[实用新型]一种电站锅炉低氮燃烧器协同高温喷氨的脱硝系统

说明书

本实用新型提供一种电站锅炉低氮燃烧器协同高温喷氨的脱硝系统，包括尿素溶液供给系统、电站锅炉上设置的燃烧器组、连接通入SOFA风的OFA喷口、墙式喷枪和长喷枪；燃烧器组的最上层燃烧器的二次风管连接再循环烟气管路，一次风管路内设置有氨喷枪；其它燃烧器二次风管路连接通入空气；氨喷枪、墙式喷枪和长喷枪分别由连接的尿素溶液供给系统提供尿素溶液。提高了还原剂覆盖范围。显著增加了氨气在还原性气氛中的停留时间，能够提高脱硝效率。逃逸的氨在SOFA风区域被氧化，能够降低氨逃逸水平。尿素溶液中的水与焦炭反应生成OH活性根，能够提高燃烧器区域烟气的还原性，促进氨气与氮氧化物的反应，提高脱硝效率。

技术领域

本实用新型涉及火电厂烟气脱硝技术，具体为一种电站锅炉低氮燃烧器协同高温喷氨的脱硝系统。

背景技术

煤粉燃烧是我国电力生产的主要燃烧方式，目前电站锅炉煤粉(中高挥发分)燃烧的NOx排放水平大约在150mg/m³到300mg/m³之间。为实现燃煤机组NOx排放量小于50mg/m³，研发联合脱硝、多级或多段复合脱硝工艺将是脱硝技术的重要发展方向。

选择性非催化还原法(SNCR)是电站锅炉、流化床锅炉、水泥窑炉和垃圾焚烧烟气脱硝的主流技术。SNCR工艺以炉膛为反应器，在880℃-1050℃温度范围内、无催化剂条件下，喷入氨水或尿素等氨基还原剂，将烟气中的NOx选择性地还原成无害的氮气和水。现代SNCR技术可控制NOx排放降低20～50％，随着机组容量增加，炉膛尺寸和机组负荷变化范围扩大，增加了反应温度窗口与还原剂均匀混合的控制难度，致使脱硝效率降低。为提高SNCR工艺脱硝效率，发明专利《大型锅炉高温烟气区域喷氨气脱硝系统及脱硝工艺》(专利号ZL201610056650.7)提出在水平烟道入口横截面布置氨基还原剂喷管，喷管对冲烟气方向上开设喷孔向烟气喷氨。发明专利《一种两级SNCR脱硝系统及方法》(专利号CN201710971521.5)提出在水平烟道处串联布置两级旋风分离器，每个旋风分离器前分别布置一级SNCR脱硝反应器，从而有效增加还原剂的炉内停留时间，提高还原剂与烟气的混合效果。

SNCR技术一般仅在880℃-1050℃的温度区间内有效，但当喷氨区域处于低氧强还原性气氛时，能够将脱硝反应发生的温度区间提高到900～1300℃。发明专利《用于W火焰锅炉高温还原区的多孔喷氨装置》(专利号CN201710818917.6)和《带有内直外旋喷氨装置的旋流燃烧器W火焰锅炉》(专利号CN201710818425.7)提出在W火焰锅炉高温还原区布置喷氨装置，来解决W火焰锅炉NOx排放量高、脱硝效率低的问题。美国Reaction EngineeringInternational公司提出了一种“富还原剂喷射技术”，可在1500-1700℃的高温气氛下实现喷氨脱硝。将喷氨位置提前到高温主燃区，能够提高还原剂停留时间，促进脱硝反应进行，减小氨逃逸，其技术关键是在主燃区创造还原性的燃烧环境。

结合低氮燃烧器和空气分级是目前控制煤粉燃烧NOx排放的主要方法。在深度空气分级技术中，OFA在二次风中所占比例从最初设计的15～20％提高到25～30％，甚至更高，从而将主燃区的火焰拉长，在火焰区创造了富燃料的还原性气氛。还原区中未燃尽的焦炭与CO量很大，而氧浓度处于痕迹氧或者近零氧状态，为燃烧器区域高温喷氨脱硝提供了可能。电站锅炉燃烧器区域温度超过1600℃，并且烟气成分复杂，选择合适的喷氨位置和烟气调质方法一直是该项技术的难点。传统的高温喷氨技术选择在燃烧器和SOFA风喷口之间喷入还原剂，能够实现15-30％的脱硝效率，但该方法系统复杂，对煤种依赖程度高，难以在电站锅炉上推广应用。

烟气再循环技术通过改变氧化剂的成分，调控煤粉燃烧主燃区温度和燃烧环境，在烟气再循环率为15～20％时，NOx可以降低25％左右。发明专利《一种层燃锅炉中的烟气循环脱硝装置》(专利号CN201711053175.9)提出了一种组合再循环烟气和SNCR的层燃锅炉脱硝技术，具体包括3个烟气再循环回路和2层SNCR喷口。烟气再循环技术能够在主燃区创造还原性气氛，同时提高飞灰燃尽效率，但是当再循环烟气量较大时，运行成本提高，机组经济性下降。