CN106322416A - 一种π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置 - Google Patents

一种π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置 Download PDF

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Abstract

一种π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，包括在π型煤粉锅炉尾部烟道内沿烟气流动方向依次设置的屏式受热面、导流板、整流格栅、活性催化材料、低温再热器和低温过热器；利用π型煤粉锅炉尾部烟道中的空间，布置活性催化材料，利用低氧燃烧产生的CO还原NOx，并将过量的CO氧化为CO2，在有效降低NOx排放的同时，提高锅炉热效率。本发明不采用容易出现二次污染的重金属氧化物催化剂，不影响锅炉的正常运行，不增加运行成本，改造投资低，配合低氧燃烧技术，有效降低尾部烟道出口氮氧化物排放，同时解决了低氧燃烧容易出现的锅炉效率下降问题，可以用于现有π型煤粉锅炉的环保改造，也可以用于新建π型煤粉锅炉的设计。

Description

一种π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置
技术领域
本发明涉及一种煤粉锅炉NOx和CO催化脱除装置，属于燃煤发电环保技术领域。
背景技术
我国已决定加快燃煤电厂升级改造，在全国范围内推广超低排放。氮氧化物(NOx)是燃煤电厂主要的大气污染物，也是电厂污染物控制的重点。
π型煤粉锅炉是我国电站锅炉的主要结构形式。π型煤粉锅炉的脱硝方法主要采用低氮燃烧技术结合选择性催化还原脱硝技术(SCR)的工艺路线。该技术路线的脱硝效率可以达到80～90％，但在使用过程中也存在一些问题：
(1)低氮燃烧增大了炉内的欠氧燃烧区，在降低NOx生成的同时增大了CO等不完全燃烧产物的浓度，使锅炉效率出现了一定程度的下降；
(2)SCR技术需要在空气预热器后布设催化剂层，对于空间有限的老机组难度较大，且催化剂也存在成本高、废弃后容易产生二次污染的问题。
针对现有煤粉锅炉脱硝技术的问题，专利201510346985.8提出了一种超低氮氧化物排放的煤粉锅炉。该技术采用深度空气分级，大幅度降低NOx的原始生成量，再利用锅炉受热面表面的活性金属氧化物催化CO还原NO反应，进一步控制NOx的排放。但π型煤粉锅炉处于最优催化反应温度区间的受热面表面积较小，在锅炉运行中也容易出现积灰等现象降低催化效果，因此需要在尾部烟道中增设NO和CO催化脱除装置，有效控制CO和NO的排放量，保证较高的锅炉效率和较高的NOx脱除效率。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，不采用容易出现二次污染的重金属氧化物催化剂，不影响锅炉的正常运行，不增加运行成本，改造投资低，配合低氧燃烧技术，有效降低尾部烟道出口氮氧化物排放，解决了低氮燃烧容易出现的锅炉效率下降问题，可以用于现有π型煤粉锅炉的环保改造，也可以用于新建π型煤粉锅炉的设计。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，包括在π型煤粉锅炉尾部烟道1内沿烟气流动方向依次设置的屏式受热面2、导流板3、整流格栅4、活性催化材料5、低温再热器6和低温过热器7；所述导流板3布置在π型锅炉的转向室中，将高温烟气进行导流，防止流场死区；所述整流格栅4位于活性催化材料5上游，使烟气流场、成份分布更加均匀。
所述π型煤粉锅炉尾部烟道1为整体一个烟道，所述低温再热器6和低温过热器7受热面上游均布置有活性催化材料5。
所述π型煤粉锅炉尾部烟道1分隔为前后双烟道，靠近炉前的烟道中有低温再热器7，靠近炉后的烟道中有低温过热器6，所述整流格栅4和活性催化材料5也分隔为两部分，两部分整流格栅4和活性催化材料5分别依次布置在前烟道的低温过热器7受热面上游和后烟道的低温再热器6受热面上游。
所述活性催化材料5的主要成分为15CrMo、12Cr1MoV或12Cr2MoWVTiB含有多金属成分的合金钢材；活性催化材料5的活性反应温度区间为400～800℃。
活性催化材料结构形式为蜂窝状或波纹板状或圆孔板状，以增大活性反应面积，总表面积不小于50000平方米。
所述导流板3和整流格栅4的主要成分与活性催化材料相同或采用耐高温、耐磨损材料。
所述导流板3能够根据炉内温度情况摆动，调节下游流场。
所述整流格栅4和活性催化材料5处加装吹灰器，防止发生积灰堵塞现象。
通过低氧燃烧手段，炉膛出口处烟气的CO浓度为1000～5000ppm，NO浓度为100～250ppm。
在活性催化材料处，烟气中的少量CO与NO发生反应：2CO+2NO→N2+2CO2，其余CO与O2发生反应：2CO+O2→2CO2；通过活性催化材料的催化作用，CO和NO的排放浓度都降低至100ppm以下。
通过低氧燃烧方式产生的高温烟气经过屏式过热器、高温再热器、低温再热器垂直段等受热面后，进入π型煤粉锅炉的转向室。布置在转向室中的导流板3将烟气进行导流，防止出现流场死区。经导流后的烟气再经过整流格栅4，烟气流场、成份分布更加均匀，有利于后续的催化反应。流过整流格栅4后，烟气中的少量CO与NO发生反应：2CO+2NO→N2+2CO2，其余CO与O2发生反应：2CO+O2→2CO2。
本发明的核心内容是通过在合适的反应温度区间内，利用π型锅炉尾部烟道空间，布置廉价活性催化材料，将低氧燃烧产生的大量CO氧化，大幅度减少低氧燃烧造成的气体不完全燃烧热损失，同时降低尾部NO浓度，大幅度减少SCR催化剂用量和布置空间，降低脱硝成本。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.利用π型锅炉尾部烟道空间，在高温区布置活性催化材料，大幅度降低CO和NOx排放。
2.活性催化材料采用常见的多金属合金钢，降低脱硝成本，更换改造容易，不造成二次污染。
3.将活性催化材料制成规格形式，增大反应表面积，提高CO和NOx脱除效果。
附图说明
图1是本发明实施例1的布置示意图。
图2是本发明实施例2的布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更详细的说明。
实施例1
如图1所示，本实施例一种π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，包括π型煤粉锅炉尾部烟道1，屏式受热面2，导流板3，整流格栅4，活性催化材料5，低温再热器6，低温过热器7等。活性催化材料5布置在低温再热器6受热面上游和低温过热器7受热面上游，形式为蜂窝状，主要成分均为12Cr2MoWVTiB。利用低氧燃烧技术，屏式受热面2处烟气中的CO浓度为3000ppm，NO浓度为200ppm。经过催化反应，CO排放浓度降至100ppm，NO排放浓度降至70ppm。
实施例2
如图2所示，本实施例一种π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，包括π型煤粉锅炉尾部烟道1，屏式受热面2，导流板3，整流格栅4，活性催化材料5，低温过热器6，低温再热器7等。π型煤粉锅炉尾部烟道分隔为前后双烟道，靠近炉前的烟道中有低温再热器7，靠近炉后的烟道中有低温过热器6。整流格栅4、活性催化材料5也分隔为两部分，分别布置在前烟道的低温过热器7受热面前和后烟道的低温再热器6受热面上游。活性催化材料5形式为波纹板状，主要成分均为15CrMo。利用低氧燃烧技术，屏式受热面2处烟气中的CO浓度为2000ppm，NO浓度为200ppm。经过催化反应，CO排放浓度降至100ppm，NO排放浓度降至80ppm。

Claims (10)

1.一种π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，其特征在于：包括在π型煤粉锅炉尾部烟道(1)内沿烟气流动方向依次设置的屏式受热面(2)、导流板(3)、整流格栅(4)、活性催化材料(5)、低温再热器(6)和低温过热器(7)；所述导流板(3)布置在π型锅炉的转向室中，将高温烟气进行导流，防止流场死区；所述整流格栅(4)位于活性催化材料(5)上游，使烟气流场、成份分布更加均匀。
2.根据权利要求1所述的π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，其特征在于：所述π型煤粉锅炉尾部烟道(1)为整体一个烟道，所述低温再热器(6)和低温过热器(7)受热面上游均布置有活性催化材料(5)。
3.根据权利要求1所述的π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，其特征在于：所述π型煤粉锅炉尾部烟道(1)分隔为前后双烟道，靠近炉前的烟道中有低温再热器(7)，靠近炉后的烟道中有低温过热器(6)，所述整流格栅(4)和活性催化材料(5)也分隔为两部分，两部分整流格栅(4)和活性催化材料(5)分别依次布置在前烟道的低温过热器(7)受热面上游和后烟道的低温再热器(6)受热面上游。
4.根据权利要求2或3所述的π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，其特征在于：所述活性催化材料(5)的主要成分为15CrMo、12Cr1MoV或12Cr2MoWVTiB含有多金属成分的合金钢材；活性催化材料(5)的活性反应温度区间为400～800℃。
5.根据权利要求2或3所述的π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，其特征在于：活性催化材料结构形式为蜂窝状或波纹板状或圆孔板状，以增大活性反应面积，总表面积不小于50000平方米。
6.根据权利要求2或3所述的π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，其特征在于：所述导流板(3)和整流格栅(4)的主要成分与活性催化材料相同或采用耐高温、耐磨损材料。
7.根据权利要求2或3所述的π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，其特征在于：所述导流板(3)能够根据炉内温度情况摆动，调节下游流场。
8.根据权利要求2或3所述的π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，其特征在于：所述整流格栅(4)和活性催化材料(5)处加装吹灰器，防止发生积灰堵塞现象。
9.根据权利要求2或3所述的π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，其特征在于：通过低氧燃烧手段，炉膛出口处烟气的CO浓度为1000～5000ppm，NO浓度为100～250ppm。
10.根据权利要求2或3所述的π型煤粉锅炉尾部烟道NOx和CO催化脱除装置，其特征在于：在活性催化材料处，烟气中的少量CO与NO发生反应：2CO+2NO→N2+2CO2，其余CO与O2发生反应：2CO+O2→2CO2；通过活性催化材料的催化作用，CO和NO的排放浓度都降低至100ppm以下。
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