行热解或水解，喷入的尿素溶液在高温烟气的作用下充分分解（氨水在该区域充分气化），并且经过一级省煤器受热面的“梳理”作用，使得氨气和烟气充分混合，一级省煤器即成为天然的混合装置，不需要再增加氨/NOx混合器，降低布置难度的同时也大幅度降低投资、运行成本，提高了机组的经济性。
工作过程为：CFB锅炉SNCR+SCR混合法烟气脱硝系统主要有还原剂制备与供应系统、SNCR喷射装置、SCR喷射装置、SCR反应器、脱硝催化剂等系统组成，常规电站锅炉或工业锅炉脱硝的反应温度窗口选择和氨注射系统技术成熟。对于CFB锅炉SNCR+SCR混合法烟气脱硝系统首先是SNCR喷射装置喷射位置及温度窗口的选择，其次是SCR部分的 SCR喷射装置、SCR反应器及温度窗口的选择：首先采用SNCR脱硝装置，在CFB锅炉烟气上游的高温区域喷入还原剂（还原剂可为尿素、氨水或氨气），在高温条件下，还原剂直接与烟气中NOx发生还原反应，生成无害、无污染的N2和水，由于SNCR脱硝效率适中，并不能完全达到锅炉出口的NOx排放要求，之后在烟气下游布置SCR脱硝装置，如脱硝反应器布置在两级省煤器之间，并通过两级省煤器受热面的调整达到最优的反应温度窗口，根据锅炉情况脱硝反应器可布置在一级省煤器下方或采取拉出布置的方式，并在一级省煤器上方增加还原剂喷口，经过受热面梳理，烟气中NOx与还原剂氨充分混合均匀，达到催化剂前NH3/NOx摩尔比均匀的要求。在脱硝反应器中，经过催化剂的作用进一步降低NOx排放，并同时降低氨逃逸浓度。
本发明的有益效果：本发明的CFB锅炉SNCR+SCR混合法烟气脱硝系统，NOx综合脱除率可达到85%及以上，氨逃逸小于3ppm，可适用于CFB炉高尘严苛环境和高脱硝效率要求，尤其是在采用部分氮含量高且挥发份高的燃料时锅炉出口高NOx含量的情况，具有较好的经济性和环保性能。同时灵活多变的温度区间选择、还原剂喷入选择方案选择可满足任何类型CFB锅炉脱硝的目的。
附图说明
图1是本发明实施例1的系统流程示意图；
其中1为还原剂制备系统；2为SNCR还原剂喷射装置；3为SCR还原剂喷射装置；4为脱硝反应器；5为旋风分离器；6为一级省煤器；7为二级省煤器；8为空预器。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
如图1所示，由还原剂制备系统1，制备的还原剂，在CFB锅炉旋风分离器5入口处通过SNCR还原剂喷射装置3喷入，与CFB锅炉炉膛出口的高温烟气中的NOx在旋风分离器5位置强烈混合，烟气中部分的NOx与还原剂发生还原反应生成无害、无污染的N2和水，可达到50%的脱硝效率。未完全反应的NOx和逃逸的氨进入锅炉尾部受热面，再通过布置在一级省煤器6和二级省煤器7之间的脱硝反应器4进一步发生催化还原反应，烟气中的NOx得到进一步降低，根据需要可达到50-70%的脱硝效率，同时也降低了逃逸的氨气。综合前SNCR脱硝效率和后SCR脱硝效率，综合脱硝效率即可达到85%甚至以上的脱硝效率，同时由于后SCR催化剂的进一步作用也包保证氨逃逸可控制在3ppm以内。在一级省煤器6前增加SCR还原剂喷射装置3，既解决SNCR脱硝反应逃逸的氨量不足以用作SCR脱硝还原剂的问题，同时，由于烟气流程较短，灰份吸附氨量得到大大减少，大大提高了还原剂的利用率，降低运行成本，同时在该位置可直接喷入尿素溶液或氨水溶液，喷入的尿素溶液在高温烟气的作用下充分分解（氨水在该区域充分气化），并且经过一级省煤器6受热面的“梳理”作用，使得氨气和烟气充分混合，一级省煤器6即成为天然的混合装置，不需要再增加氨/NOx混合器，降低布置难度的同时也大幅度降低投资、运行成本，提高了机组的经济性。
此外，脱硝反应器4催化剂层数根据实际需要布置一层或二层，同时根据空间情况，可布置在一级省煤器6下部，使之进入脱硝反应器4的烟气天然具有相当优越的流场均匀性能。SCR脱硝反应器4可采用支撑结构型式或吊的型式，使得空间布置更加紧凑。SCR脱硝反应器4结构可同时满足蜂窝式或板式催化剂，并具有互换性。催化剂上方布置有专用的蒸汽吹灰器或声波吹灰器，清除催化剂积灰、防止堵塞。
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 (2)

1.一种CFB锅炉SNCR+SCR混合法烟气脱硝系统，其特征在于：包括设于烟气上游的SNCR脱硝装置以及设于烟气下游的SCR脱硝装置；所述SCR脱硝装置包括设于一、二级省煤器之间的脱硝反应器，所述脱硝反应器设于一级省煤器下方；所述SCR脱硝装置还包括设于一级省煤器前的SCR还原剂喷射装置；所述SNCR脱硝装置包括设于CFB锅炉旋风分离器入口处及旋风分离器上部至少一处位置的SNCR还原剂喷射装置。
2.如权利要求1所述的CFB锅炉SNCR+SCR混合法烟气脱硝系统，其特征在于：所述SNCR还原剂喷射装置仅设于CFB锅炉旋风分离器入口处。
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