[发明专利]一种燃煤电厂脱硝、除尘联用系统及方法

说明书

本发明公开了一种燃煤电厂脱硝、除尘联用系统及方法，属于燃煤电厂污染物治理领域。本发明包括除尘系统和尿素热解脱硝系统，通过在锅炉省煤器和SCR反应器之间设置高温电除尘器，在空预器和脱硫装置之间设置布袋除尘器，并利用高温电除尘器处理后的烟气作为尿素热解工艺的一次热源，实现脱硝装置、空预器、布袋除尘器等的稳定高效运行，具有系统灵活性高、催化剂和滤袋寿命管理流程简便、脱硫系统协同除尘压力小、尿素热解工艺热源选择性多、能够避免因热源取自热一次风或热二次风带来的燃烧状况波动等优点，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及燃煤电厂污染物治理领域，具体涉及一种燃煤电厂脱硝、除尘联用系统及方法。

背景技术

脱硝反应器绝大多数布置于锅炉省煤器与空预器之间，为高尘布置，催化剂工作环境较为恶劣，长期承受含尘气流的冲刷和烟尘中碱金属、碱土金属对催化剂活性的毒害作用，导致催化剂磨损、积灰、堵塞问题频发，催化反应活性不断衰减，严重缩短催化剂的实际使用寿命。实际运行操作时一般采用加大喷氨量的手段进行出口NOx浓度的严格把控，以抵消催化剂活性降低的影响，不仅会导致硫酸氢铵在催化剂微孔内的生成和沉积，还会引起下游设备（空预器、低低温省煤器等）冷端的硫酸氢铵腐蚀、堵塞现象。除尘改造路线主要采用高效静电除尘器、袋式除尘器（含电袋复合除尘器）、湿式电除尘器技术，并辅以脱硫系统的高效协同除尘作用实现总排口的烟尘超低排放。除尘器一般布置于空预器与脱硫装置之间，承担绝大部分的烟尘脱除任务，由于烟尘含量较高，烟温相对较低（90~160℃），上游脱硝装置逃逸的氨容易在下游形成硫酸氢铵，粘结飞灰，长时间运行会导致除尘器极板极线的腐蚀、滤袋的糊袋、堵塞、磨穿现象，对于除尘器的稳定、高效运行产生不利影响，另外增加了检修维护费用。

SCR脱硝技术采用的主要还原剂有液氨、尿素和氨水，其中液氨的使用最广泛，近年来对于偏远电厂以及城市电厂，由于还原剂的稳定供应、运输方便和储存安全的需要，采用尿素替代液氨已成为一种技术上成熟可行的方案。采用尿素作为还原剂，制氨技术分为热解和水解，由于热解工艺具有系统简单、启动响应速度快、负荷跟踪能力强，技术成熟等特点，实际应用较多。根据热源不同，热解分为燃料型热解、电加热型热解和烟气加热型热解，后两种热解工艺在实际改造中应用较多。电加热型热解和烟气加热型热解工艺均采用热一次风或热二次风作为一次热源，再分别通过电加热器、气气换热器进一步加热至所需温度，进入热解炉的热风含尘量不超过200mg/m³，温度需达到400~650℃，热解炉出口热风温度与SCR反应器入口烟气温度相适应。高温电除尘器目前在多个行业进行了广泛应用，如化工、玻璃、电力等行业，其中电力行业主要用于实现烟温超过300℃的烟气净化，设置在空预器之前，处理烟气温度在300~450℃范围内。在日本大容量燃煤机组采用高温电除尘器，主要目的是保护脱硝装置中的催化剂免受烟尘的机械磨损和化学毒化。

从当前国内实际环保改造路线来看，并没有真正考虑除尘和脱硝的联用方案，SCR反应器和除尘器分别沿用高尘布置和低温布置，从长远来看，势必会对SCR反应器、空预器、低低温省煤器、电除尘器、袋式除尘器等的经济运行产生不利影响。另外，部分电厂空预器系统存在热风裕量不足的问题，若采用热一次风或热二次风作为尿素热解工艺的一次热源，有可能会造成锅炉热风供应困难，引起炉膛燃烧不稳定现象。结合脱硝热解制氨工艺、SCR催化剂工作性能特点及脱硫前的除尘压力，在进行环保岛的总体设计时可以考虑将SCR反应器、除尘器的位置做出调整，即在SCR反应器上游设置高温电除尘器，在空预器的下游设置布袋除尘器，一方面能够明显减轻烟尘对催化剂的机械磨损、堵塞和化学毒化危害，另一方面空预器的烟气条件大幅改善，有效降低空预器冷端硫酸氢铵粘结飞灰带来的堵塞风险。高温电除尘器的除尘效率容易受烟气粘度的增大、密度的降低及电离效应的增强等因素的影响产生一定波动，可通过后面的布袋除尘器对烟尘进行二次高效拦截。由于进入布袋除尘器的烟气含尘量已较低，可以有效减缓烟尘对滤袋的冲刷和硫酸氢铵粘结飞灰引起的堵塞、腐蚀等问题，保证实际运行阻力处于较低水平。另外可以考虑直接利用高温电除尘器处理后的部分烟气作为一次热源并经电加热器的再热后送入热解炉进行尿素的热解制氨，从热解炉出来的混合气通过注氨格栅喷入SCR反应器入口烟道，最后进入反应器实现脱硝目的。