一种锅炉全负荷工况下烟气脱硝系统及方法

摘要

本发明一种锅炉全负荷工况下烟气脱硝系统及方法，系统包括连接设置在锅炉烟道外的高温烟气旁路；高温烟气旁路包括高温烟气引出烟道、尿素直喷热解烟道、高温烟气引入烟道和低负荷旁路引入烟道；高温烟气引出烟道一端连接在锅炉后烟道转向室处，另一端连接尿素直喷热解烟道；尿素直喷热解烟道的另一端分别连接高温烟气引入烟道和低负荷旁路引入烟道的一端；高温烟气引入烟道的另一端连接在省煤器的入口烟道处；低负荷旁路引入烟道的另一端连接低温烟气主烟道；尿素直喷热解烟道上连接尿素喷枪；尿素喷枪喷射方向垂直于尿素直喷热解烟道内的烟气流向。本发明设计合理，改装方便，同时兼有经济性和安全性的要求实现了锅炉机组全负荷工况下烟气脱硝。

说明书

技术领域

本发明涉及锅炉脱硝领域，具体为一种锅炉全负荷工况下烟气脱硝系统及方法。

背景技术

随着国家对水电、风电和太阳能发电等新能源发电投入的增加，火力发电在电力行业的占比逐年降低。火电机组由之前的带基本负荷逐渐转变为电网调峰电源，而现有大量燃煤机组在低负荷运行时，脱硝入口烟温无法满足SCR系统最低投入温度，导致低负荷NO

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种锅炉全负荷工况下烟气脱硝系统及方法，结构简单，设计合理，改装方便，同时兼有经济性和安全性的要求实现了锅炉机组全负荷工况下烟气脱硝。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种锅炉全负荷工况下烟气脱硝系统，包括连接设置在锅炉烟道外的高温烟气旁路；

所述的高温烟气旁路包括高温烟气引出烟道、尿素直喷热解烟道、高温烟气引入烟道和低负荷旁路引入烟道；

所述的高温烟气引出烟道的一端连接设置在锅炉后烟道转向室处，另一端连接尿素直喷热解烟道；尿素直喷热解烟道的另一端分别连接高温烟气引入烟道和低负荷旁路引入烟道的一端；高温烟气引入烟道的另一端连接设置在省煤器的入口烟道处；低负荷旁路引入烟道的另一端连接低温烟气主烟道；

所述的尿素直喷热解烟道上连接设置有尿素喷枪；所述尿素喷枪的喷射方向垂直于尿素直喷热解烟道内的烟气流向。

进一步的，所述的低负荷旁路引入烟道与低温烟气主烟道连接处的烟道内设置有导流槽；所述的导流槽后设置混合烟道；所述的混合烟道的出口与脱硝入口烟道连接，连接处设置有导流板，导流板后的脱硝入口烟道内设置有静态混合器。

进一步的，所述的高温烟气引出烟道内沿烟气流向依次设置有第一膨胀节、第一关断挡板门和第一调节挡板门。

进一步的，所述的高温烟气引入烟道内沿烟气流向依次设置有第二关断挡板门和第二膨胀节。

进一步的，所述的高温烟气引入烟道与锅炉后烟道转向室连接处设置有飞灰分离器，与尿素直喷热解烟道连接处设置有高温风机。

进一步的，所述的低负荷旁路引入烟道内沿烟气流向依次设置有第三膨胀节和第三关断挡板门。

进一步的，所述的低温烟气主烟道与省煤器后的烟道之间设置有第二调节挡板门。

进一步的，所述的尿素喷枪上设置有尿素溶液计量模块。

一种锅炉全负荷工况下烟气脱硝方法，其步骤如下，

步骤1，通过高温烟气引出烟道从后烟道转向室处抽取高温烟气；

步骤2，在尿素直喷热解烟道内，尿素喷枪喷入高温烟气中的尿素进行热解反应生成氨气；

步骤3，生成的氨气随高温烟气引入烟道或低负荷旁路引入烟道，与烟气中的氮氧化物均匀混合后经催化反应器的作用下发生氧化还原反应，完成烟气脱硝作业。

进一步的，步骤3中，在锅炉负荷为基本负荷时，脱硝入口烟道满足最低喷氨温度时，高温烟气引出烟道和尿素直喷热解烟道形成烟气通道，反应生成的氨气经高温烟气引入烟道后经省煤器进入混合烟道，并在导流板和静态混合器的作用下与烟气中的氮氧化物均匀混合后经催化反应器的作用下发生氧化还原反应；

在锅炉负荷为低负荷时，脱硝入口烟道无法满足最低喷氨温度时，高温烟气引出烟道和尿素直喷热解烟道形成烟气通道，反应生成的氨气经低负荷旁路引入烟道与低温烟气主烟道烟气进行混合，然后进入混合烟道，并在导流板和静态混合器的作用下与烟气中的氮氧化物均匀混合后经催化反应器的作用下发生氧化还原反应。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种锅炉全负荷工况下烟气脱硝系统，增加一高温烟气旁路，采用尿素直喷热解技术，在旁路中引入高温烟气进行尿素热解，通过不同的引入烟道分别连通省煤器入口或脱硝入口，从而实现锅炉机组全负荷工况下烟气脱硝。

进一步的，在高温烟气烟道布置尿素喷枪及附属计量模块，进行尿素的精确计量直喷，预先热解，不会损伤原有烟道受热面。

本发明一种锅炉全负荷工况下烟气脱硝方法采用从后烟道转向室处抽取高温烟气，引入省煤器入口烟道及脱硝入口烟道，根据锅炉负荷和烟气温度，切换烟气引入口位置，通过控制引出高温烟气量为尿素直喷热解提供反应温度，在尿素热解室尿素溶液热解反应生成氨气，从而实现锅炉全负荷工况下的烟气脱硝。同时，尿素直喷技术下锅炉全负荷烟气脱硝系统，最大限度的减少影响锅炉效率，也解决了尿素直喷热解技术在燃煤机组上的应用。

附图说明

图1为本发明实施例中所述的系统示意图。

图中：1-飞灰分离器，2-第一膨胀节，3-第一关断挡板门，4-第一调节挡板门，5-高温风机，6-高温烟气引出烟道，7-尿素喷枪，8-尿素溶液计量模块，9-尿素直喷热解烟道，10-第二膨胀节，11-第二关断挡板门，12-高温烟气引入烟道，13-第三膨胀节，14-第三关断挡板门，15-低负荷旁路引入烟道，16-静态混合器，17-导流槽，18-导流板，19-混合烟道，20-低温烟气主烟道，21-第二调节挡板门，22-省煤器。

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。

本发明提供了一种锅炉全负荷工况下烟气脱硝系统，如图1所示，包括高温烟气引出烟道6，高温烟气引入烟道12、低负荷旁路引入烟道15、低温烟气主烟道20、混合烟道19，锅炉侧的飞灰分离器1、第一膨胀节2、第一关断挡板门3、第一调节挡板门4、第二膨胀节10、第二关断挡板门11、第三膨胀节13、第三关断挡板门14、尿素直喷热解烟道9、尿素喷枪7、尿素溶液计量模块8、高温风机5、第二调节挡板门21、导流槽17、导流板18、静态混合器16及相应测量仪表等。

本发明系统通过控制引出高温烟气量为尿素直喷热解提供反应温度，在尿素热解室尿素溶液热解反应生成氨气，从而实现锅炉全负荷工况下的烟气脱硝；

在锅炉负荷为基本负荷时，脱硝入口烟道满足最低喷氨温度时，打开高温烟气引出烟道6处的第一关断挡板门3、第一调节挡板门4、高温烟气引入烟道12处的第二关断挡板门11，关闭低负荷旁路引入烟道15处的第三关断挡板14，根据仪表观察烟气流量，若烟气流量无法满足尿素热解的需要，打开高温风机5，调整烟气流量达到最佳状态，将尿素溶液喷入热解室中进行热解反应，反应生成的氨气经高温烟气引入烟道12，经省煤器22进入混合烟道19，并在导流板18和静态混合器16的作用下与烟气中的氮氧化物均匀混合后经催化反应器的作用下发生氧化还原反应；

在锅炉负荷为低负荷时，脱硝入口烟道无法满足最低喷氨温度时，打开高温烟气引出烟道6处的第一关断挡板门3、第一调节挡板门4、低负荷旁路引入烟道15处的第三关断挡板门14，关闭高温烟气引入烟道12处的第二关断挡板门11，根据仪表观察烟气流量，若烟气流量无法满足尿素热解的需要，调整调节第二调节挡板门21，调整烟气流量达到最佳状态，将尿素溶液喷入热解室中进行热解反应，反应生成的氨气经低负荷旁路引入烟道15，与低温烟气主烟道20烟气进行混合，然后进入混合烟道19，并在导流板18和静态混合器16的作用下与烟气中的氮氧化物均匀混合后经催化反应器的作用下发生氧化还原反应。

本发明系统有效避免炉内尿素直喷带来的受热面腐蚀现象，同时利用低品质的烟气热源对尿素溶液进行热解，节约了运行成本；与尿素水解、传统尿素热解相比，尿素直喷系统需要在燃煤机组上提供合适的反应温度区间和结构空间，且该系统具有简单性、安全性、初期投资少且后期维护量小等优点，解决了前两种方式系统复杂性及后期维护量大的问题，同时避免了易结晶的问题。

在以上系统的基础上，本发明还提供一种锅炉全负荷工况下烟气脱硝方法，其步骤如下，

步骤1，通过高温烟气引出烟道6从后烟道转向室处抽取高温烟气；

步骤2，在尿素直喷热解烟道9内，尿素喷枪7喷入高温烟气中的尿素进行热解反应生成氨气；

步骤3，生成的氨气随高温烟气引入烟道12或低负荷旁路引入烟道15，与烟气中的氮氧化物均匀混合后经催化反应器的作用下发生氧化还原反应，完成烟气脱硝作业。

其中，在步骤3中，在锅炉负荷为基本负荷时，脱硝入口烟道满足最低喷氨温度时，高温烟气引出烟道6和尿素直喷热解烟道9形成烟气通道，反应生成的氨气经高温烟气引入烟道12后经省煤器22进入混合烟道19，并在导流板18和静态混合器16的作用下与烟气中的氮氧化物均匀混合后经催化反应器的作用下发生氧化还原反应；

在锅炉负荷为低负荷时，脱硝入口烟道无法满足最低喷氨温度时，高温烟气引出烟道6和尿素直喷热解烟道9形成烟气通道，反应生成的氨气经低负荷旁路引入烟道15与低温烟气主烟道20烟气进行混合，然后进入混合烟道19，并在导流板18和静态混合器16的作用下与烟气中的氮氧化物均匀混合后经催化反应器的作用下发生氧化还原反应。