CN206837841U - 一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的sncr脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，包括脱硝辅助添加剂加注系统、氨泵和脱硝喷射装置；脱硝辅助添加剂加注系统包括稀释水罐、辅助添加剂溶解罐、第一输送泵、第二输送泵和氨水储罐，稀释水罐、第一输送泵和氨水储罐通过管路依次连通，辅助添加剂溶解罐、第二输送泵和氨水储罐通过管路依次连通；脱硝喷射装置包括两层以上的喷枪，相邻两层喷枪夹角不为零，氨水储罐和氨泵通过管路连通，氨泵通过管路与所有的喷枪均连通。本实用新型显著改善了由于生物质锅炉炉膛SNCR反应窗口温度低和混合效果差造成的脱硝效率低等问题，可实现超净排放。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，属于环境工程技术领域。
背景技术
我国是能源消耗大国，由于大量使用化石燃料，造成能源短缺和环境恶化等问题，因此可持续、低污染、能耗低的新能源迫在眉睫。生物质能作为一种可持续、低污染的新型燃料，已经在锅炉燃料中占据重要的地位。至2010年，中国生物质能发电装机容量将超过3000MW。
生物质是一种可再生资源，产量大，能够实现CO2的“低排放”，符合低碳经济的要求。生物质与煤粉相比，几乎不含硫，所以烟气中的SO2排放也低于最高的环保要求，但是生物质燃料氮含量为1.2％-2.5％，在锅炉燃烧后烟气中的NOx排放浓度一般在250～350mg/Nm3。所以利用生物质作燃料时锅炉环保措施不用担心硫形成的污染，但需控制处理烟气中NOx造成的污染。随着我国环保形式的严峻，大多数生物质锅炉是按照锅炉火电厂环保要求执行，但通过传统的脱硝工艺要实现＜100mg/Nm3，甚至重点区域超净排放的＜50mg/Nm3有一定的困难。
近年来针对生物质锅炉的脱硝方法大致包括选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction)脱硝工艺SNCR、选择性催化还原法(Selective CatalyticReduction)脱硝工艺SCR、锅炉低氮燃烧改造、氧化法脱硝等。但是这些脱硝方法在生物质锅炉脱硝中应对现在严峻的环保形势都存困难。如下：SNCR脱硝工艺在生物质锅炉中主要的限制因素有脱硝反应窗口温度太低(多为700～850℃，一般SNCR脱硝工艺要求反应窗口温度在800-1050℃)、脱硝喷射区截面积大混合效果差等，并且SNCR脱硝在大多数工业锅炉中的脱硝效率只有30～50％也不能满足现阶段的环保要求。
SCR脱硝工艺在生物质锅炉应用较少的主要限制因素工程造价昂贵，不适合较小的生物质热电厂；其次是由于生物质锅炉烟气中碱性金属离子及含水量过多，会导致SCR催化剂的失活和堵塞，降低催化剂的寿命，增加了运行成本。
锅炉低氮燃烧改造工艺单独运用在生物质锅炉主要限制因素为脱硝效率只有15～30％很难满足现在的环保要求。
氧化法脱硝工艺应用于生物质锅炉主要限制因素是后期被氧化的氮氧化物吸收处理受限。氧化法脱硝是将氧化后氮氧化物通过湿法脱硫工艺的反应塔洗涤吸收，但是生物质锅炉SO2排放较低不需要脱硫设施就可以使SO2达标排放，所以如果要采用氧化法脱硝，那么就必须新建洗涤吸收反应塔，增加了工程造价成本及运行费用。
实用新型内容
为了解决现有技术中脱硝存在的效率低、排放不达标等问题，本实用新型提供一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，可使脱硝效率得到显著的提高，实现超净排放。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，包括脱硝辅助添加剂加注系统、氨泵和脱硝喷射装置；脱硝辅助添加剂加注系统包括稀释水罐、辅助添加剂溶解罐、第一输送泵、第二输送泵和氨水储罐，稀释水罐、第一输送泵和氨水储罐通过管路依次连通，辅助添加剂溶解罐、第二输送泵和氨水储罐通过管路依次连通；脱硝喷射装置包括两层以上的喷枪，相邻两层喷枪夹角不为零，氨水储罐和氨泵通过管路连通，氨泵通过管路与所有的喷枪均连通。
本实用新型专利主要是通过优化SNCR脱硝工艺技术，提高脱硝效率达到控NOx排放的目的。
本申请将原有SNCR脱硝稀释水系统改进为脱硝辅助添加剂加注系统。辅助添加剂溶解罐主要是将辅助添加剂溶解，稀释水罐中的水和辅助添加剂溶解罐中的辅助添加剂溶液分别通过第一输送泵和第二输送泵进入氨水储罐稀释氨水，把20％氨水稀释成6～9％氨水溶液、并且使脱硝辅助添加剂和氨水充分混合，之后所得混合物进入脱硝喷射装置参与脱硝反应，降低脱硝反应的温度窗口，降低生物质锅炉烟气中NOx的排放，提高反应效率。
本申请优选的辅助添加剂(SNCR脱硝辅助添加剂)为碳酸氢钠，进入脱硝喷射装置的辅助添加剂的质量浓度优选为4-6％。
上述相邻两层喷枪夹角不为零指相邻两层喷枪相互之间不平行，呈一定的夹角。
上述利用SNCR脱硝辅助添加剂改善生物质锅炉SNCR脱硝反应温度窗口：通常SNCR脱硝反应温度窗口为800～1050℃，而生物质锅炉炉膛内最高的反应窗口700～850℃，通过本申请SNCR脱硝辅助添加剂可以使SNCR反应温度窗口降低50～100℃。
SNCR脱硝辅助添加剂能够拓宽降低脱硝反应温度窗口主要是因为添加剂提供了脱硝还原反应的中间链式反应中的活性基元提高脱硝反应效率，如脱硝反应中的OH,O,H基元，适量的OH,O,H基元是NOx还原反应的必要条件，所以通过辅助添加剂提供脱硝反应的OH,O,H基元，降低脱硝反应所需的温度窗口并提高脱硝效率。
本申请还通过脱硝喷射位置的优化布置，提高了脱硝喷射的混合效果，从而提高了脱硝反应效率。
申请人经研究发现，影响脱硝反应效率最主要因素有温度和混合效果，而本申请则通过硝辅助添加剂拓宽降低了脱硝反应温度窗口，通过脱硝喷射装置优化布置找到了最佳的脱硝反应区间并显著增强了混合效果。
为了进一步提高还原剂与烟气的混合效果，相邻两层喷枪的夹角为60-120°，进一步优选，相邻两层喷枪的夹角为90°。
为了进一步提高脱硝效率，脱硝喷射装置布置在锅炉二次风口位置。
同一层的喷枪有两排，同一层的两排喷枪之间交错设置，这样能进一步提高混合的均匀性。
通过将脱硝喷枪均匀交错布置在锅炉二次风口位置的方式可以提高脱硝反应区的O基元，并且二次风(风速30～55m/s)可使喷枪口喷入炉膛雾化后氨水小液滴在炉膛能内和烟气充分的混合。
为了提高输送效率，稀释水罐的底部通过管路与第一输送泵连通，辅助添加剂溶解罐的底部通过管路与第二输送泵连通。
为了进一步提高装置的使用稳定性，上述降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，还包括第一回水管和第二回水管，第一回水管一端与稀释水罐的顶部连通、另一端通向第一输送泵和氨水储罐之间的管路，第二回水管一端与辅助添加剂溶解罐的顶部连通、另一端通向第二输送泵和氨水储罐之间的管路。
为了防止堵塞，方便使用，稀释水罐的底部设有第一排水阀，辅助添加剂溶解罐的底部设有第二排水阀。
为了进一步防止堵塞，辅助添加剂溶解罐内的中上部设有溶解平台，这样进一步防止了溶液中颗粒物的存在。进一步优选，溶解平台的周边设有挡板。
本实用新型未提及的技术均参照现有技术。
本实用新型降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置具有如下有益效果：1)通过脱硝辅助添加剂加注系统提供补充SNCR脱硝链式反应的中间活性OH、H基元从而降低脱硝温度窗口的下限，改善了由于生物质锅炉炉膛SNCR反应窗口温度低造成的脱硝效率低等问题；2)通过脱硝喷射装置的优化布置，增强了还原剂与烟气的混合效果，提高了脱硝效率；3)通过本申请的改进可使生物质工业锅炉的脱硝效率得到有效的提高，锅炉烟气NOx的排放浓度得到显著的降低，并且成本造价低。
附图说明
图1为脱硝辅助添加剂加注系统结构示意图；
图2为脱硝喷射装置安装示意图；
图3为脱硝喷射装置安装处的放大示意图；
图4为图3中A-A向视图；
图5为图3中B-B向视图；
图中，1为稀释水罐、2为辅助添加剂溶解罐、3为溶解平台、4为第一输送泵、5为第二输送泵、6为氨水储罐、7为水源、8为排水、9为第一层喷枪、10为第二层喷枪，11为喷枪
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，包括脱硝辅助添加剂加注系统、氨泵和脱硝喷射装置；脱硝辅助添加剂加注系统包括稀释水罐、辅助添加剂溶解罐、第一输送泵、第二输送泵和氨水储罐，稀释水罐的底部、第一输送泵和氨水储罐通过管路依次连通，辅助添加剂溶解罐的底部、第二输送泵和氨水储罐通过管路依次连通；辅助添加剂溶解罐内的中上部设有溶解平台，辅助添加剂溶解罐内的水位高度高于溶解平台，溶解平台的周边设有挡板；稀释水罐的底部设有第一排水阀，辅助添加剂溶解罐的底部设有第二排水阀；脱硝喷射装置包括两层的喷枪，同一层的喷枪有两排，同一层的两排喷枪之间交错设置，两层喷枪的夹角为90°，氨水储罐和氨泵通过管路连通，氨泵通过管路与所有的喷枪均连通。
脱硝喷射装置布置在锅炉二次风口位置。
稀释水罐中的水和辅助添加剂溶解罐中的辅助添加剂溶液分别通过第一输送泵和第二输送泵进入氨水储罐稀释氨水，把20％氨水稀释成6～9％氨水溶液并且使脱硝辅助添加剂和氨水充分混合，之后所得混合物进入脱硝喷射装置参与脱硝反应，降低脱硝反应的温度窗口，降低生物质锅炉烟气中NOx的排放，提高反应效率。
上述辅助添加剂为碳酸氢钠，进入脱硝喷射装置的辅助添加剂的质量浓度为5％。
实施例2
与实施例1基本相同，所不同的是：相邻两层喷枪的夹角为120°。
实施例3
与实施例1基本相同，所不同的是：降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，还包括第一回水管和第二回水管，第一回水管一端与稀释水罐的顶部连通、另一端通向第一输送泵和氨水储罐之间的管路，第二回水管一端与辅助添加剂溶解罐的顶部连通、另一端通向第二输送泵和氨水储罐之间的管路。
上述各实施例通过脱硝辅助添加剂加注系统提供补充SNCR脱硝链式反应的中间活性OH、H基元从而降低脱硝温度窗口的下限(使SNCR反应温度窗口降低50～100℃)，改善了由于生物质锅炉炉膛SNCR反应窗口温度低造成的脱硝效率低等问题；通过脱硝喷射装置的优化布置，增强了还原剂与烟气的混合效果，提高了脱硝效率；均可达到NOx的超净排放(＜50mg/Nm3)。
Claims (10)
1.一种降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，其特征在于：包括脱硝辅助添加剂加注系统、氨泵和脱硝喷射装置；脱硝辅助添加剂加注系统包括稀释水罐、辅助添加剂溶解罐、第一输送泵、第二输送泵和氨水储罐，稀释水罐、第一输送泵和氨水储罐通过管路依次连通，辅助添加剂溶解罐、第二输送泵和氨水储罐通过管路依次连通；脱硝喷射装置包括两层以上的喷枪，相邻两层喷枪夹角不为零，氨水储罐和氨泵通过管路连通，氨泵通过管路与所有的喷枪均连通。
2.如权利要求1所述的降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，其特征在于：相邻两层喷枪的夹角为60-120°。
3.如权利要求2所述的降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，其特征在于：相邻两层喷枪的夹角为90°。
4.如权利要求1-3任意一项所述的降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，其特征在于：脱硝喷射装置布置在锅炉二次风口位置。
5.如权利要求4所述的降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，其特征在于：同一层的喷枪有两排，同一层的两排喷枪之间交错设置。
6.如权利要求1-3任意一项所述的降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，其特征在于：稀释水罐的底部通过管路与第一输送泵连通，辅助添加剂溶解罐的底部通过管路与第二输送泵连通。
7.如权利要求1-3任意一项所述的降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，其特征在于：还包括第一回水管和第二回水管，第一回水管一端与稀释水罐的顶部连通、另一端通向第一输送泵和氨水储罐之间的管路，第二回水管一端与辅助添加剂溶解罐的顶部连通、另一端通向第二输送泵和氨水储罐之间的管路。
8.如权利要求1-3任意一项所述的降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，其特征在于：稀释水罐的底部设有第一排水阀，辅助添加剂溶解罐的底部设有第二排水阀。
9.如权利要求1-3任意一项所述的降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，其特征在于：辅助添加剂溶解罐内的中上部设有溶解平台。
10.如权利要求1-3任意一项所述的降低生物质锅炉烟气中氮氧化物的SNCR脱硝装置，其特征在于：溶解平台的周边设有挡板。
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| CN111482067A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-08-04 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种sncr脱硝技术活性物质添加提效的方法 |
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