專利名稱：用于循環(huán)流化床sncr脫硝系統(tǒng)的反應裝置的制作方法
技術領域：
用于循環(huán)流化床SNCR脫硝系統(tǒng)的反應裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種電廠煙氣脫硝反應器，具體是適用于循環(huán)流化床鍋爐煙氣SNCR脫硝系統(tǒng)的旋風分離器，屬于煙氣凈化裝置制造的技術領域。
背景技術：
[0002]循環(huán)流化床燃燒技術(CFB)是近十幾年來迅速發(fā)展的一項高效低污染清潔燃燒枝術，具有煤種適應性強、負荷調節(jié)范圍大、燃燒穩(wěn)定、爐內(nèi)燃燒中添加石灰石低成本脫硫、分級燃燒有效降低NOx排放、灰渣綜合利用等優(yōu)點，特別適用于燃用劣質燃料以及負荷變化頻繁的調峰電廠和負荷波動較大的自備電站。[0003]根據(jù)2011年發(fā)布的《火電廠大氣污染物排放標準》，火電廠NOx排放標準日益嚴格，新建機組必須同步建設脫硝裝置，現(xiàn)役機組的脫硝改造勢在必行。脫硝技術領域是以NOx還原技術為主導地位，其NOx還原技術分為兩大類:選擇性催化還原技術SCR和選擇性非催化還原技術SNCR，這兩種技術都適用于循環(huán)流化床鍋爐的脫硝工程。對比兩種脫硝技術，SNCR的工程投資費用、年運行費用都低于SCR，對老機組循環(huán)流化床鍋爐進行脫硝改造時，SNCR技術可以避免空氣預熱器、引風機及省煤器等方面的改造，工程量相對較小，工期短，特別是，SCR技術對煙氣含塵率要較高，易發(fā)生催化劑堵塞中毒。因此，SNCR脫硝技術適用于循環(huán)流化床鍋爐的新建機組和老機組改造。[0004]SNCR脫硝技術主要是在800°C 1000°C溫度范圍內(nèi)，將含氨的還原劑噴入煙氣中，將NO還原，生成氮氣和水。大量的工程實踐實踐證明，SNCR技術對反應溫度非常敏感，隨溫度降低，其還原反應速度降低，從而使大量還原劑來不及反應而降低脫硝效率，增加還原劑逃逸量。但是反應溫度也不能過高，當溫度高于1100°C時，NH3的氧化反應速度超過還原反應而起主導作用，從而可能造成NOx排放濃度高于基準排放濃度。[0005]循環(huán)流化床鍋爐具有一個非常有效的還原劑噴入點和混合反應器一旋風分離器。分離器內(nèi)的煙氣擾動強烈，十分利于實現(xiàn)噴入的還原劑和煙氣之間迅速而均勻的混合，分離器內(nèi)氣體流動路徑較長，還原劑在反應區(qū)獲得較長停留時間。根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐特殊的燃燒方式，在鍋爐滿負荷工況，旋風分離器入口處的煙溫在800°C 1000°C之間，正是SNCR最佳反應溫度范圍。[0006]鍋爐負荷是SNCR系統(tǒng)運行控制的關鍵輸入?yún)?shù)之一。鍋爐負荷降低，旋風分離器內(nèi)煙氣溫度下降，當煙氣溫度隨負荷下降而低于SNCR最佳反應溫度范圍的最低限值時，脫硝反應速度降低，還原劑逃逸量增加，煙氣排放測量值中NHx排放超標，NH3排放超標，最終導致SNCR系統(tǒng)不能運行。鍋爐負荷增加，旋風分離器內(nèi)煙氣溫度上升，當煙氣溫度隨負荷升高而高于SNCR最佳反應溫度范圍的最高限值時，NH3氧化反應超過還原反應而起主導作用，也會造成煙氣排放測量值中NHx排放超標，NH3排放超標，SNCR系統(tǒng)不能運行。在循環(huán)循環(huán)流床鍋爐負荷波動范圍內(nèi)，煙氣溫度一般不會高于SNCR最佳反應溫度的最高限值，因此，低負荷時循環(huán)流化床鍋爐的SNCR系統(tǒng)運行問題更為突出。發(fā)明內(nèi)容[0007]技術問題:為了解決鍋爐負荷運行波動較大時SNCR脫硝系統(tǒng)運行存在的問題，本實用新型目的是提供一種能夠更好的控制還原劑逃逸量，鍋爐負荷范圍廣，能夠滿足更高要求NOx排放，實現(xiàn)SNCR脫硝系統(tǒng)正常運行的用于循環(huán)流化床SNCR脫硝系統(tǒng)的反應裝置。[0008]一種用于循環(huán)流化床SNCR脫硝系統(tǒng)的反應裝置，包括循環(huán)流化床鍋爐、水平煙道、返料裝置、尾部煙道，循環(huán)流化床鍋爐的一側分別與水平煙道、返料裝置的一端連接，水平煙道的另一端布置尾部煙道，水平煙道、返料裝置的另一端之間布置旋風分離器，所述旋風分離器包括進氣口、筒體、錐體、中心筒、排氣口、排料口，筒體的上部一側布置與水平煙道連接的進氣口，筒體的上部設置與排氣口一端連接的中心筒，排氣口的另一端與尾部煙道連接，筒體的下部形成逐漸收縮的錐體，錐體遠離筒體的一端設置排料口，排料口的末端連接返料裝置；筒體的內(nèi)壁布置相變蓄熱材料層。[0009]旋風分離器是循環(huán)流化床鍋爐主循環(huán)回路的關鍵部件，完成含塵氣流的氣固分離，并把收集的物料回送至爐膛，同時也是SNCR脫硝系統(tǒng)的關鍵部件，完成脫硝反應減排NOx，并把凈化煙氣送至尾部煙道。旋風分離器入口段噴入還原劑，分離器內(nèi)側布置相變蓄熱材料層，以增大旋風分離器整體的熱慣性。[0010]當鍋爐低負荷運行時，繼續(xù)降低鍋爐負荷，旋風分離器入口煙氣溫度降低，以至脫離SNCR最佳反應溫度范圍，旋風分離器內(nèi)側布置的相變蓄熱材料層(處于液態(tài))溫度高于煙氣溫度，蓄熱材料(所選蓄熱材料具有較大的相變潛熱和密度)發(fā)生相變(液變固)放出相變潛熱，煙氣迅速吸收這部分熱量，煙氣溫度迅速升高至SNCR最佳反應溫度范圍內(nèi)，旋風分離器內(nèi)煙氣與還原劑充分混合，并獲得足夠的停留時間，從而保證脫硝反應效率，控制還原劑逃逸量。[0011]當鍋爐高負荷運行時，繼續(xù)提高鍋爐負荷，旋風分離器入口煙氣溫度升高，旋風分離器內(nèi)側布置的相變蓄熱材料層(處于液態(tài))溫度低于煙氣溫度，蓄熱材料(所選蓄熱材料具有高液相比熱、高熱導率)迅速從煙氣中吸收大量熱量，煙氣放出熱量而溫度降低至SNCR最佳反應溫度范圍內(nèi)，旋風分離器內(nèi)煙氣與還原劑充分混合，并獲得足夠的停留時間，有效抑制NH3的氧化反應，保證脫硝反應效率，控制還原劑逃逸量。[0012]本實用新型可以有效削減鍋爐負荷變化時(特別是鍋爐低負荷運行時)溫度波動對SNCR脫硝系統(tǒng)的不利影響，有利于達到更高的NOx排放要求，更好地控制還原劑逃逸量，可以保證在更寬廣的鍋爐負荷范圍內(nèi)，實現(xiàn)SNCR脫硝系統(tǒng)的正常運行。


[0013]圖1是本實用新型的一種結構示意圖。[0014]圖2是圖1中旋風分離器的結構示意圖。[0015]圖3是圖2中I部的放大示意圖。[0016]其中:1、循環(huán)流化床鍋爐，2、還原劑噴射裝置，3、旋風分離器，4、返料裝置，5、尾部煙道，3.1、進氣口，3.2、筒體，3.3、錐體，3.4、中心筒，3.5、排氣口，3.6、排料口，3.7、相變蓄熱材料層，3.8、耐火材料層，3.9、鋼板，3.10、保溫層。
具體實施方式
[0017]
以下結合附圖對本實用新型的技術方案進行詳細說明:本部分的說明僅是示范性和解釋性，不應對實用新型的保護范圍有任何的限制作用。[0018]如圖1、圖2所示，一種用于循環(huán)流化床SNCR脫硝系統(tǒng)的反應裝置，包括循環(huán)流化床鍋爐1、水平煙道、返料裝置4、尾部煙道5，循環(huán)流化床鍋爐I的一側分別與水平煙道、返料裝置4的一端連接，水平煙道的另一端布置尾部煙道5，水平煙道、返料裝置4的另一端之間布置旋風分離器3，所述旋風分離器3包括進氣口 3.1、筒體3.2、錐體3.3、中心筒3.4、排氣口 3.5、排料口 3.6，筒體3.2的上部一側布置與水平煙道連接的進氣口 3.1，筒體3.2的上部設置與排氣口 3.5 一端連接的中心筒3.4，排氣口 3.5的另一端與尾部煙道5連接，筒體3.2的下部形成逐漸收縮的錐體3.3，錐體3.3遠離筒體3.2的一端設置排料口 3.6，排料口 3.6的末端連接返料裝置4 ;筒體3.2的內(nèi)壁布置相變蓄熱材料層3.7。[0019]如圖1所示，本實用新型水平煙道內(nèi)布置還原劑噴射裝置2。[0020]如圖3所示，本實用新型相變蓄熱材料層3.7的外側布置耐火材料層3.8。本實用新型的耐火材料層3.8可采用硅酸鈣制品或硅酸鋁。[0021]如圖3所示，本實用新型耐火材料層3.8的外側布置鋼板3.9。本實用新型的鋼板3.9可采用Q235普通碳鋼。[0022]如圖3所示，本實用新型鋼板3.9的外側布置保溫層3.10。本實用新型的保溫層3.10可采用巖或礦棉制品。[0023]本實用新型相變蓄熱材料層3.7內(nèi)部填充相變溫度范圍為800 V 900 V的固-液相變蓄熱材料氟鹽或氟鹽共晶混合物中的其中一種。[0024]本實用新型相變蓄熱材料層3.7內(nèi)部填充相變溫度范圍為810°C 820°C的固-液相變蓄熱材料LiF、CaF2或LiF-CaF2共晶物中的其中一種。[0025]本實用新型固-液相變蓄熱材料的外部由耐腐蝕、耐磨損的高溫合金材料密封。[0026]某300麗循環(huán)流化床鍋爐采用SNCR脫硝工藝(參見圖1)，BMCR工況下煙氣量1043500m3/h, NOx濃度200mg/Nm3 (6%含氧量，干態(tài))，脫硝效率55%，凈化后煙氣NOx濃度90mg/Nm3。鍋爐負荷運行情況:50% 110%BMCR運行約16小時/天，旋風分離器內(nèi)煙氣溫度約910°C 810°C，40% 50%BMCR運行約8小時/天，旋風分離器內(nèi)煙氣溫度約810 790。。。[0027]如圖1所示的循環(huán)流化床SNCR脫硝工藝示意圖，循環(huán)流化床鍋爐I中燃料燃燒后產(chǎn)生的煙氣通過水平煙道進入旋風分離器3，還原劑(如氨水、無水氨、尿素)通過還原劑噴射裝置2在旋風分離器入口段噴射進入煙道中，在旋風分離器3中與煙氣進行充分混合，在合適的SNCR脫硝反應溫度區(qū)間內(nèi)，氮氧化物與還原劑反應除掉N0X，凈化后的煙氣經(jīng)旋風分離器頂部排出，進入尾部煙道5進行熱交換，同時由氣流帶出循環(huán)流化床鍋爐爐膛的固體物料在分離器內(nèi)被分離和收集，通過返料裝置4送回爐膛。[0028]如圖2所示的旋風分離器結構示意圖，旋風分離器由進氣口 3.1、筒體3.2、錐體3.3、中心筒3.4、排氣口 3.5、排料口 3.6組成。含塵氣體由進氣口 3.1切向進入分離器，并在分離空間產(chǎn)生旋流運動，先沿分離器器壁由上而下旋轉(稱為外旋流)，到達錐體3.3底部，凈化氣體由外旋流轉變?yōu)檠剌S心向上旋轉(稱為內(nèi)旋流)，與此同時，SNCR脫硝反應進行除掉大部分NOx，凈化氣體由中心筒3.4、排氣口 3.5排出，氣流中的顆粒在離心力作用下被拋向分離器器壁，在重力和氣流旋轉作用下沿器壁到達排料口 3.6。[0029]根據(jù)不同負荷循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器煙氣溫度以及SNCR最佳反應溫度范圍800°C 1000°C，并考慮到高負荷對SNCR運行的影響較小(旋風分離器中煙氣溫度很難高于SNCR最佳反應溫度最高限值)，而低負荷對SNCR運行的影響較大(旋風分離器中煙氣溫度易低于SNCR最佳反應溫度最低限值)，選擇固-液相變蓄熱材料的相變溫度范圍800°C 9000C。相變蓄熱材料可選擇氟鹽及氟鹽共晶混合物，如LiFXaF2或LiF-CaF2的共晶物，通過不同熔點的氟鹽的混合，可以得到不同相變溫度的蓄熱介質。相變蓄熱材料由耐腐蝕、耐磨損的高溫合金材料或陶瓷材料密封，并預留蓄熱材料相變膨脹空間，從而形成相變蓄熱材料層。[0030]當鍋爐低負荷運行時，繼續(xù)降低鍋爐負荷，旋風分離器入口煙氣溫度降低，以至脫離SNCR最佳反應溫度范圍，旋風分離器內(nèi)側布置的相變蓄熱材料層(處于液態(tài))溫度高于煙氣溫度，蓄熱材料(所選蓄熱材料具有較大的相變潛熱和密度)發(fā)生相變(液變固)放出相變潛熱，煙氣迅速吸收這部分熱量，煙氣溫度迅速升高至SNCR最佳反應溫度范圍內(nèi)，旋風分離器內(nèi)煙氣與還原劑充分混合，并獲得足夠的停留時間，從而保證脫硝反應效率，控制還原劑逃逸量。[0031]當鍋爐高負荷運行時，繼續(xù)提高鍋爐負荷，旋風分離器入口煙氣溫度升高，旋風分離器內(nèi)側布置的相變蓄熱材料層(處于液態(tài))溫度低于煙氣溫度，蓄熱材料(所選蓄熱材料具有高液相比熱、高熱導率)迅速從煙氣中吸收大量熱量，煙氣放出熱量而溫度降低至SNCR最佳反應溫度范圍內(nèi)，旋風分離器內(nèi)煙氣與還原劑充分混合，并獲得足夠的停留時間，有效抑制NH3的氧化反應，保證脫硝反應效率，控制還原劑逃逸量。[0032]當鍋爐高負荷運行時，繼續(xù)提高鍋爐負荷，旋風分離器入口煙氣溫度升高，旋風分離器內(nèi)側布置的相變蓄熱材料層(處于液態(tài))溫度低于煙氣溫度，蓄熱材料(所選蓄熱材料具有高液相比熱、高熱導率)迅速從煙氣中吸收大量熱量，煙氣放出熱量而溫度降低至SNCR最佳反應溫度范圍內(nèi)，旋風分離器內(nèi)煙氣與還原劑充分混合，并獲得足夠的停留時間，有效抑制NH3的氧化反應，保證脫硝反應效率，控制還原劑逃逸量。[0033]如圖3所示的旋風分離器內(nèi)壁構成示意圖，旋風分離器內(nèi)壁由四層構成，從煙道側至旋風分離器外側依次是:相變蓄熱材料層3.7、耐火材料層3.8、鋼板3.9、保溫層3.10。相變蓄熱材料層內(nèi)部填充固-液相變蓄熱材料LiF-CaF2共晶物，蓄熱材料相變溫度范圍810°C 820°C，蓄熱材料外部由耐腐蝕、耐磨損的高溫合金材料密封,并預留蓄熱材料相變膨脹空間約25%。絕熱耐火層可選用硅酸鈣制品、硅酸鋁復合保溫，鋼板可選用Q235等普通碳鋼，保溫層選用巖、礦棉制品等。[0034]未采用本實用新型中的旋風分離器時，當鍋爐負荷處于40% 50%BMCR范圍內(nèi)時，旋風分離器煙氣溫度低于810°C，SNCR脫硝系統(tǒng)停止運行。采用本實用新型中的旋風分離器后，當鍋爐負荷處于40% 50%BMCR范圍內(nèi)時，可保證旋風分離器內(nèi)煙氣溫度不低于810°C,保證SNCR脫硝系統(tǒng)正常運行，與之前相比，NOx減排量增加約400千克/天，合算約146噸/年。
權利要求1.一種用于循環(huán)流化床SNCR脫硝系統(tǒng)的反應裝置，包括循環(huán)流化床鍋爐(I)、水平煙道、返料裝置(4)、尾部煙道(5)，循環(huán)流化床鍋爐(I)的一側分別與水平煙道、返料裝置(4)的一端連接，水平煙道的另一端布置尾部煙道(5)，其特征在于水平煙道、返料裝置(4)的另一端之間布置旋風分離器(3)，所述旋風分離器(3)包括進氣口(3.1)、筒體(3.2)、錐體(3.3)、中心筒(3.4)、排氣口(3.5)、排料口(3.6)，筒體(3.2)的上部一側布置與水平煙道連接的進氣口(3.1)，筒體(3.2)的上部設置與排氣口(3.5)—端連接的中心筒(3.4)，排氣口(3.5)的另一端與尾部煙道(5)連接，筒體(3.2)的下部形成逐漸收縮的錐體(3.3)，錐體(3.3)遠離筒體(3.2)的一端設置排料口(3.6)，排料口(3.6)的末端連接返料裝置(4);筒體(3.2)的內(nèi)壁布置相變蓄熱材料層(3.7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于循環(huán)流化床SNCR脫硝系統(tǒng)的反應裝置，其特征在于上述水平煙道內(nèi)布置還原劑噴射裝置(2 )。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于循環(huán)流化床SNCR脫硝系統(tǒng)的反應裝置，其特征在于上述相變蓄熱材料層(3.7)的外側布置耐火材料層(3.8)。
4.根據(jù)權利要求3所述的用于循環(huán)流化床SNCR脫硝系統(tǒng)的反應裝置，其特征在于上述耐火材料層(3.8)的外側布置鋼板(3.9)。
5.根據(jù)權利要求4所述的用于循環(huán)流化床SNCR脫硝系統(tǒng)的反應裝置，其特征在于上述鋼板(3.9)的外側布置保溫層(3.10)。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于循環(huán)流化床SNCR脫硝系統(tǒng)的反應裝置，其特征在于上述相變蓄熱材料層(3.7)內(nèi)部填充相變溫度范圍為800°C 900°C的固-液相變蓄熱材料氟鹽或氟鹽共晶混合物中的其中一種。
7.根據(jù)權利要求6所述的用于循環(huán)流化床SNCR脫硝系統(tǒng)的反應裝置，其特征在于上述相變蓄熱材料層(3.7)內(nèi)部填充相變溫度范圍為810°C 820°C的固-液相變蓄熱材料LiF, CaF2或LiF-CaF2共晶物中的其中一種。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的用于循環(huán)流化床SNCR脫硝系統(tǒng)的反應裝置，其特征在于上述固-液相變蓄熱材料的外部由高溫合金材料密封。
專利摘要用于循環(huán)流化床SNCR脫硝系統(tǒng)的反應裝置，涉及一種電廠煙氣脫硝反應器。本實用新型循環(huán)流化床鍋爐的一側分別與水平煙道、返料裝置的一端連接，水平煙道的另一端布置尾部煙道，水平煙道、返料裝置的另一端之間布置旋風分離器，筒體的上部一側布置與水平煙道連接的進氣口，筒體的上部設置與排氣口一端連接的中心筒，排氣口的另一端與尾部煙道連接，筒體的下部形成逐漸收縮的錐體，錐體遠離筒體的一端設置排料口，排料口的末端連接返料裝置；筒體的內(nèi)壁布置相變蓄熱材料層。本實用新型實現(xiàn)了能夠更好的控制還原劑逃逸量，鍋爐負荷范圍廣，能夠滿足更高要求NOX排放，實現(xiàn)SNCR脫硝系統(tǒng)正常運行的目的。
文檔編號F23J15/04GK203002201SQ20122068589
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權日2012年12月13日
發(fā)明者盧作基, 秦翠娟, 代旭東, 鐘學進, 陳凱 申請人:江蘇百靈天地環(huán)境設計研究院有限公司