用于循环流化床锅炉全负荷工况的sncr烟气脱硝方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于循环流化床锅炉全负荷工况的SNCR烟气脱硝方法，属于SNCR烟气脱硝领域，其通过在烟气中注射还原剂，还原剂与烟气中NOx反应而脱硝，包括：当炉膛温度在850℃以上，或锅炉负荷高于50％时，还原剂喷射点选择为：必选的旋风分离器入口水平烟道，以及可选的其他喷射点；当炉膛温度大于800℃小于850℃，或锅炉负荷在30-50％时，还原剂喷射点选择为：必选的炉墙，以及可选的其他喷射点；当炉膛温度在800℃以下，或锅炉负荷低于30％时，还原剂喷射点选择为：必选的二次风道，以及可选的其他喷射点。本发明是一种能在CFB锅炉全负荷工况下脱硝以及使SNCR烟气脱硝技术脱硝效率达到85%以上的方法。
【专利说明】用于循环流化床锅炉全负荷工况的SNCR烟气脱硝方法
【技术领域】
[0001]本发明属于SNCR烟气脱硝领域。
【背景技术】
[0002]选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硝是一种发展成熟的NOx控制技术。SNCR主要原理是在没有催化剂作用下，向850?1170°C高温烟气中注射还原剂，还原剂与烟气中NOx反应生成N2。与选择性催化还原(SCR)脱硝工艺相比，SNCR具有工艺简单、投资和运行成本低的特点，特别适合于炉膛出口 NOx浓度相对较低的循环流化床(CFB)锅炉。
[0003]现有的CFB-SNCR技术主要是在CFB锅炉旋风分离器入口水平烟道处喷入还原剂，还原剂在旋风分离器内与烟气混合并与烟气中NOx发生反应。虽然旋风分离器内烟气与还原剂混合剧烈，但是由于还原剂在分离器内停留时间短，难以保证还原剂与烟气充分均匀混合，也不能为NOx的还原反应提供足够反应时间，使得现有CFB-SNCR技术的脱硝效率在100%的负荷工况下仅能达到50%，在最优条件下也仅能达到70%的脱硝效率，不能满足更高效率的脱硝要求；而且当CFB锅炉低负荷运行，如30-70%锅炉负荷工况，炉膛温度低于850°C时，SNCR脱硝效率很低或无效果，不能满足锅炉全负荷脱硝要求。因此，当CFB锅炉炉膛出口 NOx浓度超过300mg/Nm3时，现有CFB-SNCR技术不能将CFB锅炉NOx排放浓度控制在100mg/Nm3以下(GB13223-2011)以及更低。因此，必须进一步提升CFB-SNCR技术，提高CFB-SNCR技术脱硝效率和对锅炉负荷的适应性，以保证CFB锅炉在全负荷工况下满足NOx排放达标，并保持CFB锅炉在污染物控制方面的优势。
[0004]现有技术中存在各种还原剂喷射的布置方式，但都不能满足锅炉全负荷工况的SNCR烟气脱硝要求。本发明人通过对现有技术的研究发现，比如，在炉膛中、下部通过锅炉一次风或/和二次风喷入还原剂进行SNCR脱硝:还原剂通过一次风喷入炉膛时，由于循环流化床锅炉下部固体颗粒浓度较大，还原剂更易在固体颗粒中的活性成分Fe203、CaO等催化作用下氧化为NOx，达不到脱除NOx的目的，反而会导致炉膛出口 NOx浓度增加；而仅通过二次风喷入还原剂进行SNCR脱硝反应，也难以实现超过70%的脱硝效率。因此，如果采用此方法，难以达到高效脱除NOx的目的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于:针对现有CFB-SNCR脱硝技术存在的缺陷和不足，本发明基于试验研究结果，根据CFB锅炉不同负荷下的温度窗口，选取脱硝还原剂在锅炉不同喷射区域和在锅炉不同区域实施脱硝还原剂的喷射组合，强化脱硝还原剂与烟气的充分均匀混合，延长还原剂与NOx反应时间，提供一种能在CFB锅炉全负荷工况下脱硝以及使SNCR烟气脱硝技术脱硝效率达到85%以上的方法。
[0006]本发明人通过对现有技术的研究及在循环流化床燃烧试验装置上进行的CFB-SNCR还原剂喷射点筛选试验，得到如下结论:
1、在炉膛温度为700-930°C范围内从一次风喷入还原剂均无脱硝效果，且NOx浓度有一定增加；
2、炉膛温度从930°C变化至700°C时，最佳还原剂喷射点位置逐渐由旋风分离器入口前移至炉墙，再由炉墙前移至二次风管道；
3、从分离器出口、流化风管道、回料器、外置床等位置喷入还原剂具有一定的脱硝效果，但不是最佳还原剂喷射点。
[0007]由此，本发明目的通过下述技术方案来实现:
一种用于循环流化床锅炉全负荷工况的SNCR烟气脱硝方法，其通过在烟气中注射还原剂，还原剂与烟气中NOx反应而脱硝，包括:
1)当炉膛温度在850°C以上，或锅炉负荷高于50%时，还原剂喷射点选择为:必选的旋风分离器入口水平烟道，以及可选的旋风分离器出口、二次风道、炉墙、流化风道、回料器、外置床中的一个或多个；
2)当炉膛温度大于800°C小于850°C，或锅炉负荷在30-50%时，还原剂喷射点选择为:必选的炉墙，以及可选的旋风分离器入口水平烟道、旋风分离器出口、二次风道、流化风道、回料器、外置床中的一个或多个；
3)当炉膛温度在800°C以下，或锅炉负荷低于30%时，还原剂喷射点选择为:必选的二次风道，以及可选的旋风分离器入口水平烟道、旋风分离器出口、炉墙、流化风道、回料器、外置床中的一个或多个。
[0008]作为选择，当还原剂喷射点包括二次风道时，在所述二次风道内设置混合装置。
[0009]作为选择，当还原剂喷射点包括流化风道时，在所述流化风道内设置混合装置。
[0010]上述方案中，可以增强还原剂与二次风/流化风的混合均匀度。
[0011]前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案。如本发明中，各选择即可和主方案及其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，在此不做穷举。
[0012]本发明的有益效果:本发明能够根据CFB锅炉不同负荷下的炉膛温度窗口及NOx生成水平，为CFB锅炉提供不同的SNCR脱硝还原剂喷射布置方案和投运策略，保证在CFB锅炉全负荷运行工况下，CFB-SNCR脱硝效率均能达到甚至超过85%。本发明使得在CFB锅炉NOx生成浓度达到400mg/Nm3的水平时，仍然能够仅采用SNCR脱硝技术便能满足NOx排放浓度限值〈100 mg/Nm3的要求(GB13223-2011)，乃至更低达到50 mg/Nm3以下。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明实施例的工艺布置流程示意图；
其中I为旋风分离器入口水平烟道、2为旋风分离器出口、3为二次风道、4为炉墙、5为流化风道、6为回料器、7为外置床、8为炉膛、9为旋风分离器、10为尾部烟道、11为外置床、12为流化风机、13为一次风预热器、14为一次风机、15为二次风预热器、16为二次风机。
【具体实施方式】
[0014]下列非限制性实施例用于说明本发明。
[0015]实施例1: 在某300MWCFB锅炉上采用CFB锅炉全负荷的SNCR高效烟气脱硝技术降低NOx排放，具体采取措施如下:
1、如图1所示，在旋风分离器入口水平烟道1、旋风分离器出口2、二次风道3、炉墙4、流化风道5、回料器6和外置床7处均设置有还原剂注射；
2、喷枪/喷管设置在二次风道3或流化风道5时，尽量保证还原剂与二次风或流化风混合均匀，可设置混合装置加强混合；喷枪/喷管设置在旋风分离器入口水平烟道I或/和旋风分离器出口 2或/和炉墙4或/和外置床7时，须插入旋风分离器水平烟道I或/和旋风分离器出口 2或/和炉墙4或/和外置床7内0.05-0.5m注射，以避免对旋风分离器内耐火材料或/和炉膛水冷壁管子或/和外置床换热面腐蚀；
3、当炉膛温度在850°C以上，或锅炉负荷高于50%时，还原剂喷射点选择为:必选的旋风分离器入口水平烟道，以及可选的旋风分离器出口、二次风道、炉墙、流化风道、回料器、外置床中的一个或多个；当炉膛温度大于800°C小于850°C，或锅炉负荷在30-50%时，还原剂喷射点选择为:必选的炉墙，以及可选的旋风分离器入口水平烟道、旋风分离器出口、二次风道、流化风道、回料器、外置床中的一个或多个；当炉膛温度在800°C以下，或锅炉负荷低于30%时，还原剂喷射点选择为:必选的二次风道，以及可选的旋风分离器入口水平烟道、旋风分离器出口、炉墙、流化风道、回料器、外置床中的一个或多个。
[0016]采用前述方案，CFB锅炉全负荷运行工况下，CFB-SNCR脱硝效率均能达到甚至超过85%。当CFB锅炉NOx生成浓度达到400mg/Nm3的水平时，其仍能满足NOx排放浓度限值<100 mg/Nm3 的要求(GB13223-2011)，乃至更低达到 50 mg/Nm3 以下。
[0017]对比例1:
炉膛温度880-900°C，负荷在90-100%，还原剂喷射点布置于旋风分离器入口水平烟道时，其脱硝效率为76.4%。
[0018]对比例2:
炉膛温度880-900°C，负荷在90-100%，还原剂喷射点布置于炉墙时，其脱硝效率为71.9%。
[0019]对比例3:
炉膛温度880-900°C，负荷在90-100 %，还原剂喷射点布置于旋风分离器出口时，其脱硝效率为52.1%。
[0020]对比例4:
炉膛温度880-900°C，负荷在90-100%，还原剂喷射点布置于回料器时，其脱硝效率为33.1%。
[0021]对比例5:
炉膛温度880-900°C，负荷在90-100%，还原剂喷射点布置于旋风分离器入口水平烟道和炉墙时，其脱硝效率为91.8%。
[0022]对比例6:
炉膛温度810-830°C，负荷在50%，还原剂喷射点布置于炉墙和旋风分离器入口水平烟道时，其脱硝效率为89.9%。
[0023]对比例7:
炉膛温度760°C，负荷在30%，还原剂喷射点布置于二次风道时，其脱硝效率为67.2%。[0024]对比例8:
炉膛温度760°C，负荷在30%，还原剂喷射点布置于流化风道时，其脱硝效率为36.2%。
[0025]对比例9:
炉膛温度760°C，负荷在30%，还原剂喷射点布置于二次风道、旋风分离器入口水平烟道和流化风道时，其脱硝效率为86.5%。
[0026]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于循环流化床锅炉全负荷工况的SNCR烟气脱硝方法，其通过在烟气中注射还原剂，还原剂与烟气中NOx反应而脱硝，其特征在于包括: 1)当炉膛温度在850°C以上，或锅炉负荷高于50%时，还原剂喷射点选择为:必选的旋风分离器入口水平烟道，以及可选的旋风分离器出口、二次风道、炉墙、流化风道、回料器、外置床中的一个或多个； 2)当炉膛温度大于800°C小于850°C，或锅炉负荷在30-50%时，还原剂喷射点选择为:必选的炉墙，以及可选的旋风分离器入口水平烟道、旋风分离器出口、二次风道、流化风道、回料器、外置床中的一个或多个； 3)当炉膛温度在800°C以下，或锅炉负荷低于30%时，还原剂喷射点选择为:必选的二次风道，以及可选的旋风分离器入口水平烟道、旋风分离器出口、炉墙、流化风道、回料器、外置床中的一个或多个。
2.如权利要求1所述的用于循环流化床锅炉全负荷工况的SNCR烟气脱硝方法，其特征在于:当还原剂喷射点包括二次风道时，在所述二次风道内设置混合装置。
3.如权利要求1所述的用于循环流化床锅炉全负荷工况的SNCR烟气脱硝方法，其特征在于:当还原剂喷射点包括流化风道时，在所述流化风道内设置混合装置。
【文档编号】B01D53/79GK103706241SQ201310620062
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】杨志忠, 张定海, 李元, 金黄, 周棋, 崔有贵 申请人:东方电气集团东方锅炉股份有限公司