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

[0001] 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

[0002] 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(NOx)主要包括NO、NO2, N203、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NOx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NOx有关系，而且其危害性比人们原先设想的要大得多。

[0003] 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NOx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。

[0004] 烟气脱硝，是指把已生成的NOx还原为N2,从而脱除烟气中的N0X，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NOx废气的方法。

[0005] 由于从燃烧系统排放的烟气中的N0x，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ClOJfNO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。

[0006]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。

[0007] 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%02，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[0008] 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。

[0009] 本发明的目的具体是通过以下的技术方案来实现的:

[0010] 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；

[0011] 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；

[0012] 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；

[0013] 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；

[0014] 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；

[0015] 所述的SCR脱硝装置包括SCR脱硝催化剂层。

[0016] 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。

[0017] 所述的SCR脱硝装置还包括SCR还原剂喷射装置。

[0018] 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。

[0019] 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。

[0020] 还原剂选自氨水、液氨和尿素中的任意一种或几种的组合。

[0021] 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800-11(KTC工况下对锅炉炉膛出口烟气中的NOx先进行还原；

[0022] 在锅炉尾部烟道的两级省煤器间260-400°C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。

[0023] 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。

[0024] 所述的SNCR还原剂喷射装置设置在温度范围为800-1100°C的烟气通道上。

[0025] 所述的SCR脱硝装置设置在温度范围为260_400°C的尾部烟道上。

[0026] 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。

[0027] 在锅炉烟气温度范围为800-1100°C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。

[0028] 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

[0029] 图1是本发明的结构示意图。

[0030] 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

[0031] 现结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

[0032] 实施例一

[0033] 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；

[0034] 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 ；

[0035] 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；

[0036] 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 ；

[0037] 所述的SCR脱硝装置还包括SCR脱硝催化剂层22。

[0038] 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，

[0039] 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。

[0040] 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。

[0041] 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。

[0042] 所述的SNCR还原剂喷射装置设置在温度范围为800-1100°C的烟气通道上。

[0043] 所述的SCR脱硝装置设置在温度范围为290_350°C的尾部烟道上。

[0044] 脱硝还原剂选用10%_20%的氨水。

[0045] 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°C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°C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排放浓度彡100mg/Nm3,出口 NH3逃逸浓度彡2.5mg/Nm3。

[0046] 实施例二

[0047] 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；

[0048] 锅炉包括炉膛1，煤粉在炉膛I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 V的烟气通道上。

[0049] 在烟气温度范围为800-1100°C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。

[0050] 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°C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。

[0051] 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:

[0052] NH2C0NH2+H20 — 2NH3+C02`

[0053] 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。

`[0054] SCR还原剂喷射装置、SNCR装置分别独立地为双流体雾化喷枪。

[0055] 采用此联合脱硝工艺，可保证锅炉出口烟气NOx排放浓度彡100mg/Nm3,出口順3逃逸浓度< 2.5mg/Nm3。

[0056] 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°C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°C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°C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°C的尾部烟道上。