CN107020008B - 一种循环流化床锅炉脱硝系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种循环流化床锅炉脱硝系统及方法。包括物料存储系统和物料输送系统，所述物料存储系统主要由人工投料平台、存储料仓、气力输送系统组成，输送罗茨鼓风机通过输送管道依次连接第一旋转供料器，所述第一旋转供料器的上部连接抽气室，抽气室的上部连接存储料仓的下端，物料经过第一加速室的加速后送往分配器和喷枪。有益效果是：经过改造后，通过采用尿素颗粒脱硝系统，其运行和投资费用最低，并且其占地面积很小，不存在危险性，锅炉排放烟气中NOx排污总量将明显降低，锅炉的NOx排放量将降低到200mg/m3以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种锅炉脱硝装置，特别涉及一种循环流化床锅炉脱硝系统及方法。
背景技术
根据新发布的《锅炉大气污染物排放标准》GB 13271—2014中的相关规定，火力发电锅炉NOx排放浓度应执行特别排放限值：200mg/m3。这就要求企业对10吨循环流化床锅炉进行脱硝改造；其中，选择性非催化还原法（SNCR）技术是一种不用催化剂，在850～1150℃范围内还原NOx的方法，还原剂常用氨或尿素。该方法是把含有NHx基的还原剂喷入炉膛温度为850～1100℃的区域后，迅速热分解成NH3和其他副产物，随后NH3与烟气中的NOx进行反应而生成N2。典型的SNCR系统由还原剂储槽、多层还原剂喷入装置及相应的控制系统组成。其主要反应式如下
(1)
(2)
还原剂喷入系统必须将还原剂喷到炉膛内最有效的部位，因为NOx的分布在炉膛对流断面上是经常变化的，如果喷入控制点太少或锅炉整个断面上喷氨不均匀，则会出现较高的氨逸出量。由于喷入量和喷入区域非常复杂，要做到很好的调节也是困难的。为保证脱硝反应能以最少的喷NH3量达到最好的还原效果，必须设法使NH3与烟气良好地混合。若喷入的NH3不充分反应，则泄露的NH3不仅会使烟气中的飞灰沉积在锅炉尾部的受热面上，而且遇到SO3会生成铵盐，对回转式空预器可能造成堵塞和腐蚀。
SNCR脱硝技术对反应温度要求十分严格，对锅炉燃料变化适应性稍差；但SNCR脱硝系统简单，只需在现有的燃煤锅炉的基础上增加氨或尿素储槽以及氨或尿素喷射装置及其喷射口即可；不需要催化剂，运行成本相对较低。
影响SNCR还原NO的化学反应效率的主要因素是温度对SNCR的还原反应的影响、还原剂停留时间、还原剂类型。运行正常状态的氨逃逸率在3~5ppm，若运行状态不佳，则氨逃逸率显著增加，NH3泄漏可达5~20ppm。
(2)选择性催化还原SCR法
选择性催化还原法（SCR）是指在催化剂的作用下，利用还原剂（如NH3或尿素）“有选择性”的与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。选择性催化还原系统中，一般由氨的储存系统、氨和空气的混和系统、氨喷入系统、反应器系统及监测控制系统等组成，燃煤电厂SCR反应器大多安装在锅炉省煤器与空预器之间，因为此区间的烟温刚好适合SCR脱硝还原反应，氨则喷射于省煤器与SCR反应器之间烟道内的适当位置，使其与烟气混合后在反应器内与NOx反应。
SCR脱硝技术适应性强，特别适合我国锅炉负荷变动频繁的特点；对新建锅炉有较好的适用性；对于老锅炉改造，要视锅炉尾部有无适当地改造空间而定，比如省煤器和空预器之间是否有足够的烟道等；对烟气NOx排放浓度要求很高的区域比较适用。SCR脱硝技术脱硝效率高，一般在60%~90%之间，NOx排放浓度可降至100mg/m3左右；该技术较成熟，应用广泛。SCR催化剂床层在烟道里的布置按在除尘器前和除尘器后有两种布置方法。SCR催化剂床层布置在除尘器前方式存在积灰影响效率问题；SCR催化剂床层布置在除尘器后需要增加换热流程，增加了占地和流程的复杂程度。
在SCR法中脱硝催化剂的投资约占整个SCR投资的30％～40％。采用高温催化剂，反应温度一般为300℃～400℃，催化剂以TiO2为载体，主要活性成分为V2O5-WO3（MoO3）等金属氧化物。催化剂具有较高的选择性，一般两年需要再生处理一次。再生处理主要是把重金属从催化剂中重新溶出，恢复催化剂活性，再生处理会产生少量废水，催化剂寿命到期后会产生固废影响。另外，SCR 法脱硝催化剂也是二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂，选用SCR法脱硝在工程上还有其他一些需要考虑的问题。
还原剂在工艺系统中会产生NH3逃逸和泄漏，一般SCR法氨的逃逸量控制在3~5ppm，否则会对下游的空气预热器的安全运行和环境空气带来不利影响。另外，脱硝装置需要布置催化床前分布器和催化床层，形成比较高的烟道阻力，会增加锅炉运行的能量消耗，其能量消耗占发电量的0.5%左右。
SCR的一次投资较高，在100～300元/kW范围。根据脱硝效率的不同要求，投资费用存在一定差别。其中，催化剂占整个脱硝系统的投资比例按30%～40%计，目前国产催化剂价格3.5万元/m3。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种循环流化床锅炉脱硝系统及方法。
其技术方案是：包括物料存储系统和物料输送系统，所述物料存储系统主要由人工投料平台（15）、存储料仓（4）、气力输送系统组成，人工投料平台（15）通过气力输送系统连接到存储料仓（4），气力输送系统包括负压气管（2）和二次风吸料罗茨鼓风机（7），负压气管（2）的一端连接到二次风吸料罗茨鼓风机（7），另一端连接到存储料仓（4）上端的负压脉冲除尘器（1），通过负压将物料吸入存储料仓（4）中；
所述物料输送系统包括输送罗茨鼓风机（8）、抽气室（9）、第一旋转供料器（10）、第一加速室（11）、输送管道（12）、分配器（17）、喷枪（18），所述输送罗茨鼓风机（8）通过输送管道（12）依次连接第一旋转供料器（10），所述第一旋转供料器（10）的上部连接抽气室（9），抽气室（9）的上部连接存储料仓（4）的下端，物料经过第一加速室（11）的加速后送往分配器（17）和喷枪（18）。
上述第一旋转供料器（10）连接第二旋转供料器（13），且第二旋转供料器（13）的上部设有第二加速室（14），将第一加速室（11）的物料再次加速。
上述负压脉冲除尘器（1）连接二次风吸料罗茨鼓风机（7），抽取一部分低温烟气直接送入锅炉内，或与一次风或二次风混合后送入锅炉内，形成烟气再循环系统。
上述存储料仓（4）内设有料位计（3）。
再循环烟气量与不采用烟气再循环时的烟气量之比为10～20%。
人工投料平台（15）上设有第三旋转供料器（16）。
本发明提到的一种循环流化床锅炉脱硝系统的使用方法，包括以下步骤：
一、接收和储存尿素颗粒：操作人员在人工投料平台（15）进行尿素颗粒的投料，尿素颗粒装入第三旋转供料器（16），同时，二次风吸料罗茨鼓风机（7）通过负压气管（2）连接到存储料仓（4）上端的负压脉冲除尘器（1），负压脉冲除尘器（1）的下端通过管道连接到第三旋转供料器（16），通过负压将尿素颗粒吸入存储料仓（4）中；
二、尿素颗粒的计量：通过在存储料仓（4）中的料位计（3）对尿素颗粒进行计量，
三、尿素颗粒的气力输送系统：存储料仓（4）中的尿素颗粒通过管道连接到抽气室（9），经过第一旋转供料器（10）、第一加速室（11）后，再通过输送罗茨鼓风机（8）和输送管道（12）将尿素颗粒输送至喷枪系统；
四、尿素颗粒的喷枪系统：喷枪系统包括分配器（17）和喷枪（18），尿素颗粒通过分配器（17）输送至各个喷枪；
五、尿素颗粒与烟气混合进行脱硝反应：通过喷枪（18），直接喷入炉膛温度为850～1100℃的区域后，迅速热分解成NH3和其他副产物，随后NH3与烟气中的NOx进行反应而生成N2，实现脱硝。
本发明的有益效果是：经过改造后，通过采用尿素颗粒脱硝系统，其运行和投资费用最低，并且其占地面积很小，不存在危险性，锅炉排放烟气中NOx排污总量将明显降低，锅炉的NOx排放量将降低到200mg/ m3以下，达到国家标准和地方规定要求的排放指标，将会使当地的环境质量显著改善，具有显著的环保效益；
另外，采用的尿素颗粒在850～1100℃的区域会直接气化，有较高的还原效果，并且需要的反应温度比SNCR要低，使用的还原剂数量相对小得多。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
上图中：负压脉冲除尘器（1）、负压气管（2）、料位计（3）、存储料仓（4）、手动检修阀（5）、螺旋计量秤（6）、二次风吸料罗茨鼓风机（7）、输送罗茨鼓风机（8）、抽气室（9）、第一旋转供料器（10）、第一加速室（11）、输送管道（12）、第二旋转供料器（13）、第二加速室（14）、人工加料平台（15）、第三旋转供料器（16）、分配器（17）、喷枪（18）。
具体实施方式
结合附图1，对本发明作进一步的描述：
其技术方案是：包括物料存储系统和物料输送系统，所述物料存储系统主要由人工投料平台（15）、存储料仓（4）、气力输送系统组成，人工投料平台（15）通过气力输送系统连接到存储料仓（4），气力输送系统包括负压气管（2）和二次风吸料罗茨鼓风机（7），负压气管（2）的一端连接到二次风吸料罗茨鼓风机（7），另一端连接到存储料仓（4）上端的负压脉冲除尘器（1），通过负压将物料吸入存储料仓（4）中；
所述物料输送系统包括输送罗茨鼓风机（8）、抽气室（9）、第一旋转供料器（10）、第一加速室（11）、输送管道（12）、分配器（17）、喷枪（18），所述输送罗茨鼓风机（8）通过输送管道（12）依次连接第一旋转供料器（10），所述第一旋转供料器（10）的上部连接抽气室（9），抽气室（9）的上部连接存储料仓（4）的下端，物料经过第一加速室（11）的加速后送往分配器（17）和喷枪（18）。
其中，第一旋转供料器（10）连接第二旋转供料器（13），且第二旋转供料器（13）的上部设有第二加速室（14），将第一加速室（11）的物料再次加速。
另外，负压脉冲除尘器（1）连接二次风吸料罗茨鼓风机（7），抽取一部分低温烟气直接送入锅炉内，或与一次风或二次风混合后送入锅炉内，形成烟气再循环系统。
上述存储料仓（4）内设有料位计（3）；再循环烟气量与不采用烟气再循环时的烟气量之比为10～20%，人工投料平台（15）上设有第三旋转供料器（16）。
本发明提到的一种循环流化床锅炉脱硝系统的使用方法，包括以下步骤：
一、接收和储存尿素颗粒：操作人员在人工投料平台（15）进行尿素颗粒的投料，尿素颗粒装入第三旋转供料器（16），同时，二次风吸料罗茨鼓风机（7）通过负压气管（2）连接到存储料仓（4）上端的负压脉冲除尘器（1），负压脉冲除尘器（1）的下端通过管道连接到第三旋转供料器（16），通过负压将尿素颗粒吸入存储料仓（4）中；
二、尿素颗粒的计量：通过在存储料仓（4）中的料位计（3）对尿素颗粒进行计量，
三、尿素颗粒的气力输送系统：存储料仓（4）中的尿素颗粒通过管道连接到抽气室（9），经过第一旋转供料器（10）、第一加速室（11）后，再通过输送罗茨鼓风机（8）和输送管道（12）将尿素颗粒输送至喷枪系统；
四、尿素颗粒的喷枪系统：喷枪系统包括分配器（17）和喷枪（18），尿素颗粒通过分配器（17）输送至各个喷枪；
五、尿素颗粒与烟气混合进行脱硝反应：通过喷枪（18），直接喷入炉膛温度为850～1100℃的区域后，迅速热分解成NH3和其他副产物，随后NH3与烟气中的NOx进行反应而生成N2，实现脱硝。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本发明加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (3)
1.一种循环流化床锅炉脱硝系统，其特征是：包括物料存储系统和物料输送系统，所述物料存储系统主要由人工投料平台（15）、存储料仓（4）、气力输送系统组成，人工投料平台（15）通过气力输送系统连接到存储料仓（4），气力输送系统包括负压气管（2）和二次风吸料罗茨鼓风机（7），负压气管（2）的一端连接到二次风吸料罗茨鼓风机（7），另一端连接到存储料仓（4）上端的负压脉冲除尘器（1），通过负压将物料吸入存储料仓（4）中；
所述物料输送系统包括输送罗茨鼓风机（8）、抽气室（9）、第一旋转供料器（10）、第一加速室（11）、输送管道（12）、分配器（17）、喷枪（18），所述输送罗茨鼓风机（8）通过输送管道（12）依次连接第一旋转供料器（10），所述第一旋转供料器（10）的上部连接抽气室（9），抽气室（9）的上部连接存储料仓（4）的下端，物料经过第一加速室（11）的加速后送往分配器（17）和喷枪（18）；
所述第一旋转供料器（10）连接第二旋转供料器（13），且第二旋转供料器（13）的上部设有第二加速室（14），将第一加速室（11）的物料再次加速；
所述负压脉冲除尘器（1）连接二次风吸料罗茨鼓风机（7），抽取一部分低温烟气直接送入锅炉内，或与一次风或二次风混合后送入锅炉内，形成烟气再循环系统；
所述存储料仓（4）内设有料位计（3）；
人工投料平台（15）上设有第三旋转供料器（16）。
2.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉脱硝系统，其特征是：再循环烟气量与不采用烟气再循环时的烟气量之比为10～20%。
3.一种如权利要求1或2中所述的循环流化床锅炉脱硝系统的使用方法，其特征是包括以下步骤：
一、接收和储存尿素颗粒：操作人员在人工投料平台（15）进行尿素颗粒的投料，尿素颗粒装入第三旋转供料器（16），同时，二次风吸料罗茨鼓风机（7）通过负压气管（2）连接到存储料仓（4）上端的负压脉冲除尘器（1），负压脉冲除尘器（1）的下端通过管道连接到第三旋转供料器（16），通过负压将尿素颗粒吸入存储料仓（4）中；
二、尿素颗粒的计量：通过在存储料仓（4）中的料位计（3）对尿素颗粒进行计量；
三、尿素颗粒的气力输送系统：存储料仓（4）中的尿素颗粒通过管道连接到抽气室（9），经过第一旋转供料器（10）、第一加速室（11）后，再通过输送罗茨鼓风机（8）和输送管道（12）将尿素颗粒输送至喷枪系统；
四、尿素颗粒的喷枪系统：喷枪系统包括分配器（17）和喷枪（18），尿素颗粒通过分配器（17）输送至各个喷枪；
五、尿素颗粒与烟气混合进行脱硝反应：通过喷枪（18），直接喷入炉膛温度为850～1100℃的区域后，迅速热分解成NH3和其他副产物，随后NH3与烟气中的NOx进行反应而生成N2，实现脱硝。
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