CN2865834Y - 一种非选择性催化还原烟气脱硝装置 - Google Patents

Abstract

一种非选择性催化还原烟气脱硝装置，不用喷入还原剂实现烟气脱硝非选择性催化还原，该脱硝装置由锅炉炉膛(1)、水平烟道(2)、尾部烟道(3)、催化反应器(9)相串联构成，在锅炉炉膛(1)内自下至上顺序布置有燃烧器(4)、燃尽风入口(5)、细煤粉喷入口(6)，在尾部烟道(3)后部的催化反应器(9)中设有非选择性催化还原反应催化剂(7)层和氧化催化剂(8)层，氧化催化剂(8)布置在NSCR催化剂(7)的下游，这两种催化剂都布置在催化反应器中，而催化反应器布置在锅炉的尾部烟道(3)处，通过炉内特殊的燃烧气氛获得CO、H₂和烃类等气体，取代了昂贵的、易爆的NH₃作为还原剂，大大降低了烟气脱硝系统的运行成本。

Description

一种非选择性催化还原烟气脱硝装置

技术领域

本实用新型涉及一种不用喷入还原剂实现烟气脱硝催化还原工艺，属于环保设备制造和使用的技术领域。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是大气主要污染物之一，其危害主要有酸雨作用、光化学烟雾以及其他途径危害人类健康和生态平衡。而燃煤电厂是NO_x的主要污染源之一。为了将NO_x排放控制在较低的范围内，越来越多的燃煤电厂采用以氨气(NH₃)为还原剂来实现烟气脱硝选择性催化还原(SCR)工艺。SCR是一种高效率的烟气脱硝工艺，但是SCR工艺通常都采用NH₃作为还原剂，在催化剂存在的情况下与烟气中的NO_x发生催化还原反应，将NO_x还原成无污染的N₂。但是NH₃本身就是一种昂贵的资源，而且具有一定的爆炸性，所以在运输和储存时都存在着一定的风险，火电厂采用以NH₃为还原剂的SCR脱硝工艺时，必须建立复杂的NH₃存储、供应和防爆系统。因此，用更经济、更安全的还原剂来实现烟气脱硝催化还原的工艺具有很重要的意义。

当燃料在炉膛内进行燃烧时，燃料与空气不可能达到理想的混合，燃料中可燃素不可能都有机会与氧分子进行反应。为了使燃料在炉膛内能够尽量燃烧完全，减少不完全燃烧热损失，工业上实际送入炉膛内的空气量都大于理论空气量，以使燃烧反应在有多余氧的情况下充分进行。实际供给的空气量与理论空气量的比值称为过量空气系数α。但当α增加时，更多的热量将被烟气从锅炉水平烟道带出炉膛，导致排烟热损失的增加和锅炉热效率的降低，同时也导致NO_x生成量的大大增加。为此，根据NO_x的生成机理和影响因素，可以通过改变送风配风方式，控制炉内空气分布，实现有计划的分区燃烧，来降低和抑制NO_x的生成量。具体说来，降低燃烧中心氧气的量，控制过量空气系数α＜1，使燃烧中心造成适度的缺氧，形成局部的还原气氛，也降低了燃烧区的温度水平，这对于抑制该区中NO_x的生成量有明显的效果。剩下的空气作为燃尽风(或称顶上风)在火焰上部送入，使燃料进入空气过剩区燃烧，虽然这时α＞1，但火焰温度较低，在此区也不会生成较多的NO_x，总的NO_x是降低的。在炉膛出口过量空气系数α一般在1.15-1.25的范围内(因煤种的不同而有所差异)。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种非选择性催化还原烟气脱硝装置，该脱硝装置通过锅炉炉膛内煤粉燃烧来形成适量的CO、H₂和烃类等还原气体，在锅炉尾部，利用还原气体与NO_x的NSCR(非选择性催化还原反应)来控制NO_x的排放。

技术方案：本实用新型的非选择性催化还原烟气脱硝装置由锅炉炉膛、水平烟道、尾部烟道、催化反应器相串联构成，在锅炉炉膛内自下至上顺序布置有燃烧器、燃尽风入口、细煤粉喷入口，在尾部烟道后部的催化反应器中设有NSCR催化剂层和氧化催化剂层，氧化催化剂布置在NSCR催化剂的下游。

本实用新型的非选择性催化还原烟气脱硝装置的脱硝方法为：锅炉燃烧器处的过量空气系数控制在0.75-0.85，燃尽风入口喷入燃尽风，并将空气过量系数调整到1.05-1.15，然后在细煤粉喷入口加入细煤粉以获得CO、H2和烃类气体作为还原剂；在催化反应器中，NSCR催化剂与烟气中NO_x发生非选择性催化还原反应，还没有反应完的CO等气体在其后的氧化催化剂作用下氧化燃尽，其能量在空气预热器中回收。为使细煤粉喷入口所处位置的炉内温度和局部气氛正好有利于还原性气体产生，在细煤粉喷入口加入的细煤粉控制在燃料总量的0.01％～0.2％。

当燃料在锅炉炉膛内燃烧时，通过精准化的控制技术，控制炉内空气分布，实现有计划的分区燃烧，来降低和抑制NO_x的生成量；同时，在一定的还原性气氛下，用煤粉燃烧来形成适量的CO、H₂和烃类等还原气体。在锅炉的尾部，这些残余的气体与烟气中的NO_x进行NSCR反应，生成无毒的CO₂和N₂，最终将NO_x控制在一个较低的水平。为了控制排入大气中的CO含量，NSCR催化剂下游布置氧化催化剂层，以脱除极少量没有参与反应的CO等还原性气体。

有益效果：本实用新型不用喷入还原剂实现烟气脱硝非选择性催化还原，

①该工艺以较低的成本得到CO、H₂和烃类等还原气体，以代替价格昂贵、

②储运复杂、易爆的NH₃作为还原剂，省去了复杂的NH₃的储存和运输系统，大大降低了烟气脱硝系统的运行成本，实现更加低廉的烟气脱硝工艺。

②通过降低过量空气系数α，炉内NO_x的生成量可以降低25-40％，同时降低了锅炉排烟热损失，提高了锅炉热效率。

③NO_x生成量的降低，可以降低催化剂的用量，减少烟气脱硝系统导致的压降，不用考虑SO₂向SO₃的转化。

④取代了NH₃作为还原剂，几乎不用考虑还原剂以及催化还原反应对机组下游设备的影响。

附图说明

图1为本实用新型非选择性催化还原烟气脱硝装置的总体结构示意图。图中有：锅炉炉膛1，水平烟道2，尾部烟道3，燃烧器4，燃尽风入口5，细煤粉喷入口6，NSCR催化剂7，氧化催化剂8。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

该脱硝装置由锅炉炉膛1、水平烟道2、尾部烟道3、催化反应器9相串联构成，在锅炉炉膛1内自下至上顺序布置有燃烧器4、燃尽风入口5、细煤粉喷入口6，在尾部烟道3后部的催化反应器9中设有NSCR催化剂7层和氧化催化剂8层，氧化催化剂8布置在NSCR催化剂7的下游。燃料在锅炉炉膛1内燃烧，在燃烧器4位置加入燃煤机组所需的100％燃料，同时按照具体的煤种(主要根据挥发分来区分)加入0.75-85％燃料所需的当量空气系数，燃烧所需的其余风量在燃尽风入口5处加入，未完全燃烧的碳以部分飞灰中所含的碳分在燃尽风条件下继续燃烧。与传统的分级燃烧不同，本发明通过先进的燃烧器和精准化的控制技术，将总的过量空气系数α控制在比传统的值降低0.05-0.1的水平，同时保证燃料中未参与反应的可燃素和飞灰中的含碳量控制在可以接受的范围内。在细粉喷入口6处加入极少量的细煤粉，其总量根据燃烧工况和NO_x的生成量确定，大约占燃料总量的0.1％，在总的过量空气系数比较低的条件下，细粉主要生成CO、H2和烃类等气体。由于煤粉较细，而且量很少，所以这部分燃料所产生的机械热损失很低。将产生的CO、H2和烃类等气体作为还原剂，在锅炉尾部3，由于烟气中氧含量很少，所以在催化剂的作用下，烟气中的NO_x与还原剂发生非选择性催化还原反应，生成氮气、二氧化碳和水等。由于在烟气中CO等还原气体与NO同时存在，这样的还原反应一举两得，同时脱除NO和CO。如果有CO剩余，再在NSCR催化剂7的下部布置一层氧化催化剂8，阻止剩余的CO等气体排入大气。

Claims (1)

1.一种非选择性催化还原烟气脱硝装置，其特征是该脱硝装置由锅炉炉膛(1)、水平烟道(2)、尾部烟道(3)、催化反应器(9)相串联构成，在锅炉炉膛(1)内自下至上顺序布置有燃烧器(4)、燃尽风入口(5)、细煤粉喷入口(6)，在尾部烟道(3)后部的催化反应器(9)中设有非选择性催化还原反应催化剂(7)层和氧化催化剂(8)层，氧化催化剂(8)布置在NSCR催化剂(7)的下游。