專利名稱：用于工業(yè)鍋爐的高負(fù)荷適應(yīng)性的sncr與scr聯(lián)用系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃煤鍋爐排放的大氣污染物控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于工業(yè)鍋爐的高負(fù)荷適應(yīng)性的SNCR與SCR聯(lián)用系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)能源結(jié)構(gòu)以煤為主，煤的主要利用方式是燃燒。燃煤鍋爐排放的煙氣中含有so2、nox和顆粒物等大氣污染物，已對(duì)我 國(guó)大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。我國(guó)針對(duì)電站鍋爐和工業(yè)鍋爐的S02、NOx和顆粒物排放，已出臺(tái)了相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，“十五”至“十一五”期間的控制重點(diǎn)是SO2的排放，到2009年燃煤電站脫硫裝置裝機(jī)容量達(dá)470GW，采用的技術(shù)以濕法脫硫?yàn)橹?。SO2的排放控制部分緩解了我國(guó)的酸沉降問題，但未徹底解決，其重要原因就是由于氮氧化物的排放，我國(guó)的酸沉降已由硫酸型變?yōu)榱蛩崤c硝酸的復(fù)合型，要解決酸沉降等問題，還需要有效控制氮氧化物的排放。目前，適用于燃煤鍋爐的脫硝技術(shù)有低NOx燃燒技術(shù)、選擇性非催化還原(SNCR)脫硝技術(shù)、選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)等。低NOx燃燒技術(shù)通過合理地組織燃料和空氣的混合與燃燒，分別形成氧化區(qū)和還原區(qū)，NOx在氧化區(qū)形成后隨煙氣進(jìn)入還原區(qū)，在還原氣氛下被還原為N2，從而減少了煙氣中NOx的排放。這種技術(shù)成本低，便于改造，我國(guó)目前多數(shù)電站鍋爐均已采用低NOx燃燒技術(shù)，可以部分降低NOx排放，但對(duì)NOx的減排效果有效，不能滿足“十二五”期間NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須配合采用煙氣脫硝技術(shù)(SNCR和SCR技術(shù))。SNCR脫硝技術(shù)是將氨基還原劑在85(Tl 100 °C的溫度區(qū)間內(nèi)噴入爐膛或者煙道，氨基還原劑在高溫下分解形成高還原性的基團(tuán)，與NOx發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成N2,從而減少了 NO5^A排放。SCR脫硝技術(shù)是目前脫硝效率最高、應(yīng)用最廣也是成本最高的脫硝技術(shù)。在催化劑的作用下，在28(T430°C的溫度范圍內(nèi)，噴入煙氣中的氨作為還原劑可以將煙氣中的NOx還原成N2。兩種脫硝技術(shù)都對(duì)溫度區(qū)間有要求，超出其溫度區(qū)間，脫硝效率會(huì)有顯著下降。工業(yè)燃煤鍋爐是我國(guó)NOx排放的重要來源之一，其重要性僅次于電站鍋爐和機(jī)動(dòng)車，是繼火電、機(jī)動(dòng)車之后的重點(diǎn)控制對(duì)象。從原理上講上述三類技術(shù)均適用于工業(yè)鍋爐的NOx排放控制，但SCR和SNCR技術(shù)在工業(yè)鍋爐上應(yīng)用時(shí)，因其負(fù)荷經(jīng)常調(diào)節(jié)，造成煙氣溫度變化范圍大，在部分負(fù)荷時(shí)難以滿足兩種脫硝技術(shù)對(duì)于反應(yīng)溫度窗口的要求，影響了脫硝裝置的穩(wěn)定運(yùn)行和對(duì)NOx排放的有效控制，限值了兩種脫硝技術(shù)在工業(yè)鍋爐的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決煙氣脫硝技術(shù)負(fù)荷適應(yīng)性的問題，提供了一種用于工業(yè)鍋爐的高負(fù)荷適應(yīng)性的SNCR與SCR聯(lián)用系統(tǒng)及方法。本發(fā)明所述系統(tǒng)采用的技術(shù)方案為爐膛的上部設(shè)置爐內(nèi)噴嘴；SCR反應(yīng)器的入口煙道與煙道的尾部連接，并在連接處設(shè)置SCR噴嘴；爐膛外部的還原劑儲(chǔ)罐與爐內(nèi)噴嘴以及SCR噴嘴連接。控制系統(tǒng)與爐內(nèi)噴嘴、SCR噴嘴及鍋爐內(nèi)各處傳感器連接，用于監(jiān)測(cè)煙氣中NOx濃度的變化，并結(jié)合鍋爐運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)還原劑噴射方式和噴射量。所述爐內(nèi)噴嘴為多級(jí)噴槍，位置在鍋爐50%負(fù)荷時(shí)煙氣溫度為90(T950 0C的區(qū)域內(nèi)。所述SCR反應(yīng)器的入口煙道位于煙道內(nèi)煙氣溫度在35(T420 0C的區(qū)域內(nèi)，SCR反應(yīng)器的空速范圍為200(T5000/h。本發(fā)明還提供了一種基于所述系統(tǒng)的用于工業(yè)鍋爐的高負(fù)荷適應(yīng)性的SNCR與SCR聯(lián)用方法，具體為在鍋爐負(fù)荷為759Γ100%時(shí)，還原劑僅由SCR噴嘴進(jìn)行噴射，噴氨量根據(jù)煙氣流量、原煙氣中NOx濃度以及氨氮比來計(jì)算確定，噴氨量=煙氣流量X煙氣中NOx濃度/氨氮比，氨氮比根據(jù)要求的脫硝效率、煙氣溫度和催化劑廠商提供的脫硝活性曲線 來查圖選取；在鍋爐負(fù)荷為40°/Γ75%時(shí)，還原劑僅由爐內(nèi)噴嘴噴射，噴氨量根據(jù)煙氣流量、原煙氣中NOx濃度以及氨氮比來計(jì)算確定，噴氨量=煙氣流量X煙氣中NOx濃度/氨氮比，氨氮比根據(jù)要求的脫硝效率、煙氣溫度和SNCR特性曲線來確定。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為(I)分別在爐內(nèi)和煙道內(nèi)布置還原劑噴射系統(tǒng)，根據(jù)低負(fù)荷時(shí)爐內(nèi)的煙溫分布確定爐內(nèi)還原劑噴射位置，滿足SNCR反應(yīng)溫度區(qū)間的要求；根據(jù)高負(fù)荷時(shí)煙道內(nèi)的煙溫分布確定煙道氣引出位置和還原劑噴射位置，滿足SCR反應(yīng)溫度區(qū)間的要求；根據(jù)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)還原劑噴射方式，在高負(fù)荷時(shí)僅在煙道內(nèi)噴還原劑，利用SCR反應(yīng)實(shí)現(xiàn)NOx的高效脫除；在低負(fù)荷時(shí)僅在爐內(nèi)噴還原劑，利用SNCR反應(yīng)實(shí)現(xiàn)NOx的脫除，雖然SNCR技術(shù)的脫硝效率略低于SCR，但在低負(fù)荷時(shí)鍋爐的NOx生成濃度本身就低，結(jié)合上SNCR的脫除效果，可保證鍋爐出口煙氣的NOx排放滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求。通過將爐內(nèi)SNCR脫硝工藝與尾部SCR脫硝工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)煙氣中NOx的高效脫除。(2)綜合兩種脫硝技術(shù)的性能和特點(diǎn)，在低負(fù)荷對(duì)應(yīng)原煙氣中低NOx的情況下使用爐內(nèi)SNCR脫硝技術(shù)，在高負(fù)荷對(duì)應(yīng)原煙氣高NOx的情況下使用尾部SCR脫硝技術(shù)，兩套技術(shù)的分段聯(lián)用方式提高了整個(gè)脫硝系統(tǒng)的負(fù)荷適應(yīng)性。(3)系統(tǒng)操作方便。


圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)1-爐膛；2_煙道；3_爐內(nèi)噴嘴；4_SCR噴嘴；5_還原劑儲(chǔ)罐；6_SCR反應(yīng)器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種用于工業(yè)鍋爐的高負(fù)荷適應(yīng)性的SNCR與SCR聯(lián)用系統(tǒng)及方法，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。系統(tǒng)連接如圖1所示爐膛I的上部設(shè)置爐內(nèi)噴嘴3 ；SCR反應(yīng)器6的入口煙道與煙道2的尾部連接，并在連接處設(shè)置SCR噴嘴4 ;爐膛I外部的還原劑儲(chǔ)罐5與爐內(nèi)噴嘴3以及SCR噴嘴4連接。控制系統(tǒng)與爐內(nèi)噴嘴3、SCR噴嘴4及鍋爐內(nèi)各處傳感器連接，用于監(jiān)測(cè)煙氣中NOx濃度的變化，并結(jié)合鍋爐運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)還原劑噴射方式和噴射量。爐內(nèi)噴嘴3為多級(jí)噴槍，位置在鍋爐50%負(fù)荷時(shí)煙氣溫度為90(T950 0C的區(qū)域內(nèi)。SCR反應(yīng)器6的入口煙道位于煙道2內(nèi)煙氣溫度在35(T420 °C的區(qū)域內(nèi)，SCR反應(yīng)器6的空速范圍為 2000 5000/h。本實(shí)施例中，鍋爐的額定負(fù)荷為75蒸噸/小時(shí)。滿負(fù)荷時(shí)，在鍋爐爐膛I內(nèi)煤燃燒生成的煙氣中NO濃度為500 mg/Nm3,煙氣向上流動(dòng)進(jìn)入煙道2，爐內(nèi)噴嘴3位置煙氣溫度為1180 °C，煙道中SCR噴嘴4位置煙氣溫度為380 °C，此時(shí)還原劑按氨氮比O. 9由SCR噴嘴噴入SCR入口煙道，反應(yīng)器空速為4000 /h,煙氣流經(jīng)反應(yīng)器后NO濃度降為55 mg/Nm3。60%負(fù)荷時(shí)，在鍋爐爐膛I內(nèi)煤燃燒生成的煙氣中NO濃度為260 mg/Nm3，爐內(nèi)噴嘴3位置煙氣溫度為950 °C，煙道中SCR噴嘴4位置煙氣溫度為275 °C，此時(shí)還原劑按氨氮比1.8由爐內(nèi)噴嘴3噴入爐膛內(nèi)，尾部煙氣中NO濃度降為130 mg/Nm3。
權(quán)利要求
1.一種用于工業(yè)鍋爐的高負(fù)荷適應(yīng)性的SNCR與SCR聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，爐膛(I)的上部設(shè)置爐內(nèi)噴嘴(3);SCR反應(yīng)器(6)的入口煙道與煙道(2)的尾部連接，并在連接處設(shè)置SCR噴嘴(4);爐膛(I)外部的還原劑儲(chǔ)罐(5)與爐內(nèi)噴嘴(3)以及SCR噴嘴(4)連接?？刂葡到y(tǒng)與爐內(nèi)噴嘴(3 )、SCR噴嘴(4 )及鍋爐內(nèi)各處傳感器連接，用于監(jiān)測(cè)煙氣中NOx濃度的變化，并結(jié)合鍋爐運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)還原劑噴射方式和噴射量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)鍋爐的高負(fù)荷適應(yīng)性的SNCR與SCR聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述爐內(nèi)噴嘴(3)為多級(jí)噴槍，位置在鍋爐50%負(fù)荷時(shí)煙氣溫度為90(T950 0C的區(qū)域內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)鍋爐的高負(fù)荷適應(yīng)性的SNCR與SCR聯(lián)用系統(tǒng)，其特征在于，所述SCR反應(yīng)器(6 )的入口煙道位于煙道(2 )內(nèi)煙氣溫度在35(T420 °C的區(qū)域內(nèi)，SCR反應(yīng)器(6)的空速范圍為200(T5000/h。
4.一種基于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的用于工業(yè)鍋爐的高負(fù)荷適應(yīng)性的SNCR與SCR聯(lián)用方法，其特征在于， 在鍋爐負(fù)荷為759Γ100%時(shí)，還原劑僅由SCR噴嘴(4)進(jìn)行噴射，噴氨量根據(jù)煙氣流量、原煙氣中NOx濃度以及氨氮比來計(jì)算確定，噴氨量=煙氣流量X煙氣中NOx濃度/氨氮比，氨氮比根據(jù)要求的脫硝效率、煙氣溫度和催化劑廠商提供的脫硝活性曲線來查圖選取；在鍋爐負(fù)荷為40°/Γ75%時(shí)，還原劑僅由爐內(nèi)噴嘴(3)噴射，噴氨量根據(jù)煙氣流量、原煙氣中NOx濃度以及氨氮比來計(jì)算確定，噴氨量=煙氣流量X煙氣中NOx濃度/氨氮比，氨氮比根據(jù)要求的脫硝效率、煙氣溫度和SNCR特性曲線來確定。
全文摘要
用于工業(yè)鍋爐的高負(fù)荷適應(yīng)性的SNCR與SCR聯(lián)用系統(tǒng)及方法屬于燃煤鍋爐排放的大氣污染物控制技術(shù)領(lǐng)域。爐膛的上部設(shè)置爐內(nèi)噴嘴；SCR反應(yīng)器的入口煙道與煙道的尾部連接，并在連接處設(shè)置SCR噴嘴；爐膛外部的還原劑儲(chǔ)罐與爐內(nèi)噴嘴以及SCR噴嘴連接。在鍋爐負(fù)荷為75%~100%時(shí)，還原劑僅由SCR噴嘴進(jìn)行噴射，在鍋爐負(fù)荷為40%~75%時(shí)，還原劑僅由爐內(nèi)噴嘴噴射。通過將爐內(nèi)SNCR脫硝工藝與尾部SCR脫硝工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)煙氣中NOx的高效脫除，提高了整個(gè)脫硝系統(tǒng)的負(fù)荷適應(yīng)性。
文檔編號(hào)B01D53/56GK103007707SQ20121055532
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者宋薔, 姚強(qiáng), 吳興遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)