排放的方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可再生能源利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及利用堿金屬硫酸化控制生物質(zhì)CFB鍋爐受熱面沉積腐蝕同時(shí)脫除方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]生物質(zhì)能源作為一種“0)2零排放”的清潔可再生能源，其開發(fā)和利用對緩解能源供應(yīng)緊張和溫室氣體的減排等具有重要意義，目前已經(jīng)受到了世界各國的廣泛關(guān)注。我國生物質(zhì)能蘊(yùn)含豐富，每年產(chǎn)量高達(dá)數(shù)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其對于減少煤的供應(yīng)以及確保中國能源供應(yīng)安全具有巨大的潛力，在《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中提到2020年我國生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到30000MW。然而，生物質(zhì)燃料中堿金屬和氯元素含量較高，極易造成燃燒設(shè)備受熱面結(jié)焦腐蝕問題，嚴(yán)重威脅燃燒設(shè)備安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性。
[0003]目前針對生物質(zhì)的燃燒利用主要是采用循環(huán)流化床，其燃燒產(chǎn)生的氮氧化物(N0X)排放量(一般為200mg/m3)雖然較低于燃煤產(chǎn)生的，但卻仍遠(yuǎn)超最新國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)(100mg/m3)。可見對于生物質(zhì)循環(huán)流化床產(chǎn)生的氮氧化物的處理已經(jīng)迫不容緩，但由于生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的裝機(jī)容量一般遠(yuǎn)小于燃煤鍋爐，如果采用選擇性催化還原法(SCR)脫除氮氧化物時(shí)，投資成本較高，收益較小，所以目前主要是利用非催化還原法(SNCR)向爐膛噴入尿素等溶液對氮氧化物進(jìn)行脫除。
[0004]目前采用SNCR方法處理N0X主要里是向爐膛噴入尿素溶液，這主要是由于尿素在高溫下會(huì)發(fā)生分解釋放出NH3，釋放出來的NH3進(jìn)而與煙氣中NO x發(fā)生還原反應(yīng)達(dá)到NOJ^除目的。事實(shí)上，除了尿素以外，硫酸銨和硫酸氫銨在高溫下也會(huì)發(fā)生分解釋放出NH3，達(dá)到NOJ^*目的，但與此同時(shí)，硫酸銨和硫酸氫銨分解還會(huì)產(chǎn)生S0 2，而釋放的S02會(huì)與堿金屬氯化物反應(yīng)釋放HC1，減少沉積物物中堿金屬氯化物及氯元素的存在，對防止受熱面的結(jié)焦腐蝕有顯著效果。
[0005]公告號為CN101198679B的中國專利公開了一種防止鍋爐的熱傳遞表面沉積氯的方法，主要是向鍋爐過熱器區(qū)域噴入硫酸鐵、硫酸鋁等溶液，防止沉積物中氯的產(chǎn)生，從而減緩受熱面的結(jié)焦腐蝕。國際專利申請W0 02/059526 A1公開了一種在燃燒過程中捕捉堿金屬控制燃燒受熱面結(jié)焦腐蝕的方法，主要是向爐膛中噴入硫酸銨、硫酸氫銨、硫酸亞鐵或硫酸中某種含硫化合物。上述專利雖然在控制由生物質(zhì)燃料中堿金屬和氯引起的結(jié)焦腐蝕有比較明顯的效果，但該專利運(yùn)用的同時(shí)需要配備N0X處理裝置，否則N0.排放無法達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，影響設(shè)備的投放運(yùn)行，然而配備Ν0Χ&理裝置會(huì)增加投資成本及系統(tǒng)的復(fù)雜性。
[0006]申請?zhí)枮镃N103752160A的中國專利申請公開了一種實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐吸超低排放的方法，通過在循環(huán)流化床鍋爐中噴入氨水和氫氣來與循環(huán)流化床煙氣中的N0X&生選擇性非催化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)N0X超低排放。申請?zhí)朇N104307338A的中國專利申請公開了一種尿素SNCR系統(tǒng)，主要是在鍋爐煙道或旋風(fēng)筒分離器中噴入尿素，保證尿素高溫釋放的氨與煙氣中N0X經(jīng)強(qiáng)烈擾動(dòng)達(dá)到充分混合，提高NO x的非催化還原效率，降低NO x排放?！?br/>【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種同時(shí)控制生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐受熱面結(jié)焦腐蝕和^^^排放的方法，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐燃燒同時(shí)脫硝除氯，降低投資成本。本發(fā)明通過向生物質(zhì)循環(huán)流化床爐膛出口處噴入可控比例的硫酸銨或硫酸氫銨溶液，能夠起到緩解生物質(zhì)循環(huán)硫化床鍋爐受熱面結(jié)焦腐蝕的同時(shí)，并實(shí)現(xiàn)低N0X排放，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]—種同時(shí)控制生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐受熱面結(jié)焦腐蝕和NOx排放的方法，包括以下步驟:
[0010]1)燃料元素分析:對送入生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的爐膛中的燃料進(jìn)行元素分析，確定燃料中N與C1元素的摩爾比值，并將燃料中N/C1摩爾比值、單位燃料中N元素和C1元素的質(zhì)量含量輸入控制系統(tǒng)；
[0011]2)確定噴入的溶液及噴入劑量:根據(jù)N/C1摩爾比值及生物質(zhì)循環(huán)流化床的給料量，控制系統(tǒng)輸出信號并控制硫酸氫銨溶液控制作用閥和硫酸銨溶液控制作用閥動(dòng)作，控制硫酸銨溶液和硫酸氫銨溶液按比例噴入到爐膛出口或旋風(fēng)筒分離器。
[0012]步驟2)中，
[0013]當(dāng)燃料中N/C1摩爾比值X多0.3時(shí)，此時(shí)控制系統(tǒng)僅控制硫酸銨溶液控制作用閥動(dòng)作，并保證噴入硫酸銨溶液中氮與爐膛中燃料的氮摩爾比為0.3?0.6:1 ;
[0014]當(dāng)燃料中N/C1摩爾比值X < 0.15時(shí)，此時(shí)控制系統(tǒng)僅控制硫酸氫銨溶液控制作用閥動(dòng)作，并保證噴入硫酸氫銨溶液中硫與爐膛中燃料的氯摩爾比為1.5?3:1 ;
[0015]而當(dāng)燃料中N/C1比值為:0.15 < X < 0.3時(shí)，此時(shí)控制系統(tǒng)控制硫酸氫銨溶液控制作用閥和硫酸銨溶液控制作用閥同時(shí)動(dòng)作，通過控制硫酸銨溶液和硫酸氫銨溶液的噴入比例保證噴入溶液中N/S摩爾比值與燃料中N/C1摩爾比值之比為4:15，且此時(shí)噴入溶液中氮與燃料中氮摩爾比為0.3?0.6:1。
[0016]所述燃料為生物質(zhì)燃料。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0018]本發(fā)明通過向生物質(zhì)CFB鍋爐爐膛出口或旋風(fēng)筒分離器中噴入硫酸銨或硫酸氫銨溶液，針對不同N/C1比的生物質(zhì)燃料，通入比例控制的硫酸銨和硫酸氫銨溶液，釋放出順3和S0 2氣體，保證了煙氣中N0廊沉積物中氯的同時(shí)脫除，達(dá)到低排放效果，并防止生物質(zhì)循環(huán)流化床受熱面的結(jié)焦腐蝕問題。
【【附圖說明】】
[0019]圖1為采用本發(fā)明的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1硫酸氫銨溶液控制作用閥、2控制系統(tǒng)、3硫酸銨溶液控制作用閥、4噴槍、5轉(zhuǎn)向室、6旋風(fēng)筒分離器、7爐膛。
【【具體實(shí)施方式】】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]參見圖1，本發(fā)明一種同時(shí)控制生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐受熱面結(jié)焦腐蝕和^^.排放的方法，包括以下步驟:
[0023]1)燃料元素分析:對送入爐膛7中的燃料進(jìn)行元素分析，確定燃料中N與C1元素的摩爾比值，并將燃料中N/C1摩爾比值、單位燃料中N元素和C1元素的質(zhì)量含量輸入控制系統(tǒng)2 ;
[0024]2)確定噴入的溶液及噴入劑量:根據(jù)N/C1摩爾比值及生物質(zhì)循環(huán)流化床的給料量，控制系統(tǒng)2輸出信號并控制硫酸氫銨溶液控制作用閥1和硫酸銨溶液控制作用閥3動(dòng)作。當(dāng)燃料中N/C1摩爾比值X多0.3時(shí)，此時(shí)控制系統(tǒng)2僅控制硫酸銨溶液控制作用閥3動(dòng)作，并保證噴入硫酸銨溶液中氮與爐膛7中燃料的氮摩爾比為0.3?0.6:1 ;當(dāng)燃料中N/C1摩爾比值X < 0.15時(shí)，此時(shí)控制系統(tǒng)2僅控制硫酸氫銨溶液控制作用閥1動(dòng)作，并保證噴入硫酸氫銨溶液中硫與爐膛7中燃料的氯摩爾比為1.5?3:1 ;而當(dāng)燃料中N/C1比值為:0.15 < X < 0.3時(shí)，此時(shí)控制系統(tǒng)2控制硫酸氫銨溶液控制作用閥1和硫酸銨溶液控制作用閥3同時(shí)動(dòng)作，通過控制硫酸銨溶液和硫酸氫銨溶液的噴入比例保證噴入溶液中N/S摩爾比值與燃料中N/C1摩爾比值之比為4:15，且此時(shí)噴入溶液中氮與燃料中氮摩爾比為
0.3 ?0.6:1。
[0025]每次給料間隔間溶液均勻噴入旋風(fēng)筒分離器6或爐膛7中，每個(gè)間隔間噴灑的溶液量根據(jù)每次的給料量確定。
[0026]本發(fā)明針對目前生物質(zhì)燃燒利用過程中存在的沉積腐蝕及氮氧化物排放不達(dá)標(biāo)的問題，并根據(jù)不同N/C1比值的生物質(zhì)燃料，通過控制調(diào)節(jié)硫酸銨和硫酸氫銨溶液噴入比例，保證生物質(zhì)循環(huán)流化床N0j￡排放及受熱面沉積物中低含量的氯，同時(shí)控制循環(huán)流化床受熱面沉積腐蝕和脫除N0X。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種同時(shí)控制生物質(zhì)CFB鍋爐受熱面結(jié)焦腐蝕和N0.排放的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)燃料元素分析:對送入生物質(zhì)CFB鍋爐的爐膛中的燃料進(jìn)行元素分析，確定燃料中N與C1元素的摩爾比值，并將燃料中N/C1摩爾比值、單位燃料中N元素和C1元素的質(zhì)量含量輸入控制系統(tǒng)； 2)確定噴入的溶液及噴入劑量:根據(jù)N/C1摩爾比值及生物質(zhì)循環(huán)流化床的給料量，控制系統(tǒng)輸出信號并控制硫酸氫銨溶液控制作用閥和硫酸銨溶液控制作用閥動(dòng)作，控制硫酸銨溶液和硫酸氫銨溶液按比例噴入到爐膛出口或旋風(fēng)筒分離器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)控制生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐受熱面結(jié)焦腐蝕和NOx排放的方法，其特征在于，步驟2)中， 當(dāng)燃料中N/C1摩爾比值X多0.3時(shí)，此時(shí)控制系統(tǒng)僅控制硫酸銨溶液控制作用閥動(dòng)作，并保證噴入硫酸銨溶液中氮與爐膛中燃料的氮摩爾比為0.3?0.6:1 ; 當(dāng)燃料中N/C1摩爾比值X < 0.15時(shí)，此時(shí)控制系統(tǒng)僅控制硫酸氫銨溶液控制作用閥動(dòng)作，并保證噴入硫酸氫銨溶液中硫與爐膛中燃料的氯摩爾比為1.5?3:1 ; 而當(dāng)燃料中N/C1比值為:0.15 < X < 0.3時(shí)，此時(shí)控制系統(tǒng)控制硫酸氫銨溶液控制作用閥和硫酸錢溶液控制作用閥同時(shí)動(dòng)作，通過控制硫酸錢溶液和硫酸氫錢溶液的噴入比例保證噴入溶液中N/S摩爾比值與燃料中N/C1摩爾比值之比為4:15，且此時(shí)噴入溶液中氮與燃料中氮摩爾比為0.3?0.6:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)控制生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐受熱面結(jié)焦腐蝕和NOx排放的方法，其特征在于，所述燃料為生物質(zhì)燃料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種同時(shí)控制生物質(zhì)CFB鍋爐受熱面結(jié)焦腐蝕和NOx排放的方法，包括：1)對送入生物質(zhì)CFB鍋爐的爐膛中的燃料進(jìn)行元素分析，確定燃料中N/Cl摩爾比值、單位燃料中N元素和Cl元素的質(zhì)量含量；2)根據(jù)N/Cl摩爾比值及給料量，控制硫酸氫銨溶液控制作用閥和硫酸銨溶液控制作用閥動(dòng)作，控制硫酸銨溶液和硫酸氫銨溶液按比例噴入到爐膛出口或旋風(fēng)筒分離器。本發(fā)明通過向生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐中噴入可控比例的硫酸銨和硫酸氫銨溶液，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)CFB鍋爐的低NOx排放，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)起到緩解生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐受熱面結(jié)焦和腐蝕問題，確保生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)及低排放運(yùn)行。
【IPC分類】F23C10/18, F23J15/00, B01D53/56, B01D53/79
【公開號】CN105276598
【申請?zhí)枴緾N201510695439
【發(fā)明人】王學(xué)斌, 胡中發(fā), 張?zhí)m, 李文廣, 譚厚章, 吳紅英
【申請人】西安交通大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年10月21日