一种燃煤锅炉复合还原剂协同脱硝系统的制作方法

本实用新型涉及火电厂烟气脱硝技术，具体为一种燃煤锅炉复合还原剂协同脱硝系统。

背景技术：

氮氧化物是燃煤电厂主要的大气污染源之一。目前，燃煤电厂常用的氮氧化物减排技术包括低氮燃烧技术、非选择性催化还原技术(sncr)及选择性催化还原技术(scr)。不同脱硝工艺的结合或联用将是脱硝技术的一个重要发展方向，创新脱硝机理、研发多级复合脱硝工艺正成发展方向。

常规sncr技术是在850℃-1150℃温度区间、有氧条件下，喷入氨基还原剂将no还原成n2和h2o。研究表明，sncr技术也可拓展到高温段，即高温喷氨脱硝技术。高温喷氨脱硝技术是建立在空气分级基础上的多种脱硝技术联合使用的方法，在炉内主燃区形成的高温、缺氧环境下喷入氨基还原剂，从而还原烟气中的nox。

目前电站锅炉普遍采用空气分级低氮燃烧技术，主燃区呈还原性气氛，为主燃区喷氨脱硝技术的应用提供了条件。国内研究者针对主燃区喷氨脱硝技术的实施及控制提出了不同的方法，如中国专利cn201810917125.9公开了一种电站锅炉低氮燃烧器协同高温喷氨的脱硝系统及方法，该发明采用低氮燃烧器，在燃尽区布设sofa风，并在主燃区通入再循环烟气，使主燃区为高温还原性气氛，此时主燃区喷入的还原剂能够与烟气中的氮氧化物发生还原反应，从而降低了氮氧化物浓度。又如中国专利cn201821111988.9公开了一种基于高温还原区喷氨降低氮氧化物的超临界二氧化碳旋风炉结构，在旋风炉主炉膛燃尽风喷口下方布设氨剂喷口，且氨剂喷口分多层、倾斜布置，增强了氨剂与烟气的混合效果，进而提高喷氨的脱硝效率。然而以上方法煤种适应性较差，当煤种为低挥发分煤粉时，主燃区喷氨的脱硝效率较低。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种燃煤锅炉复合还原剂协同脱硝系统，设计合理，简单高效，稳定可行，能够适用于不同挥发份煤种。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种燃煤锅炉复合还原剂协同脱硝系统，包括锅炉、氨基还原剂喷入系统和甲烷喷入系统；

所述氨基还原剂喷入系统包括依次连接的氨基还原剂供应单元和氨基还原剂喷枪；

所述甲烷喷入系统包括依次连接的甲烷供应单元和甲烷喷枪；

所述锅炉采用空气分级燃烧，锅炉在主燃区设置有低氮燃烧器，在燃尽区设置有sofa风喷口；锅炉的尾部烟道内设置scr烟气脱硝系统，scr烟气脱硝系统出口烟道连接空气预热器；

甲烷喷枪和氨基还原剂喷枪依次设置在低氮燃烧器和sofa风喷口之间。

优选的，所述的氨基还原剂供应单元包括依次连接的氨基还原剂储罐、给料泵、氨基还原剂计量装置和氨基还原剂控制阀，氨基还原剂控制阀的输出端连接氨基还原剂喷枪的输入端。

进一步的，所述的氨基还原剂供应单元还包括第一处理器和锅炉炉膛出口设置的no浓度检测浓度探头；第一处理器的输入端连接no浓度检测浓度探头，输出端连接氨基还原剂控制阀的控制端，第一处理器用于根据检测到的no浓度并按氨氮比的设定阈值控制氨基还原剂控制阀的开度。

优选的，所述的甲烷供应单元包括依次连接的甲烷储罐、输出阀、甲烷计量装置和甲烷控制阀，甲烷控制阀的输出端连接甲烷喷枪的输入端。

进一步的，所述的甲烷供应单元还包括第二处理器，第二处理器的输出端连接氨基还原剂控制阀的控制端，第二处理器用于根据甲烷释放的热量占总燃料热量的阈值控制甲烷控制阀的开度。

优选的，甲烷喷枪和氨基还原剂喷枪靠近低氮燃烧器依次设置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型采用空气分级的燃烧方式，利用设置的低氮燃烧器及sofa风喷口，降低主燃区过量空气系数。增加sofa风，使主燃区呈还原性气氛。在主燃区还原区内喷入氨基还原剂(液氨、尿素、氨水等)，氨基还原剂(液氨、尿素、氨水等)在高温还原性气氛下，能够与烟气中的氮氧化物发生还原反应，降低炉膛出口氮氧化物浓度。通过在低氮燃烧器上方喷入甲烷气体，降低主燃区的氧浓度，同时产生chi、h等活性自由基，chi、h等活性自由基能够与氨基还原剂反应生成nh2，提高主燃区喷氨反应的脱硝效率，使降低炉膛出口氮氧化物浓度进一步降低。通过sofa风喷口将主燃区喷入的未反应的氨基还原剂氧化，因此不存在氨逃逸。通过以上布设，减轻了尾部scr脱硝压力，防止scr因过度喷氨造成的空气预热器堵塞等问题。空气分级后的主燃区逐级喷甲烷和喷氨，再配合scr烟气脱硝技术，最终可将氮氧化物排放浓度降低至50mg/m³以下。

附图说明

图1为本实用新型所述燃煤锅炉复合还原剂协同脱硝系统图。

图中：1-氨基还原剂储罐；2-给料泵；3-氨基还原剂计量装置；4-氨基还原剂控制阀；5-甲烷储罐；6-甲烷计量装置；7-甲烷控制阀；8-低氮燃烧器；9-甲烷喷枪；10-no浓度检测探头；11-氨基还原剂喷枪；12-sofa风喷口；13-锅炉；14-scr烟气脱硝系统；15-空气预热器。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

本实用新型一种燃煤锅炉复合还原剂协同脱硝系统，如图1所示，包括锅炉13、氨基还原剂储罐1、甲烷储罐5、no浓度检测探头10及scr烟气脱硝系统14；所述锅炉13采用空气分级燃烧技术，锅炉13在主燃区设置有低氮燃烧器8，在燃尽区设置有sofa风喷口12。低氮燃烧器8上方依次设置有甲烷喷枪9和氨基还原剂喷枪11，锅炉炉膛出口设置no浓度检测浓度探头10，锅炉13的尾部烟道设置有scr烟气脱硝系统14。所述的氨基还原剂包括液氨、尿素、和氨水中的至少一种。

甲烷储罐5依次经输出阀、甲烷计量装置6和甲烷控制阀7连接甲烷喷枪9的输入端；甲烷控制阀7由给煤量及煤种控制，甲烷计量装置6能够实时测量并显示记录甲烷的喷入量。当燃用烟煤时，甲烷喷入量按照甲烷释放的热量占总燃料热量的阈值折算；而当燃用无烟煤时，甲烷喷入量按照甲烷释放的热量占总燃料热量的阈值折算；采用烟煤时的阈值小于采用无烟煤时的阈值，本优选实例中分别采用2％和4％。

氨基还原剂储罐1依次经给料泵2、氨基还原剂计量装置3和氨基还原剂控制阀4连接氨基还原剂喷枪11的输入端。氨基还原剂控制阀4由炉膛出口no浓度控制，氨基还原剂计量装置3能够实时测量并显示记录氨基还原剂的喷入量。根据主燃区未喷氨前no浓度检测探头10所检测到的no浓度信号，按照氨氮比的设定阈值来折算氨基还原剂的喷入量，本优选实例中按照氨氮比为2来折算。

在某一具体实施例中，本实用新型一种燃煤锅炉复合还原剂协同脱硝系统的使用方法，包括如下几个步骤，

步骤1，通过炉膛出口布置的no浓度检测探头检测到的no浓度，按照氨氮比为2来折算需氨量，再通过氨基还原剂计量装置及氨基还原剂控制阀控制主燃区的氨基还原剂喷入量。

步骤2，通过在主燃区氨基还原剂喷枪下方布置甲烷喷枪，喷入的甲烷热解能够产生chi⁺、h⁺等活性自由基，chi、h等活性自由基能够与氨基还原剂反应生成nh2^-，提高主燃区喷氨的脱硝效率。当燃用烟煤等高挥发分煤粉时，煤粉燃烧过程中挥发分析出较快，主燃区产生的chi⁺、h⁺等活性自由基较多，此时甲烷喷入量为按照喷入甲烷的热量占总燃料热量的2％折算。而当燃用无烟煤等低挥发分煤粉时，煤热解速度较慢，主燃区的氧浓度较高且chi⁺、h⁺自由基较少，此时需要喷入更多的甲烷，甲烷喷入量按照喷入甲烷热量占总燃料热量的4％折算。

所述系统能够有效降低不同挥发份煤粉炉膛出口氮氧化物浓度，减轻尾部scr的脱硝压力，防止scr因过度喷氨造成的空气预热器堵塞等问题。具有良好的经济效益及环境效益。

本实用新型采用空气分级的燃烧方式，设置有低氮燃烧器8及sofa风喷口12，通过降低主燃区过量空气系数，增加sofa风，使主燃区呈还原性气氛，在低氮燃烧器8上方设置有带水冷的氨基还原剂喷枪11，氨基还原剂通过氨基还原剂喷枪11喷入炉膛还原区内，在主燃区的高温环境下，喷入的氨基还原剂能够与烟气中的氮氧化物发生还原反应。在氨基还原剂喷枪11下方设置有甲烷喷枪9，喷入的甲烷在高温下热解产生chi、h等活性自由基，这些活性自由基能够与氨基还原剂反应，生成可直接与氮氧化物发生反应的nh2，进一步提高了主燃区高温喷氨的脱硝效率。

对于烟煤等挥发分较高的煤种，煤粉燃烧过程中挥发分析出较快，主燃区产生的chi⁺、h⁺等活性自由基较多，此时甲烷喷入量为按照喷入甲烷的热量占总燃料热量的2％折算。而当燃用无烟煤等低挥发分煤粉时，煤热解速度较慢，主燃区的氧浓度较高且chi⁺、h⁺自由基较少，此时需要喷入更多的甲烷，甲烷喷入量按照喷入甲烷热量占总燃料热量的4％折算。

此外，燃尽区设置有sofa风喷口12，能够将主燃区喷入的未反应的氨氧化，因此不存在氨逃逸。

通过以上布设，能够有效降低炉膛出口氮氧化物浓度，且无氨逃逸，减轻了尾部scr脱硝压力，防止scr因过度喷氨造成的空气预热器堵塞等问题。通过空气分级配合主燃区高温喷氨、喷甲烷和最后的scr烟气脱硝系统，实现复合还原剂的协同脱硝，最终可将氮氧化物排放浓度降低至50mg/m³以下。

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