[发明专利]一种循环流化床锅炉、炉内SNCR脱硝装置及工艺

说明书

本发明公开了一种循环流化床锅炉、炉内SNCR脱硝装置及工艺，SNCR脱硝装置包括喷射系统，喷射系统的介质入口连通冷却风系统、尿素输送管道和压缩空气输送管道，喷射系统包括若干个多点连续喷射装置，多点连续喷射装置从外到内同轴设置喷射装置套管、压缩空气管路和尿素溶液管路，沿着多点连续喷射装置的轴线方向设置若干喷射装置雾化喷头，喷射装置雾化喷头连通喷射装置套管、压缩空气管路和尿素溶液管路，还原剂溶液和压缩空气进行分配后进入多点连续喷射装置，雾化后顺流喷射进入烟气中，实现断面覆盖，同时对本装置进行冷却，能够提高脱硝效率，降低还原剂耗量和运行成本，解决中低负荷情况下循环流化床锅炉氮氧化物超低排放达标问题。

技术领域

本发明属于火力发电脱硝技术领域，具体涉及一种循环流化床锅炉、炉内SNCR脱硝装置及工艺。

背景技术

由于循环流化床锅炉的燃烧温度窗口在900℃左右，燃烧温度较低，空气中的氮气基本无法转化为氮氧化物，其氮氧化物原始生成量远低于煤粉锅炉(超过1000mg/m³)，普遍在200～400mg/m³。此外，循环流化床锅炉锅炉由于布置有炉外旋风分离器，烟气停留时间较长，且烟气在分离器内剧烈湍流，烟气混合效果好，因此，SNCR技术在循环流化床锅炉锅炉中可以取得较高的脱硝效率，工程实践表明，煤粉锅炉SNCR脱硝效率为30～50％，而循环流化床锅炉SNCR脱硝效率则可以达到75％左右。

当前循环流化床锅炉SNCR工艺典型流程为：固体尿素在蒸汽加热作用下溶解成为质量浓度较高的尿素溶液，与稀释水混合后成为质量浓度较低的尿素溶液，经过分配后，进入尿素喷射装置，喷入烟道中与氮氧化物进行反应。由于锅炉炉膛、分离器入口、分离器出口和尾部烟道等烟气流程中不同节点烟气温度、粉尘浓度等工况参数差异很大，而SNCR技术最佳反应温度窗口为850～950℃，烟气中粉尘往往对脱硝效率有降低作用，停留时间越长，还原剂混合程度越好，脱硝效率越高，因此，SNCR技术核心在还原剂喷射位置的布置选择上。

当前工程实践中，还原剂喷射装置往往安装在分离器入口处，该位置反应温度在锅炉中高负荷情况下能够基本保持在850℃以上，且由于旋风分离器的存在，烟气湍流程度较高，停留时间较长，还原剂的混合程度较好，脱硝效率较高，能够达到75％。但是，该种工艺方案同时也存在以下问题：(1)中低负荷情况下，分离器入口烟气温度低于800℃，脱硝反应效率严重下降；(2)粉尘浓度高，还原剂喷入烟道后受到粉尘影响较大；(3)受反应停留时间限制，脱硝效率很难进一步提升，对氮氧化物生成浓度高于250mg/m³左右的循环流化床锅炉，脱硝效率无法保证超低排放要求；(4)烟气流速高，还原剂喷射装置磨损大，只能贴烟道壁布置，导致还原剂混合程度受限；(5)部分循环流化床锅炉分离器入口烟道外部空间受限，无法合理布置喷射装置；(6)部分循环流化床锅炉不具备外部旋风分离器，无法进行喷射装置布置。

考虑到循环流化床锅炉面临着深度调峰，中低负荷燃烧时间加长的迫切需求；脱硝效率不高意味着尿素利用率低，氨逃逸浓度高，不仅造成脱硝装置运行成本大幅度提高，而且对锅炉后续设备(如空预器、低温省煤器等)造成堵塞和腐蚀；部分不具备外部旋风分离器或外部空间受限的循环流化床锅炉无法采用SNCR技术，其他脱硝技术建造成本和运行成本均较高。因此，针对以上问题，开发一种新型SNCR脱硝超低排放工艺具有巨大的现实意义和经济价值。

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、炉内SNCR脱硝装置及工艺，通过炉膛内截面网格化布置多点连续SNCR喷射装置，提高脱硝效率，降低还原剂耗量和运行成本，解决了中低负荷情况下循环流化床锅炉氮氧化物超低排放达标和部分原始生成浓度较高或不具备外部旋风分离器或外部空间受限的循环流化床锅炉脱硝超低排放改造的问题。