通过脱除SO3实现全负荷脱硝并提高锅炉效率的方法及装置与流程

本发明有关于一种电厂锅炉全负荷脱硝的方法和装置，特别是通过脱除高温烟气中的so3实现全负荷脱硝，并可以提高锅炉效率。

背景技术：

当前，燃煤电站锅炉控制nox排放的技术路线可以概括为炉内低氮燃烧+尾部烟气脱硝。尾部烟气脱硝一般采用选择性催化还原法（scr）。在scr工艺中，氨气（nh3）喷入装有催化剂的反应器中与nox进行反应。scr技术需要的反应温度区间约为300℃～420℃。反应温度高于420℃时，催化剂会产生烧结及（或）结晶现象；反应温度低于300℃，生成的硫酸氢铵会堵塞催化剂表面微孔结构而使催化剂失去活性。

scr反应器一般布置在锅炉省煤器和空气预热器之间的高温高尘烟道上，以满足催化剂工作的需要。若要保持省煤器出口烟温不小于300℃，锅炉负荷一般不能低于50%。低于此负荷，烟气脱硝装置将不能投运，否则，会造成催化剂中毒，并危及机组运行。

随着国家对大气污染防治工作不断重视及烟气治理技术不断进步，当前我国燃煤机组大气污染物治理已进入超净排放阶段，并且要求机组全负荷阶段污染物均应达标排放。《火力发电厂烟气脱硝设计技术规程》dl/t5480-2013要求，“脱硝系统的设计应能适应锅炉正常运行工况下所有负荷”。即要求燃煤机组在锅炉最低稳燃负荷及以上nox均应达标排放（注：对锅炉全负荷脱硝运行的理解，一般指锅炉不投油最低稳燃负荷及以上）。

当前，提高低负荷工况脱硝装置入口烟温的方案主要有分级省煤器方案、省煤器烟气旁路方案、省煤器水旁路方案、炉水再循环方案及宽温差催化剂方案等。分级省煤器方案初投资高，施工期长，施工难度大；烟气旁路方案初投资相对高，施工期相对长，运行可靠性不高；宽温差催化剂方案目前还不成熟，存在技术风险，且初投资和运行费用较高；省煤器水旁路方案提高入口烟温的作用有限；炉水再循环方案初投资高，水侧系统改动量大。因此，目前，尚缺少完美的技术方案实现锅炉脱硝装置全负荷运行并达标排放。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题即在提供一种通过脱除so3实现全负荷脱硝并提高锅炉效率的方法及装置。

本发明所采用的技术手段如下所述。

一种通过脱除so3实现全负荷脱硝并提高锅炉效率的方法，scr脱硝反应器布置在锅炉省煤器和空气预热器之间的烟道上，在scr脱硝反应器之前设置脱硝喷氨格栅进行喷氨，在scr脱硝反应器之前，对烟气进行预处理；该预处理方法为在喷氨栅格之前喷入亚硫酸钙。

喷入的亚硫酸钙为干态固体粉末。

在脱硝喷氨格栅前设置三氧化硫脱除塔，喷药位置位于脱硝喷氨格栅之前，两者之间的距离不小于2m。

喷入亚硫酸钙的位置到scr脱硝反应器之间的距离不小于烟道当量直径的1.5倍。

一种通过脱除so3实现全负荷脱硝并提高锅炉效率的装置，scr脱硝反应器布置在锅炉省煤器和空气预热器之间的烟道上，在scr脱硝反应器之前设置脱硝喷氨格栅进行喷氨，在脱硝喷氨格栅前的烟道连接有喷药装置，该喷药装置连接亚硫酸钙提供装置。

该亚硫酸钙为干态固体粉末。

在脱硝喷氨格栅前设置三氧化硫脱除塔，三氧化硫脱除塔中，喷药装置位于三氧化硫脱除塔中，喷药装置与脱硝喷氨格栅两者之间的距离不小于2m。

喷药位置到scr脱硝反应器之间的距离不小于烟道当量直径的1.5倍。

本发明的有益效果为：本发明可以大幅减少脱硝装置前烟气中的三氧化硫（so3），实现了常规催化剂宽温差范围内脱硝投运，解决了燃煤机组全负荷脱硝问题。

脱硝前脱三氧化硫，可以减轻脱硝装置烟气下游空气预热器的中低温段硫酸氢铵堵塞问题，进而降低空预器烟侧阻力，降低了引风机电耗，提高了引风机运行的可靠性。

脱硝前脱三氧化硫，进一步降低了烟气的酸露点，为进一步提高锅炉效率提供了潜力。

附图说明

图1为本发明的装置示意图。

图2为本发明的另一实施例装置示意图。

具体实施方式

硫酸氢铵（nh4hso4）是喷入的氨气（nh3）与烟气中的三氧化硫（so3）反应生成的物质。若把烟气中的三氧化硫去除，就不会有硫酸氢铵的生成，催化剂在300℃以下工作就不会有硫酸氢铵堵塞的问题。即若烟气中没有了生成硫酸氢铵的条件，常规催化剂的工作温度下限可以由300℃左右降低到250℃左右。一般情况下，锅炉最低稳燃负荷为30%bmcr，对应的省煤器出口烟气温度一般不会低于260℃。

scr脱硝反应器前烟气中的三氧化硫（so3）是由烟气中的二氧化硫（so2）经过高温和催化生成的，其含量约为二氧化硫总量的0.5%～2%，因此，三氧化硫在烟气中的含量非常低。

本发明的原理为，在scr脱硝反应器上游烟道的合理位置，在脱硝喷氨格栅前，喷入一种物质，该物质可以在250℃～420℃烟气温度范围内，有选择的与烟气中的三氧化硫（so3）反应，生成硫酸盐，而不与二氧化硫（so2）反应，确保烟气进入脱硝催化剂前，三氧化硫消除。

本发明的一种通过脱除so3实现全负荷脱硝并提高锅炉效率的方法，scr脱硝反应器布置在锅炉省煤器和空气预热器之间的烟道上，在scr脱硝反应器之前设置脱硝喷氨格栅进行喷氨，其重点在于，在scr脱硝反应器之前，对烟气进行预处理；该预处理方法为设置三氧化硫脱除塔，在其中喷入亚硫酸钙（caso3+so3→caso4+so2），这里喷入的亚硫酸钙为干态固体粉末，加水会降低烟气温度和湿度，是不允许的；粉末状喷入，是确保与三氧化硫反应具有足够的活性。在这里，若喷氨格栅前烟道条件充分（直烟道长度合理，截面大小合适等），也可以不设置三氧化硫脱除塔，直接在烟道进行喷入亚硫酸钙。

为确保在烟道截面内喷入的均匀性，可以采用气力泵入的方式，用气量和用气压力根据烟道截面和喷嘴出力在具体工程中确定，这都是本领域技术人员可以实施并进行调整的。

为了最佳的反应效果，在脱硝喷氨格栅前设置三氧化硫脱除塔，喷入亚硫酸钙的位置宜位于脱硝喷氨格栅之前，两者之间的距离不小于2m。喷入亚硫酸钙的位置到scr脱硝反应器之间的距离不小于烟道当量直径的1.5倍，以确保喷入点到脱硝反应器前有充足的烟气混合距离。

上述的加入亚硫酸钙的量，三氧化硫脱除塔的位置，以及喷入亚硫酸钙的位置，均可以依据不同情况进行调整，这是本领域技术人员在实际使用过程中可以依据实际情况通过实验实现的。

如图1所示，一种通过脱除so3实现全负荷脱硝并提高锅炉效率的装置，scr脱硝反应器1布置在锅炉省煤器2和空气预热器3之间的烟道10上，在scr脱硝反应器之前设置脱硝喷氨格栅11进行喷氨。本实施例附图中为左右两套相同的装置。本案重点在于，在scr脱硝反应器1前设置三氧化硫脱除塔4，该三氧化硫脱除塔4连接有喷药装置5，该喷药装置5连接亚硫酸钙提供装置51。这里亚硫酸钙提供装置51提供的亚硫酸钙为干态固体粉末，由喷药装置5喷出。一般的，喷药装置5的位置位于脱硝喷氨格栅11之前，两者之间的距离不小于2m。三氧化硫脱除塔中，喷药装置5到scr脱硝反应器之间的距离不小于烟道当量直径的1.5倍。在这里，也可以不设置三氧化硫脱除塔，直接在烟道设置喷药装置5。请参见图2，为不设置三氧化硫脱除塔的实施例示意图。

由于三氧化硫含量少，故生成的硫酸钙也少，不会造成烟气中的灰含量有大的增加。

催化剂在烟温降低下，反应活性也适当降低；但烟气量同步降低，脱硝效率会随烟气量降低而提高。因此，综合来看，常规催化剂在250℃~300℃温度区间，脱硝效率同300℃～420℃温度区间差别不大。

工程实例举例如下：以某600mw级燃煤机组为例，收到基硫sar=1%，收到基灰aar=10.24%。bmcr工况下，脱硫前，烟气中二氧化硫浓度为3213mg/nm³，三氧化硫浓度为16mg/nm³～64mg/nm³，空预器出口含尘浓度为19.23g/nm³，省煤器出口干烟气量为516nm³/s。经过计算，理论上，需要的喷入的亚硫酸钙质量为44.6kg/h~178.3kg/h，生成的硫酸钙质量为50.5kg/h~202.1kg/h，生成的二氧化硫质量为23.8kg/h~95.1kg/h，空预器出口含尘浓度仅增加0.027g/nm³~0.109g/nm³。