[发明专利]同时控制生物质CFB锅炉受热面结焦腐蚀和NOx排放的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及可再生能源利用技术领域，特别是涉及利用碱金属硫酸化控制生物质CFB锅炉受热面沉积腐蚀同时脱除NO_x的方法。

【背景技术】

生物质能源作为一种“CO₂零排放”的清洁可再生能源，其开发和利用对缓解能源供应紧张和温室气体的减排等具有重要意义，目前已经受到了世界各国的广泛关注。我国生物质能蕴含丰富，每年产量高达数亿吨标准煤，其对于减少煤的供应以及确保中国能源供应安全具有巨大的潜力，在《可再生能源中长期发展规划》中提到2020年我国生物质发电总装机容量将达到30000MW。然而，生物质燃料中碱金属和氯元素含量较高，极易造成燃烧设备受热面结焦腐蚀问题，严重威胁燃烧设备安全运行和经济性。

目前针对生物质的燃烧利用主要是采用循环流化床，其燃烧产生的氮氧化物(NO_x)排放量(一般为200mg/m³)虽然较低于燃煤产生的，但却仍远超最新国家环保标准(100mg/m³)。可见对于生物质循环流化床产生的氮氧化物的处理已经迫不容缓，但由于生物质循环流化床锅炉的装机容量一般远小于燃煤锅炉，如果采用选择性催化还原法(SCR)脱除氮氧化物时，投资成本较高，收益较小，所以目前主要是利用非催化还原法(SNCR)向炉膛喷入尿素等溶液对氮氧化物进行脱除。

目前采用SNCR方法处理NO_x主要里是向炉膛喷入尿素溶液，这主要是由于尿素在高温下会发生分解释放出NH₃，释放出来的NH₃进而与烟气中NO_x发生还原反应达到NO_x脱除目的。事实上，除了尿素以外，硫酸铵和硫酸氢铵在高温下也会发生分解释放出NH₃，达到NO_x脱除目的，但与此同时，硫酸铵和硫酸氢铵分解还会产生SO₂，而释放的SO₂会与碱金属氯化物反应释放HCl，减少沉积物物中碱金属氯化物及氯元素的存在，对防止受热面的结焦腐蚀有显著效果。

公告号为CN101198679B的中国专利公开了一种防止锅炉的热传递表面沉积氯的方法，主要是向锅炉过热器区域喷入硫酸铁、硫酸铝等溶液，防止沉积物中氯的产生，从而减缓受热面的结焦腐蚀。国际专利申请WO02/059526A1公开了一种在燃烧过程中捕捉碱金属控制燃烧受热面结焦腐蚀的方法，主要是向炉膛中喷入硫酸铵、硫酸氢铵、硫酸亚铁或硫酸中某种含硫化合物。上述专利虽然在控制由生物质燃料中碱金属和氯引起的结焦腐蚀有比较明显的效果，但该专利运用的同时需要配备NO_x处理装置，否则NO_x排放无法达到国家标准，影响设备的投放运行，然而配备NO_x处理装置会增加投资成本及系统的复杂性。

申请号为CN103752160A的中国专利申请公开了一种实现循环流化床锅炉NO_x超低排放的方法，通过在循环流化床锅炉中喷入氨水和氢气来与循环流化床烟气中的NO_x发生选择性非催化还原反应，实现NO_x超低排放。申请号CN104307338A的中国专利申请公开了一种尿素SNCR系统，主要是在锅炉烟道或旋风筒分离器中喷入尿素，保证尿素高温释放的氨与烟气中NO_x经强烈扰动达到充分混合，提高NO_x的非催化还原效率，降低NO_x排放。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种同时控制生物质循环流化床锅炉受热面结焦腐蚀和NO_x排放的方法，实现生物质循环流化床锅炉燃烧同时脱硝除氯，降低投资成本。本发明通过向生物质循环流化床炉膛出口处喷入可控比例的硫酸铵或硫酸氢铵溶液，能够起到缓解生物质循环硫化床锅炉受热面结焦腐蚀的同时，并实现低NO_x排放，达到国家排放标准。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种同时控制生物质循环流化床锅炉受热面结焦腐蚀和NOx排放的方法，包括以下步骤：

1)燃料元素分析：对送入生物质循环流化床锅炉的炉膛中的燃料进行元素分析，确定燃料中N与Cl元素的摩尔比值，并将燃料中N/Cl摩尔比值、单位燃料中N元素和Cl元素的质量含量输入控制系统；