CN105195013A - 一种cfb锅炉脱硝脱汞装置及其方法 - Google Patents

一种cfb锅炉脱硝脱汞装置及其方法 Download PDF

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赵周明
侯致福
杨玉环
张培华
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Abstract

一种CFB锅炉脱硝脱汞装置及其方法，属于燃煤锅炉烟气净化技术领域。解决目前SNCR脱硝效率低、氨逃逸高、脱汞难度大等污染物控制问题，其工艺是：a、还原剂由还原剂储罐经其输送管路送至SNCR喷射装置和SCR喷射装置；b、还原剂经SNCR喷射装置喷至分离器入口烟道、经SCR喷射装置喷至尾部烟道催化剂上部参加脱硝反应；c、催化剂反应模块布置于具有SCR脱硝温度窗口区域的尾部烟道，同时加装汞转化剂实现单质汞的转化；d、锅炉烟气依次经CFB锅炉、分离器、尾部烟道、烟气处理装置被协同脱除净化后由烟囱排出。本发明具有整体投资小、脱硝效率高、氨逃逸浓度低、协同脱汞等优点，具有良好的环保经济性和污染物协同脱除能力。

Description

一种CFB锅炉脱硝脱汞装置及其方法
技术领域
本发明属于燃煤锅炉烟气净化技术领域，具体涉及一种CFB锅炉脱硝脱汞装置及其方法。
背景技术
随着环保要求日益严格化，燃煤电厂烟气中SO2、NOX、烟尘、汞及其化合物等污染物排放控制备受社会关注。我国于2011年颁布了GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》做出了明确限制，其中不仅规定了SO2、NOX、烟尘的排放限值，同时也要求汞及其化合物排放为不高于0.03mg/Nm3。2014年，发改能源[2014]2093号中对火电节能减排提出更严格、明确的强制要求：东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即：基准氧含量6％条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3)。为积极响应国家政策，各燃煤发电机组均要对污染物控制系统进行优化升级改造，确保污染物排放浓度长期稳定超低达标排放。
循环流化床机组本身燃烧温度低，分级、分段燃烧等特点，其产生的氮氧化物较少，一般采用SNCR脱硝技术即可使NOX的排放浓度满足GB13223-2011对其规定排放要求，但未能满足最新NOX的超低排放要求(不高于50mg/m3)。同时考虑烟气中汞的脱除现状，通常烟气中汞以单质汞、氧化汞及颗粒汞三种形态存在，颗粒汞可通过静电、布袋除尘设备等脱除，氧化汞通过脱硫设备等脱除、单质汞则及难脱除。因此，研究开发一种可充分利用CFB锅炉的优势，系统投资、运行、维护费用低，可提高脱硝效率高、降低氨逃逸浓度的，且可协同脱除烟气中单质汞及其它形式汞的协同脱硝脱汞的烟气净化装置及其方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对目前SNCR脱硝效率低、氨逃逸浓度高、脱汞难度大等污染物控制问题，针对CFB锅炉提供一种具有良好环保性、经济性和污染物协同脱除能力的CFB锅炉脱硝脱汞装置。
本发明的另一发明目的是提供使用该装置脱硝脱汞的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种CFB锅炉脱硝脱汞装置，包括还原剂储罐(1)、CFB锅炉(2)、SNCR喷射装置(3)、分离器(4)、SCR喷射装置(5)、尾部烟道(6)、催化剂反应模块(7)、烟气处理装置(8)和烟囱(9)；所述的还原剂储罐(1)通过还原剂输送管路与SNCR喷射装置(3)和SCR喷射装置(5)连接；所述的SNCR喷射装置(3)固定接于分离器(4)的入口烟道处，SCR喷射装置(5)固定接于尾部烟道(6)壁上；所述的催化剂反应模块(7)布置于尾部烟道(6)内与烟道壳体固定；所述的CFB锅炉(2)、分离器(4)、尾部烟道(6)、烟气处理装置(8)和烟囱(9)依次通过烟气管道相连接。
一种使用上述CFB锅炉脱硝脱汞装置脱硝脱汞的方法，包括以下步骤：
a、将还原剂储罐(1)内的还原剂通过还原剂输送管路分别输送至布置于温度为800～950℃的分离器(4)入口烟道处的SNCR喷射装置(3)和尾部烟道(6)内300～400℃温度区域处布置的催化剂反应模块(7)上部具有500～900℃温度区间处的SCR喷射装置(5)；
b、还原剂通过SNCR喷射装置(3)喷射至分离器(4)入口烟道处进行选择性非催化还原脱硝反应，同时还原剂通过SCR喷射装置(5)喷射至布置于尾部烟道(6)内参加选择性催化还原脱硝反应，进而实现对锅炉烟气的联合脱硝；
c、催化剂反应模块(7)布置于尾部烟道(6)内具有300～400℃温度区域内，锅炉烟气流经尾部烟道(6)参加SCR脱硝反应的同时实现烟气中单质汞向氧化二价汞的转化；
d、锅炉烟气经过CFB锅炉(2)、分离器(4)、尾部烟道(6)、烟气处理装置(8)被净化后由烟囱(9)排出，烟气中NOX依次参加分离器(4)处SNCR脱硝反应和尾部烟道(6)处SCR脱硝反应被联合脱除，烟气流经尾部烟道(6)内催化剂反应模块(7)参加SCR脱硝反应过程中实现单质汞向二价汞的转化，最后烟气流经烟气处理装置(8)时脱除烟尘、SO2和颗粒汞、氧化二价汞，进而实现污染物的协同脱除。
进一步优选方案，所述的催化剂反应模块(7)为添加有汞转化剂的催化剂反应模块。
所述的汞转化剂为金属氧化物V2O5、Fe2O3、CuO、Cr2O3、Mn2O3或NiO中的任意一种或几种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、整个装置采用SNCR+SCR联合脱硝，相比单纯的SCR脱硝，催化剂需求量较少，系统初期整体投资小、后期运行维护费用低；
2、整个装置中尾部烟道催化剂上部SCR喷射装置的增加，相比单纯的SNCR脱硝，使整个装置的脱硝效率提高，氨逃逸浓度大大降低，可长期稳定确保大气污染物NOX浓度的超低达标排放；
3、整个装置具有污染物协同脱除的能力，装置中无需增加专门的脱汞装置，通过整套装置实现对汞的转换与脱除，控制污染物达标排放的同时降低了整个装置的投资成本，具有较好的经济性和环保性。
附图说明
图1是本发明的结构及流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例一种CFB锅炉脱硝脱汞装置，包括还原剂储罐1、CFB锅炉2、SNCR喷射装置3、分离器4、SCR喷射装置5、尾部烟道6、催化剂反应模块7、烟气处理装置8和烟囱9；所述的还原剂储罐1通过还原剂输送管路与SNCR喷射装置3和SCR喷射装置5连接；所述的SNCR喷射装置3固定接于分离器4的入口烟道处，SCR喷射装置5固定接于尾部烟道6壁上；所述的催化剂反应模块7布置于尾部烟道6内与烟道壳体固定；所述的CFB锅炉2、分离器4、尾部烟道6、烟气处理装置8和烟囱9依次通过烟气管道相连接。
一种使用上述CFB锅炉脱硝脱汞装置脱硝脱汞的方法，包括以下步骤：
a、将还原剂储罐1内的还原剂通过还原剂输送管路分别输送至布置于温度为800～950℃的分离器4入口烟道处的SNCR喷射装置3和尾部烟道6内300～400℃温度区域处布置的催化剂反应模块7上部具有500～900℃温度区间处的SCR喷射装置5；
b、还原剂通过SNCR喷射装置3喷射至分离器4入口烟道处进行选择性非催化还原脱硝反应，同时还原剂通过SCR喷射装置5喷射至布置于尾部烟道6内参加选择性催化还原脱硝反应，进一步提高前端SNCR脱硝反应的脱硝效率，大大降低氨逃逸浓度，进而实现对锅炉烟气的联合脱硝；
c、催化剂反应模块7布置于尾部烟道6内具有300～400℃温度区域内，锅炉烟气流经尾部烟道6参加SCR脱硝反应的同时实现烟气中单质汞向氧化二价汞的转化；
d、锅炉烟气经过CFB锅炉2、分离器4、尾部烟道6、烟气处理装置8被净化后由烟囱9排出，烟气中NOX依次参加分离器4处SNCR脱硝反应和尾部烟道6处SCR脱硝反应被联合脱除，烟气流经尾部烟道6内催化剂反应模块7参加SCR脱硝反应过程中实现单质汞向二价汞的转化，最后烟气流经烟气处理装置8时脱除烟尘、SO2和颗粒汞、氧化二价汞，进而实现污染物的协同脱除。
本实施例中，所述的催化剂反应模块(7)为添加有汞转化剂的催化剂反应模块。
所述的汞转化剂为金属氧化物V2O5、Fe2O3、CuO、Cr2O3、Mn2O3或NiO中的任意一种或几种，通过改变汞转化剂的添加量达到对催化剂反应模块(7)配方的调整，进而控制汞的转化率。

Claims (4)

1.一种CFB锅炉脱硝脱汞装置，其特征是：包括还原剂储罐(1)、CFB锅炉(2)、SNCR喷射装置(3)、分离器(4)、SCR喷射装置(5)、尾部烟道(6)、催化剂反应模块(7)、烟气处理装置(8)和烟囱(9)；所述的还原剂储罐(1)通过还原剂输送管路与SNCR喷射装置(3)和SCR喷射装置(5)连接；所述的SNCR喷射装置(3)固定接于分离器(4)的入口烟道处，SCR喷射装置(5)固定接于尾部烟道(6)壁上；所述的催化剂反应模块(7)布置于尾部烟道(6)内与烟道壳体固定；所述的CFB锅炉(2)、分离器(4)、尾部烟道(6)、烟气处理装置(8)和烟囱(9)依次通过烟气管道相连接。
2.一种使用权利要求1所述CFB锅炉脱硝脱汞装置脱硝脱汞的方法，其特征是：包括以下步骤：
a、将还原剂储罐(1)内的还原剂通过还原剂输送管路分别输送至布置于温度为800～950℃的分离器(4)入口烟道处的SNCR喷射装置(3)和尾部烟道(6)内300～400℃温度区域处布置的催化剂反应模块(7)上部具有500～900℃温度区间处的SCR喷射装置(5)；
b、还原剂通过SNCR喷射装置(3)喷射至分离器(4)入口烟道处进行选择性非催化还原脱硝反应，同时还原剂通过SCR喷射装置(5)喷射至布置于尾部烟道(6)内参加选择性催化还原脱硝反应，进而实现对锅炉烟气的联合脱硝；
c、催化剂反应模块(7)布置于尾部烟道(6)内具有300～400℃温度区域内，锅炉烟气流经尾部烟道(6)参加SCR脱硝反应的同时实现烟气中单质汞向氧化二价汞的转化；
d、锅炉烟气经过CFB锅炉(2)、分离器(4)、尾部烟道(6)、烟气处理装置(8)被净化后由烟囱(9)排出，烟气中NOX依次参加分离器(4)处SNCR脱硝反应和尾部烟道(6)处SCR脱硝反应被联合脱除，烟气流经尾部烟道(6)内催化剂反应模块(7)参加SCR脱硝反应过程中实现单质汞向二价汞的转化，最后烟气流经烟气处理装置(8)时脱除烟尘、SO2和颗粒汞、氧化二价汞，进而实现污染物的协同脱除。
3.根据权利要求2所述脱硝脱汞的方法，其特征是：所述的催化剂反应模块(7)为添加有汞转化剂的催化剂反应模块。
4.根据权利要求3所述脱硝脱汞的方法，其特征是：所述的汞转化剂为金属氧化物V2O5、Fe2O3、CuO、Cr2O3、Mn2O3或NiO中的任意一种或几种。
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