一種用于流化床鍋爐的潔凈排放系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種用于流化床鍋爐的潔凈排放方法，在流化床鍋爐密相區(qū)進(jìn)行爐內(nèi)一次脫硫；在爐膛出口進(jìn)行基于SNCR的一次脫硝；經(jīng)爐內(nèi)一次脫硫和一次脫硝后的煙氣進(jìn)行除塵后再升溫進(jìn)行基于SCR的二次脫硝；經(jīng)二次脫硝后的煙氣送入脫硫系統(tǒng)進(jìn)行二次脫硫；本發(fā)明還提供了相應(yīng)的系統(tǒng)，采用SNCR+SCR方式聯(lián)合脫硝，同時采用爐內(nèi)+爐外方式脫硫，通過燃燒優(yōu)化技術(shù)+環(huán)保系統(tǒng)參數(shù)精確控制，使得NOx、SO2排放達(dá)到《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2011中重點地區(qū)燃?xì)廨啓C(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)，具有脫硝效率高、脫硫效率高、系統(tǒng)可靠性高、工況適應(yīng)性強(qiáng)、NOx、SO2排放可控性好、運(yùn)行周期長、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點。
【專利說明】一種用于流化床鍋爐的潔凈排放系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鍋爐環(huán)?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于流化床鍋爐的潔凈排放系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)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(shù)，具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、高效脫硫、氮氧化物(NOx)排放低、燃燒強(qiáng)度高、爐膛截面積小、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、負(fù)荷調(diào)節(jié)快、易于實現(xiàn)灰渣綜合利用、燃料預(yù)處理系統(tǒng)簡單、給煤點少等優(yōu)點。因此這項技術(shù)在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和廢棄物處理利用等領(lǐng)域均得到了廣泛的商業(yè)應(yīng)用。
[0003]運(yùn)行經(jīng)驗表明，循環(huán)流化床鍋爐的NOx排放值基本在400mg/m 3以下。循環(huán)流化床鍋爐NOx排放低是由于以下兩個原因:一是低溫燃燒，此時空氣中的氮一般不會生成NOx;:是分段燃燒，抑制燃料中的氮轉(zhuǎn)化為NOx，并使部分已生成的NOx得到還原。
[0004]《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2003)中對SO#NO x的排放限值分別為400mg/m3、450mg/m3。對于循環(huán)流化床鍋爐，僅需進(jìn)行爐內(nèi)脫硫即可使SO2排放、NO放達(dá)標(biāo)，故原有循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組基本不設(shè)置脫硝裝置。《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)實施后，對SO# NOx的排放限值均降為100mg/m 3，導(dǎo)致現(xiàn)有設(shè)備條件基本無法滿足環(huán)保要求。
[0005]目前應(yīng)用于鍋爐的脫硝技術(shù)主要分為燃燒控制技術(shù)和煙氣脫硝技術(shù)。燃燒控制技術(shù)包括:CFB鍋爐燃燒技術(shù)、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒、煙氣再循環(huán)、低氮燃燒器技術(shù)、燃燒優(yōu)化；煙氣脫硝技術(shù)主要包括:SCR(選擇性催化還原技術(shù))、SNCR(選擇性非催化還原法)、SNCR+SCR。目前應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐的主要是燃燒控制技術(shù)。
[0006]SCR的優(yōu)點是:脫硝效率高(70?90% )、技術(shù)成熟，國內(nèi)應(yīng)用多；缺點是:投資成本高(需要催化劑、造價為SNCR的3倍以上)、運(yùn)行成本較高(還原劑、催化劑)、安裝方式對鍋爐結(jié)構(gòu)改變大、尾部易沾污、腐蝕、適用于新建煤粉機(jī)組。
[0007]SNCR的優(yōu)點是:占地面積小(布置在鍋爐本體上)、投資成本低(造價為SCR的1/4?1/3)、運(yùn)行成本較低(0.003?0.004元/kWh)、安裝及操作較易、技術(shù)成熟；適應(yīng)參數(shù)、負(fù)荷、煤質(zhì)變化快；有助于降低平均成本、不催化增加三氧化硫(SO3)、不造成尾部受熱面、空氣預(yù)熱器的堵塞或腐蝕；特別適用于CFB機(jī)組及老機(jī)組脫硝改造；缺點是:脫硝效率不夠高、氨逃逸量較SCR稍高。
[0008]SNCR+SCR的特點:脫硝效率高(40?80% )、投資成本略低、運(yùn)行成本略低(還原劑、少量催化劑)、氨逃逸量低、可大幅減少SCR的反應(yīng)容積。逃逸的氨會隨煙氣流向下游的SCR系統(tǒng)，使其利用率反應(yīng)率更為完全。還原劑可使用尿素代替較危險的液氨。缺點是:流化床鍋爐應(yīng)用經(jīng)驗較少，同時也存在SCR催化劑壽命短等問題。
[0009]目前應(yīng)用于流化床鍋爐的脫硫技術(shù)主要是爐內(nèi)脫硫，煙氣脫硫主要應(yīng)用于煤粉爐。流化床鍋爐通過爐內(nèi)添加脫硫劑(石灰石、電石渣等)可將SO2排放值控制到較低水平，但在新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)下，現(xiàn)有爐內(nèi)脫硫裝置存在出力不夠、經(jīng)濟(jì)性差、脫硫難以達(dá)標(biāo)等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種用于流化床鍋爐的潔凈排放系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)具有本系統(tǒng)具有脫硝效率高、脫硫效率高、系統(tǒng)可靠性高、工況適應(yīng)性強(qiáng)、NOx, SO2排放可控性好、運(yùn)行周期長、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點，可使現(xiàn)有流化床鍋爐滿足《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)。
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0012]一種用于流化床鍋爐的潔凈排放方法，其中:
[0013]在流化床鍋爐密相區(qū)進(jìn)行爐內(nèi)一次脫硫；
[0014]在爐膛出口進(jìn)行基于SNCR的一次脫硝；
[0015]經(jīng)爐內(nèi)一次脫硫和一次脫硝后的煙氣進(jìn)行除塵后再升溫進(jìn)行基于SCR的二次脫硝；
[0016]經(jīng)二次脫硝后的煙氣送入脫硫系統(tǒng)進(jìn)行二次脫硫。
[0017]本發(fā)明還提供了一種用于流化床鍋爐的潔凈排放系統(tǒng)，包括布置于流化床鍋爐密相區(qū)的爐內(nèi)脫硫裝置14和布置于爐膛13出口的SNCR裝置12，其特征在于，所述SNCR裝置12出口連接分離器11，出分離器11的煙氣依次經(jīng)過過熱器10和省煤器9后分為兩路，一路直接接入SCR裝置5并在管路上設(shè)置有煙氣擋板一 8，另一路經(jīng)空氣預(yù)熱器16和除塵器18后接入SCR裝置5，且SCR裝置5與除塵器18的連接管路上設(shè)置有煙氣擋板二 19，SCR裝置5的煙氣出口與脫硫系統(tǒng)I的煙氣入口相連接且在連接管路上設(shè)置有引風(fēng)機(jī)22和增壓風(fēng)機(jī)25，SCR裝置5與引風(fēng)機(jī)22的連接管路上設(shè)置有煙氣擋板三21，引風(fēng)機(jī)22與增壓風(fēng)機(jī)25的連接管路上設(shè)置有煙氣擋板四24，出脫硫系統(tǒng)I的煙氣排至煙囪，另外設(shè)置潔凈煙氣發(fā)生器7，潔凈煙氣發(fā)生器7的出口分為兩路，一路接至SCR裝置入口并設(shè)置煙氣擋板七6，一路接至脫硫系統(tǒng)I的煙氣出口并設(shè)置煙氣擋板六2。
[0018]所述爐膛13底部連接有風(fēng)室15，鍋爐尾部煙道連接有為鍋爐提供配風(fēng)的送風(fēng)機(jī)17。
[0019]所述SCR裝置5并聯(lián)設(shè)置有SCR旁路20，SCR旁路20連接在煙氣擋板二 19和煙氣擋板三21之間，所述SCR旁路20、煙氣擋板二 19和煙氣擋板三用于實現(xiàn)SCR裝置5的投退切換；所述脫硫系統(tǒng)I并聯(lián)設(shè)置有脫硫系統(tǒng)旁路23，脫硫系統(tǒng)旁路23設(shè)置在煙氣擋板四24和煙氣擋板五3之間，所述脫硫系統(tǒng)旁路23、煙氣擋板四24和煙氣擋板五3用于實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)I的投退切換。
[0020]所述SNCR裝置12布置在爐膛13出口的800?1050°C區(qū)域。
[0021]所述爐內(nèi)脫硫裝置14布置在爐膛13的下部密相區(qū)。
[0022]所述潔凈煙氣發(fā)生器7采用天然氣或燃油作為燃料，用于提升SCR裝置5的入口煙氣溫度，為中高溫催化劑提供工作環(huán)境；以及用于提升脫硫系統(tǒng)I的出口煙氣溫度，以保證煙氣的擴(kuò)散能力。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0024]I)本系統(tǒng)所述SCR裝置布置在除塵器的出口區(qū)域，煙塵較少，催化劑工作環(huán)境較好，使用周期長。
[0025]2)本系統(tǒng)設(shè)置的潔凈煙氣發(fā)生器可以提升SCR裝置入口煙氣溫度，為中高溫催化劑提供工作環(huán)境；也可以提升脫硫系統(tǒng)出口煙氣溫度，以保證煙氣有較高的擴(kuò)散能力。
[0026]3)本系統(tǒng)采用SNCR+SCR:脫硝效率高(40?80% )、投資成本略低、運(yùn)行成本略低(還原劑、少量催化劑)、氨逃逸量低、可大幅減少SCR的反應(yīng)容積。逃逸的氨會隨煙氣流向下游的SCR系統(tǒng)，使其利用率反應(yīng)率更為完全，還原劑可使用尿素代替較危險的液氨。
[0027]4)本系統(tǒng)采用爐內(nèi)脫硫與爐外脫硫相結(jié)合方式，現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)仍可使用，同時投用時，爐外脫硫裝置運(yùn)行費(fèi)用較低，放可得到有效控制。
[0028]綜上所述，本系統(tǒng)具有本系統(tǒng)具有脫硝效率尚、脫硫效率尚、系統(tǒng)可靠性尚、工況適應(yīng)性強(qiáng)、NOx、SO2排放可控性好、運(yùn)行周期長、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明用于流化床鍋爐的潔凈排放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
[0031]本發(fā)明一種用于流化床鍋爐的潔凈排放方法，主要通過如下工藝環(huán)節(jié)實現(xiàn):
[0032]在流化床鍋爐密相區(qū)進(jìn)行爐內(nèi)一次脫硫；
[0033]在爐膛出口進(jìn)行基于SNCR的一次脫硝；
[0034]經(jīng)爐內(nèi)一次脫硫和一次脫硝后的煙氣進(jìn)行除塵后再升溫進(jìn)行基于SCR的二次脫硝；
[0035]經(jīng)二次脫硝后的煙氣送入脫硫系統(tǒng)進(jìn)行二次脫硫。
[0036]為了實現(xiàn)上述方法，并有效適應(yīng)各種不同的實際工況，本發(fā)明還提供了一種用于流化床鍋爐的潔凈排放系統(tǒng)，如圖1所示，包括布置于流化床鍋爐密相區(qū)的爐內(nèi)脫硫裝置14，爐內(nèi)脫硫裝置14位于爐膛13的下部，爐膛13底部連接有風(fēng)室15，送風(fēng)機(jī)17供風(fēng)通過布置在尾部煙道內(nèi)的空氣預(yù)熱器16預(yù)熱后送至風(fēng)室15。SNCR裝置12布置在爐膛13出口的800?1050°C區(qū)域。
[0037]SNCR裝置12的煙氣出口連接分離器11，出分離器11的煙氣依次經(jīng)過過熱器10和省煤器9后分為兩路，一路直接接入SCR裝置5并在管路上設(shè)置有煙氣擋板一 8，煙氣擋板一 8用于調(diào)節(jié)SCR裝置5的入口煙溫。另一路經(jīng)空氣預(yù)熱器16和除塵器18后接入SCR裝置5，且SCR裝置5與除塵器18的連接管路上設(shè)置有煙氣擋板二 19，SCR裝置5的煙氣出口與脫硫系統(tǒng)I的煙氣入口相連接且在連接管路上設(shè)置有引風(fēng)機(jī)22和增壓風(fēng)機(jī)25，SCR裝置5與引風(fēng)機(jī)22的連接管路上設(shè)置有煙氣擋板三21，引風(fēng)機(jī)22與增壓風(fēng)機(jī)25的連接管路上設(shè)置有煙氣擋板四24。
[0038]為適應(yīng)不同工況，SCR裝置5并聯(lián)設(shè)置有SCR旁路20，SCR旁路20連接在煙氣擋板二 19和煙氣擋板三21之間，SCR旁路20、煙氣擋板二 19和煙氣擋板三用于實現(xiàn)SCR裝置5的投退切換；脫硫系統(tǒng)I并聯(lián)設(shè)置有脫硫系統(tǒng)旁路23，脫硫系統(tǒng)旁路23設(shè)置在煙氣擋板四24和煙氣擋板五3之間，脫硫系統(tǒng)旁路23、煙氣擋板四24和煙氣擋板五3用于實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)I的投退切換。
[0039]出脫硫系統(tǒng)I的煙氣排至煙囪；另外設(shè)置潔凈煙氣發(fā)生器7，出口分為兩路，一路接至SCR裝置入口并設(shè)置煙氣擋板七6，一路接至脫硫系統(tǒng)出口并設(shè)置煙氣擋板六2。潔凈煙氣發(fā)生器7采用天然氣或燃油作為燃料，用于提升SCR裝置5的入口煙氣溫度，為中高溫催化劑提供工作環(huán)境；以及用于提升脫硫系統(tǒng)I的出口煙氣溫度，以保證煙氣的擴(kuò)散能力。
[0040]本發(fā)明的工作原理是:
[0041]燃料在循環(huán)流化床鍋爐中燃燒，脫硫劑由鍋爐密相區(qū)爐內(nèi)的脫硫裝置14給入，進(jìn)行爐內(nèi)一次脫硫；燃燒煙氣流至爐膛13的出口時，由SNCR裝置12進(jìn)行一次脫硝，脫去大部分NOx;經(jīng)過爐內(nèi)脫硫和一次脫硝后煙氣經(jīng)過熱器10、省煤器9、空氣預(yù)熱器16、除塵器18到達(dá)SCR裝置5，煙氣在SCR裝置5中進(jìn)行二次脫硝，達(dá)到N0x達(dá)標(biāo)工況；之后煙氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)I進(jìn)行二次脫硫，達(dá)到302達(dá)標(biāo)工況；潔凈煙氣最終由煙囪4排至大氣。
[0042]由于本系統(tǒng)SCR裝置5布置在除塵器18出口區(qū)域，煙塵較少，催化劑工作環(huán)境較好，故而催化劑使用周期長，運(yùn)行成本降低；潔凈煙氣發(fā)生器7可以提升SCR裝置5入口煙氣溫度，為中高溫催化劑提供工作環(huán)境；也可以提升脫硫系統(tǒng)I出口煙氣溫度，以保證煙氣有較高的擴(kuò)散能力；采用SNCR+SCR組合脫硝方式，脫硝效率高(40?80% )、投資成本略低、運(yùn)行成本略低(還原劑、少量催化劑)、氨逃逸量低、可大幅減少SCR的反應(yīng)容積。逃逸的氨會隨煙氣流向下游的SCR系統(tǒng)，使其利用率反應(yīng)率更為完全，還原劑可使用尿素代替較危險的液氨；采用爐內(nèi)脫硫與爐外脫硫相結(jié)合方式，現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)仍可使用，同時投用時，爐外脫硫裝置運(yùn)行費(fèi)用較低，SO2排放可得到有效控制。
[0043]正常工況下，關(guān)閉SCR旁路擋板20、脫硫系統(tǒng)旁路23、煙氣擋板七6、煙氣擋板六2，打開煙氣擋板一 8、煙氣擋板二 19、煙氣擋板三21、煙氣擋板四24、煙氣擋板五3，通過煙氣擋板一 8調(diào)節(jié)SCR入口煙氣溫度，如使用低溫催化劑，甚至可關(guān)閉煙氣擋板一 8 ;
[0044]煙氣含塵量大或SO2排放要求更高時，關(guān)閉SCR旁路擋板20、脫硫系統(tǒng)旁路23、煙氣擋板一 8，打開煙氣擋板七6、煙氣擋板六2、煙氣擋板二 19、煙氣擋板三21、煙氣擋板四24、煙氣擋板五3，通過煙氣擋板七6調(diào)節(jié)SCR入口煙氣溫度；
[0045]爐內(nèi)脫硫、SNCR脫硝即可達(dá)到排放指標(biāo)時，打開SCR旁路擋板20、脫硫系統(tǒng)旁路23，關(guān)閉煙氣擋板二 19、煙氣擋板三21、煙氣擋板四24、煙氣擋板五3，達(dá)標(biāo)煙氣直接通過煙囪排放；如經(jīng)爐內(nèi)脫硫、SNCR后僅脫硫或脫硝達(dá)標(biāo)，則相應(yīng)切除脫硫系統(tǒng)I或SCR5運(yùn)行，以節(jié)約能源；
[0046]通過調(diào)整爐內(nèi)脫硫、SNCR脫硝效率，本系統(tǒng)可方便調(diào)節(jié)爐內(nèi)脫硫、脫硝與爐外脫硫、脫硝比例，以達(dá)到整套系統(tǒng)綜合能效最高的最優(yōu)工況。
[0047]因而，本系統(tǒng)具有脫硝效率尚、脫硫效率尚、系統(tǒng)可罪性尚、工況適應(yīng)性強(qiáng)、N0X、SO2排放可控性好、運(yùn)行周期長、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點。
[0048]以上對本發(fā)明的一個實例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所做出的變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的保護(hù)涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于流化床鍋爐的潔凈排放方法，其特征在于: 在流化床鍋爐密相區(qū)進(jìn)行爐內(nèi)一次脫硫； 在爐膛出口進(jìn)行基于SNCR的一次脫硝； 經(jīng)爐內(nèi)一次脫硫和一次脫硝后的煙氣進(jìn)行除塵后再升溫進(jìn)行基于SCR的二次脫硝； 經(jīng)二次脫硝后的煙氣送入脫硫系統(tǒng)進(jìn)行二次脫硫。
2.一種用于流化床鍋爐的潔凈排放系統(tǒng)，包括布置于流化床鍋爐密相區(qū)的爐內(nèi)脫硫裝置(14)和布置于爐膛(13)出口的SNCR裝置(12)，其特征在于，所述SNCR裝置(12)出口連接分離器(11)，出分離器(11)的煙氣依次經(jīng)過過熱器(10)和省煤器(9)后分為兩路，一路直接接入SCR裝置(5)并在管路上設(shè)置有煙氣擋板一(8)，另一路經(jīng)空氣預(yù)熱器(16)和除塵器(18)后接入SCR裝置(5)，且SCR裝置(5)與除塵器(18)的連接管路上設(shè)置有煙氣擋板二(19)，SCR裝置(5)的煙氣出口與脫硫系統(tǒng)(I)的煙氣入口相連接且在連接管路上設(shè)置有引風(fēng)機(jī)(22)和增壓風(fēng)機(jī)(25)，SCR裝置(5)與引風(fēng)機(jī)(22)的連接管路上設(shè)置有煙氣擋板三(21)，引風(fēng)機(jī)(22)與增壓風(fēng)機(jī)(25)的連接管路上設(shè)置有煙氣擋板四(24)，出脫硫系統(tǒng)(I)的煙氣排至煙囪，另外設(shè)置潔凈煙氣發(fā)生器(7)，潔凈煙氣發(fā)生器(7)的出口分為兩路，一路接至SCR裝置入口并設(shè)置煙氣擋板七￠)，一路接至脫硫系統(tǒng)(I)的煙氣出口并設(shè)置煙氣擋板六(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于流化床鍋爐的潔凈排放系統(tǒng)，其特征在于，所述爐膛(13)底部連接有風(fēng)室(15)，鍋爐尾部煙道連接有為鍋爐提供配風(fēng)的送風(fēng)機(jī)(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于流化床鍋爐的潔凈排放系統(tǒng)，其特征在于，所述SCR裝置(5)并聯(lián)設(shè)置有SCR旁路(20)，SCR旁路(20)連接在煙氣擋板二(19)和煙氣擋板三(21)之間，所述SCR旁路(20)、煙氣擋板二(19)和煙氣擋板三(21)用于實現(xiàn)SCR裝置(5)的投退切換；所述脫硫系統(tǒng)(I)并聯(lián)設(shè)置有脫硫系統(tǒng)旁路(23)，脫硫系統(tǒng)旁路(23)設(shè)置在煙氣擋板四(24)和煙氣擋板五(3)之間，所述脫硫系統(tǒng)旁路(23)、煙氣擋板四(24)和煙氣擋板五(3)用于實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)(I)的投退切換。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于流化床鍋爐的潔凈排放系統(tǒng)，其特征在于，所述SNCR裝置(12)布置在爐膛(13)出口的800?1050°C區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于流化床鍋爐的潔凈排放系統(tǒng)，其特征在于，所述爐內(nèi)脫硫裝置(14)布置在爐膛(13)的下部。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于流化床鍋爐的潔凈排放系統(tǒng)，其特征在于，所述潔凈煙氣發(fā)生器(7)采用天然氣或燃油作為燃料，用于提升SCR裝置(5)的入口煙氣溫度，為中高溫催化劑提供工作環(huán)境；以及用于提升脫硫系統(tǒng)(I)的出口煙氣溫度，以保證煙氣的擴(kuò)散能力。
【文檔編號】F23J15/00GK104511234SQ201410766181
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】王鵬利, 高洪培, 王海濤, 張世鑫 申請人:中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司