一种协同脱酸-强化自脱硝的生物质锅炉超低排放系统和方法与流程

本发明属于可再生能源利用和节能减排领域，具体涉及一种协同脱酸-强化自脱硝的生物质锅炉超低排放系统和方法。

背景技术：

1、生物质，作为一种“co2零排放”的环境友好型的可再生能源，我国生物质资源丰富，能源化利用潜力大，利用生物质发电是目前生物质能最普遍最有效的方法之一。但是生物质在燃烧过程中，与煤、石油、天然气等传统化石燃料类似，同样也会产生大量的nox和sox等污染物，使环境受到污染。

2、为了达到目前的nox排放标准，生物质发电企业通常采用锅炉炉膛欠氧或微氧燃烧，但是该方法致使燃烧烟气中除了存在nox和sox之外还含有大量nh3，且随着烟气温度的降低，烟气中大量存在的nh3会与so2/so3和hcl等酸性气体发生反应形成硫酸氢铵（abs）或氯化铵，进而导致锅炉下游设备如空气预热器的沉积、腐蚀等危害，严重制约着生物质锅炉安全运行。

3、此外，生物质燃料中含有大量的氯元素，在高温燃烧过程中会产生hcl酸性气体，也是引起锅炉受热面腐蚀的主要诱因之一。与此同时，在当前火力发电厂全面实现超低排放的形势下，so3排放由于控制手段缺乏、危害性大，已经越来越引起各方重视，so3排放控制已经成为目前普遍面临的新问题。

4、因此目前亟需一种能够有效降低生物质锅炉燃烧过程中nox、sox和hcl等大气污染物排放的方法，以实现对生物质燃烧烟气中nox和酸性气体（sox和hcl）的脱除。

技术实现思路

1、针对传统的锅炉炉膛欠氧或微氧燃烧方法存在的无法有效降低生物质锅炉燃烧过程中nox、sox和hcl等大气污染物排放的缺陷和问题，本发明提供一种协同脱酸-强化自脱硝的生物质锅炉超低排放系统和方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种协同脱酸-强化自脱硝的生物质锅炉超低排放系统，包括燃烧模块、除尘脱酸脱硝模块和尾气排放模块，所述除尘脱酸脱硝模块设置在燃烧模块与尾气排放模块之间的烟道中，包括碱液喷射系统、除尘系统和scr自脱硝系统，经燃烧模块燃烧的生物质燃烧烟气排入烟道后通过碱液喷射系统控制设置在烟道中的雾化喷射装置向烟道内喷洒雾化碱液，实现对烟气中的酸性气体进行脱除；所述除尘系统设置在碱液喷射系统和scr自脱硝系统之间，通过除尘系统实现对烟气的高温除尘；scr自脱硝系统用于对除尘后的生物质燃烧烟气进行强化自脱硝；所述烟道输出端与尾气排放模块连接，通过尾气排放模块将经过除尘、脱酸和脱硝后的生物质燃烧烟气排入大气中。

3、进一步地，所述燃烧模块包括锅炉炉膛和旋风分离器，炉膛的出料口与旋风分离器的进口相连接，经炉膛燃烧后的烟气进入旋风分离器中；旋风分离器底部还设有回料通道，回料通道的末端与炉膛内腔连通。

4、进一步地，所述旋风分离器与除尘脱酸脱硝模块之间的烟道中还间隔设有过热器，用于对炉膛中产生的高温烟气进行加热，以提高热效率。

5、进一步地，所述过热器下游烟道内还安装有烟气成分分析传感器。

6、进一步地，所述雾化碱液能够采用浓度为1%～10的naoh、koh、ca(oh)2或其他碱性溶液；且向烟道内喷洒的碱液量，碱性物质与烟气中酸性气体摩尔比值控制在为2:1～5:1范围内。

7、进一步地，所述除尘系统为高温除尘器，该高温除尘器采用的是金属过滤膜或陶瓷纤维滤膜，用于实现高温烟气除尘。

8、进一步地，所述尾气排放模块包括换热系统和烟囱，换热系统包括省煤器、空气预热器和引风机，并沿烟气流动方向依次设置在scr自脱硝系统下游烟道，烟道末端连接烟囱。

9、本发明还提供一种协同脱酸-强化自脱硝的生物质锅炉超低排放方法，包括以下步骤：

10、s1、将生物质燃料放入炉膛内进行燃烧，燃烧后的烟气进入旋风分离器中，从炉膛燃烧后排出的烟气中混有的未完全燃烧的固体颗粒再次返回至炉膛中进行二次燃烧，而分离后的烟气从旋风分离器的出口流入烟道内；

11、s2、碱液喷射系统接收到烟气中污染物的浓度信息后控制雾化喷射装置将碱液向烟道内雾化喷洒，实现对烟道中生物质燃烧烟气中酸性气体的脱除；

12、s3、经脱酸后的烟气经除尘系统除尘并进入scr自脱硝系统强化生物质燃烧烟气自脱硝；

13、s4、通过尾气排放模块将经除尘、脱酸和脱硝后的生物质燃烧烟气排向大气中。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、本发明针对燃用生物质锅炉nox和sox等排放问题，利用碱液喷射系统和雾化喷射装置向过热器出口烟道内喷入雾化碱液，实现so2、so3和hcl等酸性气体的脱除；经脱酸后的烟气进一步经高温除尘器除尘并进入scr自脱硝系统，利用生物质燃烧过程自身释放的nh3与烟气中nox发生催化还原反应，强化生物质燃烧烟气自脱硝和实现nox的脱除。

16、进一步地，本发明通过碱液喷射系统、除尘系统和scr自脱硝系统的组合使用，可以有效地去除生物质燃烧排放的酸性气体和氮氧化物，减少大气污染物排放，符合环保要求。省煤器和空气预热器的使用可以提高锅炉热效率，降低燃料消耗，增加燃料的燃烧效率，节约能源。本发明可实现生物质燃烧烟气中nox和酸性气体（sox和hcl）的协同脱除，实现燃用生物质锅炉nox、sox和hcl的超低排放。本发明可以达到环保、节能、提高燃烧效率和综合利用生物质能源的目的，具有很好的经济和环保效益。

技术特征：

1.一种协同脱酸-强化自脱硝的生物质锅炉超低排放系统，包括燃烧模块、除尘脱酸脱硝模块和尾气排放模块，其特征在于：所述除尘脱酸脱硝模块设置在燃烧模块与尾气排放模块之间的烟道中，包括碱液喷射系统、除尘系统和scr自脱硝系统，经燃烧模块燃烧的生物质燃烧烟气排入烟道后通过碱液喷射系统控制设置在烟道中的雾化喷射装置向烟道内喷洒雾化碱液，实现对烟气中的酸性气体的脱除；所述除尘系统设置在碱液喷射系统和scr自脱硝系统之间，通过除尘系统实现对烟气的高温除尘；scr自脱硝系统用于对除尘后的生物质燃烧烟气进行强化自脱硝；所述烟道输出端与尾气排放模块连接，通过尾气排放模块将经过除尘、脱酸和脱硝后的生物质燃烧烟气排入大气中。

2.根据权利要求1所述的协同脱酸-强化自脱硝的生物质锅炉超低排放系统，其特征在于：所述燃烧模块包括锅炉炉膛和旋风分离器，炉膛的出料口与旋风分离器的进口相连接，经炉膛燃烧后的烟气进入旋风分离器中；旋风分离器底部还设有回料通道，回料通道的末端与炉膛内腔连通。

3.根据权利要求2所述的协同脱酸-强化自脱硝的生物质锅炉超低排放系统，其特征在于：所述旋风分离器与除尘脱酸脱硝模块之间的烟道中还间隔设有过热器，用于对炉膛中产生的高温烟气进行加热，以提高热效率。

4.根据权利要求3所述的协同脱酸-强化自脱硝的生物质锅炉超低排放系统，其特征在于：所述过热器下游烟道内还安装有烟气成分分析传感器。

5.根据权利要求1所述的协同脱酸-强化自脱硝的生物质锅炉超低排放系统，其特征在于：所述雾化碱液能够采用浓度为1%～10的naoh、koh、ca(oh)2或其他碱性溶液；且向烟道内喷洒的碱液量，碱性物质与烟气中酸性气体摩尔比值控制在为2:1～5:1范围内。

6.根据权利要求1所述的协同脱酸-强化自脱硝的生物质锅炉超低排放系统，其特征在于：所述除尘系统为高温除尘器，该高温除尘器采用的是金属过滤膜或陶瓷纤维滤膜，用于实现高温烟气除尘。

7.根据权利要求1所述的协同脱酸-强化自脱硝的生物质锅炉超低排放系统，其特征在于：所述尾气排放模块包括换热系统和烟囱，换热系统包括省煤器、空气预热器和引风机，并沿烟气流动方向依次设置在scr自脱硝系统下游烟道，烟道末端连接烟囱。

8.一种协同脱酸-强化自脱硝的生物质锅炉超低排放方法，应用上述权利要求1-7所述的协同脱酸-强化自脱硝的生物质锅炉超低排放系统，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种协同脱酸‑强化自脱硝的生物质锅炉超低排放系统和方法，涉及可再生能源利用和节能减排领域，包括燃烧模块、除尘脱酸脱硝模块和尾气排放模块，所述除尘脱酸脱硝模块设置在燃烧模块与尾气排放模块之间的烟道中，包括碱液喷射系统、除尘系统和SCR自脱硝系统，经燃烧模块燃烧的生物质燃烧烟气排入烟道后通过碱液喷射系统向烟道内喷洒雾化碱液，通过除尘系统实现对烟气的高温除尘；SCR自脱硝系统用于对除尘后的生物质燃烧烟气进行强化自脱硝；通过尾气排放模块将经过除尘、脱酸和脱硝后的烟气排入大气中。本发明可实现生物质燃烧烟气中NOx和酸性气体的协同脱除，实现燃用生物质锅炉NOx、SOx和HCl的超低排放。技术研发人员：张兰,马江东,胡中发,朱丽华,马道洋,王学斌,王凤琴,张占奎,桑清莲受保护的技术使用者：河南省锅炉压力容器检验技术科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/3/17