[发明专利]实现循环流化床锅炉NOx超低排放的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种选择性非催化还原技术领域的方法，具体是一种实现脱硝效率达70%的循环流化床锅炉NOx超低排放的方法。

背景技术

最新版的大气污染物排放标准(GB13223－2011)已于2012年1月1日开始施行，新建的火电机组需严格执行100mg/Nm³的氮氧化物排放限值，而现有的火电机组也将于2014年7月1日开始执行该排放标准。循环流化床(CFB)锅炉，作为一种高效、低污染、清洁燃烧技术，在国内外电力行业中已被广泛关注与快速发展。CFB锅炉采用的是低温燃烧技术，相对煤粉炉而言，CFB锅炉是低温燃烧，CFB锅炉现有的低氮燃烧技术能够使其NOx排放量很低，一般可控制在200-300mg/Nm³，也远远低于煤粉炉的NOx排放量。2012年以前，CFB锅炉正常运行的NOx排放量已经能够满足原有标准（GB13223-2003），省去了烟气脱硝装置的安装、运行费用，这一方面也显示了CFB锅炉的环保特性。但是随着最新排放标准（GB13223-2011）的执行，现有CFB锅炉的环保优势已经是无法满足对NOx排放要控制在100mg/Nm³以下的严格要求，所以寻求一种实现循环流化床锅炉NOx超低排放的方法是迫在眉睫的。

从工艺、经济、性能、效益和实际运用情况等方面综合分析，业界普遍认为CFB锅炉采用选择性非催化还原（SNCR）技术脱硝是可以将CFB锅炉烟气中的NOx最终排放浓度控制在100mg/Nm³以下，实现CFB锅炉NOx的超低排放，同时，工艺简单，机组改造少，投资小，符合我国基本国情。

选择性非催化还原烟气脱硝技术（SNCR）是指在合适的温度范围（850-1100℃）内，没有催化剂作用下，还原剂（尿素、氨水、液氨等）将NOx选择性地还原为N₂和H₂O。SNCR反应过程对温度条件十分敏感，合适的反应温度是保证SNCR脱硝效率高的关键。由于CFB锅炉是低温燃烧，运行床温在800-950℃左右，所以CFB锅炉炉膛出口烟气温度相对煤粉炉较低，为确保较高的脱氮率，SNCR反应区域烟温必须与SNCR温度窗能有较好的匹配度，故需设法将温度窗口向低温方向拓展或移动，使得循环流化床锅炉炉膛出口或分离器进、出口段的烟气温度能处于最佳脱硝温度附近。

200810102373.4公开了一种促进选择性非催化还原氮氧化物的方法，是以超细煤粉、天然气或合成气为添加剂来促进选择性非催化还原氮氧化物；中国专利申请200810209608.X公开了一种以生物质气化气为添加剂来促进选择性非催化还原氮氧化物。以上的两个专利都主要是针对煤粉炉，不是针对循环流化床锅炉这一特有的清洁燃烧炉型进行脱氮，并且添加煤粉、气化气或天然气的工艺也较为复杂。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101422689，公开日2009.05.06，公开了一种循环流化床氮氧化物储存还原烟气的脱硝方法，包括如下步骤：a.将烟气经加速或者加压后直接喷入以催化剂为床料的流化床储存反应器中，在带动床料流动的同时实现NOx的氧化和吸收储存；b.通过设置在储存反应器尾部的气固分离器实现气固相分离，气相可以直接排放或者进入下级NOx净化系统进行净化，固相催化剂进入流化床还原再生反应器；c.存储NOx的催化剂在流化床还原再生反应器中与还原剂接触，还原被储存的NOx，实现催化剂再生；d.将再生后的催化剂引入流化床储存反应器。但该技术必须采用过渡金属复合氧化物催化剂，且NOx的储存和还原需要在两个不同的流化床反应器中分别进行，两者的操作温度、气氛、气体流速等都有严格要求，使得该技术并不适合于推广到实际工业中。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种简易可行的实现循环流化床锅炉NOx超低排放的方法，无需加入任何类型催化剂，也无需考虑催化剂的再生和更新，仅是将还原剂（尿素、氨水、液氨等）直接喷入流化床烟气中，就可实现NOx的还原，在操作上具备灵活性，投资和维护成本也更低。本发明能够符合最新排放标准100mg/Nm³的限值，并解决了SNCR脱硝技术在循环流化床锅炉应用中存在的反应温度过高的问题，使得循环流化床烟温与SNCR脱硝温度窗口有宽广的匹配度。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明通过在循环流化床锅炉中喷入氨水和氢气来与循环流化床烟气中的NOx发生选择性非催化还原反应，以实现循环流化床锅炉NOx的超低排放。