[发明专利]一种循环流化床锅炉非催化还原法两段脱硝装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种循环流化床锅炉非催化还原法两段脱硝装置，属于燃煤锅炉脱硝技术领域。

背景技术

传统的脱硝方案是选择性非催化还原脱硝技术SNCR。该技术通过在850-1150℃烟气中加入脱硝剂如液氨或尿素溶液来还原氮氧化物，从而降低氮氧化物（NOx）的排放量。但其脱硝效率难以达到50%，尤其对于大型锅炉。主要原因是脱硝效率受以下因素影响：1）氮氧化物和脱硝剂在锅炉燃烧室内得不到充分的混合；2）脱硝反应区域的烟气温度分布不均匀；3）脱硝区域的氮氧化物和脱硝剂浓度之比不匹配。因此，传统的SNCR方法已不能满足如今对燃煤锅炉氮氧化物排放量的严格要求。

在1970-1980年间，欧美等发达国家研发了一种新的脱硝方法，即在300-400℃左右的低温区域，利用催化物来促进氨和烟气中的氮氧化物反应，从而达到脱除氮氧化物的目的。目前，多数大型燃煤电厂均采用此方法脱硝。即在锅炉烟道后部的省煤器和空气预热器之间设置选择性催化反应器（SCR），该处烟温降至300-400℃之间。采用无水氨、液氨或尿素等物质作为脱硝剂，通过省煤器出口喷入烟气中，并随即进入选择性催化反应器。但选择性催化反应器的效率和性能受多种过程因素制约：1）催化物质寿命和反应效率。催化物质寿命长短取决于烟气中的飞灰浓度、反应副产品硫酸氢铵是否及时清除。硫酸氢铵具有较强的粘性和腐蚀性，其与烟气中其他飞灰等物质混合后极易堵塞催化剂。实践经验表明，在脱硝装置运行5000小时后，即使采用最佳的清除方法，催化剂的活性将下降且呈加速趋势；2）装置建设成本非常高，增设了引出和引入烟道，而且烟气还需通过一层、二层甚至三层的催化剂，烟阻增大，用电增加超过2%-3%，还需要2-3年更换一次昂贵的催化剂；3）良好的SCR设计可以使烟温、含尘量、氮氧化物和脱硝剂在烟气中的浓度比例，在进入SCR催化器时均匀分布；相反，欠佳的SCR设计未能达到均匀分布的效果，也将降低脱硝效率，且易于形成大量的硫酸氢铵，大大降低催化剂使用寿命。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种循环流化床锅炉非催化还原法两段脱硝装置，根据旋风分离器内的烟气温度和烟气NO_X排放要求，智能开启脱硝系统，通过脱硝剂喷嘴的独特位置、防磨设计以及旋风分离器内强劲的涡流，使脱硝反应效果得到显著改善，增加烟气中NO_X与脱硝剂的混合和接触，以达到理想的脱硝效果。

本发明采用的技术方案是：一种循环流化床锅炉非催化还原法两段脱硝装置，包括脱硝剂储存区、脱硝剂输送计量系统和自动控制装置，还包括第一段脱硝装置和第二段脱硝装置，所述脱硝剂储存区采用脱硝剂储罐与脱硝剂稀释装置串联连接，所述脱硝剂输送计量系统采用脱硝剂供给泵、控制阀门和计量系统连接第一脱硝剂喷嘴和第二脱硝剂喷嘴，所述第一段脱硝装置是在循环流化床锅炉低负荷运行时烟气温度不低于（高于或等于）850℃的区域（稀相区），设置一层或多层第一脱硝剂喷嘴，第二段脱硝装置是在旋风分离器顶部设置一组或多组第二脱硝剂喷嘴；所述自动控制装置经脱硝剂供给泵和计量系统控制第一脱硝剂喷嘴、第二脱硝剂喷嘴喷射脱硝剂的时间和数量。

所述自动控制装置根据旋风分离器内烟气温度变化或脱硝效率的要求，自动控制启闭第一段脱硝装置（第一脱硝剂喷嘴）、第二段脱硝装置（第二脱硝剂喷嘴）或同时开启两段脱硝装置（第一脱硝剂喷嘴和第二脱硝剂喷嘴）。

所述脱硝剂采用液氨、氨气或尿素。

采用上述技术方案，当锅炉处于BMCR，旋风分离器内的烟气温度高于830℃时，第一段脱硝装置停止运行，只运行第二段脱硝装置，利用烟气进入旋风分离器后形成的强烈旋流，与脱硝剂充分混合，脱硝效率可达到60%以上；如果锅炉处于低负荷运行，旋风分离器内的烟气温度低于830℃，则停用第二段脱硝装置，启用第一段脱硝装置。第一段脱硝装置脱硝效率一般不超过50%，但由于此时锅炉内温度较低，NO_X生成相应较少，第一段脱硝基本可以满足烟气排放标准。当脱硝率要求达到更高时，或氮氧化物浓度较高时（此时通常烟气温度高，处于高负荷或BMCR运行），可在启用第二段脱硝装置运行的同时，部分或全部启用第一段脱硝装置。