一种生物质锅炉深度干法脱硫脱硝方法与流程

本发明涉及环保技术领域,具体地说是一种生物质锅炉深度干法脱硫脱硝方法。

背景技术

生物质锅炉现有的湿法和干法脱硫脱硝工艺和设备均不能满足当今世界和中国最严格的污染排放标准，即按任何1小时基准氧含量浓度平均值，烟尘：5mg/m³;二氧化硫：10mg/m³;氮氧化物：50mg/m³。

现有技术是将还原剂尿素或氨水在排烟道中喷洒让nh3与nox和so2在300-340℃下反应，但是，由于进入排烟道的温度低，nh3的分解效率低和nh3在烟囱中与nox和so2行程短，反应时间短，因而脱硫脱硝率很难达到国家排放标准，因此严重影响农作物秸秆作为再生能源的广泛无公害回收利用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种生物质锅炉深度干法脱硫脱硝方法。

本发明的目的是按以下方式实现的，是利用工业尿素ch4n2o作为烟气中硫氧化物氮氧化物的还原剂，通过磨粉机将尿素颗粒磨成细粉，再用高压空气直接将尿素细粉喷入生物质锅炉的炉膛上方，尿素细粉在炉膛中于750～960℃温度下分解成氨和异氰酸，氨和异氰酸与烟气中的so2、no、no2进行还原反应，so2还原生成单质s和水，no和no2还原生成氮气n2和h2o，反应生成的氮气n2在引风机的作用下随高温烟气依次经旋风除尘器、余热回收器和布袋除尘器降温净化，固体单质硫在布袋除尘器中沉积回收，热能经生物质锅炉和余热回收器回收应用，最后净化后的尾气进入烟囱排入大气；

脱硫脱硝反应方程式如下：

尿素分解反应：ch4n2o→750-960℃→nh3+hn=c=o（1）

脱销反应

2hnco＋2no2＋o2→750-960℃→n2＋2no+2co2＋2h2o（2）

2nh3→750-960℃→n2↑+3h2（3）

no2＋h2→750-960℃→no↑+h2o；（4）

2no＋2h2→750-960℃→n2↑+2h2o；（5）

脱硫反应：so2+2h2→750-960℃→s↓+2h2o；（6）。

所述的一种生物质锅炉深度干法脱硫脱硝设备，包括中央控制器、鼓风机、还原剂储罐、还原剂喂料机、还原剂匀化器、生物质锅炉、旋风除尘器、余热回收器、布袋除尘器、引风机和烟囱，其中生物质锅炉顶部设置有远红外温度传感器，烟囱的进烟口处设置有氮硫氧化物检测传感器，鼓风机、引风机、还原剂喂料机、氮硫氧化物检测传感器和远红外温度传感器通过数据线与中央控制器的数据接口连接，实时智能检测生物质锅炉炉膛燃烧温度、排放尾气中的氮硫氧化物浓度，并实时控制还原剂喂料机对还原剂的添加量以及鼓风机、引风机的送风排烟流量以提高干法脱硫脱硝的效率；

设备具体连接方法如下：

1）鼓风机风速的排风口与和还原剂匀化器的进风口连接，还原剂匀化器上方设置粉磨机，粉磨机的进料口与还原剂喂料机的排料口连接，还原剂喂料机的进料口与两级还原剂储罐的排料口连接，还原剂匀化器的排风口与设置在生物质锅炉炉膛上方的还原剂喷口连接；

2）生物质锅炉的排烟口处串联设置有旋风除尘器、余热回收器、布袋除尘器和引风机，引风机的出排风口与烟囱底部的进烟口连接；

3）生物质锅炉顶部设置有远红外温度传感器，烟囱的进烟口处设置有氮硫氧化物检测传感器，鼓风机、引风机、还原剂喂料机、氮硫氧化物检测传感器和远红外温度传感器通过数据线与中央控制器的数据接口连接，

所述的一种生物质锅炉深度干法脱硫脱硝设备，还原剂匀化器圆筒中轴向设置导向螺旋，磨粉机的出料口与原剂匀化器圆筒内腔连通，还原剂粉在导向螺旋作用下与高压空气混合成含粉旋风。

本发明的有益效果是：中央控制器根据传感器测得的二氧化硫、氮氧化物进入烟囱的排放浓度对加料系统进行智能控制，将干尿素颗粒还原剂墨粉后科学配比后直接喷入750～960℃锅炉炉膛内，使其与烟气中的so2、nox进行反应，最终生成n2和h2o及单质硫，脱硫率90-99％，脱硝率84-96%。脱硫脱硝过程中的消耗品为：“干尿素颗粒”。本工艺和设备已于山东、贵州、安徽、河北等地实现生物质能电站75t/h和130t/h锅炉成功投运，治理后尾气排放达到了当今世界和中国最严格的大气污染排放标准要求，按任何1小时基准氧含量浓度平均值，烟尘：5mg/m³;二氧化硫：10mg/m³;氮氧化合物：50mg/m³。

附图说明

附图1是生物质锅炉深度干法脱硫脱硝方法的设备工艺流程图。

附图标记说明：中央控制器1、鼓风机2、一级还原剂储罐3、二级还原剂储罐4、喂料机5、匀化器6、远红外温度传感器7、还原剂喷头8、生物质锅炉9、旋风除尘器10、余热回收器11、布袋除尘器12、引风机13、硫氮氧化物浓度检测传感器14、烟囱15、磨粉机16。

具体实施方式

参照说明书附图对本发明的方法作以下详细地说明。

一种生物质锅炉深度干法脱硫脱硝方法，是利用工业尿素ch4n2o作为烟气中硫氧化物氮氧化物的还原剂，通过磨粉机将尿素颗粒磨成细粉，再用高压空气直接将尿素细粉喷入生物质锅炉的炉膛上方，尿素细粉在炉膛中于750～960℃温度下分解成氨和异氰酸，氨和异氰酸与烟气中的so2、no、no2进行还原反应，so2还原生成单质s和水，no和no2还原生成氮气n2和h2o，反应生成的氮气n2在引风机的作用下随高温烟气依次经旋风除尘器、余热回收器和布袋除尘器降温净化，固体单质硫在布袋除尘器中沉积回收，热能经生物质锅炉和余热回收器回收应用，最后净化后的尾气进入烟囱排入大气；

脱硫脱硝反应方程式如下：

尿素分解反应：ch4n2o→750-960℃→nh3+hn=c=o（1）

脱销反应

2hnco＋2no2＋o2→750-960℃→n2＋2no+2co2＋2h2o（2）

2nh3→750-960℃→n2↑+3h2（3）

no2＋h2→750-960℃→no↑+h2o；（4）

2no＋2h2→750-960℃→n2↑+2h2o；（5）

脱硫反应：so2+2h2→750-960℃→s↓+2h2o；（6）。

所述的一种生物质锅炉深度干法脱硫脱硝设备，包括中央控制器1、鼓风机2、一级还原剂储罐3、二级还原剂储罐4、还原剂喂料5、还原剂匀化器6、生物质锅炉9、旋风除尘器10、余热回收器11、布袋除尘器12、引风机13和烟囱15，其中生物质锅炉9顶部设置有远红外温度传感器7，烟囱15的进烟口处设置有氮硫氧化物检测传感器14，鼓风机2、引风机13、还原剂喂料机5、氮硫氧化物检测传感器14和远红外温度传感器14通过数据线与中央控制器1的数据接口连接，实时智能检测生物质锅炉炉膛燃烧温度、排放尾气中的氮硫氧化物浓度，并实时控制还原剂喂料机还原剂的添加量以及鼓风机、引风机的送风排烟流量以提高干法脱硫脱硝的效率；

中央控制器1、鼓风机2、一级还原剂储罐3、二级还原剂储罐4、喂料机5、匀化器6、远红外温度传感器7、还原剂喷头8、生物质锅炉9、旋风除尘器10、余热回收器11、布袋除尘器12、引风机13、硫氮氧化物浓度检测传感器14、烟囱15、磨粉机16。

实施例

设备具体连接方法如下：

1）鼓风机2的排风口与和还原剂匀化器6的进风口连接，还原剂匀化器6上方设置粉磨机16，粉磨机16的进料口与还原剂喂料机5的排料口连接，还原剂喂料机5的进料口与一、二级还原剂储罐3、4的排料口连接，还原剂匀化6的排风口与设置在生物质锅炉9炉膛上方的还原剂喷口8连接；

2）生物质锅炉9的排烟口处串联设置有旋风除尘器10、余热回收器11、布袋除尘器12和引风机13，引风机13的出排风口与烟囱15底部的进烟口连接。

3）生物质锅炉9顶部设置有远红外温度传感器7，烟囱15的进烟口处设置有氮硫氧化物检测传感器14，鼓风机2、引风机13、还原剂喂料机5、氮硫氧化物检测传感器14和远红外温度传感器7通过数据线与中央控制器1的数据接口连接，

所述的一种生物质锅炉深度干法脱硫脱硝设备，还原剂匀化器6圆筒中轴向设置导向螺旋，磨粉机16的出料口与原剂匀化器6圆筒内腔连通，还原剂细粉在导向螺旋作用下与高压空气混合成高速粉末气流送入还原剂喷口8。

鼓风机工作压力控制在0.6-0.8kgf/cm²

尿素粉末细度0.01-0.1mm，

实施例2

国能临泉生物发电有限公司运行实况

1､燃料：1灰+1黄

2､原始排放值：（nox）300-530mg/m³，（so2）130-580mg/m³;

2､限值排放运行成本：1.55吨/日----2800至3100元/日----5hz

3､超低排放运行成本：3吨/日—6000元/日

4､燃料为黄杆1份、灰杆1份的状况下，初始氮氧化物（nox）300-530mg/m³，初始二氧化硫（so2）130-580mg/m³,达到双100排放的情况下（小时平均值），平均日用尿素量为1．5t/d—2800元/日---给料频率5hz；

5､使用本发明的方法及设备改造后，nox由300-530mg/m³降至200mg/m³以下（小时平均值），so2由130-580mg/m³降至200mg/m³以下（小时平均值）（检测设备为青岛崂应紫外-3023），日用尿素量为1．55t/d--3100元/日--给料频率5hz。

实施例3

新能电力集团·馆陶生物质热电厂

运行实况

1､燃料：灰杆

2､原始排放值：（nox）200mg/m³左右，（so2）30mg/m³左右；

3､使用本发明的方法及设备改造后，nox100mg/m³以下，so210mg/m³左右，运行成本：1.5吨/日，约3000元/日/台；

实施例4

北镇市暖春生物热电厂干法脱硫、脱硝运行成本分析吨位：130t/h，燃料：纯灰杆，运行周期：300日，炉型：循环流化床

一､原始排放参数：320000m³/h风量,初始nox300-530mg/nm³,初始so250-100mg/nm；

二､使用本发明的方法及设备实现达标排放标准：

nox≤50mg/nm³，so2≤35mg/nm³；

三、初期投资成本：1300万元（含5年脱硫、脱硝催化剂，设备免费提供）

四、运行成本如下：

1､脱硫、脱硝催化剂：260万元/年；

2､尿素颗粒：180-200/年；

3､电费（22kv）：15.84万元/年（按1元/度）

4､年综合运行费用：260+200+15.84=475.84万元

2013-2018年至今，先后在山东平原汉源绿色能源有限公司2台75t/h生物质震动炉排锅炉、贵州金正大2台75t/h燃煤流化床锅炉、协鑫集团1台75吨燃煤循环流化床、河北新能2台130吨的生特质循环流化床锅炉等22台锅炉上成功落地，治理后尾气排放可以达到超低排放：即so2＜35mg/m³、nox＜50mg/m³。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。