CN104785080A - 一种cfb锅炉用sncr和scr联合脱硝装置及工艺 - Google Patents

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王少权
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张永
詹王祥
赵济锋
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本发明公开了一种CFB锅炉用SNCR和SCR联合脱硝装置，由依次相连的旋风分离器、尾部烟道、省煤器和空气预热器组成，所述旋风分离器与尾部烟道相连的管道内设有第一层喷枪，所述尾部烟道内设有第二层喷枪，所述省煤器与空气预热器之间的管道内设有催化剂装置。工艺为含有NOx的烟气从锅炉炉膛出来，经过旋风分离器，第一层喷枪喷入尿素溶液或氨水，进行SNCR脱硝反应，在第二层喷枪喷入尿素溶液或者氨水，成为氨气后进入省煤器，再通过进行SCR的催化剂装置，反应处理后的烟气进入空气预热器。本发明的优点是：使脱硝效率达70％～90％，确保NOx达标排放，最终氨的逃逸小于3ppm，硫酸氢铵的产生较SCR低，造成堵塞或腐蚀的机率比SCR低，产生的压力损失和更换催化剂成本较低。

Description

一种CFB锅炉用SNCR和SCR联合脱硝装置及工艺
技术领域
本发明涉及一种CFB锅炉用SNCR和SCR联合脱硝装置及工艺。
背景技术
通常CFB锅炉脱硝采用选择性催化还原脱硝技术(SCR)或选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)。
选择性催化还原脱硝技术(SCR)是指在催化剂和氧气存在的条件下，在较低的温度范围(280～420℃)内，还原剂(NH3、尿素)在二层或三层催化剂作用下，选择性地与NOx反应生成N2和H2O来减少NOx排放的技术。优点是脱硝率可以大于80％，氨逃逸量较小，NH3消耗量比较优化。
选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)不采用催化剂，还原剂与SCR相同，也为NH3、尿素。SNCR还原剂在炉膛(或CFB锅炉旋风分离器)内800-1050℃区域喷入，还原剂在炉中迅速分解，与烟气中的NOx有选择的反应生成无害的N2和H2O。优点是投资成本较低，比较适合对现有锅炉的SNCR改造。
选择性催化还原脱硝技术(SCR)缺点是设计比较复杂，在需要达到较高脱硝效率时须安装二层或三层催化剂，设备投资和运行成本较高。特别是对原有锅炉加装脱硝装置时，由于安装二层或三层催化剂需要较大的安装空间，通常需要将SCR催化剂层、空气预热器移到外面，结构较为复杂，投资成本高。另一方面，CFB锅炉烟气中含有大量的CaO，在催化剂的作用下部分烟气中的SO2会氧化成SO3，SO3与CaO反应生成CaSO4·2H2O，SO3也会与NH3反应生成一种有较强粘性的物质NH4HSO4，NH4HSO4和CaSO4·2H2O会在催化剂表面沉积，遮蔽催化剂活性表面，导致催化剂无法起作用。
选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)缺点是氨耗量高，氨逃逸量较大，混合均匀的难度大，其脱硝率较低，只有40～60％。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CFB锅炉用SNCR和SCR联合脱硝装置及工艺，能够有效解决现有CFB锅炉用SNCR或SCR脱硝设计复杂、氨耗量较大的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种CFB锅炉用SNCR和SCR联合脱硝装置，由以下依次相连的组件组成：旋风分离器、尾部烟道、省煤器和空气预热器，所述旋风分离器与炉膛相连，所述旋风分离器与尾部烟道相连的管道内设有进行SNCR的第一层喷枪，所述尾部烟道内设有进行SNCR的第二层喷枪，所述省煤器与空气预热器之间的管道内设有进行SCR的催化剂装置。
优选的，所述第一层喷枪设置在旋风分离器与尾部烟道相连的管道内烟气温度800～1050℃的区域内；因为当温度高于1050℃时，NH3会被氧化成NO，反而造成NOx排放浓度增大；而当温度低于800℃时，反应不完全，会造成所谓的“氨穿透”，氨逃逸率高，造成SNCR反应不完全，故第一层喷枪设置在此温度区域。
优选的，所述第二层喷枪设置在尾部烟道内烟气温度650～800℃的区域内；因为在这个温度区域，有利于蒸发成氨气，且喷入的氨水或者尿素不进行SNCR反应，直接蒸发成氨气进入SCR反应区进行反应，相当于节省了氨蒸发装置。
一种采用CFB锅炉用SNCR和SCR联合脱硝装置的工艺，含有NOx的烟气从锅炉炉膛出来，经过旋风分离器，在旋风分离器出口管道内的第一层喷枪喷入尿素溶液或氨水，进行SNCR脱硝反应，SNCR烟气脱硝的主要反应为：
以氨水作为还原剂还原NOx的主要化学反应为：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
以尿素作为还原剂还原NOx的主要化学反应为：(NH2)2CO→2NH2+CO
                        NH2+NO→N2+H2O
                         CO+NO→N2+CO2
经过SNCR脱硝反应后的烟气进入尾部烟道，在尾部烟道内的第二层喷枪喷入尿素溶液或者氨水，热解或蒸发后成为氨气后进入省煤器，再通过进行SCR的催化剂装置，未反应的NOx在此进行催化还原反应，将NOx还原为N2，主要反应如下：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
反应处理后的烟气进入空气预热器。
与现有技术相比，本发明的优点是：克服了常规的SCR脱硝技术和SNCR脱硝技术的缺陷，使脱硝效率达70％～90％，确保NOx达标排放，最终氨的逃逸小于3ppm，减少了还原剂的浪费，同时硫酸氢铵的产生较SCR低，造成堵塞或腐蚀的机率比SCR低，产生的压力损失较低，更换催化剂成本较低。
在CFB锅炉脱硝改造时，不需要新增SCR反应装置，只在原烟道对省煤器进行改造，空气预热器下沉，留出一层催化剂的安装空间，催化剂布置一层，布置在省煤器和空气预热器之间的直烟道上，改造省时省力，减少了投入。
附图说明
图1为本发明一种CFB锅炉用SNCR和SCR联合脱硝装置的结构示意图。
具体实施方式
参阅图1为本发明一种CFB锅炉用SNCR和SCR联合脱硝装置的实施例，一种CFB锅炉用SNCR和SCR联合脱硝装置，由以下依次相连的组件组成：旋风分离器2、尾部烟道4、省煤器6和空气预热器8，所述旋风分离器2与炉膛相连，所述旋风分离器2与尾部烟道4相连的管道内烟气温度800～1050℃的区域内设有进行SNCR的第一层喷枪3，所述尾部烟道4内烟气温度650～800℃的区域内设有进行SNCR的第二层喷枪5，所述省煤器6与空气预热器8之间的管道内设有进行SCR的催化剂装置7。
一种采用CFB锅炉用SNCR和SCR联合脱硝装置的工艺，含有NOx的烟气从锅炉炉膛出来，经过旋风分离器2，在旋风分离器2出口管道内的第一层喷枪3喷入尿素溶液或氨水，进行SNCR脱硝反应，SNCR烟气脱硝的主要反应为：
以氨水作为还原剂还原NOx的主要化学反应为：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
以尿素作为还原剂还原NOx的主要化学反应为：(NH2)2CO→2NH2+CO
                    NH2+NO→N2+H2O
                     CO+NO→N2+CO2
经过SNCR脱硝反应后的烟气进入尾部烟道4，在尾部烟道4内的第二层喷枪5喷入尿素溶液或者氨水，热解或蒸发后成为氨气后进入省煤器6，再通过进行SCR的催化剂装置7，未反应的NOx在此进行催化还原反应，将NOx还原为N2，主要反应如下：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
反应处理后的烟气进入空气预热器8。
克服了常规的SCR脱硝技术和SNCR脱硝技术的缺陷，使脱硝效率达70％～90％，确保NOx达标排放，最终氨的逃逸小于3ppm，减少了还原剂的浪费，同时硫酸氢铵的产生较SCR低，造成堵塞或腐蚀的机率比SCR低，产生的压力损失较低，更换催化剂成本较低。
在CFB锅炉脱硝改造时，不需要新增SCR反应装置，只在原烟道对省煤器6进行改造，空气预热器8下沉，留出一层催化剂的安装空间，催化剂布置一层，布置在省煤器6和空气预热器8之间的直烟道上，改造省时省力，减少了投入。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (4)

1.一种CFB锅炉用SNCR和SCR联合脱硝装置，其特征在于：由以下依次相连的组件组成：旋风分离器(2)、尾部烟道(4)、省煤器(6)和空气预热器(8)，所述旋风分离器(2)与炉膛相连，所述旋风分离器(2)与尾部烟道(4)相连的管道内设有进行SNCR的第一层喷枪(3)，所述尾部烟道(4)内设有进行SNCR的第二层喷枪(5)，所述省煤器(6)与空气预热器(8)之间的管道内设有进行SCR的催化剂装置(7)。
2.如权利要求1所述的一种CFB锅炉用SNCR和SCR联合脱硝装置，其特征在于：所述第一层喷枪(3)设置在旋风分离器(2)与尾部烟道(4)相连的管道内烟气温度800～1050℃的区域内。
3.如权利要求1所述的一种CFB锅炉用SNCR和SCR联合脱硝装置，其特征在于：所述第二层喷枪(5)设置在尾部烟道(4)内烟气温度650～800℃的区域内。
4.一种采用权利要求1所述CFB锅炉用SNCR和SCR联合脱硝装置的工艺，其特征在于：含有NOx的烟气从锅炉炉膛出来，经过旋风分离器(2)，在旋风分离器(2)出口管道内的第一层喷枪(3)喷入尿素溶液或氨水，进行SNCR脱硝反应，SNCR烟气脱硝的主要反应为：
以氨水作为还原剂还原NOx的主要化学反应为：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
以尿素作为还原剂还原NOx的主要化学反应为：(NH2)2CO→2NH2+CO
                                         NH2+NO→N2+H2O
                                         CO+NO→N2+CO2
经过SNCR脱硝反应后的烟气进入尾部烟道(4)，在尾部烟道(4)内的第二层喷枪(5)喷入尿素溶液或者氨水，热解或蒸发后成为氨气后进入省煤器(6)，再通过进行SCR的催化剂装置(7)，未反应的NOx在此进行催化还原反应，将NOx还原为N2，主要反应如下：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
反应处理后的烟气进入空气预热器(8)。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150722

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