一种多级喷氨高效SNCR脱硝系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种多级喷氨高效SNCR脱硝系统及方法，锅炉顶部出烟口设置有加长水平烟道，锅炉侧壁上设置有第一级SNCR脱硝反应器，锅炉折焰角上方设置有第二级SNCR脱硝反应器，锅炉水平烟道入口设置有第三级SNCR脱硝反应器；第二级SNCR脱硝反应器两端设置有屏式过热器和第一级高温过热器，第三级SNCR脱硝反应器两端设置有第一级高温过热器和第二级高温过热器；还原剂储罐出口分别通过管路和控制阀与第一级SNCR脱硝反应器、第二级SNCR脱硝反应器和第三级SNCR脱硝反应器连接。SNCR呈多级布设，还原剂在炉膛适宜温度区间内的停留时间长，不同负荷(30％‑100％)下保证较高的脱硝效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多级喷氨高效SNCR脱硝系统及方法
本专利技术涉及锅炉结构优化和SNCR脱硝装置的多级布设，具体为一种多级喷氨高效SNCR脱硝系统及方法。
技术介绍
随着国家环保标准的不断提高，电站锅炉所面临的环保压力越来越大。2014年发布的《煤电节能减排升级与改造计划(2014-2020年)》要求东部地区11省、中部地区8省的新建机组氮氧化物排放量达到超低排放标准(50mg/m3)。单纯依靠低氮燃烧技术，并不能满足环保要求，亟需寻求一种高效且经济的烟气脱硝方案。目前工业上常用的烟气脱硝技术主要SCR烟气脱硝法以及SNCR烟气脱硝法。其中SNCR烟气脱硝技术无需催化剂的作用，将尿素等氨基还原剂喷入炉内温度为850℃～1100℃的区域内，即可将烟气中的氮氧化物还原成氮气和水，具有占地少、投资小、运行成本低、系统简单和对锅炉运行影响小等优点，可与其他低氮燃烧技术联合应用，以满足氮氧化物超低排放的要求。然而随着机组容量增加，炉膛尺寸和机组负荷变化范围扩大，增加了反应温度窗口与还原剂均匀混合的控制难度，致使脱硝效率降低，目前SNCR技术的脱硝效率只能达到20％～50％左右，有待进一步提高。SNCR的脱硝效率受温度、CO浓度、停留时间、还原剂混合效果、NOx初值、NSR、燃烧条件、氨逃逸等因素的影响，其中温度、停留时间及混合效果是三个主要影响因素。为使SNCR脱硝还原剂喷入合适的温度区间，并提高脱硝还原剂在适宜温度区间内的停留时间，相关研究提出了不同的控制方法，如中国专利CN201710971521.5公开的一种两级SNCR脱硝系统及方法，通过在折焰角后水平烟道处串联布置两级旋风分离器，两个旋风分离器前分别布置的第一级SNCR脱硝反应器和第二级SNCR脱硝反应器，有效的增加了还原剂的炉内停留时间，提高还原剂与烟气的混合效果，从而提高了脱硝效率。又如中国专利CN201621054694.8公开的一种火电厂W型锅炉SNCR脱硝系统，通过分别在W型锅炉水平烟道区域的长喷枪、在W型锅炉折焰角区域分多层设置的多个短喷枪，并根据所检测的温度分布信号实时调整每支长喷枪尿素溶液流量，保证了喷入的脱硝还原剂处于最佳反应区间，从而提高了脱硝效率。然而以上方法变负荷调节能力较差，不能满足机组频繁调峰的需要。
技术实现思路
针对现有SNCR脱硝技术中存在的问题，本专利技术提供一种多级喷氨高效SNCR脱硝系统及方法，结构简单，设计合理，SNCR呈多级布设，还原剂在炉膛适宜温度区间内的停留时间长，不同负荷(30％-100％)下保证较高的脱硝效率，具有可观的经济及环保效益。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种多级喷氨高效SNCR脱硝系统，包括锅炉和还原剂储罐；所述锅炉顶部出烟口设置有加长水平烟道，锅炉侧壁上设置有第一级SNCR脱硝反应器，锅炉折焰角上方设置有第二级SNCR脱硝反应器，锅炉水平烟道入口设置有第三级SNCR脱硝反应器；第二级SNCR脱硝反应器两端设置有屏式过热器和第一级高温过热器，第三级SNCR脱硝反应器两端设置有第一级高温过热器和第二级高温过热器；所述还原剂储罐出口分别通过管路和控制阀与第一级SNCR脱硝反应器、第二级SNCR脱硝反应器和第三级SNCR脱硝反应器连接。优选的，第二级SNCR脱硝反应器后与第一级高温过热器之间，以及第三级SNCR脱硝反应器后与第二级高温过热器之间，均设置有脱硝反应空间，脱硝反应空间所处的烟道内无受热面布置。优选的，第二级SNCR脱硝反应器设置有6支长喷枪，由高到低分三层布置，每层前后墙对称各布置一支；第三级SNCR脱硝反应器布置4支长喷枪，由高到低分层布置，每层左右墙对称各布置一支。优选的，还原剂储罐出口依次连接总控制阀、混合器和计量模块，再分为三路分别经管路连接控制阀。优选的，所述锅炉侧壁上设置有低氮燃烧器，锅炉折焰角上方设置有第一级高温过热器，水平烟道内设置有第二级高温过热器及再热器，尾部竖直烟道内依次布置省煤器和空气预热器。优选的，所述还原剂储罐出口分为三路，一路通过一级控制阀与第一级SNCR脱硝反应器连接，另一路通过二级控制阀与第二级SNCR脱硝反应器连接，最后一路通过三级控制阀与第三级SNCR脱硝反应器连接。一种多级喷氨高效SNCR脱硝方法，基于上述任意一项的脱硝系统，包括如下步骤，步骤1，检测机组负荷状态，根据机组负荷状态选择三级脱硝反应器的工作组合；若负荷为50％-100％时，转步骤2，若负荷为30％-50％时，转步骤3；步骤2，打开第二级SNCR脱硝反应器和第三级SNCR脱硝反应器，向锅炉折焰角上方和水平烟道内喷氨；步骤3，打开第一级SNCR脱硝反应器和第二级SNCR脱硝反应器，向锅炉内和锅炉折焰角上方喷氨。优选的，当负荷为50％-100％时，此时第二级SNCR脱硝反应器入口温度为1000-1100℃，第三级SNCR脱硝反应器入口温度为900-950℃之间，两级喷枪的喷氨量根据锅炉负荷确定后通过二级控制阀和三级控制阀控制；当负荷为30％-50％时，此时第一级SNCR脱硝反应器入口温度为1000-1100℃之间，第二级SNCR脱硝反应器入口温度为900-950℃之间，两级喷枪的喷氨量根据锅炉负荷确定后通过一级控制阀和二级控制阀控制。优选的，步骤2中，两级喷枪的喷氨量分别由锅炉负荷通过控制阀和控制阀控制；步骤3中，两级喷枪的喷氨量分别由锅炉负荷通过控制阀和控制阀控制。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术通过设置有三级SNCR脱硝反应器，通过还原剂储罐出口分为三路分别连接有控制阀，来控制三级SNCR脱硝反应器的喷氨量，能够实现在不同机组负荷下，均可保证三级SNCR脱硝反应器中的其中两级所处位置温度为SNCR脱硝反应的最佳温度区间，并对烟气进行两次脱硝处理，在机组高负荷时，打开第二级、第三级SNCR脱硝反应器，在机组低负荷时，打开第一级、第二级SNCR脱硝反应器，可以保证总体SNCR脱硝效率始终能够达到80％左右，具有可观的经济及环保效益，适用于宽负荷脱硝。进一步，第二级SNCR脱硝反应器布置在屏式过热器后，第一级高温过热器前，屏式过热器与第一级高温过热器中间留有一定的空间，此空间烟道内不布置任何受热面。第三级SNCR脱硝反应器布置在高温过热器中间，将部分高温过热器后移，使高温过热器分成两级，且两级高温过热器中间留有一定的空间，此空间烟道内不布置任何受热面。通过以上布设，锅炉水平烟道总体延长，增长了还原剂与烟气在不设置受热面的空间内混合的停留时间，约0.5s-1s，从而保证了脱硝效率、降低了氨逃逸。进一步，锅炉放置第二级SNCR脱硝反应器和第三级SNCR脱硝反应器后烟道内均不布置任何受热面，以保证还原剂喷入区域温度一直维持在SNCR脱硝反应的最佳温度区间内，从而提高SNCR脱硝效率。进一步，第二级SNCR脱硝反应器布置6支长喷枪，由高到低分三层布置，每层前后墙对称各布置一支；第三级SNCR脱硝反应器布置4支长喷枪，由高到低分层布置，每层左右墙对称各布置一支。通过以上布设，能够保证还原剂覆盖整个水平烟道，使还原剂与烟气的混合更加均匀，从而提高了脱硝效率。附图说明图1为本专利技术所述多级喷氨高效SNCR脱硝系统示意图。图中：1-还原剂储罐；2-总控制阀；3-混合器；4-计量模块；5-一级控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级喷氨高效SNCR脱硝系统，其特征在于，包括锅炉和还原剂储罐(1)；所述锅炉顶部出烟口设置有加长水平烟道，锅炉侧壁上设置有第一级SNCR脱硝反应器(7)，锅炉折焰角上方设置有第二级SNCR脱硝反应器(9)，锅炉水平烟道入口设置有第三级SNCR脱硝反应器(12)；第二级SNCR脱硝反应器(9)两端设置有屏式过热器(8)和第一级高温过热器(13)，第三级SNCR脱硝反应器(12)两端设置有第一级高温过热器(13)和第二级高温过热器(14)；所述还原剂储罐(1)出口分别通过管路和控制阀与第一级SNCR脱硝反应器(7)、第二级SNCR脱硝反应器(9)和第三级SNCR脱硝反应器(12)连接。

【技术特征摘要】
1.一种多级喷氨高效SNCR脱硝系统，其特征在于，包括锅炉和还原剂储罐(1)；所述锅炉顶部出烟口设置有加长水平烟道，锅炉侧壁上设置有第一级SNCR脱硝反应器(7)，锅炉折焰角上方设置有第二级SNCR脱硝反应器(9)，锅炉水平烟道入口设置有第三级SNCR脱硝反应器(12)；第二级SNCR脱硝反应器(9)两端设置有屏式过热器(8)和第一级高温过热器(13)，第三级SNCR脱硝反应器(12)两端设置有第一级高温过热器(13)和第二级高温过热器(14)；所述还原剂储罐(1)出口分别通过管路和控制阀与第一级SNCR脱硝反应器(7)、第二级SNCR脱硝反应器(9)和第三级SNCR脱硝反应器(12)连接。2.根据权利要求1所述的一种多级喷氨高效SNCR脱硝系统，其特征在于，第二级SNCR脱硝反应器(9)后与第一级高温过热器(13)之间，以及第三级SNCR脱硝反应器(12)后与第二级高温过热器(14)之间，均设置有脱硝反应空间，脱硝反应空间所处的烟道内无受热面布置。3.根据权利要求1所述的一种多级喷氨高效SNCR脱硝系统，其特征在于，第二级SNCR脱硝反应器(9)设置有6支长喷枪，由高到低分三层布置，每层前后墙对称各布置一支；第三级SNCR脱硝反应器(12)布置4支长喷枪，由高到低分层布置，每层左右墙对称各布置一支。4.根据权利要求1所述的一种多级喷氨高效SNCR脱硝系统，其特征在于，还原剂储罐(1)出口依次连接总控制阀(2)、混合器(3)和计量模块(4)，再分为三路分别经管路连接控制阀。5.根据权利要求1所述的一种多级喷氨高效SNCR脱硝系统，其特征在于，所述锅炉侧壁上设置有低氮燃烧器(6)，锅炉折焰角上方设置有第一级高温过热器(13)，水平烟道内设置有第二级高温过热器(14)及再热器(15)，尾部竖直烟道内依次布置省煤器(16)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆续，张向宇，张波，高宁，向小凤，徐宏杰，
申请(专利权)人：中国华能集团有限公司，西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11