專利名稱：Cfb爐實施sncr的噴射裝置和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙氣凈化脫硝裝置及其使用方法領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國氮氧化物排放量巨大，己成為僅次于二氧化硫的大氣污染物，酸雨問題、空氣質(zhì)量問題、大氣層臭氧破壞越來越突出。目前中國已繼歐洲和北美之后成為世界第三大酸雨區(qū)，從而給我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展造成嚴重的環(huán)境壓力。CFB爐本身NOx排放低，對于典型的大容量CFB鍋爐，因燃燒溫度較低，有較好的空氣分級，使得NOx排放能降低至100 300mg/Nm3，目前《火電廠大氣污染物排放標準》中規(guī)定火電廠NOx排放新建電廠限值調(diào)整為100mg/Nm3，老電廠限值調(diào)整為200mg/Nm3。因為 SNCR技術(shù)可實現(xiàn)的脫硝效率能夠達到40 70%，因此對于大部分CFB鍋爐，為了達到火電廠NOx排放要求，可實施的脫硝改造技術(shù)為SNCR、SCR，但是CFB爐為高灰爐型，這對于實施 SCR難度較大，而且SCR改造量較大，成本較高，實施SNCR技術(shù)將會是CFB爐最經(jīng)濟的手段。SNCR (選擇性非催化還原脫硝)主要原理是在沒有催化劑作用下，向870 1150 °〇高溫煙氣中噴射脫硝劑，還原劑與煙氣中NOx反應生成N2。目前已有一些SNCR方法，但這些方法往往都需要在多個不同的設備位置設置噴槍才能達到合適的脫硝效率，而且對于 300MW以上鍋爐需要采用長槍方能夠達到混合均勻性的要求，工藝對布置空間要求高，設備復雜、投資和維護成本高。同時現(xiàn)有用于噴射脫硝劑的噴射裝置存在著脫硝效率不高、運行可靠性不高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種用于選擇性非催化還原脫硝的噴射裝置，其脫硝效率更高、運行更可靠、簡單易維護。本發(fā)明的另一目的在于提出上述裝置的脫硝使用方法，使得其能夠以更少的布置位置達到合適的脫硝效率，降低了工藝對布置空間的要求，實現(xiàn)更簡化的設備，和更低的投資及維護成本。本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)
一種用于選擇性非催化還原脫硝的噴射裝置，包括設有壓縮空氣或蒸汽通道和脫硝劑溶液通道的噴槍，以及分別與噴槍連通的壓縮空氣或蒸汽管路和脫硝劑溶液管路，所述脫硝劑溶液管路包括依次通過管路連通的脫硝劑水溶液儲罐、第一過濾器組、脫硝劑溶液泵、 靜態(tài)混合器、第二過濾器組，所述靜態(tài)混合器的入口端還連通設有稀釋水泵的稀釋水管路， 所述壓縮空氣或蒸汽管路包括依次通過管路連通的壓縮空氣或蒸汽源、壓縮空氣或蒸汽緩沖罐、第三過濾器組，所述第二、三過濾器組的出口管路與所述噴槍連通。上述第一過濾器組可以防止脫硝劑水溶液內(nèi)雜質(zhì)及未溶解脫硝劑對脫硝劑溶液泵的損壞。脫硝劑通常采用尿素。由于脫硝劑儲罐內(nèi)存儲的是40-50%質(zhì)量濃度的尿素水溶液，溫度低及濃度過高的情況下都會使得尿素水溶液結(jié)晶，如果直接進入泵體對泵的損害過大。第二、三過濾器組，可以有效避免還原劑噴射器液路堵塞，從而避免導致噴槍損壞。 靜態(tài)混合器可以保證脫硝劑水溶液及稀釋水的充分混合，混合器能夠使兩股流體快速的混合，如不采用將會使得脫硝劑水溶液的濃度進到各噴槍內(nèi)不一，影響脫硝效果。壓縮空氣或蒸汽緩沖罐，可以防止壓縮空氣或蒸汽壓力不穩(wěn)定造成SNCR噴射裝置流量不穩(wěn)從而造成脫硝效果不佳等問題。作為優(yōu)選方式，所述脫硝劑溶液泵和靜態(tài)混合器之間還設有一通向脫硝劑水溶液儲罐的回流管道。上述回流管道，可以保證脫硝劑水溶液流量的易調(diào)節(jié)及脫硝劑水溶液泵的安全。作為優(yōu)選方式，所述第二、三過濾器組的出口管路之間還連通設有閥門的脫硝劑水溶液吹掃管路。上述壓縮空氣或蒸汽吹掃管路，當該噴射裝置不運行時，打開該管路閥門，對脫硝劑溶液管路進行吹掃，以防止脫硝劑溶液在管道內(nèi)的殘留，脫硝劑溶液在管路里的殘留將使得脫硝劑水溶液停運30分鐘以上也無法吹掃干凈，通過該裝置，將使得管路內(nèi)殘液5分鐘內(nèi)吹掃干凈。作為優(yōu)選方式，所述噴槍的內(nèi)部通道中內(nèi)圈為壓縮空氣或蒸汽通道，外圈為脫硝劑溶液通道?，F(xiàn)有噴槍為脫硝劑走內(nèi)圈，壓縮空氣或蒸汽走外圈的結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生脫硝劑水溶液在槍管內(nèi)就被氣化，使得噴槍無法正常高效的運行。本方案中，外圈脫硝劑脫硝劑水溶液流動，內(nèi)圈壓縮空氣或蒸汽流動，通過其外圈脫硝劑水溶液流動對噴槍進行冷卻，簡單改變即可有效防止噴槍插入后高溫煙氣燒蝕噴槍。作為優(yōu)選方式，所述噴槍包括其內(nèi)布置有壓縮空氣密閉風的噴槍套管、可在噴槍套管內(nèi)伸縮運動并伸出的槍管。上述方案中，噴槍槍管具有伸縮能力，在噴槍使用時插入，不使用時退出，且噴槍套管內(nèi)具有壓縮空氣密封風，以防止噴槍在不運行時爐內(nèi)正壓高溫煙氣燒蝕噴槍，同時防止煙氣中的顆粒堵塞噴嘴。作為進一步優(yōu)選，所述第二過濾器組為一工作過濾器和一備用過濾器并聯(lián)組成。上述并聯(lián)結(jié)構(gòu)中，當工作過濾器堵塞維護等時候，運行備用過濾器，使得不影響 SNCR脫硝裝置的正常運行，現(xiàn)有單一過濾器，其造成過濾器堵塞，整套系統(tǒng)需要停運來清理過濾器，采用此配置后，無需停運系統(tǒng)，亦可進行清理。一種上述噴射裝置的脫硝使用方法，所述噴槍布置于旋風分離器入口，噴槍插入爐膛O. 05 O. 5m噴射，噴槍噴出的液霧粒徑分布為O 100 μ m,且平均粒徑為30 50 μ m0此外，脫硝劑的濃度通常控制在15 30%之間，霧化角度在60 90°之間。因噴槍布置位置通常為高溫區(qū)域且長期處于運行狀態(tài)，該區(qū)域水冷壁及受熱面易結(jié)渣，因此如果插入深度不恰當，要么造成脫硝劑溶液濺射至水冷壁及受熱面，使得水冷壁及其他受熱面腐蝕，要么造成噴槍內(nèi)脫硝劑溶液氣化，最終影響脫硝效率，因此插入深度需適合CFB爐嚴格控制在水冷壁及其他受熱面不腐蝕且脫硝劑溶液不氣化的前提下。按照常規(guī)的SNCR噴槍，噴槍的液霧粒徑和平均粒徑均較高，容易造成噴槍直接噴射至對面受熱面上，造成水冷壁及其他受熱面腐蝕，因此需嚴格控制該參數(shù)。另外因脫硝劑溶液非直接和NO反應，為蒸發(fā)后產(chǎn)生的NH3或HNCO產(chǎn)生脫硝效果，按照常規(guī)的噴槍布置， 霧化液滴的蒸發(fā)時間將過長，使得脫硝劑無法在最佳的反應位置旋風分離器內(nèi)實現(xiàn)快速的摻混和反應。本發(fā)明的工作流程脫硝劑水溶液儲罐中的脫硝劑水溶液經(jīng)第一過濾器組過濾后通過脫硝劑溶液泵泵入靜態(tài)混合器中，與稀釋水泵泵入的稀釋水混合稀釋后，通過第二過濾器組再次過濾后，與壓縮空氣或蒸汽管路中的壓縮空氣或蒸汽一同進入噴槍，最后由噴槍通過前述特定的使用方法將脫硝劑噴出，實現(xiàn)有效脫硝。本發(fā)明的有益效果充分考慮并克服了現(xiàn)有噴射裝置存在各種導致效率低、運行穩(wěn)定性差的缺陷，運行更可靠、簡單易維護。CFB鍋爐采用該噴射裝置能夠使SNCR脫硝效率達到40%以上，滿足國家環(huán)保要求。同時相對源自SCR工藝的系統(tǒng)，省去了傳統(tǒng)SCR工藝的復雜和昂貴的氨噴射隔柵及其控制系統(tǒng)、靜態(tài)混合器，使得煙氣阻力低且運行穩(wěn)定性好，無需采用昂貴的催化劑。CFB鍋爐的旋風分離器中，氣流的流場更復雜，有分離器入口的轉(zhuǎn)向和加速、主氣流沿著分離器內(nèi)壁的旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)向等。旋轉(zhuǎn)過程中有回流區(qū)形成、為氣相的擴散和混合創(chuàng)造了非常好的條件。但如何充分利用該條件卻一直是個難點，因此現(xiàn)有技術(shù)除了該點布置外， 通常都還需要在其他地方多點布置(比如在CFB爐爐膛上部、分離器出口煙道等)，才能實現(xiàn)合適的脫硝效率。本申請發(fā)明人通過對旋風分離器實施SNCR技術(shù)大量的流場模擬研究及 SNCR過程模擬和試驗研究，提出本方法，充分利用了旋風分離器的特點，同時結(jié)合噴射裝置的優(yōu)勢，針對CFB爐提出僅在旋風分離器入口布置噴槍以及上述一系列特定的脫硝使用方法，降低了工藝對布置空間的要求，同時也降低了投資成本。對于大爐型普通SNCR技術(shù)需要采用長槍方能夠達到混合均勻性的要求，通過該方法，可無需插入式長槍的條件下達到較好的脫硝效果。采用該方法能夠使CFB爐SNCR脫硝效率進一步達到40% 70%，使得大部分CFB爐NOx排放低于100mg/Nm3，滿足國家環(huán)保要求。


圖I是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實施例的噴槍的插入狀態(tài)示意圖3是本發(fā)明實施例的噴槍的拔出狀態(tài)示意圖4為CFB爐流程框圖5為本發(fā)明實施例脫硝使用方法的流程框圖中，I-尿素水溶液儲罐，2-攪拌器，3-第一過濾器組，4-尿素溶液泵，5-回流管道， 6-稀釋水泵，7-靜態(tài)混合器，8-第二過濾器組，9-第三過濾器組，10-壓縮空氣緩沖罐， 11-噴槍，12-尿素水溶液吹掃管路，13-噴槍套管，14-槍管，15-壓縮空氣通道，16-尿素溶液通道，17-保溫層，18-爐壁。
具體實施例方式下列非限制性實施例用于說明本發(fā)明。實施例I :
如圖1、2、3所示，一種用于選擇性非催化還原脫硝的噴射裝置，脫硝劑選用尿素，包括設有壓縮空氣通道和尿素溶液通道的噴槍11，以及分別與噴槍11連通的壓縮空氣管路和尿素溶液管路，尿素溶液管路包括依次通過管路連通的尿素水溶液儲罐1(存儲的是40-50% 質(zhì)量濃度的尿素水溶液，其內(nèi)設有攪拌器2)、第一過濾器組3、尿素溶液泵4、靜態(tài)混合器7、 第二過濾器組8，尿素溶液泵4和靜態(tài)混合器7之間還設有一通向尿素水溶液儲罐I的回流管道5，靜態(tài)混合器7的入口端還連通設有稀釋水泵6的稀釋水管路。壓縮空氣管路包括依次通過管路連通的壓縮空氣源、壓縮空氣緩沖罐10、第三過濾器組9。第二、三過濾器組8、9的出口管路與噴槍11連通，第二、三過濾器組8、9的出口管路之間還連通設有閥門的尿素水溶液吹掃管路12。所述噴槍11穿過保溫層17和爐壁18，包括其內(nèi)布置有壓縮空氣密閉風的噴槍套管13、可在噴槍套管13內(nèi)伸縮運動并伸出的槍管14。槍管14中內(nèi)圈為壓縮空氣通道15，外圈為尿素溶液通道16。第一、二、三過濾器組3、8、9可以為一個或多個過濾器串聯(lián)、并聯(lián)同時使用，或工作和備用并聯(lián)使用的方式，其過濾器形式優(yōu)選為Y型過濾器，材質(zhì)為316耐尿素水溶液腐蝕鋼。如本實施例所示，第一、三過濾器組3、9均為一單一過濾器，第二過濾器組8為一工作過濾器和一備用過濾器并聯(lián)組成。第一過濾器組3的過濾器，其目數(shù)優(yōu)選為10-50目，過濾器目數(shù)過于多，易造成阻力過大，泵的出力無法滿足要求， 過少則會造成無法造成良好的過濾效果。第二、三過濾器組8、9的過濾器，其目數(shù)需根據(jù)槍的不同而配置，優(yōu)選為50-100目。實施例2
如圖4、5所示，一種上述噴射裝置的脫硝使用方法，所述噴槍布置于旋風分離器入口， 噴槍插入爐膛O. Im噴射，噴槍噴出的液霧粒徑分布為O 100 μ m,且平均粒徑為50 μ m,脫硝劑的濃度控制在20%，脫硝效率為60%，NOx排放為65mg/Nm3 (6%02)。實施例3
如圖4、5所示，一種上述噴射裝置的脫硝使用方法，所述噴槍布置于旋風分離器入口， 噴槍插入爐膛O. 2m噴射，噴槍噴出的液霧粒徑分布為O 100 μ m,且平均粒徑為45 μ m,脫硝劑的濃度控制在15%，脫硝效率為70%, NOx排放為45mg/Nm3 (6%02)。實施例4:
如圖4、5所示，一種上述噴射裝置的脫硝使用方法，所述噴槍布置于旋風分離器入口， 噴槍插入爐膛O. 2m噴射，噴槍噴出的液霧粒徑分布為O 80 μ m，且平均粒徑為35 μ m,脫硝劑的濃度控制在10%，脫硝效率為65%，NOx排放為65mg/Nm3 (6%02)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于CFB爐實施SNCR的噴射裝置，其特征在于包括設有壓縮空氣或蒸汽通道和脫硝劑溶液通道的噴槍，以及分別與噴槍連通的壓縮空氣或蒸汽管路和脫硝劑溶液管路，所述脫硝劑溶液管路包括依次通過管路連通的脫硝劑水溶液儲罐、第一過濾器組、脫硝劑溶液泵、靜態(tài)混合器、第二過濾器組，所述靜態(tài)混合器的入口端還連通設有稀釋水泵的稀釋水管路，所述壓縮空氣或蒸汽管路包括依次通過管路連通的壓縮空氣或蒸汽源、壓縮空氣或蒸汽緩沖罐、第三過濾器組，所述第二、三過濾器組的出口管路與所述噴槍連通。
2.如權(quán)利要求I所述的用于CFB爐實施SNCR的噴射裝置，其特征在于所述脫硝劑溶液泵和靜態(tài)混合器之間還設有一通向脫硝劑水溶液儲罐的回流管道。
3.如權(quán)利要求I所述的用于CFB爐實施SNCR的噴射裝置，其特征在于所述第二、三過濾器組的出口管路之間還連通設有閥門的脫硝劑水溶液吹掃管路。
4.如權(quán)利要求I所述的用于CFB爐實施SNCR的噴射裝置，其特征在于所述噴槍的內(nèi)部通道中內(nèi)圈為壓縮空氣或蒸汽通道，外圈為脫硝劑溶液通道。
5.如權(quán)利要求I所述的用于CFB爐實施SNCR的噴射裝置，其特征在于所述噴槍包括其內(nèi)布置有壓縮空氣密閉風的噴槍套管、可在噴槍套管內(nèi)伸縮運動并伸出的槍管。
6.如權(quán)利要求I至5中任一權(quán)利要求中所述的用于CFB爐實施SNCR的噴射裝置，其特征在于所述第二過濾器組為一工作過濾器和一備用過濾器并聯(lián)組成。
7.—種權(quán)利要求I至5中任一權(quán)利要求中所述的噴射裝置的脫硝使用方法，其特征在于所述噴槍布置于旋風分離器入口，噴槍插入爐膛O. 05 O. 5m噴射,噴槍噴出的液霧粒徑分布為O 100 μ m,且平均粒徑為30 50 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種CFB爐實施SNCR的噴射裝置和使用方法，涉及一種煙氣凈化脫硝裝置，包括噴槍，以及尿素溶液管路包括依次通過管路連通的尿素水溶液儲罐、第一過濾器組、尿素溶液泵、靜態(tài)混合器、第二過濾器組，壓縮空氣管路包括依次通過管路連通的壓縮空氣源、壓縮空氣緩沖罐、第三過濾器組。脫硝使用方法，包括將噴槍布置于旋風分離器入口，噴槍插入爐膛0.05～0.5m噴射，噴槍噴出的液霧粒徑分布0～100μm，平均粒徑30～50μm。本發(fā)明的噴射裝置，其脫硝效率更高、運行更可靠、簡單易維護。脫硝使用方法，降低了工藝對布置空間的要求，實現(xiàn)更簡化的設備，和更低的投資及維護成本。
文檔編號B01D53/56GK102580503SQ20121005621
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者葉茂, 周棋, 張定海, 楊志忠, 毛宇 申請人:東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司