一种用于CFB锅炉的脱硝系统

技术领域

本发明涉及脱硝技术领域，具体涉及一种用于CFB锅炉的脱硝系统。

背景技术

2014年国家发改委、环境保护部、能源局联合下发了《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》（发改能源[2014]2093号），开始推动国内燃煤机组实施超低排放改造，其中NOx排放浓度限值为50mg/m

CFB（Circulating Fluidized Bed）循环流化床，采用流态化燃烧，主要结构包括燃烧室（包括密相区和稀相区）和循环回炉（包括高温气固分离器和返料系统）两大部分，广泛应用于难燃固体燃料（如煤矸石、油页岩、城市垃圾、淤泥和其他废弃物）的燃烧利用。

CFB锅炉具有燃料适应性广、污染物排放浓度低等特点，在国内发展非常迅速，尤其是在燃煤品质较差的地区。CFB锅炉燃烧温度低于常规大型切圆燃烧及对冲燃烧锅炉，锅炉出口NOx排放浓度相对较低；另外，CFB锅炉设置有旋风分离器，其入口烟温通常在SNCR工艺的高效“温度窗口”内，在旋风分离器内烟气会发生剧烈混合，有利于SNCR反应。由于CFB锅炉采用SNCR脱硝工艺效率较高，NOx排放浓度基本能满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）要求，同时其投资远低于SCR脱硝工艺，因此成为CFB锅炉普遍采用的脱硝工艺。

然而，SNCR脱硝工艺对反应“温度窗口”要求很高，当锅炉负荷降低时，SNCR反应区域烟温也随之降低，如烟温低于SNCR反应“温度窗口”，将造成脱硝效率下降、还原剂耗量明显增加，NOx排放面临超标。另一方面，在超低排放背景下，尤其是当锅炉燃用较差煤种时，仅靠SNCR也面临脱硝效率不足、NOx排放浓度超标的风险。因此，针对燃煤机组参与深度调峰、负荷下调的客观形势，同时考虑到燃用煤种的适应性，研究一套适用于CFB锅炉的宽负荷高效脱硝系统，十分必要。

参见公开号为CN 111298643A的专利公开了一种适用于循环流化床锅炉全负荷脱硝控制系统，该系统包括脱硝剂（氨水）储仓、脱硝剂输送装置、若干脱硝剂分配模块以及若干脱硝剂喷射装置，其中脱硝剂喷射装置分别安装在炉膛下部、炉膛上部及转向室区域，在锅炉不同负荷时，根据各区域的烟气温度投运不同的喷射装置，实现NOx高效脱除。虽然其一定程度上提高了SNCR脱硝系统的负荷适应性，但SNCR脱硝工艺要实现高的NOx脱硝效率，不仅需要反应温度适宜，还需要还原剂与烟气的充分混合，这也是SNCR喷射装置通常布置在旋风分离器入口烟道的主要原因之一。对于该方案来说，脱硝剂喷射装置布置在炉膛下部、上部及转向室区域均难以满足还原剂与烟气的充分混合，因此脱硝效率难以得到保证。此外，该方案采用危险品氨水作为脱硝剂，与当前国务院和能源局要求电力企业加强危险化学品运输安全管控、积极实施危化品技术改造升级的要求不符。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于CFB锅炉的脱硝系统，针对CFB锅炉低负荷下SNCR脱硝效率低、NOx排放浓度不满足环保排放标准的实际情况，同时考虑拓宽锅炉燃用煤种范围，提供一套适用于CFB锅炉的宽负荷高效脱硝系统，通过宽负荷高效脱硝系统的灵活投运，确保CFB锅炉经济、高效、安全的实现宽负荷运行范围内NOx达标排放。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于CFB锅炉的脱硝系统，包括尿素供送单元、SNCR和SCR脱硝单元，所述的SNCR和SCR脱硝单元包括旋风分离器、与所述的旋风分离器出口相连通的过热器、与所述的过热器相连通的一级省煤器、与所述的一级省煤器相连通的二级省煤器、与所述的一级省煤器、二级省煤器之间烟道相连通SCR催化剂供给部件，所述的尿素供送单元分别于所述的旋风分离器入口烟道、所述的一级省煤器入口烟道相连通。

优选地，所述的尿素供送单元通过一级尿素喷射组件与所述的旋风分离器入口烟道相连通，通过二级尿素喷射组件与所述的一级省煤器入口烟道相连通。

优选地，所述的一级尿素喷射组件、二级尿素喷射组件包括喷射器，所述的喷射器包括计量分配模块、与所述的计量分配模块入口相连通的压缩空气供给部件、除盐水供给部件、与所述的计量分配模块出口相连通的喷枪，所述的尿素供送单元与所述的计量分配模块入口相连通。

进一步优选地，所述的一级尿素喷射组件、二级尿素喷射组件设置有多只所述的喷射器。

优选地，所述的尿素供送单元包括尿素溶解罐、与所述的尿素溶解罐相连通的尿素溶液储罐，所述的尿素溶液储罐与所述的旋风分离器入口烟道、所述的一级省煤器入口烟道相连通。

进一步优选地，所述的尿素溶解罐与尿素颗粒供给部件、除盐水供给部件相连通。

进一步优选地，所述的尿素溶解罐、尿素溶液储罐内设置有加热部件，所述的加热部件为蒸汽加热盘管。

进一步优选地，所述的尿素溶解罐与所述的尿素溶液储罐之间设置有溶解泵；所述的尿素溶液储罐出口处设置有输送泵。

进一步优选地，所述的溶解泵、尿素溶液储罐以及输送泵均并联设置有两套，一用一备。

优选地，所述的旋风分离器底部设置有与锅炉相连通的返料部件。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明可确保CFB锅炉在宽负荷运行范围内、燃用劣质煤条件下经济、安全的实现NOx超低排放。

附图说明

附图1为本实施例中尿素供送单元的结构示意图；

附图2为本实施例中SNCR和SCR脱硝单元的结构示意图；

附图3为本实施例中喷射器的结构示意图。

其中：1、尿素溶解罐；2、蒸汽加热盘管；3、溶解泵；4、尿素溶液储罐；5、输送泵；6、锅炉；7、旋风分离器入口烟道；8、旋风分离器；9、返料部件；10、过热器；11、一级省煤器；12、二级省煤器；13、SCR催化剂供给部件；14、喷射器；15、计量分配模块；16、喷枪。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种用于CFB锅炉的脱硝系统，包括尿素供送单元、SNCR和SCR脱硝单元。其中：尿素供送单元用于尿素的溶解、储存和输送，SNCR和SCR脱硝单元用于尿素溶液喷射、NOx脱除。

如图1所示：尿素供送单元包括尿素溶解罐1、与尿素溶解罐1相连通的尿素溶液储罐4、设置在尿素溶解罐1与尿素溶液储罐4之间的溶解泵3、设置在尿素溶液储罐4出口处的输送泵5。尿素溶解罐1与尿素颗粒供给部件a、除盐水供给部件b相连通。尿素溶解罐1、尿素溶液储罐4内设置有加热部件，如蒸汽加热盘管2。

尿素溶解罐1通常设置1台、尿素溶液储罐4、溶解泵3、输送泵5均设置2台，1用1备。在尿素供送单元中：干尿素颗粒输送至尿素溶解罐1，用除盐水将其溶解成质量浓度约50%的尿素溶液，然后尿素溶液通过溶解泵3送至尿素溶液储罐4储存，尿素溶液储罐4中的尿素溶液通过输送泵5送至SNCR和SCR脱硝单元。

如图2所示：SNCR和SCR脱硝单元包括旋风分离器8、与旋风分离器8出口相连通的过热器10、与过热器10相连通的一级省煤器11（高温省煤器）、与一级省煤器11相连通的二级省煤器12（低温省煤器）、与一级省煤器11、二级省煤器12之间烟道相连通SCR催化剂供给部件13，旋风分离器8底部设置有与锅炉6相连通的返料部件9。SCR催化剂供给部件13布置在一级省煤器11、二级省煤器12之间，满足SCR反应的工艺温度条件。

尿素供送单元通过一级尿素喷射组件与旋风分离器入口烟道7相连通，通过二级尿素喷射组件与一级省煤器11入口烟道相连通，尿素溶液储罐4内的溶液送至锅炉区域后通过一级尿素喷射组件喷入旋风分离器入口烟道7内，通过二级尿素喷射组件喷入一级省煤器11入口烟道内，一级尿素喷射组件喷入的尿素溶液主要用于SNCR反应；二级尿素喷射组件喷入的尿素溶液在烟道内发生热解，产生的氨用于下游SCR反应，而常规烟道型SCR利用SNCR反应逃逸的少量氨进行反应，脱硝效率普遍较低。

如图3所示：一级尿素喷射组件、二级尿素喷射组件包括喷射器14，喷射器14的具体数量和布置根据CFD模拟结果确定。喷射器14包括计量分配模块15、与计量分配模块15入口相连通的压缩空气供给部件c、除盐水供给部件b、与计量分配模块15出口相连通的喷枪16，尿素供送单元与计量分配模块15入口相连通。

以下具体阐述下本实施例的工作过程：

锅炉常规高、中负荷运行时，旋风分离器8入口烟温约800℃~1000℃，处于SNCR工艺的高效“温度窗口”内，此时通过一级尿素喷射组件将尿素溶液（利用除盐水进一步稀释至10%浓度）喷入旋风分离器入口烟道7内，尿素溶液分解产生的氨基产物与烟气中的NO反应将其还原成N

锅炉低负荷运行时，旋风分离器8入口烟温低于750℃，在此温度区间SNCR反应效率极低，逃逸的氨也有一部分被氧化成NOx，如投运SNCR难以达到NOx超低排放，还会造成尿素的浪费，此时只投运布置二级尿素喷射组件，由于SCR脱硝效率较高，通过调节尿素溶液喷射量，最终可将NOx排放浓度降低至50mg/m

以下结合实施案例对本发明做进一步描述：

某330MW机组配套CFB锅炉，日常以烧煤矸石为主，机组330MW、250MW及130MW负荷下，旋风分离器入口烟温分别约920℃、840℃、720℃，锅炉出口原始NOx浓度分别约230mg/m

机组330MW负荷下，首先投运一级尿素喷射组件，NH

机组250MW负荷下，投运一级尿素喷射组件，NH

机组130MW负荷下，旋风分离器入口烟温只有720℃，低于SNCR反应的“温度窗口”，此时只需投运二级尿素喷射组件，调节尿素流量，依靠烟道型SCR将锅炉出口NOx浓度降低至50mg/m

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。