[发明专利]一种燃煤锅炉SNCR和SCR联合脱硝系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电厂脱硝系统，具体为一种燃煤锅炉SNCR和SCR联合脱硝系统及方法。

背景技术

在我国能源结构中，煤炭占有主要地位。煤炭消费的很大一部分用于电力生产。燃煤发电所产生的氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染物之一。

降低燃煤电站NOx排放可通过低NOx燃烧、选择性非催化还原脱硝(SNCR)和选择性催化还原脱硝(SCR)等技术来实现。低NOx燃烧是根据NOx在锅炉内的生成机理，使用低NOx燃烧方法，低NOx燃烧器和低NOx炉膛等技术以减少氮氧化物的产生量。选择性非催化还原脱硝技术是将含有氨基的还原剂，喷入炉膛温度为800-1100℃的区域，还原剂迅速分解释放出NH₃并与烟气中的NOx发生反应生成无害的氮气和水。SNCR技术脱硝效率一般为30％-50％，以氨水做还原剂为例，主要反应为：

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O

4NH₃+2NO+2O₂→4N₂+6H₂O

8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O

选择性催化还原脱硝技术是以液氨或氨水作为还原剂，将其与空气混合后喷入SCR脱硝反应器上游的烟道中，在催化剂的作用下与烟气中的氮氧化物反应生成氮气和水排出体系。SCR脱硝效率可达80％以上。

2011年7月，国家环境保护部发布了新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，对火电厂氮氧化物排放限值做了进一步严格限制，规定所有新建火电机组自2012年1月1日起、所有现役机组自2014年7月1日起都将执行新版氮氧化物排放标准。根据新标准，大部分燃煤电厂需要进行脱硝技术改造。对于燃煤锅炉，单独使用SNCR技术难以达到较高的脱硝效率；单独使用SCR技术能够达到较高的脱硝效率，但同时所耗费的成本较高，且工程难度较大。SNCR+SCR联合脱硝技术脱硝效率高，改造成本相对较低，且工程难度小，是一种有前景的烟气脱硝技术。

现有的SNCR+SCR联合脱硝技术中，如发明专利201010130558.3燃煤锅炉SNCR和SCR联合脱硝的实现方法，使用单喷嘴喷枪(即墙式短喷枪)将尿素溶液喷入炉膛，由于单喷嘴喷枪喷入炉膛的距离有限，不能很好的使热解生成的NH₃和HNCO与烟气中的NOx混合均匀，尽管在烟道转向室处设置了蒸汽扰流装置，但此蒸汽扰流装置也只能在一定程度上改善NH₃和HNCO与烟气中NOx的混合均匀性。由于现有技术不能使尿素热解产生的NH₃和HNCO与烟气中NOx混合均匀，所以在一定程度上限制了SCR的脱硝效率。若进入SCR反应器的氨氮摩尔比在截面上分布不均匀，很容易造成大量的氨逃逸离开SCR反应器进入空气预热器。在空气预热器中，烟气中的氨遇到SO₃会生成NH₄HSO₄，NH₄HSO₄附着在空气预热器的冷端受热面上，粘附烟气中的灰尘，易造成空气预热器堵塞，并对其造成腐蚀。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种结构合理，成本低，效率高，方便现有系统进行改造的燃煤锅炉SNCR和SCR联合脱硝系统及方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明一种燃煤锅炉SNCR和SCR联合脱硝系统，包括锅炉SNCR反应系统和SCR反应器；

所述的锅炉SNCR反应系统包括锅炉，尿素溶液分配模块和计量模块，以及由尿素溶液分配模块和计量模块连接的尿素喷射系统和尿素供应系统；尿素喷射系统包括在锅炉炉膛燃烧区上部标高为25m至40m范围内呈多层布设的短喷枪，和锅炉折焰角位置呈多层布设的多孔长喷枪，每层至少一支的多孔长喷枪竖直伸入锅炉内部布设，并延伸贯穿其所在横断面；

所述的SCR反应器通过烟气混合器连接于锅炉尾部；在SCR反应器内，位于省煤器和空气预热器之间的空间设置多层蜂窝式催化剂。

优选的，短喷枪设置空气冷却系统，多孔长喷枪内设置水冷却系统，短喷枪和多孔长喷枪与锅炉的连接位置上设置用于控制对应喷枪推进和缩回的往复传动机构。