CN102908891A

CN102908891A - 一种煤粉锅炉炉外侧置式高效脱硝装置

Info

Publication number: CN102908891A
Application number: CN2012103286764A
Authority: CN
Inventors: 唐遵义
Original assignee: XUNTAI CO Ltd; Zhongneng Dongxun New Energy Science & Technology (dalian) Co Ltd
Current assignee: XUNTAI CO Ltd; Zhongneng Dongxun New Energy Science & Technology (dalian) Co Ltd
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2013-02-06

Abstract

一种煤粉锅炉炉外侧置式高效脱硝装置，属于燃煤锅炉高效脱硝技术领域。该脱硝装置在锅炉排烟道的一侧设有旋风脱硝反应器，在烟气入口处设有V型烟气分流器，在V型烟气分流器的两侧各设有一个与旋风形成区成切向连接的进烟口，在进烟口处和旋风形成区的顶部设置脱硝剂喷嘴，脱硝剂供给泵经脱硝剂管道与脱硝剂喷嘴连接。脱硝剂可同时或单独从旋风脱硝反应器的烟气入口处、顶部喷入。在旋风脱硝反应器的旋风形成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。使用该脱硝装置，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。尤其适用于锅炉烟道空间不足或紧凑型锅炉。

Description

一种煤粉锅炉炉外侧置式高效脱硝装置

技术领域

本发明及一种煤粉锅炉炉外侧置式高效脱硝装置，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（NO_X）的排放量，该方法一定程度上可将氮氧化物（NO_X）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，硫酸氨是一种粘性物质，会堵塞催化物质气隙并且阻碍烟气流通。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种煤粉锅炉炉外侧置式高效脱硝装置，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NO_X与脱硝剂的混合和接触，以达到高效脱硝效果。同时这种脱销装置独立设置在锅炉外侧，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。尤其适用于锅炉烟道空间不足或紧凑型锅炉。

本发明的技术方案是：一种煤粉锅炉炉外侧置式高效脱硝装置，在锅炉排烟道的一侧设置一个旋风脱硝反应器，锅炉排烟道通过外接烟道与旋风脱硝反应器的入口连接，竖井烟道通过出口连接管道与位于旋风脱硝反应器底部的出口连接，锅炉排烟道与竖井烟道之间设置隔板；所述旋风脱硝反应器包括一个V型烟气分流器和旋风形成区，在 V型烟气分流器的两侧各设有一个与旋风形成区成切向连接的进烟口，在旋风形成区内设有圆滑过渡弧形板和中间隔板；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，所述旋风形成区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。

所述锅炉排烟道中的烟气在进入旋风脱硝反应器时的温度高于820℃。

所述脱硝剂采用液氨、氨气或尿素溶液。

所述脱硝剂喷入旋风脱硝反应器采用第一脱硝剂喷嘴喷射、第二脱硝剂喷嘴喷射、或第一脱硝剂喷嘴和第二脱硝剂喷嘴同时喷射。

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外接烟道进入旋风脱硝反应器，并沿V型板切线方向分别进入旋风脱硝反应器内部。烟气在旋风脱硝反应器的两个旋风形成区内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V型烟气分流器入口处的侧面喷嘴、旋风形成区的顶部或者同时从这两个位置喷嘴注入。脱硝剂进入烟气后会随旋风形成区内的旋流迅速扩散，并在旋风形成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NO_X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：这种煤粉锅炉炉外侧置式高效脱硝装置在锅炉排烟道的一侧设有旋风脱硝反应器，在烟气入口处设有V型烟气分流器，在V型烟气分流器的两侧各设有一个与旋风形成区成切向连接的进烟口，在进烟口处设置第一脱硝剂喷嘴，在旋风形成区的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旋风形成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。这种脱销装置独立设置在锅炉外侧，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。尤其适用于锅炉烟道空间不足或紧凑型锅炉。

附图说明

图1是一种煤粉锅炉炉外侧置式高效脱硝装置工作原理图。

图2是锅炉排烟道与脱硝装置切向连接示意图。

图中：1、煤粉锅炉，2、锅炉烟气，2a、旋风形成区，3、第二过热器，4、锅炉排烟道，4a、进烟口，5、外接烟道，6、旋风脱硝反应器，6a、圆滑过渡弧形板，6b、中间隔板，7、V型烟气分流器，8、第一脱硝剂喷嘴，9、第二脱硝剂喷嘴，10、出口连接管道，11、隔板，12、竖井烟道，13、再热器，14、第一过热器，15、经济器， 16、脱硝剂管道，17、脱硝剂供给泵。

具体实施方式

图1、2示出了一种煤粉锅炉炉外侧置式高效脱硝装置工作原理图。图中，脱硝装置采用一个置于烟道外侧的旋风脱硝反应器6，旋风脱硝反应器6包括V型烟气分流器7和旋风形成区2a，在旋风形成区2a内设有4个圆滑过渡弧形板6a和一个中间隔板6b，该旋风脱硝反应器6与煤粉锅炉1的锅炉排烟道4通过外接烟道5相连接，竖井烟道12通过出口连接管道10与旋风脱硝反应器6底部的出口连接，锅炉排烟道4与竖井烟道12之间设置隔板11，因此两者是不能直接相通的。该旋风脱硝反应器6一般设置在锅炉排烟道4的侧面。在旋风脱硝反应器6的V型烟气分流器7入口处，进烟口4a的侧面设置多个向进烟口4a内喷射脱硝剂的第一脱硝剂喷嘴8。在旋风形成区2a顶部设置数个喷射脱硝剂的第二脱硝剂喷嘴9。脱硝剂采用液氨、氨气或尿素溶液。

第一脱硝剂喷嘴8和第二脱硝剂喷嘴9通过脱硝剂管道16与脱硝剂供给泵17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，经外接烟道5以切向进入旋风脱硝反应器6，在旋风形成区2a内形成一股很强的烟气旋流。在第一脱硝剂喷嘴8向进烟口4a侧面喷入脱硝剂时，或在第二脱硝剂喷嘴9向旋风形成区2a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NO_X还原成氮气，从而提高脱硝效率。

Claims

1. 一种煤粉锅炉炉外侧置式高效脱硝装置，在锅炉排烟道（4）的一侧设置一个旋风脱硝反应器（6），锅炉排烟道（4）通过外接烟道（5）与旋风脱硝反应器（6）的入口连接，竖井烟道（12）通过出口连接管道（10）与位于旋风脱硝反应器（6）底部的出口连接，锅炉排烟道（4）与竖井烟道（12）之间设置隔板（11）；所述旋风脱硝反应器（6）包括一个V型烟气分流器（7）和旋风形成区（2a），在 V型烟气分流器（7）的两侧各设有一个与旋风形成区（2a）成切向连接的进烟口（4a），在旋风形成区（2a）内设有圆滑过渡弧形板（6a）和中间隔板(6b)；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（8），所述旋风形成区（2a）的顶部至少设置一个喷射脱硝剂的第二脱硝剂喷嘴（9），一个脱硝剂供给泵（17）经脱硝剂管道（16）与第一脱硝剂喷嘴（8）和第二脱硝剂喷嘴（9）连接。

2.根据权利要求1所述的一种煤粉锅炉炉外侧置式高效脱硝装置，其特征是：所述锅炉排烟道（4）中的烟气在进入旋风脱硝反应器（6）时的温度高于820℃。

3.根据权利要求1所述的一种煤粉锅炉炉外侧置式高效脱硝装置，其特征是：所述脱硝剂采用液氨、氨气或尿素溶液。

4.根据权利要求1所述的一种煤粉锅炉炉外侧置式高效脱硝装置，其特征是：所述脱硝剂喷入旋风脱硝反应器（6）采用第一脱硝剂喷嘴（8）喷射、第二脱硝剂喷嘴（9）喷射、或第一脱硝剂喷嘴（8）和第二脱硝剂喷嘴（9）同时喷射。