[发明专利]一种烟气再循环和氨剂喷射NOx脱除装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种NOx脱除装置及降低烟气中NOx排放量的方法，特别是一种利用烟气再循环和还原剂喷射降低循环流化床锅炉烟气中NOx排放的装置和方法，主要适用于环境保护技术领域，可应用于锅炉脱硝。

背景技术

烟气再循环是目前降低NOx排放的技术之一。它是在锅炉的空气预热器前抽取一部分低温烟气，或直接送入炉膛，或与一次风、二次风混合后送入炉内，这样不但可以降低燃烧温度，而且也稀释了氧浓度，使燃烧速度和炉内温度降低，因而热力型NOx减少。烟气再循环法的效果与燃料种类及烟气再循环率(再循环烟气量与不采用烟气再循环时的烟气量之比)有关。存在的问题是受燃烧稳定性的限制，一般再循环烟气率为15%～20%，NOx脱除率在20～30%。

在向烟气中喷氨而不采用催化剂的条件下，NH₃还原NOx的反应只能在950～1050℃的温度范围内进行，因此，这种方法又称为选择性非催化还原脱硝法（简称SNCR）。因为反应温度为950～1050℃，所以NH₃的喷射点位置选择至关重要。温度太高，NH₃容易氧化，生成新的NOx；温度太低，NH₃无法高效分解，降低脱硝效果，而且增加尾部氨的逃逸。

当氨和烟气中的NOx接触时，就会发生下面的还原反应：

4NH₃+4NO+O₂→6H₂O+4N₂

4NH₃+2NO₂+O₂→6H₂O+3N₂

4NH₃+6NO→6H₂O+5N₂

8NH₃+6NO₂→12H₂O+7N₂

由于上述反应所需的温度范围为950～1050℃，在锅炉负荷变化时其在炉膛内的位置会发生变化，因此常在炉墙上开设多层氨喷射口，以使喷入炉内的氨均能混入温度为950～1050℃的烟气内。为了扩大950～1050℃这一温度范围，以达到最佳的反应效果，也有采用特殊的添加剂如钠盐，和喷氨同时使用。在采用SNCR脱硝技术时，除了喷射点必须选择在950～1050℃的温度范围内之外，喷入的氨和烟气良好的混合，也是保证脱硝还原反应得以充分进行，并使用最小限度的氨消耗量达到最大限度降低NOx排放值的重要条件。如果喷入的氨在炉膛内未能充分反应，则未反应的氨就会“泄漏”到锅炉的尾部受热面，这不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在受热面上，而且烟气中的氨在遇到SO₃时，会生成硫酸铵。而硫酸铵是粘性的，很容易堵塞空气预热器，并有腐蚀的危险。因此，如何使氨和烟气充分的混合是采用这一方法的重要问题。混合不佳，会造成反应盲区，脱硝效果下降，而且氨的逃逸增加。一般SNCR能够达到的NOx脱除率为30%～60%。

SNCR脱硝投资少，运行费用也低，但反应温度范围狭窄，要有良好的混合及反应空间和反应时间的条件。当要达到较高的NOx脱除率时，可能会造成NH₃泄漏量过大等问题。一般SNCR能够达到的NOx脱除率为30%～60%，因此它的使用受到一定的限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种烟气再循环和氨剂喷射NOx脱除装置及方法，通过雾化喷枪安装位置的改造，提高还原剂的穿透深度，使得还原剂与烟气良好混合，最终达到提高SNCR脱硝效率的目的。

本发明要解决的另一个技术问题是：协同烟气再循环和SNCR脱硝，在保持循环流化床锅炉流化速度的前提下，造成还原气氛和降低燃烧温度，减少NOx生成，并最终达到降低NOx排放的目的。

本发明所采用的技术方案是：烟气再循环和氨剂喷射NOx脱除装置，包括炉膛、位于该炉膛侧壁上的一组二次风管，以及位于该炉膛底部的一次风管，其特征在于：所述二次风管的二次风喷口处安装有还原剂雾化喷枪。

所述还原剂雾化喷枪的喷嘴位于二次风管喷口的内侧。

所述二次风管采用下倾式布置结构，其出风方向与水平面的夹角为10-20度。

所述还原剂雾化喷枪的喷射方向与二次风管喷口的出风方向相同。