CN111804138A - 一种生物质锅炉烟气脱硝系统及其使用工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及烟气排放技术领域，具体涉及一种生物质锅炉烟气脱硝系统及其使用工艺，该系统包括还原脱硝装置、换热装置、第一降温装置、除尘装置、催化脱硝装置、第二降温装置和脱硫装置，生物质锅炉的出烟口连通换热装置的第一进口，换热装置的第一出口连通第一降温装置的进气口，第一降温装置的出气口连通除尘装置的进气口，除尘装置的出气口通过引风机连通换热装置的第二进口，换热装置的第二出口连通催化脱硝装置的进气口，催化脱硝装置的出气口连通第二降温装置的进气口。有益效果：设置换热装置，先使烟气降温，达到布袋进气温度要求，经布袋除尘器除尘后，再使烟气升温，达到SCR脱硝温度，SNCR+SCR联合脱硝，脱硝效率高。

Description

一种生物质锅炉烟气脱硝系统及其使用工艺
技术领域
本发明涉及烟气排放技术领域，具体涉及一种生物质锅炉烟气脱硝系统及其使用工艺。
背景技术
生物质锅炉烟气有如下特点：①炉膛温度差别大，生物质锅炉主要有炉排炉和循环流化床炉，每种炉型又分为中温中压炉、次高温次高压炉、高温高压炉，炉膛温度分别为700~760℃、880~950℃、850~1100℃ ；②生物质中氢元素含量较高，烟气中含水量也高，<p(H20 ) 可达到15 % ~ 30 % ；而燃煤锅炉烟气不会超过10 % ；③烟尘含碱金属质量分数较高，可达8 % 以上；④二氧化硫、氮氧化物浓度低、波动大，燃烧纯生物质时二氧化硫、氮氧化物质量浓度在100~250mg/m3 波动，如燃料中掺杂模板、木材、树皮，烟气中二氧化硫、氮氧化物质量浓度在250〜600mg/m3 波动，瞬时也可达1g/m3 以上。
目前，生物质锅炉主要脱硝方法有低氮燃烧技术，氧化法和还原法。低氮燃烧技术通过调节燃烧空气中的氧含量，降低氮氧化物的产生，所有低氮燃烧技术必须能让锅炉有一个稳定燃烧过程，否则会出现改造效果不明显或燃烧不稳定问题。就生物质锅炉，常用烟气再循环技术。烟气再循环技术有两种流程：①引风机后的烟气直接引到一次风机入口，该方案一次风机无需改动，再循环烟气也不需要抽风机，省电节能，改造简单，氮氧化物浓度可下降20%〜40% ；②引风机后的烟气直接引到炉膛一次风室和二次风室，该方案一次风机需降负荷运行，再循环烟气也需要配备高温抽风机，风压与一次风机相当，该方案增加了运行电耗，改造相对复杂，氮氧化物质量分数可下降25%〜50% 。烟气再循环技术还会出现烟气中二氧化硫污染物浓度升高、含水量升高现象。氧化法主要分为液体强氧化剂与O3氧化法，液体强氧化剂在烟道中容易混合不均匀，且喷枪容易堵塞，造成脱销效果不稳定，且脱硝效率只有60%左右，脱硝后需加吸收塔，形成硝酸盐，增加污水处理负担。O3氧化法脱硝效率能达到90%以上，投资较高，液氧成本较高，不安全，如用制氧机，电耗较大，且后续也要增加吸收塔，增加污水处理费用。还原法主要有SNCR，脱硝效率在20-60%之间，因生物质锅炉炉温变化较大，脱硝效果不稳定，达不到超低排放要求。SCR法广泛应用于燃煤，燃气锅炉。因生物质锅炉烟气中碱金属含量较高，易使催化剂中毒失去活性，如使用SCR法，更换催化剂成本太高。因此，需要一种生物质锅炉烟气脱硝系统及其工艺，以克服上述问题的发生。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种生物质锅炉烟气脱硝系统，包括还原脱硝装置、换热装置、第一降温装置、除尘装置、催化脱硝装置、第二降温装置和脱硫装置，所述还原脱硝装置设置于生物质锅炉内，所述生物质锅炉的出烟口连通所述换热装置的第一进口，所述换热装置的第一出口连通所述第一降温装置的进气口，所述第一降温装置的出气口连通所述除尘装置的进气口，所述除尘装置的出气口通过引风机连通所述换热装置的第二进口，所述换热装置的第二出口连通所述催化脱硝装置的进气口，所述催化脱硝装置的出气口连通所述第二降温装置的进气口，所述第二降温装置的出气口连通所述脱硫装置的进气口。
优选的，所述还原脱硝装置包括贯穿所述生物质锅炉的侧壁设置的SNCR脱硝喷枪，所述SNCR脱硝喷枪的喷嘴位于所述生物质锅炉的炉膛内部。
优选的，所述换热装置包括至少两台换热器，所述至少两台换热器串联。
优选的，所述第一降温装置和第二降温装置均采用省煤器，所述第一降温装置为第一省煤器，所述第二降温装置为第二省煤器。
优选的，所述除尘装置采用布袋除尘器。
优选的，所述催化脱硝装置采用SCR脱硝反应器。
优选的，所述第二降温装置与所述脱硫装置之间设有空气预热器。
优选的，一种生物质锅炉烟气脱硝系统的使用工艺，包括如下步骤：
步骤一、还原脱硝：SNCR脱硝喷枪在锅炉炉膛或旋风分离筒入口适当位置喷入氨水，将烟气中的部分NOx还原为N2，然后经生物质锅炉的出烟口流出，得到还原脱硝烟气；
步骤二、换热降温：步骤一中得到的还原脱硝烟气经换热器的第一进口流入换热器，再经换热器的第一出口流出，然后经第一省煤器的进气口流入第一省煤器，降温后，再经第一省煤器的出气口流出，得到换热降温烟气；
步骤三、除尘：步骤二中得到的换热降温烟气经布袋除尘器的进气口流入布袋除尘器，再经布袋除尘器的出气口流出，得到干净烟气；
步骤四、换热升温：步骤三中得到的干净烟气在引风机的作用下，经换热器的第二进口流入换热器，再经换热器的第二出口流出，得到换热升温烟气；
步骤五、催化脱硝：步骤四得到的换热升温烟气经SCR脱硝反应器的进气口流入SCR脱硝反应器，换热升温烟气中的NOx在催化剂的作用下，被还原剂氨还原成N2和H2O，然后经SCR脱硝反应器的出气口流出，得到催化脱硝烟气；
步骤六、脱硫排放：步骤五得到的催化脱硝烟气经第二省煤器的进气口流入第二省煤器，降温后，经第二省煤器的出气口流出，然后经空气预热器的进气口流入空气预热器，进一步降温后，经空气预热器的出气口流出，再经脱硫装置进行湿法脱硫处理，最后达标排放。
优选的，步骤一中的反应温度在800℃~1100℃，脱硝效率为20-60%，步骤五中的反应温度在320-400℃，脱硝效率≥95%。
本发明实施例的有益效果为：设置换热装置，先使烟气降温，达到布袋进气温度要求，经布袋除尘器使烟气中碱金属粉尘被拦截下来，再使烟气升温，达到SCR脱硝温度，从而使SCR成功运用于生物质锅炉烟气脱硝。SNCR+SCR联合脱硝，脱硝效率高，从而使生物质锅炉烟气脱硝达到超低排放要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：生物质锅炉1，SNCR脱硝喷枪2，第一换热器3，第二换热器4，第一省煤器5，布袋除尘器6，引风机7，SCR脱硝反应器8，第二省煤器9，空气预热器10，脱硫装置11。
具体实施方式
下面将结合发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种生物质锅炉1烟气脱硝系统，包括安装在生物质锅炉1内的还原脱硝装置。还原脱硝装置包括贯穿生物质锅炉1的侧壁安装的SNCR脱硝喷枪2，SNCR脱硝喷枪2的喷嘴位于生物质锅炉1的炉膛内部。生物质锅炉1的出烟口通过管道连通连接换热装置的第一进口，换热装置的第一出口通过管道连通连接第一降温装置的进气口，换热装置包括串联的第一换热器3和第二换热器4。第一降温装置为第一省煤器5。第一省煤器5的出气口通过管道连通连接除尘装置的进气口，除尘装置采用布袋除尘器6。换热装置和第一省煤器5先使烟气降温，达到布袋进气温度要求，经布袋除尘器6使烟气中碱金属粉尘被拦截下来。布袋除尘器6的出气口通过引风机7连通连接换热装置的第二进口，换热装置的第二出口通过管道连通连接催化脱硝装置的进气口，催化脱硝装置采用SCR脱硝反应器8。换热装置再使烟气升温，达到SCR脱硝温度，从而使SCR成功运用于生物质锅炉1烟气脱硝。SNCR+SCR联合脱硝，脱硝效率高。SCR脱硝反应器8的出气口通过管道连通连接第二降温装置的进气口，第二降温装置为第二省煤器9，第二省煤器9的出气口通过管道连通连接空气预热器10的进气口，空气预热器10的出气口通过管道连通连接脱硫装置11的进气口，达标烟气通过脱硫装置11的出气口排出。
本系统的使用工艺，包括如下步骤：
步骤一、还原脱硝：SNCR脱硝喷枪2在锅炉炉膛或旋风分离筒入口适当位置喷入氨水，不使用催化剂，将烟气中的部分NOx还原为N2，反应温度窗口在800℃~1100℃左右，且在烟道内停留时间长，反应充分，主要反应方程如下：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O，2NO+4NH3+2O2→3N2+6H2O，SNCR脱硝效率为20-60%，经生物质锅炉1的出烟口流出，得到还原脱硝烟气；
步骤二、换热降温：步骤一中得到的还原脱硝烟气大约450℃，经管道进入串联的第一换热器3和第二换热器4，第一换热器3和第二换热器4均为列管换热器，高温烟气走管程，低温烟气走壳程，再进入第一省煤器5，降温后，低于200℃，经第一省煤器5的出气口流出，得到换热降温烟气；
步骤三、除尘：步骤二中得到的低于200℃的换热降温烟气经布袋除尘器6的进气口流入布袋除尘器6，换热降温烟气由除尘器下部进气管道经导流板进入灰斗时，由于导流板的碰撞和气体速度的降低等作用，粗粒粉尘将落入灰斗中，其余细小颗粒粉尘随气体进入滤袋室，由于滤料纤维及织物的惯性、扩散、阻隔、钩挂、静电等作用，粉尘被阻留在滤袋内，净化后的气体逸出袋外，经排气管排出，得到干净烟气；滤袋上的积灰采用喷吹脉冲气流的方法去除，从而达到清灰的目的，清除下来的粉尘由排灰装置排走，经过布袋除尘器6后碱金属粉尘被大量拦截下来，除尘率≥99%；
步骤四、换热升温：步骤三中得到的干净烟气在引风机7的作用下，进入串联的第二换热器4和第一换热器3，与步骤二中提到的大约450℃的还原脱硝烟气进行换热，干净烟气升温至320-400℃，达到SCR脱硝温度，从串联的第二换热器4和第一换热器3中流出，得到换热升温烟气；
步骤五、催化脱硝：步骤四得到的换热升温烟气经SCR脱硝反应器8的进气口流入SCR脱硝反应器8，换热升温烟气中的NOx在催化剂的作用下，被还原剂氨还原成N2和H2O，化学反应如下，NOX还原：NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O，NH3氧化：4NH3+3O2→2N2+6H2O，SCR脱硝效率达≥95%，然后经SCR脱硝反应器8的出气口流出，得到催化脱硝烟气；
步骤六、脱硫排放：步骤五得到的催化脱硝烟气经第二省煤器9的进气口流入第二省煤器9，降温至200度以下，经第二省煤器9的出气口流出，然后经空气预热器10的进气口流入空气预热器10，进一步降温到120℃以内，经空气预热器10的出气口流出，再经脱硫装置11进行湿法脱硫处理，进一步净化烟气，最后达到烟气超低排放目的。
本发明实施例的有益效果为：设置换热装置，先使烟气降温，达到布袋进气温度要求，经布袋除尘器使烟气中碱金属粉尘被拦截下来，再使烟气升温，达到SCR脱硝温度，从而使SCR成功运用于生物质锅炉烟气脱硝。SNCR+SCR联合脱硝，脱硝效率高，从而使生物质锅炉烟气脱硝达到超低排放要求。

Claims (9)

1.一种生物质锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，包括还原脱硝装置、换热装置、第一降温装置、除尘装置、催化脱硝装置、第二降温装置和脱硫装置，所述还原脱硝装置设置于生物质锅炉内，所述生物质锅炉的出烟口连通所述换热装置的第一进口，所述换热装置的第一出口连通所述第一降温装置的进气口，所述第一降温装置的出气口连通所述除尘装置的进气口，所述除尘装置的出气口通过引风机连通所述换热装置的第二进口，所述换热装置的第二出口连通所述催化脱硝装置的进气口，所述催化脱硝装置的出气口连通所述第二降温装置的进气口，所述第二降温装置的出气口连通所述脱硫装置的进气口。
2.根据权利要求1所述一种生物质锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，所述还原脱硝装置包括贯穿所述生物质锅炉的侧壁设置的SNCR脱硝喷枪，所述SNCR脱硝喷枪的喷嘴位于所述生物质锅炉的炉膛内部。
3.根据权利要求1所述一种生物质锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，所述换热装置包括至少两台换热器，所述至少两台换热器串联。
4.根据权利要求1所述一种生物质锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，所述第一降温装置和第二降温装置均采用省煤器，所述第一降温装置为第一省煤器，所述第二降温装置为第二省煤器。
5.根据权利要求1所述一种生物质锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，所述除尘装置采用布袋除尘器。
6.根据权利要求1所述一种生物质锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，所述催化脱硝装置采用SCR脱硝反应器。
7.根据权利要求1所述一种生物质锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，所述第二降温装置与所述脱硫装置之间设有空气预热器。
8.一种权利要求1-7任一项所述的生物质锅炉烟气脱硝系统的使用工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、还原脱硝：SNCR脱硝喷枪在锅炉炉膛或旋风分离筒入口适当位置喷入氨水，将烟气中的部分NOx还原为N2，然后经生物质锅炉的出烟口流出，得到还原脱硝烟气；
步骤二、换热降温：步骤一中得到的还原脱硝烟气经换热器的第一进口流入换热器，经换热器的第一出口流出，然后经第一省煤器的进气口流入第一省煤器，降温后，再经第一省煤器的出气口流出，得到换热降温烟气；
步骤三、除尘：步骤二中得到的换热降温烟气经布袋除尘器的进气口流入布袋除尘器，然后经布袋除尘器的出气口流出，得到干净烟气；
步骤四、换热升温：步骤三中得到的干净烟气在引风机的作用下，经换热器的第二进口流入换热器，然后经换热器的第二出口流出，得到换热升温烟气；
步骤五、催化脱硝：步骤四得到的换热升温烟气经SCR脱硝反应器的进气口流入SCR脱硝反应器，换热升温烟气中的NOx在催化剂的作用下，被还原剂氨还原成N2和H2O，然后经SCR脱硝反应器的出气口流出，得到催化脱硝烟气；
步骤六、脱硫排放：步骤五得到的催化脱硝烟气经第二省煤器的进气口流入第二省煤器，降温后，经第二省煤器的出气口流出，然后经空气预热器的进气口流入空气预热器，进一步降温后，经空气预热器的出气口流出，再经脱硫装置进行湿法脱硫处理，最后达标排放。
9.根据权利要求8所述的一种生物质锅炉烟气脱硝系统的使用工艺，其特征在于，步骤一中的反应温度在800℃~1100℃，脱硝效率为20-60%，步骤五中的反应温度在320-400℃，脱硝效率≥95%。
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