CN103657386A

CN103657386A - 一种全自动调节的sncr脱硝装置

Info

Publication number: CN103657386A
Application number: CN201310486345.8A
Authority: CN
Inventors: 林卓晖
Original assignee: GUANGDONG SINICBOND THERMAL Co Ltd
Current assignee: GUANGDONG SINICBOND THERMAL Co Ltd
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明涉及到一种烟气脱硝装置，尤其涉及一种基于原有SNCR脱硝技术基础进一步优化的全自动调节的SNCR脱硝装置。一种全自动调节的SNCR脱硝装置，包括还原剂（尿素溶液）制备与储存模块、输送循环模块、在线计量稀释模块、基于CFD模拟计算设置于锅炉炉壁的分配喷射模块，其特征在于：颗粒尿素制备成尿素溶液后输送至储存模块，尿素储罐与喷射模块之间设有输送循环模块、计量稀释模块，经计量稀释后定量分配至喷射模块中的喷枪进行喷射，所述储存模块、输送循环模块、计量稀释模块、分配喷射模块受控于控制模块。本发明在传统SNCR法的基础上，优化工艺流程，精确控制后端氨氮反应区域，同时通过多级布置喷枪，完全依据锅炉实际运行情况实现全自动投运。

Description

一种全自动调节的SNCR脱硝装置

技术领域

本发明涉及到一种烟气脱硝装置，尤其涉及一种基于原有SNCR脱硝技术基础进一步优化的全自动调节的SNCR脱硝装置。

背景技术

选择性非催化还原（SNCR）技术是目前主要的脱硝技术之一，在炉膛850～1050℃狭窄的温度范围内，在不采用催化剂的情况下，在炉膛内烟气适宜处均匀喷入氨或尿素等氨基还原剂，还原剂在炉中迅速分解，与烟气中的NO_X反应生产N₂和H₂O，而基本不与烟气中的氧气发生作用的技术。尿素、NH₃均可作为还原剂。

SNCR工艺的主要化学反应如下：

（1）氨水为还原剂：4NO+4NH₃+O₂ →4N₂+6H₂O

（2）尿素为还原剂：CO(NH₂)₂→2NH₂+CO

NH₂+NO_X→N₂+H₂O

CO+NO_X→N₂+H₂O

2NO+CO(NH₂)₂+1/2O₂ →2N₂+2H₂O+ CO₂

当温度过高超过反应区域温度时，NH₃就会被氧化成NO_X,反应式为：

NH₃+O₂→NO_X+H₂O

传统的SNCR技术由于锅炉空间有限，容易存在氨分布不均的问题，一般每支喷射器都由尿素溶液流量调节阀来控制喷射器的流量，但是当实际运行工况与调试工况出现不一致的情况时，这种相对固定的流量控制方式会造成SNCR装置区域内的尿素溶液与NO_X反应不一致，无法达到理想的脱硝效果。

发明内容

本发明的主要目的是为了解决以上背景技术所述不足，提供一种建立在传统SNCR脱硝基础上进一步优化的全自动调节的SNCR脱硝装置。

本发明通过以下技术方案来实现：

本发明所述的全自动调节的SNCR脱硝装置，包括还原剂（尿素）制备与储存模块、输送循环模块、在线计量稀释模块、基于CFD模拟计算设置于锅炉炉壁的分配喷射模块，其特征在于：颗粒尿素制备成尿素溶液后输送至储存模块，尿素储罐与喷射模块之间设有输送循环模块、计量稀释模块，经计量稀释后定量分配至喷射模块中的喷枪进行喷射，所述储存模块、输送循环模块、计量稀释模块、分配喷射模块受控于控制模块。

更进一步的，所述的制备与储存模块包括尿素配制罐、去盐水输送管道、尿素溶液输送管道、尿素储存罐，所述去盐水管道与尿素配制罐连通，所述的尿素配制罐顶部设有搅拌器、加热装置、温度指示、液位指示，经尿素溶液输送泵将尿素配制罐内尿素溶液输送至储存罐内进行储存，所述尿素配制罐底部设有连接到废液坑的管道，所述的尿素溶液储罐与尿素配制罐均连接有所述去盐水管道，其内部设有加热装置，侧部设有温度表，液位计，底部及侧部均设有连接至废液坑的管道，侧部连接在线计量稀释模块，顶部设有在线计量稀释模块回流管道。

更进一步的，所述在线稀释模块包括连接于尿素储罐与喷射模块之间的尿素溶液输送管道、去盐水管道，所述的尿素溶液输送管道与去盐水管道合并成一个稀尿素溶液输送管道，所述的去盐水管道上设有抽水泵、阻尼器、液压表，所述的尿素溶液输送管道上依次设有尿素计量泵、阻尼器、液压表，所有的并联的尿素溶液输送管道上在尿素计量泵后连接回液管道，所述回液管道上设有动力转向阀。所述的稀尿素溶液管道上设有混合器、压力表。

更进一步的，所述在线稀释模块包括连接于尿素储罐与喷射模块之间的尿素溶液输送管道、去盐水管道、水泵、计量泵、阀组，所述的尿素溶液输送管道与去盐水管道通过混合器在线稀释尿素溶液，所述的去盐水管道上设有变频水泵、压力表、阀组，所述的尿素溶液输送管道上依次设有尿素计量泵（变频）、阻尼器、压力表、阀组，在线稀释装置与喷射模块相匹配，一个喷射层配一套在线稀释装置。

更进一步的，所述喷枪组分层布置，每一层喷枪组均由至少三个的喷枪构成，所述每一个空气输送管道及其的一级并联支管上设有压力计、压力报警器，每一个稀尿素溶液输送管道的一级并联支管上均设有流量计、压力表，每个分配喷射模块的尿素喷枪设置的流量计、压力表以监控各支喷枪的运行状况，确保其在最佳工作条件下运行。

优选的，所述喷枪为带套管保护的双流体喷枪。采用带套管保护的双流体喷枪，可实现“三级破碎+空气混合+气流摩擦”，有效确保雾化颗粒直径≤55微米。

更进一步的，所述喷枪位置是借助CFD对炉膛内温度场、流态场进行模拟分析，结合炉膛温度测试结果、化工动力学、化工热力学计算的结果精确布置，使得本发明锅炉内部反应温度窗口定位精确、有效提高脱硝效率，在CFD模拟炉膛内未反应完全烟气与逃逸的氨气体充分混合后，进入到后面的催化反应装置，在进行更进一步的脱硝反应，将烟气中的NO_X还原成N₂。完成整个系统的脱硝流程。

本发明各个模块的具体优势如下：

1、制备与储存模块：直接外购无毒无危险的袋装尿素，通过电加热或厂内蒸汽加热提升溶剂（去盐水）温度的方式促进颗粒尿素的溶解，制备40-50%尿素溶液，并转移至储存罐。

2、输送循环模块：保持管道内还原剂溶液的流动性，同时便于后续计量稀释模块的控制，精确控制投运的分配喷射模块的喷射液体流量、压力等。

3、计量稀释模块：计量稀释模块的仪器将被用于确认还原剂消耗量，再将40-50%还原剂溶液在线稀释成5-10%喷射液体，流量由精密电动调节阀、电磁流量计控制以保证准确性，压力由压力传感器控制以保证喷射液体压力的稳定性。

4、分配喷射模块：控制模块根据锅炉负荷确定投入运行的分配喷射模块，每个分配喷射模块的喷枪均设置流量计、压力表以监控各支喷枪的运行状况，确保其在最佳工作条件下运行。采用带套管保护的双流体喷枪，“三级破碎+空气混合+气流摩擦”确保雾化颗粒直径≤55微米。

5、控制模块8：根据CFD流体力学，模拟炉内燃烧温度场、流态场，确定最佳喷射点，分级布置。只需要保持储存还原剂溶液的量，后续模块全自动控制，响应锅炉负荷，随时根据炉内燃烧情况、氮氧化物排放量，自动选择性投运分配喷射模块及控制还原剂溶液喷射量。

本发明在传统SNCR法的基础上，优化工艺流程，精确控制后端氨氮反应区域，同时通过多级布置喷枪，完全依据锅炉实际运行情况实现全自动投运。使整个系统不受锅炉负荷的影响，在锅炉负荷40—100%范围随心所欲降低氮氧化物。同时简化设备范围，占地面积小，施工简单，工期短、自动化程度高，全过程控制，终端氨逃逸最小化。

附图说明

图1为本发明所述的全自动调节的SNCR脱硝装置流程图；

图2为本发明所述的全自动调节的SNCR脱硝装置中还原剂与储存模块模块图；

图3为本发明所述的全自动调节的SNCR脱硝装置中喷射模块模块图；

图4为本发明所述的全自动调节的SNCR脱硝装置中在线稀释计量模块图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明进行进一步的详细的说明。

如图1所示，本发明是一种基于CFD的工业锅炉的SNCR脱硝装置，包括尿素制备与储存模块1、锅炉2、催化反应装置3、基于CFD模拟计算设置于锅炉炉壁喷射模块4，输送循环模块5、计量稀释模块6，分配喷射模块7，控制模块8。

其具体流程是，控制模块8根据通入烟气的NO_X含量，锅炉个体实时特征情况，进行计算，将计算好的所需尿素溶液制备与储存在模块1中，在循环模块5的具体调节下，经过计量稀释模块6定量稀释后分配至喷射模块9，分配喷射模块7与喷射模块4直接相连，在控制模块8的指挥下，对喷射模块4具体喷射情况进行适时调整，在锅炉2中，未彻底反应完全的烟气与逃逸的氨气混合后进入到催化反应装置3，进行更进一步的尾气脱硝反应，使烟气中的NO_X彻底反应完全。

如图2所示，本发明的脱硝装置中的还原剂制备与储存模块尿素配制罐、去盐水输送管道、尿素溶液输送管道，其中去盐水管道与尿素配制罐连通，由人工往尿素配制罐内添加固体尿素，固体尿素与去盐水管道中所输入的去盐水进行混合，由尿素配制罐顶部搅拌器进行搅拌，在加热器的辅助作用下进行溶解及混合均匀、并通过仪表进行实时温度监控及指示调节、并通过液位计检测液位防止溢流等情况出现，尿素溶液输送泵连接尿素溶液输送管道，管道上设有压力表实时监控压力，同时尿素配制罐底部管道通过管道连接到废液坑，尿素溶液储罐与尿素配制罐顶部均连接去盐水输送管道，罐内部设有加热装置，侧壁上设有仪表对温度进行调节及监控，底部及侧部均设有管道连接至废液坑，侧部及顶部设有连通在线计量稀释模块的管道。

如图3所示，在线稀释模块包括连接于尿素储罐与喷射模块之间的尿素溶液输送管道、去盐水管道，所述的尿素溶液输送管道与去盐水管道合并成一个稀尿素溶液输送管道，所述的去盐水管道上设有抽水泵、阻尼器、液压表，所述的尿素溶液输送管道上依次设有尿素计量泵、阻尼器、液压表，所有的并联的尿素溶液输送管道上在尿素计量泵后连接回液管道，所述回液管道上设有动力转向阀。所述的稀尿素溶液管道上设有混合器、压力表。

如图4所示，分配喷射模块7连接至计量稀释模块6，同时还连接空气储罐，空气储罐的输送管道分流为与稀尿素溶液管道数目相等的一级并联支管，且一个稀尿素溶液输送管道的一级并联支管与空气储罐的输送管道的一级并联支管并联连接喷射模块系统的一个喷枪组，每一根稀尿素溶液输送管道一级并联支管及空气储罐输送管道的一级并联支管再细分为与喷枪组中喷枪个数相等的二级并联支管，喷枪组分为多个等级，优选为四个等级，本图中所示为三个等级，每一级喷枪组均由多个的喷枪构成，每一个空气输送管道及其的一级并联支管上设有压力计、压力报警器，每一个稀尿素溶液输送管道的一级并联支管上均设有流量计、压力表(图中未示出)，每个分配喷射模块的尿素喷枪设置的流量计、压力表与控制模块8电联，以监控各支喷枪的运行状况，确保其在最佳工作条件下运行。其中喷枪为带套管保护的双流体喷枪。采用带套管保护的双流体喷枪，可实现“三级破碎+空气混合+气流摩擦”，有效确保雾化颗粒直径≤55微米。

如以上所述便能较好的实现本发明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种全自动调节的SNCR脱硝装置，包括还原剂（尿素）制备与储存模块、输送循环模块、在线计量稀释模块、基于CFD模拟计算设置于锅炉炉壁的分配喷射模块，其特征在于：颗粒尿素制备成尿素溶液后输送至储存模块，尿素储罐与喷射模块之间设有输送循环模块、计量稀释模块，经计量稀释后定量分配至喷射模块中的喷枪进行喷射，所述储存模块、输送循环模块、计量稀释模块、分配喷射模块受控于控制模块。

2.根据权利要求1所述的全自动调节的SNCR脱硝装置，其特征在于：所述的制备与储存模块包括尿素配制罐、去盐水输送管道、尿素溶液输送管道、尿素储存罐，所述去盐水管道与尿素配制罐连通，所述的尿素配制罐顶部设有搅拌器、加热装置、温度指示、液位指示，经尿素溶液输送泵将尿素配制罐内尿素溶液输送至储存罐内进行储存，所述尿素配制罐底部设有连接到废液坑的管道，所述的尿素溶液储罐与尿素配制罐均连接有所述去盐水管道，其内部设有加热装置，侧部设有温度表，液位计，底部及侧部均设有连接至废液坑的管道，侧部连接在线计量稀释模块，顶部设有在线计量稀释模块回流管道。

3.根据权利要求2所述的全自动调节的SNCR脱硝装置，其特征在于：所述在线稀释模块包括连接于尿素储罐与喷射模块之间的尿素溶液输送管道、去盐水管道、水泵、计量泵、阀组，所述的尿素溶液输送管道与去盐水管道通过混合器在线稀释尿素溶液，所述的去盐水管道上设有变频水泵、压力表、阀组，所述的尿素溶液输送管道上依次设有尿素计量泵（变频）、阻尼器、压力表、阀组，在线稀释装置与喷射模块相匹配，一个喷射层配一套在线稀释装置。

4.根据权利要求1所述的全自动调节的SNCR脱硝装置，其特征在于：所述的喷射模块系统连接至在线稀释模块，同时还连接空气储罐，空气储罐的输送管道分流为与稀尿素溶液管道数目相等的一级并联支管，且一个稀尿素溶液输送管道的一级并联支管与空气储罐的输送管道的一级并联支管并联连接喷射模块系统的一个喷枪组，每一根稀尿素溶液输送管道一级并联支管及空气储罐输送管道的一级并联支管再细分为与喷枪组中喷枪个数相等的二级并联支管。

5.根据权利要求4所述的全自动调节的SNCR脱硝装置，其特征在于：所述喷枪组分层布置，每一层喷枪组均由至少三个的喷枪构成，所述每一个空气输送管道及其的一级并联支管上设有压力计、压力报警器，每一个稀尿素溶液输送管道的一级并联支管上均设有流量计、压力表，每个分配喷射模块的尿素喷枪设置的流量计、压力表以监控各支喷枪的运行状况，确保其在最佳工作条件下运行。

6.根据权利要求5所述的全自动调节的SNCR脱硝装置，其特征在于：所述喷枪为带套管保护的双流体喷枪。