CN108905558B - 一种基于sofa联合sncr***的脱硝***与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于SOFA联合SNCR***的脱硝***与方法，结构简单，设计合理，改造方便，不增加额外的设备管道，适宜联合应用其他烟气处理技术，投资成本低，脱硝效率高。所述***包括均设置在被脱硝锅炉上的SOFA***和SNCR***；所述的SOFA***包括两路SOFA出口，第一SOFA出口设置在锅炉的燃尽区，第二SOFA出口设置在SNCR***的还原剂喷射口对应的SNCR反应区内。所述方法是在被脱硝锅炉上同时设置SOFA***和SNCR***；将SOFA***中的出风口引出一路燃尽风，与SNCR***中还原剂喷射口的还原剂一并喷射进入SNCR反应区内。
Description
技术领域
本发明属于烟气氮氧化物污染物脱除技术领域，涉及一种基于SOFA联合SNCR***的脱硝***与方法。
背景技术
基于分离燃尽风SOFA(Separated Over-Fire Air)的炉内深度空气分级低NOX燃烧***，是目前燃煤电厂使用较多的一种空气分级燃烧形式。SOFA***是基于分离燃尽风技术，在炉膛不同高度布置OFA和SOFA，将炉膛分为初始燃烧NOx还原区和燃料燃尽区，通过优化过量空气系数，可有效降低NOx排放并最大限度提高燃烧效率。可从NOx产生的源头对其进行控制和降低，但无法对已经产生的NOx进行进一步的处理。
SNCR(SelectiveNon-CatalyticReduction)即选择性非催化还原法脱硝技术，利用NH3、尿素等作为脱硝还原剂喷入炉内温度为850～1100℃的区域，NH3与烟气中的NOx进行选择性氧化还原反应，NOx被还原为氮气和水。主要的化学反应：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O (1)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O (2)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O (3)
因此，在SNCR工艺中，主要包括还原剂的储存、稀释、供给和锅炉内喷射反应***。其脱硝效率≥50％，氨逃逸浓度＜5mg/Nm3，不使用催化剂，具有投资成本低、装置简单、占地面积小等优势。但SNCR工艺还原剂消耗较高，适合减排指标要求较低的装置或者作为低NOx燃烧技术的补充工艺。
SNCR对反应温度和停留时间的控制难度较大，由于SNCR反应的温度范围较窄，且锅炉变负荷时锅炉烟气温度分布发生改变，通常需要通过流场分析，选择最佳的喷氨点和喷枪设置，并对锅炉变负荷有应对方式。所以温度窗口的选择是SNCR还原NO效率高低的关键。
温度较高，还原剂被氧化成NOx，烟气中的NOx含量不减少反而增加；温度较低，反应不充分，造成还原剂流失，对下游设备产生不利的影响甚至造成新的污染。所以，如何将保证原剂和烟气的充分混合反应，保证在适当的NH3/NO摩尔比时得到较高的NOx还原率，是又一个亟待解决的关键技术。
其存在的问题在于，SNCR的还原剂喷射位置附近烟气温度较高，还原剂喷射进入后不能立即与烟气中NOx发挥作用，不仅浪费还原剂的停留时间，也使SNCR脱硝效率得不到有效提高。对于大型火电厂锅炉，由于在炉膛内烟气和还原剂很难混合均匀，脱硝率一般不高于40％。同时，选择不同的还原剂适用温度不同，例如尿素作为还原剂作用的温度范围稍高，而氨作为还原剂作用的温度范围相对稍低。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于SOFA联合SNCR***的脱硝***与方法，结构简单，设计合理，改造方便，不增加额外的设备管道，适宜联合应用其他烟气处理技术，投资成本低，脱硝效率高。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种基于SOFA联合SNCR***的脱硝***，包括均设置在被脱硝锅炉上的SOFA***和SNCR***；
所述的SOFA***包括两路SOFA出口，第一SOFA出口设置在锅炉的燃尽区，第二SOFA出口设置在SNCR***的还原剂喷射口对应的SNCR反应区内。
优选的，第二SOFA出口对应设置气体喷嘴，还原剂喷射口对应设置液体喷嘴，气体喷嘴和液体喷嘴共同设置在SNCR反应区内，SNCR反应区内最下层为气体喷嘴。
优选的，每一路的第二SOFA出口和对应的还原剂喷射口共用一个二流体喷嘴。
优选的，SOFA***还包括与第一SOFA出口和第二SOFA出口连接送风的SOFA风机。
优选的，还包括设置在被脱硝锅炉上的再燃***，所述的再燃***包括设置在再燃区的再燃出风口，以及与再燃出风口连接送风的再燃风机。
优选的，所述的SNCR***包括依次连接在还原剂喷射口上的分配模块、计量模块、循环模块和还原剂制备装置。
进一步的，还包括用于控制计量模块和分配模块的自动控制模块；自动控制模块的输入端连接设置在烟道内烟气NOx浓度监测器；烟气NOx浓度监测器设置在SNCR反应区后的烟道内。
一种基于SOFA联合SNCR***的脱硝方法，在被脱硝锅炉上同时设置SOFA***和SNCR***；将SOFA***中的出风口引出一路燃尽风，与SNCR***中还原剂喷射口的还原剂一并喷射进入SNCR反应区内。
优选的，SOFA***中引出的一路燃尽风与SNCR***中还原剂在同一通路上共用一个二流体喷嘴；或者采用对应燃尽风的气体喷嘴和对应还原剂的液体喷嘴一并喷射进入SNCR反应区内。
优选的，通过调节引入SOFA风的开度和角度，将SNCR还原剂喷入口附近烟气温度降低到1000℃±100℃之内。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明基于SOFA联合SNCR***的脱硝***与方法，通过两个***的联合，一方面可以利用第一SOFA出口的分离燃尽风的上下摆动功能，有效的控制炉膛出口的烟温偏差，使炉膛出口烟温偏差降低到30℃左右，使SNCR的还原剂喷入点位置处于SNCR的温度窗口；另一方面采用第二SOFA出口引出的分离燃尽风与还原剂共同喷入炉膛，有效降低SNCR还原剂喷射位置附近烟气的温度，增加脱硝还原剂与烟气充分接触的几率，使SNCR脱硝还原剂得到最大限度的利用，保证了SNCR的脱硝效率，可以有效改善还原剂在喷射口附近与炉膛内烟气NOx相互作用的起始温度较高的情况，使还原剂得到充分利用，降低NOx的排放量，提高锅炉运行的经济性，从而SNCR效率得到提高。
进一步的，能够根据被脱硝锅炉的情况对其进行改造，不增加额外的设备管道，适宜联合应用其他烟气处理技术，在燃煤电厂尤其是老厂的脱硝改造上有较为广泛的应用前景。
进一步的，所述的脱硝***内，能够通过烟气中NOx浓度的反馈控制，对SNCR***中的还原剂量进行控制和分配，更好的提高脱硝效率。
附图说明
图1是一种基于SOFA联合SNCR***的脱硝***结构示意图；
图中：1-再燃区，2-燃尽区，3-还原剂制备装置，4-循环模块，5-计量模块，6-分配模块，7-还原剂喷射口，8-SNCR反应区，9-再燃出风口，101-再燃风机，102-SOFA风机，11-第一SOFA出口，12-自动控制模块，13-烟气NOx浓度监测器。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明将SOFA***的分离燃尽风与SNCR***的还原剂的喷射相结合，有效降低SNCR喷射位置附近的温度，使还原剂在喷射位置附近与烟气混合均匀，增加还原剂的有效停留时间，从而保证SNCR的脱硝效率，实现降低NOx排放量的目的。特别是在燃煤电厂中低负荷运行的情况下，具有非常广阔的应用和推广前景。
本发明一种基于SOFA联合SNCR***的脱硝***，主要包括SNCR***和SOFA***，SNCR***包括还原剂喷射***，其中：
还原剂喷射***通过还原剂制备装置3产生脱硝还原剂，生成的脱硝还原剂依次经过循环模块4和计量模块5，由分配模块6将不同剂量的还原剂通过喷射口进入SNCR反应区8，与烟气中的NOx发生还原反应，最后将NOx转化为N2，达到排放标准。
SNCR***采用尿素法制备脱硝还原剂，经过还原剂制备***过来的还原剂通过喷射口进入SNCR反应区8，与烟气中的NOx发生氧化还原反应，最后转化为N2达到排放标准。
其中SOFA***距离SNCR喷射位置较近，第一SOFA出口11采用水平摆动的分离燃尽风设计，有效调整SOFA和延期的混合过程，控制飞灰含碳量和炉膛出口烟温偏差。同时，通过第二SOFA出口引用SOFA与还原剂共用一个喷射口或在同层喷射，即在SNCR***的还原剂喷射位置增加一体或分置的SOFA喷口，不仅可以解决SNCR喷射位置附近初始温度较高，还原剂在喷射位置附近与烟气混合不均匀的问题，还可以使还原剂提前发挥作用，增加还原剂停留时间，保证SNCR的脱硝还原剂得到充分的利用。
具体的，如图1所示，一种基于SOFA联合SNCR***的脱硝***，包括SNCR***、SOFA***和再燃***构成，SNCR***包括设置在被脱硝锅炉外部的还原剂喷射***。
还原剂制备装置3，生成的脱硝还原剂依次经过循环模块4、计量模块5和分配模块6，通过还原剂喷射口7进入烟道***内的SNCR反应区8，与烟气中的NOx发生还原反应，最后将NOx转化为N2，达到排放标准。
再燃***9，与燃烧后减排的SNCR烟气脱硝技术不同，其是通过在燃烧过程中通过燃料分级燃烧来降低NOx。再燃***中分段供给燃料和燃烧用空气，在炉内形成主燃段、再燃段、燃尽段这三个不同的燃烧段。燃烧用空气分为两个阶段由分段送风供给，其中70％-90％的空气供给燃烧器称为一次风，其余部分在燃烧器上方喷入炉内称为燃尽风。SOFA***即为分离式燃尽风的分段送风***，用于给再燃***9提供燃尽风。
SOFA风率是决定燃尽风技术降低NOx浓度的关键因素，通常设计SOFA风量低于总风量的30％，可以通过对引入SOFA风量的开度和角度调节来改变脱硝还原剂入口的温度偏差。合适的脱硝温度一般在900℃-1100℃，温度过低使脱硝效率下降，未反应的NH3随烟气排出引发二次污染，温度过高还原剂被氧化成NOx使脱硝效率降低。而满负荷运行工况下，还原剂喷入口位置区域的烟气温度往往高于SNCR脱硝的温度窗口，例如，某SNCR还原剂喷入口附近烟气温度1300℃，通过调节引入SOFA风的开度和角度，可以将此区域温度范围降低到1000℃±100℃之内，总氨氮摩尔比1：1，喷入体积浓度15％-45％的还原剂。
第二SOFA出口11的分离燃尽风，根据烟气NOx浓度监测***13数据反馈，由自动控制模块12调控，经过分配模块6分配，与还原剂喷射口7的还原剂一并喷射进入烟道***，通过降低SNCR喷射口附近烟气温度，使还原剂在喷射位置附近与烟气混合均匀，增加还原剂的有效停留时间，从而保证SNCR的脱硝效率，实现降低NOx排放量的目的。
将SOFA燃尽风与还原剂的喷射相结合，有效降低SNCR喷射位置附近的温度，特别是在燃煤电厂中低负荷运行的情况下，具有非常广阔的应用和推广前景。
本发明实施的方式不仅限制于此。
Claims (4)
1.一种基于SOFA联合SNCR***的脱硝***，其特征在于，包括均设置在被脱硝锅炉上的SOFA***和SNCR***；
所述的SOFA***包括两路SOFA出口，第一SOFA出口（11）设置在锅炉的燃尽区（2），第二SOFA出口设置在SNCR***的还原剂喷射口（7）对应的SNCR反应区（8）内，第一SOFA出口（11）的分离燃尽风能够上下摆动；
第二SOFA出口对应设置气体喷嘴，还原剂喷射口（7）对应设置液体喷嘴，气体喷嘴和液体喷嘴共同设置在SNCR反应区（8）内，SNCR反应区（8）内最下层为气体喷嘴；
每一路的第二SOFA出口和对应的还原剂喷射口（7）共用一个二流体喷嘴或在同层喷射；
通过调节引入SOFA风的开度和角度，可以将此区域温度范围降低到1000℃±100℃之内，总氨氮摩尔比1：1，喷入体积浓度15%-45%的还原剂；
所述的SNCR***包括依次连接在还原剂喷射口（7）上的分配模块（6）、计量模块（5）、循环模块（4）和还原剂制备装置（3）；
还包括用于控制计量模块（5）和分配模块（6）的自动控制模块（12）；自动控制模块（12）的输入端连接设置在烟道内烟气NOx浓度监测器（13）；烟气NOx浓度监测器（13）设置在SNCR反应区（8）后的烟道内。
2.根据权利要求1所述的一种基于SOFA联合SNCR***的脱硝***，其特征在于，SOFA***还包括与第一SOFA出口（11）和第二SOFA出口连接送风的SOFA风机（102）。
3.根据权利要求1所述的一种基于SOFA联合SNCR***的脱硝***，其特征在于，还包括设置在被脱硝锅炉上的再燃***，所述的再燃***包括设置在再燃区（1）的再燃出风口（9），以及与再燃出风口（9）连接送风的再燃风机（101）。
4.一种基于SOFA联合SNCR***的脱硝方法，其特征在于，基于权利要求1所述的基于SOFA联合SNCR***的脱硝***，在被脱硝锅炉上同时设置SOFA***和SNCR***；将SOFA***中的出风口引出一路燃尽风，与SNCR***中还原剂喷射口（7）的还原剂一并喷射进入SNCR反应区（8）内；
SOFA***中引出的一路燃尽风与SNCR***中还原剂在同一通路上共用一个二流体喷嘴；或者采用对应燃尽风的气体喷嘴和对应还原剂的液体喷嘴一并喷射进入SNCR反应区（8）内；
通过调节引入SOFA风的开度和角度，将SNCR还原剂喷入口附近烟气温度降低到1000℃±100℃之内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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