CN103007707B - 用于工业锅炉的高负荷适应性的sncr与scr联用系统及方法 - Google Patents
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Abstract
用于工业锅炉的高负荷适应性的SNCR与SCR联用系统及方法属于燃煤锅炉排放的大气污染物控制技术领域。炉膛的上部设置炉内喷嘴；SCR反应器的入口烟道与烟道的尾部连接，并在连接处设置SCR喷嘴；炉膛外部的还原剂储罐与炉内喷嘴以及SCR喷嘴连接。在锅炉负荷为75%~100%时，还原剂仅由SCR喷嘴进行喷射，在锅炉负荷为40%~75%时，还原剂仅由炉内喷嘴喷射。通过将炉内SNCR脱硝工艺与尾部SCR脱硝工艺相结合，实现烟气中NOx的高效脱除，提高了整个脱硝系统的负荷适应性。
Description
技术领域
本发明属于燃煤锅炉排放的大气污染物控制技术领域，特别涉及一种用于工业锅炉的高负荷适应性的SNCR与SCR联用系统及方法。
背景技术
我国能源结构以煤为主，煤的主要利用方式是燃烧。燃煤锅炉排放的烟气中含有SO2、NOX和颗粒物等大气污染物，已对我国大气环境造成了严重污染。我国针对电站锅炉和工业锅炉的SO2、NOX和颗粒物排放，已出台了相应的排放标准，“十五”至“十一五”期间的控制重点是SO2的排放,到2009年燃煤电站脱硫装置装机容量达470GW，采用的技术以湿法脱硫为主。SO2的排放控制部分缓解了我国的酸沉降问题，但未彻底解决，其重要原因就是由于氮氧化物的排放，我国的酸沉降已由硫酸型变为硫酸与硝酸的复合型，要解决酸沉降等问题，还需要有效控制氮氧化物的排放。
目前，适用于燃煤锅炉的脱硝技术有：低NOX燃烧技术、选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术、选择性催化还原（SCR）脱硝技术等。低NOX燃烧技术通过合理地组织燃料和空气的混合与燃烧，分别形成氧化区和还原区，NOX在氧化区形成后随烟气进入还原区，在还原气氛下被还原为N2，从而减少了烟气中NOX的排放。这种技术成本低，便于改造，我国目前多数电站锅炉均已采用低NOX燃烧技术，可以部分降低NOX排放，但对NOX的减排效果有效，不能满足“十二五”期间NOX排放标准的要求，必须配合采用烟气脱硝技术（SNCR和SCR技术）。SNCR脱硝技术是将氨基还原剂在850~1100 ℃的温度区间内喷入炉膛或者烟道，氨基还原剂在高温下分解形成高还原性的基团，与NOX发生氧化还原反应，生成N2，从而减少了NOX的排放。SCR脱硝技术是目前脱硝效率最高、应用最广也是成本最高的脱硝技术。在催化剂的作用下，在280~430℃的温度范围内，喷入烟气中的氨作为还原剂可以将烟气中的NOX还原成N2。两种脱硝技术都对温度区间有要求，超出其温度区间，脱硝效率会有显著下降。
工业燃煤锅炉是我国NOX排放的重要来源之一，其重要性仅次于电站锅炉和机动车，是继火电、机动车之后的重点控制对象。从原理上讲上述三类技术均适用于工业锅炉的NOX排放控制，但SCR和SNCR技术在工业锅炉上应用时，因其负荷经常调节，造成烟气温度变化范围大，在部分负荷时难以满足两种脱硝技术对于反应温度窗口的要求，影响了脱硝装置的稳定运行和对NOX排放的有效控制，限值了两种脱硝技术在工业锅炉的推广应用。
发明内容
本发明为解决烟气脱硝技术负荷适应性的问题，提供了一种用于工业锅炉的高负荷适应性的SNCR与SCR联用系统及方法。
本发明所述系统采用的技术方案为：
炉膛的上部设置炉内喷嘴；SCR反应器的入口烟道与烟道的尾部连接，并在连接处设置SCR喷嘴；炉膛外部的还原剂储罐与炉内喷嘴以及SCR喷嘴连接。控制系统与炉内喷嘴、SCR喷嘴及锅炉内各处传感器连接，用于监测烟气中NOx浓度的变化，并结合锅炉运行参数实时调节还原剂喷射方式和喷射量。
所述炉内喷嘴为多级喷枪，位置在锅炉50%负荷时烟气温度为900~950 oC的区域内。
所述SCR反应器的入口烟道位于烟道内烟气温度在350~420 oC的区域内，SCR反应器的空速范围为2000~5000/h。
本发明还提供了一种基于所述系统的用于工业锅炉的高负荷适应性的SNCR与SCR联用方法，具体为：在锅炉负荷为75%~100%时，还原剂仅由SCR喷嘴进行喷射，喷氨量根据烟气流量、原烟气中NOx浓度以及氨氮比来计算确定，喷氨量=烟气流量×烟气中NOx浓度/氨氮比，氨氮比根据要求的脱硝效率、烟气温度和催化剂厂商提供的脱硝活性曲线来查图选取；在锅炉负荷为40%~75%时，还原剂仅由炉内喷嘴喷射，喷氨量根据烟气流量、原烟气中NOx浓度以及氨氮比来计算确定，喷氨量=烟气流量×烟气中NOx浓度/氨氮比，氨氮比根据要求的脱硝效率、烟气温度和SNCR特性曲线来确定。
本发明的优点为：
（1）分别在炉内和烟道内布置还原剂喷射系统，根据低负荷时炉内的烟温分布确定炉内还原剂喷射位置，满足SNCR反应温度区间的要求；根据高负荷时烟道内的烟温分布确定烟道气引出位置和还原剂喷射位置，满足SCR反应温度区间的要求；根据锅炉运行负荷调节还原剂喷射方式，在高负荷时仅在烟道内喷还原剂，利用SCR反应实现NOx的高效脱除；在低负荷时仅在炉内喷还原剂，利用SNCR反应实现NOx的脱除，虽然SNCR技术的脱硝效率略低于SCR，但在低负荷时锅炉的NOx生成浓度本身就低，结合上SNCR的脱除效果，可保证锅炉出口烟气的NOx排放满足排放标准的严格要求。通过将炉内SNCR脱硝工艺与尾部SCR脱硝工艺相结合，实现烟气中NOx的高效脱除。
（2）综合两种脱硝技术的性能和特点，在低负荷对应原烟气中低NOx的情况下使用炉内SNCR脱硝技术，在高负荷对应原烟气高NOx的情况下使用尾部SCR脱硝技术，两套技术的分段联用方式提高了整个脱硝系统的负荷适应性。
（3）系统操作方便。
附图说明
图 1 为本发明所述系统的结构示意图。
图中标号：
1-炉膛；2-烟道；3-炉内喷嘴；4-SCR喷嘴；5-还原剂储罐；6-SCR反应器。
具体实施方式
本发明提供了一种用于工业锅炉的高负荷适应性的SNCR与SCR联用系统及方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
系统连接如图1所示：炉膛1的上部设置炉内喷嘴3；SCR反应器6的入口烟道与烟道2的尾部连接，并在连接处设置SCR喷嘴4；炉膛1外部的还原剂储罐5与炉内喷嘴3以及SCR喷嘴4连接。控制系统与炉内喷嘴3、SCR喷嘴4及锅炉内各处传感器连接，用于监测烟气中NOx浓度的变化，并结合锅炉运行参数实时调节还原剂喷射方式和喷射量。炉内喷嘴3为多级喷枪，位置在锅炉50%负荷时烟气温度为900~950 oC的区域内。SCR反应器6的入口烟道位于烟道2内烟气温度在350~420 oC的区域内，SCR反应器6的空速范围为2000~5000/h。
本实施例中，锅炉的额定负荷为75蒸吨/小时。满负荷时，在锅炉炉膛1内煤燃烧生成的烟气中NO浓度为500 mg/Nm3，烟气向上流动进入烟道2，炉内喷嘴3位置烟气温度为1180 oC，烟道中SCR喷嘴4位置烟气温度为380 oC，此时还原剂按氨氮比0.9由SCR喷嘴喷入SCR入口烟道，反应器空速为4000 /h，烟气流经反应器后NO浓度降为55 mg/Nm3。60%负荷时，在锅炉炉膛1内煤燃烧生成的烟气中NO浓度为260 mg/Nm3，炉内喷嘴3位置烟气温度为950 oC，烟道中SCR喷嘴4位置烟气温度为275 oC，此时还原剂按氨氮比1.8由炉内喷嘴3喷入炉膛内，尾部烟气中NO浓度降为130 mg/Nm3。
Claims (1)
1.一种用于工业锅炉的高负荷适应性的SNCR与SCR联用方法，基于一种用于工业锅炉的高负荷适应性的SNCR与SCR联用系统实现，该系统的炉膛(1)的上部设置炉内喷嘴(3)；SCR反应器(6)的入口烟道与烟道(2)的尾部连接，并在连接处设置SCR喷嘴(4)；炉膛(1)外部的还原剂储罐(5)与炉内喷嘴(3)以及SCR喷嘴(4)连接；控制系统与炉内喷嘴(3)、SCR喷嘴(4)及锅炉内各处传感器连接，用于监测烟气中NOx浓度的变化，并结合锅炉运行参数实时调节还原剂喷射方式和喷射量；所述炉内喷嘴(3)为多级喷枪，位置在锅炉50％负荷时烟气温度为900～950℃的区域内；所述SCR反应器(6)的入口烟道位于烟道(2)内烟气温度在350～420℃的区域内，SCR反应器(6)的空速范围为2000～5000/h；其特征在于，
在锅炉负荷为75％～100％时，还原剂仅由SCR喷嘴(4)进行喷射，喷氨量根据烟气流量、原烟气中NOx浓度以及氨氮比来计算确定，喷氨量＝烟气流量×烟气中NOx浓度/氨氮比，氨氮比根据要求的脱硝效率、烟气温度和催化剂厂商提供的脱硝活性曲线来查图选取；在锅炉负荷为40％～75％时，还原剂仅由炉内喷嘴(3)喷射，喷氨量根据烟气流量、原烟气中NOx浓度以及氨氮比来计算确定，喷氨量＝烟气流量×烟气中NOx浓度/氨氮比，氨氮比根据要求的脱硝效率、烟气温度和SNCR特性曲线来确定。
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