CN104501195B - 一种链条炉和链条炉脱硝方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种链条炉，包括燃烧区、SNCR反应区和SCR反应区，所述SCR反应区设置有催化剂层，所述燃烧区与SNCR反应区之间设置有控温装置。本发明的目的在于达到能够在减小占地面积的前提下使得下游的SCR反应在最佳温度下进行。

Description

一种链条炉和链条炉脱硝方法

技术领域

本发明涉及一种锅炉,更具体地说，它涉及一种链条炉和链条炉脱硝的方法。

背景技术

链条炉是一种常见的锅炉，是一种能量转换设备。向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。

链条炉常用于热力发电站，燃料在链条炉内燃烧，继而将燃料中的化学能转化为热能，继而达到后期预定的效果。由于热力发电往往需要燃烧煤，而燃烧之后的气体中往往含有大量的氮氧化物、二氧化硫等对环境产生大量污染的气体。所以在实际的生产过程中，往往会采用各种方法净化燃烧后的气体，再将其排放至大气。而在具体的操作过程中，往往会采用的净化方法有三种，一是选择性催化还原反应法（SCR），二是选择性非催化还原法（SNCR），三是最新发展起来的SNCR/SCR联合法。

目前国内大部分新锅炉机组采用选择性催化还原（SCR）法，SCR法的基本原理是把符合要求的氨气喷入到反应器中，与原烟气充分混合后，在温度为350～420℃的情况下，在催化剂的作用下，并在有氧气的条件下，氨气选择性地与烟气中的氮氧化物发生化学反应，生成无害的氮气和水。SCR具有脱硝效率高，能够达到90%的脱硝效率，技术成熟、广泛应用、投资和运行费用较高等特点。

选择性非催化还原（SNCR）技术是一种成熟的商业性氮氧化物控制处理技术。SNCR主要在800～1250℃下，向炉膛内高温烟气中喷射氨或尿素等还原剂，将氮氧化物还原成氮气，化学反应与SCR法相同，所用的还原剂可以为液氨、氨水和尿素等，SNCR较SCR具有系统简单、投资运行费用低，尤其适用于无足够空间的老机组改造。但由于受到氨逃逸的限制，脱硝效率相对较低。

目前，申请号为CN201320865096.9的中国专利公开了一种链条炉脱硝装置，它包括炉膛和连接在炉膛尾部且纵向设置的锅炉烟道，所述炉膛内设有向上方喷射设置的还原剂喷射层，锅炉烟道内从上至下设有二级省煤器和三级省煤器，二级省煤器和三级省煤器之间设有催化剂层，所述二级省煤器和三级省煤器之间的距离为3m。它利用了上游SNCR反应多余的还原剂作为SCR的还原剂，减少了设备的占地量，不用单独设置SCR反应器，从而达到预期的效果。

SNCR反应和SCR反应对于温度条件很是敏感，还原剂喷入点的选择，也就是所谓的温度窗口的选择，是整个反应效率高低的关键。当反应温度低于温度窗口时，由于停留时间的限制，往往使化学反应进行的程度较低，反应不够彻底，从而造成反应的效率降低，增加了未反应还原剂的逃逸，造成了还原剂的浪费；当反应温度高于温度窗口时，反应就无法实现脱硝的功能，因为反应产生的产物就变成了氮氧化物而不是氮气。但是由于烟气在链条炉内不停的在流动，加入的燃料的量也会有所不同，所以导致了SNCR反应区的反应温度不是恒定的，会产生变化。这样就使得SNCR反应和后续的SCR反应的温度产生波动，使得反应的效率无法始终保持在一个相对较高的位置，从而使总体的脱硝的效果没有那么的好。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于达到能够控制SNCR反应区和SCR反应区的温度，使其能够在最合适的温度窗口下进行反应的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种链条炉，包括燃烧区、SNCR反应区、SCR反应区和烟气通道，所述SCR反应区设置有催化剂层，所述燃烧区与SNCR反应区之间设置有控温装置。

本发明的链条炉进一步设置为：所述控温装置包括蒸汽管和控制蒸汽管启闭的阀门。

本发明的链条炉进一步设置为：所述SNCR反应区设置有电连接的温度检测器和检测控制电路，所述温度检测器感应SNCR反应区的温度，并且通过检测控制电路在高于1000℃时输出一信号。

本发明链条炉进一步设置为：所述SNCR反应区设置有电连接的温度检测器和检测控制电路，所述温度检测器感应SNCR反应区的温度，并且通过一检测控制电路在高于1000℃时输出一信号控制阀门的打开，在低于900℃时控制阀门的关闭。

本发明的链条炉进一步设置为：所述SNCR反应区内设置有还原剂喷射点，所述还原剂喷射点设置于SNCR反应区的几何中心。

本发明的链条炉进一步设置为：所述SCR反应区设有催化剂层，所述催化剂层表面设有声波吹灰器。

通过采用上述技术方案，烟气在燃烧区燃烧后，进入到SNCR反应区，进行SNCR反应。在SNCR反应完之后，经过一个温度检测器的检测，再进入SCR反应区进行SCR反应，达到二次脱硝的效果，使得脱硝程度更加的高。当烟气经过温度检测器之后，如果温度过高，高于1000℃，温度监测器连接一个检测控制电路控制阀门的开启，从而控制蒸汽管的开通，将蒸汽通入SNCR反应区之前，从而降低了反应的温度，使得SNCR反应区和SCR反应区均能够在其合适的温度窗口下进行反应，从而达到最好的效率。当反应温度过低时，温度检测器通过检测控制电路，控制了阀门的关闭，从而关闭了蒸汽管。使得SNCR反应区和SCR反应区的温度不会过低，通过这一系列的设置，控制了整个反应在一个合适的温度窗口下进行，从而使得整个链条炉的脱硝效率提高，达到最佳。在SNCR反应区内的还原剂喷射点，设置在SNCR反应区的几何中心，并且在空间内360°无死角的向SNCR反应区内部均匀喷射还原剂，使得SNCR反应能够更加的彻底。在SCR反应区设置有催化剂层，在催化剂层的表面设置有声波吹灰器，这样就能够将烟气经过催化剂层时附着于催化剂层上的小颗粒消除，这样就不好将催化剂层堵塞，从而提高反应的效率。

本发明进一步提供了一种链条炉的链条炉系统：包括设置有用于储存氨气或尿素的储存槽、链条炉、空气预热器，链条炉包括顺次设置的燃烧区、还原剂喷射点、SNCR反应区和SCR反应区，储存槽与还原剂喷射点导通连接，燃烧区的空气进口端和SCR反应区的空气出口端均与空气预热器相连接。

本发明进一步提供了一种链条炉脱硝方法：燃烧后形成的烟气在800～1250℃的条件下，加入还原剂，利用SNCR法进行初步脱硝反应之后，经过温度检测环节；若温度大于1000℃则打开控温装置，降低反应前烟气的温度，若温度小于900℃则关闭控温装置；再在350～420℃的条件下经过SCR法进行二次脱硝。

本发明链条炉脱硝方法进一步设置为：经过二次脱硝后的烟气还需要经过除尘脱硫步骤。

通过采用上述技术方案，温度控制模块通过温度检测模块的温度反馈，来对反应温度的控制。不难发现，控温模块是使用通过链条炉燃烧加热的水蒸气，这样就使得这个降温的材料不需要另外再去配备，直接通过蒸汽的回收利用，即可达到目的。在能够达到对反应温度控制的同时，还能够节省能源。SNCR法将烟气进行初步的脱硝，再进行SCR法进行二次脱硝。在烟气经过初步脱硝之后，经过一个温度的检测环节，若是温度高于1000℃时，则将控温装置打开，对反应进行降温；若是温度低于900℃时，则将控温装置关闭。这样一个动态的调节过程就使得反应温度得到了相对的稳定的控制，使得脱硝反应能够在合适的温度窗口下进行。使得整个脱硝的效果更加的优异。在烟气排放至大气之前，还加入了一个除尘脱硫的步骤，进一步净化了烟气，保护了环境。

附图说明

图1为本发明链条炉系统实施例的结构图；

图2为本发明链条炉脱硝系统的模块图。

图中：1、SNCR反应区；2、SCR反应区；3、温度检测器；4、控温装置；5、催化剂层；6、声波吹灰机；7、还原剂喷射点；8、燃烧区；9、气泵；10、氨泵；11、氨水储存罐；12、空气预热器。

具体实施方式

参照图1至图2对本发明链条炉实施例做进一步说明。

如图1所示的一种链条炉，从功能来说，包括这几部分：燃烧区8、SNCR反应区1、SCR反应区2、温度检测器3和控温装置4。燃料在燃烧区8中在气泵9对其内部进行加空气的作用下，经过燃烧，生成烟气，经过由氨泵10通入的还原剂后在SNCR反应区1进行初步脱硝的反应，再经过SCR反应区2进行二次脱硝反应，最后排放出去。在SNCR反应区1的后边，设置有一个温度检测器3，通过这个温度检测器3检测经过SNCR反应区1的温度，从而控制一个控温装置4的启闭（在本实施例中采用的是自动控制，也可以将控温装置4设置为人工手动控制，本实施例中选用自动控制是为了生产中的安全性考虑）。

这里的温度检测器3为一热电偶温度检测器3（考虑到温度检测器3为现有的大众产品，反馈温度检测器3的检测控制电路也为现有技术，故在此处不再累赘说明），通过检测温度的数值，输出一个信号，控制控温装置4的启闭。这里的控温装置4为一个受阀门控制的蒸汽管。当热电偶温度检测器3检测到的温度高于1000℃时，输出信号，打开阀门，这时阀门中的蒸汽就进入了链条炉内，达到降低链条炉内温度的效果；当热电偶温度检测器3检测到的温度低于900℃时，输出信号，关闭阀门，这时蒸汽管就停止向链条炉内通入蒸汽，保证了温度不会继续下降，通过这样的方式达到一个动态控制链条炉内反应温度的效果。这里的控制方式为自动控制，仅为一种优选的实施例，使得整个生产线更加的自动化。也可以为通过热电偶温度检测器3后，人工手动的将蒸汽管打开的这种半自动方式。或者是通过工作人员的经验判断，从而人工控制控温装置4的手动方式来实现。

在SNCR反应区1的几何中心上设置有还原剂喷射点7，这里的还原剂喷射点7与外部的氨水储存罐相连，并且向链条炉内喷射的还原剂为20%浓度的氨水。还原剂喷射点7的喷射方式为周向360°向SNCR反应区1内部喷射氨水。

在SCR反应区2，由于SCR法需要催化剂，所以设置有至少两层催化剂层5，在每层催化剂层5的上面还设置有两个声波吹灰机6。这个声波吹灰机6为优选的实施例，也可以为其他的吹灰装置。由于声波吹灰机6对烟气本身的流动影响小，所以选用了声波吹灰机6。

一种链条炉系统，包括顺次设置的燃烧模块、还原剂喷射模块、SNCR反应模块和SCR反应模块，还包括了控温模块和温度检测模块，所述温度检测模块设于SNCR反应模块处，所述温度检测模块检测SNCR反应模块的温度，所述控温模块设于燃烧模块与SNCR反应模块之间，所述控温模块控制SNCR反应模块的温度。这里的控温模块与链条炉燃烧加热的水蒸气相连，使用水蒸气作为降温的原材料，能够充分的利用现有的资源，不必额外再设置降温的能源，起到了节能环保的效果同时又达到了控制链条炉内部反应合适的温度窗口的作用。

一种链条炉脱硝方法：燃烧后形成的烟气在800～1250℃的条件下，加入还原剂，利用SNCR法进行初步脱硝反应之后，经过温度检测环节；若温度大于1000℃则打开控温装置，降低反应前烟气的温度，若温度小于900℃则关闭控温装置；再在350～420℃的条件下经过SCR法进行二次脱硝。这里SNCR法选用的还原剂为20%浓度的氨水，超过这个浓度，则会使得过量的氨水浪费，而低于这个浓度，又会使得反应不完全。这样的20%浓度的氨水的选择，能够在达到最好的脱硝效果的同时，控制了生产的成本。

在具体的生产流水线上，储存在氨水储存罐11里的20%浓度的氨水，通过一个氨泵10，输送至还原剂喷射点7。燃料在燃烧区8内进行燃烧，同时燃烧区8接有气泵9，向燃烧区8内部提供充足的空气，空气先经过一个空气预热器12加热，再进入燃烧区8。燃烧区8内燃烧形成的烟气，在链条炉内向上升，进入SNCR反应区1，这时与还原剂氨水一起反应，来达到初步脱硝的目的。这里的还原剂选用20%浓度的氨水，经过反应的烟气，再通入一个SCR反应区2，并在催化剂层5里催化剂的作用下，发生SCR反应，进行二次脱硝。经过二次脱硝的烟气，再排放至大气。在SNCR反应区1后，烟气需要先经过一个热电偶温度检测器3检测烟气的温度，当检测的温度高于1000℃时，就打开蒸汽管，向炉内通入蒸汽进行降温，当检测的温度低于900℃时，就停止蒸汽管的工作，从而动态的控制炉内反应的温度，使其能在最合适的温度窗口下进行脱硝反应，从而达到更好的脱硝效果。最后再烟气排放至大气之前，还设置有一个除尘脱硫步骤，这一步骤进一步使得烟气得到了净化，使得排放出去的烟气更加的清洁，保护了环境。

以上所述是本发明的优选实施方式，对本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本使用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种链条炉，包括燃烧区、SNCR反应区和SCR反应区，所述SCR反应区设置有催化剂层，其特征是：所述燃烧区与SNCR反应区之间设置有控温装置；所述控温装置包括蒸汽管和控制蒸汽管启闭的阀门；所述SNCR反应区设置有电连接的温度检测器和检测控制电路，所述温度检测器感应SNCR反应区的温度，并且通过检测控制电路在高于1000℃时输出一信号；并且通过一检测控制电路在高于1000℃时输出一信号控制阀门的打开，在低于900℃时控制阀门的关闭。

2.根据权利要求1所述的链条炉，其特征是：所述SNCR反应区内设置有还原剂喷射点，所述还原剂喷射点设置于SNCR反应区的几何中心。

3.根据权利要求1所述的链条炉，其特点是：所述SCR反应区设有催化剂层，所述催化剂层表面设有声波吹灰器。

4.一种带有如权利要求1-3中任意一种链条炉的链条炉系统，其特征是：包括设置有用于储存氨气或尿素的储存槽、链条炉、空气预热器，链条炉包括顺次设置的燃烧区、还原剂喷射点、SNCR反应区和SCR反应区，储存槽与还原剂喷射点导通连接，燃烧区的空气进口端和SCR反应区的空气出口端均与空气预热器相连接。

5.一种链条炉脱硝方法，使用有如权利要求1至3中任意一条所述的链条炉，其特征是：燃烧后形成的烟气在800～1250℃的条件下，加入还原剂，利用SNCR法进行初步脱硝反应之后，经过温度检测环节；若温度大于1000℃则打开控温装置，降低反应前烟气的温度，若温度小于900℃则关闭控温装置；再在350～420℃的条件下经过SCR法进行二次脱硝。

6.一种链条炉脱硝方法，使用有如权利要求4所述的链条炉系统，其特征是：燃烧后形成的烟气在800～1250℃的条件下，从储存槽内抽取氨气加入链条炉，利用SNCR法进行初步脱硝反应之后，经过温度检测环节；若温度大于1000℃则打开控温装置，降低反应前烟气的温度，若温度小于900℃则关闭控温装置；再在350～420℃的条件下经过SCR法进行二次脱硝；二次脱硝后的气体回经空气预热器分离过滤后排到大气中。

7.根据权利要求6所述的一种链条炉脱硝方法，其特征是：经过二次脱硝后的烟气还需要经过除尘脱硫步骤。