CN104033917A - 一种带有高温sncr脱硝反应器的煤粉锅炉 - Google Patents

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高洪培
肖平
王海涛
时正海
蒋敏华
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Abstract

一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，包括炉膛，在炉膛上部沿烟气行进方向依次设有屏式受热面、第一对流受热面，一个或一个以上的高温SNCR脱硝反应器连接在炉膛烟气出口与尾部烟道入口的连结烟道上，或设置在炉膛烟气出口的两侧，当高温SNCR脱硝反应器设置在炉膛烟气出口的两侧时，炉膛烟气出口和尾部烟道入口连接，尾部烟道中沿烟气行进方向依次布置有第二对流受热面、省煤器和空气预热器，燃煤在炉膛中燃烧，产生的烟气与布置在炉膛上部的屏式受热面、第一对流受热面换热后，烟气携带煤灰进入高温SNCR脱硝反应器，部分煤粉被分离下来，烟气携带少量的煤灰进入尾部烟道，本发明提高脱硝效率。

Description

一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉
技术领域
本发明涉及煤粉锅炉技术领域，具体涉及一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉。
背景技术
根据新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223－2011)要求：新建火电机组2012年1月1日起NOx排放低于100mg/Nm3；现役W火焰炉、CFB机组NOx排放低于200mg/Nm3(6％O2)。对于煤粉锅炉一般需要配套脱硝装置才能够达到新的环保要求。部分燃用高挥发分的循环流化床锅炉机组也需要配套脱硝装置才能够达到新的环保要求。
目前燃煤锅炉的脱硝方式包括炉内低NOx燃烧、炉膛喷射还原剂的选择性非催化还原烟气脱硝(简称SNCR)和炉后烟道喷射还原剂的选择性催化还原烟气脱硝(简称SCR)等三类技术。SNCR技术是将氨基还原剂(如氨气、氨水、尿素)溶解稀释，利用机械式喷枪将还原剂溶液雾化成液滴喷入炉膛，在850～1150℃温度区域和没有催化剂的条件下，还原剂NH3(或由还原剂热解产生的NH3)与烟气中的NOx进行选择性非催化还原反应，将NOx还原成N2与H2O，实现脱硝。
现有与煤粉锅炉配套的SNCR脱硝装置的实际运行效果表明其脱硝效率通常只有30％～50％。研究表明，煤粉锅炉SNCR脱硝效率偏低的主要原因包括：①接触时间短，还原剂与NOx在有效温度区间850～1150℃的接触的停留时间短；②投送温度窗口狭窄，通常还原剂溶液的喷射温度窗口约为850～1150℃，即在折焰角附近的屏式过、再热器及水平烟道的末级过热器、再热器所在的对流区域，由于受热面的吸热或锅炉负荷变化使得烟气流程上的温度窗口狭窄，不利于反应进行；③混合均匀性差，还原反应区间内的NH3分布均匀性主要受到喷射点的数量，喷射速度，雾化效果，雾化粒径等影响。还原剂与NOx混合不均匀不仅会降低脱硝效率，还会造成局部过高的氨逃逸。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，用于现有煤粉锅炉提高脱硝效率，或新建煤粉锅炉的设计。
为了达到上述目的，本发明通过如下技术方案实现：
一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，包括炉膛1，在炉膛1上部沿烟气行进方向依次设有屏式受热面2、第一对流受热面3，一个或一个以上的高温SNCR脱硝反应器4连接在炉膛1烟气出口与尾部烟道8入口的连结烟道上，或设置在炉膛1烟气出口内的两侧，当高温SNCR脱硝反应器4设置在炉膛1烟气出口内的两侧时，炉膛1烟气出口和尾部烟道8入口连接，尾部烟道8中沿烟气行进方向依次布置有第二对流受热面5、省煤器6和空气预热器7。
所述屏式受热面2采用屏式过热器或屏式再热器。
所述第一对流受热面3采用过热器或再热器。
所述第二对流受热面5采用过热器或再热器。
所述空气预热器7采用管式空气预热器或回转式空气预热器。
所述高温SNCR脱硝反应器4分离器出的煤灰采用气力输送的方式送入灰库。
所述高温SNCR脱硝反应器4为由管材、钢板及耐火材料制成的冷却型反应器，其冷却介质为蒸汽、水或空气；或由耐火材料及钢板制成的绝热型反应器，反应器的具体结构形式为旋风分离器。
所述高温SNCR脱硝反应器4的脱硝还原剂为液态氨水、尿素溶液、气态氨气。。
本发明的工作原理为：燃煤在炉膛1中燃烧，产生的烟气与布置在炉膛1上部的屏式受热面2、第一对流受热面3换热后，烟气携带煤灰进入高温SNCR脱硝反应器4，部分煤粉被分离下来，烟气携带少量的煤灰进入尾部烟道8。
本发明的带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，由于采用SNCR法进行脱硝，并在高温SNCR脱硝反应器进口烟道内加入还原剂后，使得脱硝效率显著提高，主要原因如下：①由于高温SNCR脱硝反应器的进口烟道与出口烟道之间烟气流程的增加，带有还原剂的烟气流过高温SNCR脱硝反应器，使得了还原剂与NOx接触的化学反应时间增加；②由于烟气流程中采用了旋风分离器结构形式的高温SNCR脱硝反应器，烟气进入分离器后烟气流动方向发生改变，使得烟气中还原剂与NOX的混合均匀性增加。
本发明利用了高温SNCR脱硝反应器的结构特点，使得脱硝还原剂与NOx的接触时间增加，同时提高还原剂与烟气中NOx混合的均匀性。对于一台初始NOx浓度为300mg/m3的300MW煤粉锅炉机组，若采用本发明的炉型进行SNCR法脱硝，脱硝效率可由常规煤粉炉的脱硝效率40％提高到70％后，烟气中的NOx浓度可降低到100mg/m3以下，使得机组无需采用投资较大的SCR法进行脱硝即可达到新的国家环保标准。初步估算，每台机组的脱硝成本可节约成本3000万元以上。
附图说明
图1本发明的实施例1的结构主视图。
图2本发明的实施例1的结构俯视图。
图3本发明的实施例2的结构俯视图。
图4本发明的实施例3的结构主视图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做详细描述，以下实施例用于说明本发明，但本领域技术人员理解，所有实施例都不得作为对本发明的限制。任何在本发明的范围内做出的改进或变化都在本发明的保护范围之内。
实施例1
如图1和图2所示，一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，包括炉膛1，在炉膛1上部沿烟气行进方向依次设有屏式受热面2、第一对流受热面3，2个高温SNCR脱硝反应器4连接在炉膛1烟气出口与尾部烟道8入口的连结烟道上，尾部烟道8中沿烟气行进方向依次布置有第二对流受热面5、省煤器6和空气预热器7，其中屏式受热面2为屏式过热器，第一对流受热面3为过热器，第二对流受热面5为再热器，空气预热器7为管式空气预热器，高温SNCR脱硝反应器4采用绝热型反应器。
实施例2
如图3所示，一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，包括炉膛1，在炉膛1上部沿烟气行进方向依次设有屏式受热面2、第一对流受热面3，2个高温SNCR脱硝反应器4设置在炉膛1烟气出口内的两侧，炉膛1烟气出口和尾部烟道8入口连接，尾部烟道8中沿烟气行进方向依次布置有第二对流受热面5、省煤器6和空气预热器7，其中屏式受热面2为屏式过热器，第一对流受热面3为过热器，第二对流受热面5为再热器，空气预热器7为管式空气预热器，高温SNCR脱硝反应器4采用绝热型反应器。
实施例3
如图4所示，一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，包括炉膛1，在炉膛1上部沿烟气行进方向依次设有屏式受热面2、第一对流受热面3，2个高温SNCR脱硝反应器4连接在炉膛1烟气出口与尾部烟道8入口的连结烟道上，尾部烟道8中沿烟气行进方向依次布置有第二对流受热面5、省煤器6和空气预热器7，其中屏式受热面2为屏式过热器，第一对流受热面3为过热器，第二对流受热面5为再热器，空气预热器7为回转空气预热器，高温SNCR脱硝反应器4采用蒸汽冷却型反应器。

Claims (8)

1.一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，包括炉膛(1)，在炉膛(1)上部沿烟气行进方向依次设有屏式受热面(2)、第一对流受热面(3)，其特征在于：一个或一个以上的高温SNCR脱硝反应器(4)连接在炉膛(1)烟气出口与尾部烟道(8)入口的连结烟道上，或设置在炉膛(1)烟气出口内的两侧，当高温SNCR脱硝反应器(4)设置在炉膛(1)烟气出口内的两侧时，炉膛(1)烟气出口和尾部烟道(8)入口连接，尾部烟道(8)中沿烟气行进方向依次布置有第二对流受热面(5)、省煤器(6)和空气预热器(7)。
2.根据权利要求1所述的一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，其特征在于：所述屏式受热面(2)采用屏式过热器或屏式再热器。
3.根据权利要求1所述的一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，其特征在于：所述第一对流受热面(3)采用过热器或再热器。
4.根据权利要求1所述的一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，其特征在于：所述第二对流受热面(5)采用过热器或再热器。
5.根据权利要求1所述的一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，其特征在于：所述空气预热器(7)采用管式空气预热器或回转式空气预热器。
6.根据权利要求1所述的一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，其特征在于：所述高温SNCR脱硝反应器(4)分离器出的煤灰采用气力输送的方式送入灰库。
7.根据权利要求1所述的一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，其特征在于：所述高温SNCR脱硝反应器(4)为由管材、钢板及耐火材料制成的冷却型反应器，其冷却介质为蒸汽、水或空气；或由耐火材料及钢板制成的绝热型反应器，反应器的具体结构形式为旋风分离器。
8.根据权利要求1所述的一种带有高温SNCR脱硝反应器的煤粉锅炉，其特征在于：所述高温SNCR脱硝反应器(4)的脱硝还原剂为液态氨水、尿素溶液、气态氨气。
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