CN103263828A - 燃煤锅炉sncr与scr联合法烟气脱硝系统 - Google Patents

Abstract

一种燃煤锅炉SNCR+SCR联合法烟气脱硝系统，包括锅炉和SCR脱硝装置；所述的锅炉包括炉膛，炉膛的烟气出口，旋风分离器、返料装置、尾部烟道；炉膛的烟气出口与旋风分离器的入口相连，旋风分离器的下部出口通过返料装置与炉膛的密相区相连；所述尾部烟道与旋风分离器上部出口相连，尾部烟道内布置有一级省煤器，二级省煤器；所述的旋风分离器入口处、和/或炉膛出口、和/或旋风分离器上部设有SNCR还原剂喷射装置；所述的SCR脱硝装置设置于一、二级省煤器之间，和/或一级省煤器前，和/或二级省煤器之后，所述的SCR脱硝装置包括SCR脱硝催化剂层。

Description

燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统

技术领域

本发明属于燃煤锅炉排放污染物控制领域，具体涉及一种燃煤锅炉SNCR+SCR联合脱硝系统。

背景技术

氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一，通常所说的氮氧化物(NO_X)主要包括NO、NO₂、N2O₃、N₂O₅等几种，其中污染大气的主要是NO和NO₂。NOX在阳光的作用下会引起光化学反应，形成光化学烟雾，从而造成严重的大气污染。七十年代以来NO_X的大气污染问题已被日益重视，人们发现：人体健康的伤害、高含量硝酸雨、光化学烟雾、臭氧减少以及其他一些问题均与低浓度NO_X有关系，而且其危害性比人们原先设想的要大得多。

我国氮氧化物的排放量中近70%来自于煤炭的直接燃烧，电力工业又是我国的燃煤大户，因此火力发电厂是NO_X排放的主要来源之一，随着我国现代工业生产的发展和生活水平的提高，大气污染成了人们十分关注的问题。

烟气脱硝，是指把已生成的NO_X还原为N₂，从而脱除烟气中的NO_X，按治理工艺可分为湿法脱硝和干法脱硝。主要包括：酸吸收法、碱吸收法、SCR（选择性催化还原法）、SNCR（非选择性催化还原法）、吸附法、离子体活化法等。国内外一些科研人员还开发了用微生物来处理NO_X废气的方法。

由于从燃烧系统排放的烟气中的NOx，90%以上是NO，而NO难溶于水，因此对NOx的湿法处理不能用简单的洗涤法，湿法脱硝的原理是用氧化剂O₃将NO氧化成NO₂，生成的NO₂再用水或碱性溶液吸收，从而实现脱硝。该法的生成物HNO₃液体需经浓缩处理，而且O₃需要高电压制取，初投资及运行费用高。ClO₂氧化还原法是用ClO₂将NO氧化成NO₂，然后用Na₂SO₃水溶液将NO₂还原成N₂。该法可以和采用NaOH作为脱硫剂的湿法脱硫技术结合使用，脱硫的反应产物Na₂SO₃又可作为NO₂的还原剂，ClO₂法的脱硝率可达95%，且可同时脱硫，但ClO₂和NaOH的价格较高，运行成本增加。

目前，火电厂燃煤锅炉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得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，对于循环流化床燃煤锅炉，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分高的燃料，锅炉出口NOx含量达到甚至超过500mg/Nm³（6%O₂，干基），根据《火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》，到2014年7月，火电厂燃煤锅炉NOx的排放控制标准为100，仅依靠SCR技术对烟气进行脱硝，投资大、运行成本高、难以满足烟气排放要求。

发明内容

本发明提供了一种燃煤锅炉SNCR+SCR联合脱硝系统，通过更合理利用锅炉及尾部省煤器空间，将锅炉炉膛内SNCR还原反应残余的还原剂作为SCR反应的还原剂，实现NOx高效还原以降低烟气中NOx排放。

本发明的目的具体是通过以下的技术方案来实现的：

一种燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统，包括锅炉和SCR脱硝装置；

所述的锅炉包括炉膛，炉膛的烟气出口、旋风分离器、返料装置、尾部烟道；

所述炉膛的烟气出口与旋风分离器的入口相连，旋风分离器的下部出口通过返料装置与炉膛的密相区相连；

所述尾部烟道与旋风分离器上部出口相连，所述的SCR脱硝装置设置于尾部烟道中；

所述的旋风分离器入口处、和/或炉膛出口、和/或旋风分离器上部设有SNCR还原剂喷射装置；

所述的SCR脱硝装置包括SCR脱硝催化剂层。

尾部烟道内布置有一级省煤器，二级省煤器；所述的SCR脱硝装置设置于一、二级省煤器之间，和/或一级省煤器前，和/或二级省煤器之后。

所述的SCR脱硝装置还包括SCR还原剂喷射装置。

所述的SCR还原剂喷射装置设置在一级省煤器之后、催化剂层之前、或一级省煤器之前。

所述的SCR还原剂喷射装置、和/或SNCR装置分别独立地为双流体雾化喷枪。

还原剂选自氨水、液氨和尿素中的任意一种或几种的组合。

一种使用燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统进行烟气脱硝的方法：在锅炉旋风分离器入口烟道设置SNCR还原剂喷射装置，在烟气温度800-1100℃工况下对锅炉炉膛出口烟气中的NOx先进行还原；

在锅炉尾部烟道的两级省煤器间260-400℃温度范围内设置SCR脱硝催化剂层，作为SCR脱硝系统，SCR脱硝系统利用SNCR脱硝系统逃逸出的还原剂作为还原剂，进一步对烟气中的NOx进行脱除。

所述的SCR脱硝装置还增设有还原剂喷射装置，以备在需要时及时补充还原剂量。

所述的SNCR还原剂喷射装置设置在温度范围为800-1100℃的烟气通道上。

所述的SCR脱硝装置设置在温度范围为260-400℃的尾部烟道上。

本发明首先采用简单的SNCR脱硝工艺从源头上降低NOx浓度，然后灵活的布置SCR脱硝装置进一步深入脱硝，两者有机结合，优势结合缺陷互补：SNCR脱硝装置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脱硝装置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脱硝装置所承担的脱硝压力大大减轻，也使SCR脱硝装置在设计上的难度和投资成本大大降低。

在锅炉烟气温度范围为800-1100℃的烟气通道上布置还原剂喷枪，在这一温度范围内喷入的还原剂迅速热分解成NH₃并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N₂。SNCR脱硝装置可设于循环流化床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。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，从源头上减低锅炉NOx排放。

SCR脱硝装置可利用SNCR脱硝反应逃逸的氨量作为还原剂，即解决了SNCR系统氨逃逸对环境的污染，又在保证脱硝效率的前提下减少了还原剂的用量。为确保SCR脱硝需要的还原剂量充足，可在SCR部分增设还原剂喷射装置，以备在需要时及时补充还原剂量。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。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1-炉膛，2-旋风分离器，3-返料装置，4-炉膛烟气出口，5-转向室过热屏，6-过热器，7-再热器，8-初级过热器，9-一级省煤器，10-二级省煤气，11-水冷风室，12-尾部烟道，21-SNCR还原剂喷射装置，22-SCR脱硝催化剂层。

具体实施方式

现结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

实施例一

一种燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统，包括锅炉和SCR脱硝装置；

所述的锅炉包括炉膛1，炉膛的烟气出口4、旋风分离器2、返料装置3和尾部烟道12；

炉膛的烟气出口4与旋风分离器2的入口相连，旋风分离器2的下部出口通过返料装置3与炉膛的密相区相连；

旋风分离器入口处2、炉膛的烟气出口4或旋风分离器2上部设有至少一个SNCR还原剂喷射装置21；

所述的SCR脱硝装置还包括SCR脱硝催化剂层22。

尾部烟道内布置有一级省煤器9，二级省煤器10，SCR脱硝装置设置在一级省煤器9和二级省煤器10之间，和/或一级省煤器9前，和/或二级省煤器10之后，

SCR脱硝催化剂层22上方设置有吹灰器，吹灰器选用蒸汽吹灰器。

SCR脱硝装置还包括有还原剂喷射装置，以备在需要时及时补充还原剂量。

所述的SCR还原剂喷射装置设置在一级省煤器下方、催化剂层之前、或一级省煤器之前，SCR还原剂喷射装置、和或SNCR装置分别独立地为双流体雾化喷枪。

所述的SNCR还原剂喷射装置设置在温度范围为800-1100℃的烟气通道上。

所述的SCR脱硝装置设置在温度范围为290-350℃的尾部烟道上。

脱硝还原剂选用10%-20%的氨水。

在锅炉旋风分离器入口烟道设置SNCR还原剂喷射装置，在烟气温度800-1100℃工况下对锅炉炉膛出口烟气中的NOx先进行还原，在锅炉尾部烟道的两级省煤器间290-350℃温度范围内设置SCR脱硝催化剂层，作为SCR脱硝系统，SCR脱硝系统利用SNCR脱硝系统逃逸出的氨作为还原剂，进一步对烟气中的NOx进行脱除，所述的SCR脱硝装置还增设有还原剂喷射装置，以备在需要时及时补充还原剂量，采用此联合脱硝工艺，可保证锅炉出口烟气NOx排放浓度≤100mg/Nm³，出口NH₃逃逸浓度≤2.5mg/Nm³。

实施例二

燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统，包括锅炉和SCR脱硝装置；

锅炉包括炉膛1，煤粉在炉膛1内燃烧后，烟气和未完全燃烧的固体颗粒通过炉膛的烟气出口4进入旋风分离器2中，旋风分离器2入口处、炉膛的烟气出口4或旋风分离器2上部设有至少一个SNCR还原剂喷射装置，并且SNCR还原剂喷射装置设置在温度范围为800-1100℃的烟气通道上。

在烟气温度范围为800-1100℃的工况下，喷入的还原剂迅速热分解成NH₃并与锅炉炉膛出口的高温烟气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，经过初步脱硝的烟气从旋风分离器上部出口进入尾部烟道。

尾部烟道内布置有一级省煤器，二级省煤器；在锅炉尾部烟道的两级省煤器间290-350℃温度范围内设置SCR脱硝催化剂层，作为SCR脱硝系统，SCR脱硝系统利用SNCR脱硝系统逃逸出的氨作为还原剂，进一步对烟气中的NOx进行脱除，为确保SCR脱硝需要的还原剂量充足，可在SCR部分增设还原剂喷射装置，以备在需要时及时补充还原剂量。

脱硝还原剂选用尿素水溶液，尿素水解可以生成NH₃，化学反应式如下：

NH₂CONH₂+H₂O→2NH₃+CO₂

在SCR脱硝催化剂层上方设置蒸汽式吹灰器，以防止灰尘在催化剂表面沉积，降低催化剂堵塞的几率。

SCR还原剂喷射装置、SNCR装置分别独立地为双流体雾化喷枪。

采用此联合脱硝工艺，可保证锅炉出口烟气NOx排放浓度≤100mg/Nm³，出口NH₃逃逸浓度≤2.5mg/Nm³。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统，其特征在于，包括锅炉和SCR脱硝装置；

所述的锅炉包括炉膛，炉膛的烟气出口、旋风分离器、返料装置、尾部烟道；

所述炉膛的烟气出口与旋风分离器的入口相连，旋风分离器的下部出口通过返料装置与炉膛的密相区相连；

所述尾部烟道与旋风分离器上部出口相连，所述的SCR脱硝装置设置于尾部烟道中；

所述的旋风分离器入口处、和/或炉膛出口、和/或旋风分离器上部设有SNCR还原剂喷射装置；

所述的SCR脱硝装置包括SCR脱硝催化剂层。

2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统，其特征在于，尾部烟道内布置有一级省煤器，二级省煤器；所述的SCR脱硝装置设置于一、二级省煤器之间，和/或一级省煤器前，和/或二级省煤器之后。

3.根据权利要求2所述的燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统，其特征在于，所述的SCR脱硝装置还包括SCR还原剂喷射装置。

4.根据权利要求3所述的燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统，其特征在于，所述的SCR还原剂喷射装置设置在一级省煤器之后、催化剂层之前、或一级省煤器之前。

5.根据权利要求1或4所述的燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统，其特征在于，所述的SCR还原剂喷射装置、和/或SNCR还原剂喷射装置分别独立地为双流体雾化喷枪。

6.根据权利要求1所述的燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统，其特征在于，还原剂选自氨水、液氨和尿素中的任意一种或几种的组合。

7.一种使用燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统进行烟气脱硝的方法，其特征在于，在锅炉旋风分离器入口烟道设置SNCR还原剂喷射装置，在烟气温度800-1100℃工况下对锅炉炉膛出口烟气中的NOx先进行还原；

在锅炉尾部烟道的两级省煤器间260-400℃温度范围内设置SCR脱硝催化剂层，作为SCR脱硝系统，SCR脱硝系统利用SNCR脱硝系统逃逸出的还原剂作为还原剂，进一步对烟气中的NOx进行脱除。

8.根据权利要求7所述的使用燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统进行烟气脱硝的方法，其特征在于，所述的SCR脱硝装置还增设有还原剂喷射装置，以备在需要时及时补充还原剂量。

9.根据权利要求7所述的使用燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统进行烟气脱硝的方法，所述的SNCR还原剂喷射装置设置在温度范围为800-1100℃的烟气通道上。

10.根据权利要求7所述的使用燃煤锅炉SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统进行烟气脱硝的方法，其特征在于，所述的SCR脱硝装置设置在温度范围为260-400℃的尾部烟道上。

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