CN208750749U - CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统。所述系统包括CHi还原剂供给系统和NHi还原剂供给系统，以及设置在锅炉燃烧器上部的1300℃区域内双介质喷嘴；双介质喷嘴的气体输入端连接CHi还原剂供给系统输出的CHi气态还原剂，液体输入端连接NHi还原剂供给系统输出的NHi还原剂。本实用新型所述的系统，结构简单，设计合理，混合充分，脱硝效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃煤锅炉脱硝技术，具体为CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统。
背景技术
燃煤锅炉炉内NOx减排技术包括低氮燃烧器技术、再燃技术和SNCR技术。随着安全、环保、经济指标的提高，需要新的更加安全高效的炉内脱硝技术。
再燃技术是在锅炉燃烧器上部1300℃附近区域，喷入再燃燃料，利用再燃燃料产生的CH1、CH2和CH3等将燃烧生成的NO还原。图1是再燃技术的区域分布图，图2为通过机理分析得到的NO减排效果，当初始NO浓度430ppm时，减排后NO浓度156ppm，脱硝效率63.7％。通常再燃燃料多选用CH4，CH4作为再燃燃料输入的热量为锅炉输入燃料总热量的20％，因此再燃燃料消耗大，运行费用高。
SNCR技术在锅炉炉膛上部1000℃附近区域，喷入尿素等氨基还原剂，利用尿素等产生NH2等将NOx还原。图3是SNCR技术的区域分布图，图4为通过机理分析得到的NO减排效果，当初始浓度420ppm时，减排后NO浓度81ppm,脱硝效率80.7％。SNCR技术中，尿素等还原剂的耗量相对于再燃技术中，CH4等还原剂的耗量要低得多。SNCR技术的减排效果依赖反应区温度，图5是尿素喷入炉膛内1300℃的区域分布图，图6是其效果，可见NO由420ppm增长到456ppm，不降反升。
目前的再燃技术和SNCR技术工程实施相互独立，各自有独立的物理空间和独立的工作温度窗口。存在再燃燃料消耗量大；各种还原剂及烟气在各自区段内停留时间短，混合不充分，脱硝效果不能充分发挥等问题。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统，结构简单，设计合理，混合充分，脱硝效率高。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统，包括CHi还原剂供给系统和NHi还原剂供给系统，以及设置在锅炉燃烧器上部的1300℃区域内双介质喷嘴；双介质喷嘴的气体输入端连接CHi还原剂供给系统输出的CHi气态还原剂，液体输入端连接NHi还原剂供给系统输出的NHi还原剂。
优选的，所述的NHi还原剂供给系统包括依次连接的NHi液态还原剂储罐，计量模块和分配模块；分配模块的输出端分别连接设置有双介质喷嘴的还原剂喷枪，还原剂喷枪伸入锅炉设置；CHi还原剂供给系统通过分配模块分别连接还原剂喷枪。
进一步的，所述的NHi还原剂供给系统还包括连接在计量模块上的稀释系统，稀释系统包括稀释水存储装置和设置在稀释水存储装置输出管路上的稀释流量指示计和稀释流量变送器。
进一步的，所述的NHi液态还原剂储罐上设置有循环系统，循环系统的主路上连接计量模块，回路上设置NHi还原剂流量指示计和NHi还原剂流量变送器。
优选的，所述的CHi还原剂供给系统包括CHi气态还原剂存储装置和设置在CHi气态还原剂存储装置输出管路上的压力计。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型所述的系统，在锅炉燃烧器上部1300℃区域，通过双介质喷嘴，将CHi及NHi还原剂同时喷入炉内NO高浓度区，将燃烧生成的NO还原为N2。在CHi的保护下，NHi与O2的反应可以忽略。NHi主要发生与NO的还原反应。在NO初始浓度相似，CHi还原剂耗量大幅降低，反应时间相同的条件下，CHi及NHi还原剂协同脱硝的效率达到89％，比单独用CHi作为还原剂时的脱硝效率提高25.3％；同时能够将NHi还原剂使用在1300℃区域，使得本来降低的效率得到了提高，获得更高的脱硝效果。
附图说明
图1为现有技术中再燃技术的区域分布图。
图2为现有技术中再燃技术的NO减排效果图。
图3为现有技术中SNCR技术的区域分布图。
图4为现有技术中SNCR技术的NO减排效果图。
图5为现有技术中炉膛内1300℃喷入NHi还原剂喷射的区域分布图。
图6为现有技术中炉膛内1300℃喷入NHi还原剂的减排效果图。
图7为本实用新型CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统结构示意图。
图8为本实用新型CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统的减排效果图。
图中：NHi液态还原剂储罐1，计量模块2，分配模块3，还原剂喷枪4，循环系统5，稀释水存储装置6，CHi气态还原剂存储装置7，锅炉8，协同脱硝区域9。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
本实用新型CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统，包括CHi还原剂供给系统和NHi还原剂供给系统，以及设置在锅炉燃烧器上部的1300℃区域内双介质喷嘴；双介质喷嘴的气体输入端连接CHi还原剂供给系统输出的CHi气态还原剂，液体输入端连接NHi还原剂供给系统输出的NHi还原剂。如图7所示，NHi还原剂供给系统包括依次连接的NHi液态还原剂储罐1，计量模块2和分配模块3；分配模块3的输出端分别连接设置有双介质喷嘴的还原剂喷枪4，还原剂喷枪4伸入锅炉设置；CHi还原剂供给系统通过分配模块3分别连接还原剂喷枪4。NHi还原剂供给系统还包括连接在计量模块2上的稀释系统，稀释系统包括稀释水存储装置6和设置在稀释水存储装置输出管路上的稀释流量指示计和稀释流量变送器。NHi液态还原剂储罐1上设置有循环系统5，循环系统5的主路上连接计量模块，回路上设置NHi还原剂流量指示计和NHi还原剂流量变送器。CHi还原剂供给系统包括CHi气态还原剂存储装置7和设置在CHi气态还原剂存储装置输出管路上的压力计。
CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统使用方法为：在锅炉燃烧器上部的1300℃区域内，同时将CHi还原剂及NHi还原剂同时喷入炉内NO高浓度区，将燃烧生成的NO还原为N2，完成协同脱硝。
CHi还原剂的质量在两种混合物总质量中的占比大于80％，CHi还原剂由至少包括CH4、C2H6或C3H8的气态物质提供，NHi还原剂由至少包括氨水或尿素溶液的液态物质提供，CHi还原剂及NHi还原剂同时喷入时采用双介质喷嘴一同喷入，CHi还原剂作为NHi还原剂的雾化介质。
在CHi及NHi还原剂协同脱除NOx工艺中，本实用新型所述系统使用时，如图7所示，溶液态NHi还原剂经高倍率的循环系统5进入计量模块2，经稀释水混合后进入分配模块3。气态CHi还原剂经分配模块3后，与稀释后的溶液态NHi还原剂一起进入还原剂喷枪4，在还原剂喷枪4的双介质雾化喷嘴处，气态CHi还原剂将溶液态NHi还原剂雾化为设计尺寸的小液滴后，气态CHi还原剂与NHi还原剂小液滴共同进入锅炉内，与NO发生还原反应，以降低锅炉NOx排放。
本实用新型CHi及NHi协同的锅炉烟气脱硝系统，利用还原剂协同脱硝，在锅炉燃烧器上部1300℃区域，通过双介质喷嘴，将CHi及NHi还原剂同时喷入炉内NO高浓度区，将燃烧生成的NO还原为N2。在CHi的保护下，NHi与O2的反应可以忽略。NHi主要发生与NO的还原反应。图8是机理分析得到的CHi及NHi还原剂协同脱硝的效果。当初始浓度440ppm时，减排后NO浓度45ppm。可见：在NO初始浓度相似，还原剂用量相同，反应温度相同，反应时间相同的条件下，CHi及NHi还原剂协同脱硝的效率达到89％，比单独用CHi作为还原剂时的脱硝效率提高25.3％。CHi与NHi的混合比例须根据当地的烟气中NO、CO、O2等成分计算确定，一般来说CHi还原剂的质量在两种混合物总质量中的占比大于80％。
其中的CHi还原剂：以CH4作为再燃燃料为例，再燃脱硝过程中，CH4会产生中间产物CH、CH2、CH3等，与NO发生如下反应：
k1＝1×108；k2＝1.4×106e-550/T；k3＝2×105
因此将能够产生CH、CH2、CH3的还原剂称为CHi还原剂。
其中的NHi还原剂：以NH3作为还原剂为例，SNCR过程中，NH3会产生中间产物NH2，进而还原NO生成N2。反应路径及反应方程式如下：
因此将能够产生NH2、NH的还原剂称为NHi还原剂。
在此过程中的CHi可以是CH4、C2H6、C3H8等气态物质提供。NHi可以是氨水、尿素溶液等液态物质提供。气态物质除了能够提供CHi还原NOx，在还原剂的喷射过程中，还起到雾化介质的作用，将氨水、尿素溶液等液态物质雾化。
需要指出的是，上述脱硝效率是通过机理分析得理论计算结果，实际工程中由于混合扩散、传热传质等过程的影响，脱硝效率比上述机理分析得到的脱硝效果低。但是通过上述理论分析，我们仍然可以得到如下定性结论：在实际工程中，CHi及NHi还原剂协同脱硝效率高于单独用CHi或NHi作为还原剂时的脱硝效率。
Claims (5)
1.CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，包括CHi还原剂供给系统和NHi还原剂供给系统，以及设置在锅炉燃烧器上部的1300℃区域内双介质喷嘴；双介质喷嘴的气体输入端连接CHi还原剂供给系统输出的CHi气态还原剂，液体输入端连接NHi还原剂供给系统输出的NHi还原剂。
2.根据权利要求1所述的CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，所述的NHi还原剂供给系统包括依次连接的NHi液态还原剂储罐(1)，计量模块(2)和分配模块(3)；分配模块(3)的输出端分别连接设置有双介质喷嘴的还原剂喷枪(4)，还原剂喷枪(4)伸入锅炉设置；CHi还原剂供给系统通过分配模块(3)分别连接还原剂喷枪(4)。
3.根据权利要求2所述的CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，所述的NHi还原剂供给系统还包括连接在计量模块(2)上的稀释系统，稀释系统包括稀释水存储装置(6)和设置在稀释水存储装置输出管路上的稀释流量指示计和稀释流量变送器。
4.根据权利要求2所述的CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，所述的NHi液态还原剂储罐(1)上设置有循环系统(5)，循环系统(5)的主路上连接计量模块，回路上设置NHi还原剂流量指示计和NHi还原剂流量变送器。
5.根据权利要求1或2所述的CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，所述的CHi还原剂供给系统包括CHi气态还原剂存储装置(7)和设置在CHi气态还原剂存储装置输出管路上的压力计。
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| CN201821298764.3U CN208750749U (zh) | 2018-08-13 | 2018-08-13 | CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN109045971A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-21 | 中国华能集团有限公司 | CHi与NHi协同的锅炉烟气脱硝方法及系统 |
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2018
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