SCR法烟气脱硝装置及烟气脱硝方法
技术领域
本发明涉及一种SCR法烟气脱硝装置及烟气脱硝方法,属于环保设备领域。
背景技术
NOX的治理一直是世界大多数国家环境保护的重点,其所产生污染物更是造成我国生态环境破坏的最大污染源之一,目前已经成为了我国空气污染治理的当务之急。
对于NOX的治理,国内外主要采用选择性催化还原(SCR)法烟气脱硝工艺,该工艺脱硝效率高、无二次污染,广泛应用于各种燃烧设备中,其脱硝原理为采用NH3(液氨、氨水或尿素分解的氨)作为还原剂,稀释后喷入到脱硝反应器入口烟道中,在通过催化剂层时与烟气中的NOX发生反应生成无二次污染的N2和H2O随烟气排放。对于SCR法烟气脱硝工艺,氨的喷入和混合是该脱硝工艺的核心技术之一,目前主要用于氨喷入和混合的方法主要有喷氨格栅、静态混合器和涡流混合器,其中喷氨格栅由于易于调节和混合效果好,较多的用于SCR法脱硝工艺。目前普遍采用的喷氨格栅是将烟道截面分成20~40个等面积的控制区域,每个区域有若干个喷射孔,每个分区的流量可根据烟气中NOX浓度分布单独调节。喷氨格栅通常由金属管束组成,在金属管束上开有一定数量的小孔,金属管束与烟气的流动方向垂直,小孔的方向顺着烟气的流动方向或与烟气流动方向成一定的角度,该角度通常控制在90°以内。为了防止烟尘对金属束的磨损,也有金属管束前增加防护板。这样对NH3与烟气的混合有一定的促进作用,但是由于此处的烟气速度较高,也较大的增加了烟气阻力。另外采用金属管束上开孔的喷氨格栅,由于小孔的喷射刚度较差,喷入的氨与烟气的混合效果较差,从而影响喷氨格栅的混合距离和脱硝效率。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种SCR法烟气脱硝装置及烟气脱硝方法,通过合理的设置喷嘴,使喷入的氨气空气混合气与烟气的混合效果更好,并能有效保证烟道内部温度场的均匀性,提高脱硝效率。
本发明的技术方案:一种SCR法烟气脱硝装置,包括省煤器、脱硝反应器和空预器,省煤器的底部通过入口烟道与脱硝反应器的顶部连接,脱硝反应器的底部通过出口烟道与空预器连接,入口烟道内安装有喷氨装置,脱硝反应器内自上至下依次安装有碎灰装置、整流层和催化剂层。
前述的SCR法烟气脱硝装置中,喷氨装置包括喷嘴和角度调节挡板,角度调节挡板安装在喷嘴上,喷嘴的开口方向与烟气流动方向之间的夹角为-60°~+60°,喷嘴深入到入口烟道内的长度f为0mm~500mm。
前述的SCR法烟气脱硝装置中,所述入口烟道包括水平段烟道和竖直段烟道,喷嘴安装在水平段烟道或竖直段烟道上。
前述的SCR法烟气脱硝装置中,喷嘴的安装位置位于水平段烟道的四个夹角或烟道壁上;喷嘴的安装位置位于竖直段烟道的四个夹角或烟道壁上。
前述的SCR法烟气脱硝装置中,竖直段烟道与脱硝反应器的连接处设有导流板,导流板采用弧形板。
一种采用前述SCR法烟气脱硝装置进行烟气脱硝的方法,包括以下步骤,
步骤1,配制氨混合气,将将氨气与空气进行混合,混合后的氨气与空气体积百分比浓度不高于5%;
步骤2,喷氨,燃煤锅炉产生的烟气经省煤器后进入脱硝入口烟道,将氨气与空气混合气通过布置在入口烟道四个角夹角或烟道壁上的喷氨装置喷出,使氨气空气混合气与烟气充分混合均匀;
步骤3,脱硝,与喷入的氨气混合均匀的烟气通过整流层的整流总用均匀的进入催化剂层,在催化剂的催化作用下,使烟气中的NOx和氨气反应,达到脱硝的目的;
步骤4,排气,脱硝后的烟气经过空预器降低烟气温度后经除尘脱硫排出。空预器是利用烟气余热,加热燃料所需空气。采用空气预热器使锅炉排烟温度降低,锅炉热效率升高;由于采用高温空气燃烧,改善燃烧条件,使燃料的不完全燃烧热损失下降,从而可进一步进步锅炉热效率。
前述的SCR法烟气脱硝方法中,烟气在入口烟道内的流速为8m/s~20m/s。
前述的SCR法烟气脱硝方法中,烟气在入口烟道内的流速为17m/s。
前述的SCR法烟气脱硝方法中,喷氨装置喷出气体的流速为20m/s~50m/s。
前述的SCR法烟气脱硝方法中,喷氨装置喷出气体的流速为43m/s。
前述的SCR法烟气脱硝方法中,步骤3中的脱硝反应公式为:
前述的SCR法烟气脱硝方法中,其反应温度为280℃~430℃。
与现有技术相比,本发明通过喷嘴喷氨能有效地解决传统小孔喷氨刚度不够,氨与烟气混合效果差,以及增加格栅防护板引起烟气阻力大的问题,有效降低烟气阻力和混合距离,提高混合效果和脱硝效率。
在反应器入口烟道上安装喷氨喷嘴,在烟道中对喷氨装置采取烟道四角布置的方式,在喷氨过程中会形成旋流,引发烟气和氨气的剧烈扰动,更有效地提高喷氨效率,并使烟道内温度场分布均匀。
本发明能够有效降低烟气阻力,减小混合距离,提高混合效果,提高脱硝效率,并解决常规喷氨装置无法保证来流烟气温度场不均匀的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是喷嘴的结构示意图;
图3是竖直段烟道设置有喷氨装置的结构示意图;
图4是水平段烟道设置有喷氨装置的结构示意图。
附图中的标记为:1-省煤器,2-脱硝反应器,3-空预器,4-入口烟道,5-出口烟道,6-喷氨装置,7-碎灰装置,8-整流层,9-催化剂层,10-水平段烟道,11-竖直段烟道,12-喷嘴,13-角度调节挡板,14-导流板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明,但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例1:如图1所示,一种SCR法烟气脱硝装置,包括省煤器1、脱硝反应器2和空预器3,省煤器1的底部通过入口烟道4与脱硝反应器2的顶部连接,脱硝反应器2的底部通过出口烟道5与空预器3连接,入口烟道4内安装有喷氨装置6,脱硝反应器2内自上至下依次安装有碎灰装置7、整流层8和催化剂层9。
如图2所示,喷氨装置6包括喷嘴12和角度调节挡板13,角度调节挡板13安装在喷嘴12上,喷嘴12的开口方向与烟气流动方向之间的夹角为-60°~+60°,喷嘴12深入到入口烟道4内的长度f为0mm。
如图4所示,所述入口烟道4包括水平段烟道10和竖直段烟道11,喷嘴12安装在水平段烟道10。喷嘴12的安装位置位于水平段烟道10的四个夹角和\或烟道壁上。
竖直段烟道11与脱硝反应器2的连接处设有导流板14,导流板14采用弧形板。
一种采用前述SCR法烟气脱硝装置进行烟气脱硝的方法,包括以下步骤,
步骤1,配制氨混合气,将液氨通过液氨蒸发器转换成氨气,再将氨气与空气进行混合,混合后的氨气与空气体积百分比浓度不高于5%;
步骤2,喷氨,燃煤锅炉产生的烟气经省煤器1后进入脱硝入口烟道4,烟气在入口烟道4内的流速为17m/s;将氨气与空气混合气通过布置在入口烟道4四个角夹角或烟道壁上的喷氨装置6喷出,喷氨装置6喷出的氨气空气混合气的流速为43m/s。使氨气空气混合气与烟气充分混合均匀;
步骤3,脱硝,与喷入的氨气混合均匀的烟气通过整流层8的整流总用均匀的进入催化剂层9,在催化剂的催化作用下,使烟气中的NOx和氨气反应,达到脱硝的目的,反应公式如下:
其反应温度为280℃。
步骤4,排气,脱硝后的烟气经过空预器3降低烟气温度后排出。
本发明的实施例2:如图1所示,一种SCR法烟气脱硝装置,包括省煤器1、脱硝反应器2和空预器3,省煤器1的底部通过入口烟道4与脱硝反应器2的顶部连接,脱硝反应器2的底部通过出口烟道5与空预器3连接,入口烟道4内安装有喷氨装置6,脱硝反应器2内自上至下依次安装有碎灰装置7、整流层8和催化剂层9。
如图2所示,喷氨装置6包括喷嘴12和角度调节挡板13,角度调节挡板13安装在喷嘴12上,喷嘴12的开口方向与烟气流动方向之间的夹角为-60°~+60°,喷嘴12深入到入口烟道4内的长度f为250mm。
如图3所示,所述入口烟道4包括水平段烟道10和竖直段烟道11,喷嘴12安装在竖直段烟道11上。喷嘴12的安装位置位于竖直段烟道11的四个夹角和\或烟道壁上。
竖直段烟道11与脱硝反应器2的连接处设有导流板14,导流板14采用弧形板。
一种采用前述SCR法烟气脱硝装置进行烟气脱硝的方法,包括以下步骤,
步骤1,配制氨混合气,将液氨通过液氨蒸发器转换成氨气,再将氨气与空气进行混合,混合后的氨气与空气体积百分比浓度不高于5%;
步骤2,喷氨,燃煤锅炉产生的烟气经省煤器1后进入脱硝入口烟道4,烟气在入口烟道4内的流速为8m/s;将氨气与空气混合气通过布置在入口烟道4四个角夹角或烟道壁上的喷氨装置6喷出,喷氨装置6喷出气体的流速为20m/s;使氨气空气混合气与烟气充分混合均匀;
步骤3,脱硝,与喷入的氨气混合均匀的烟气通过整流层8的整流总用均匀的进入催化剂层9,在催化剂的催化作用下,使烟气中的NOx和氨气反应,达到脱硝的目的,反应公式如下:
其反应温度为330℃。
步骤4,排气,脱硝后的烟气经过空预器3降低烟气温度后经除尘脱硫排出。
本发明的实施例3:如图1所示,一种SCR法烟气脱硝装置,包括省煤器1、脱硝反应器2和空预器3,省煤器1的底部通过入口烟道4与脱硝反应器2的顶部连接,脱硝反应器2的底部通过出口烟道5与空预器3连接,入口烟道4内安装有喷氨装置6,脱硝反应器2内自上至下依次安装有碎灰装置7、整流层8和催化剂层9。
如图2所示,喷氨装置6包括喷嘴12和角度调节挡板13,角度调节挡板13安装在喷嘴12上,喷嘴12的开口方向与烟气流动方向之间的夹角为-60°~+60°,喷嘴12深入到入口烟道4内的长度f为500mm。
所述入口烟道4包括水平段烟道10和竖直段烟道11,喷嘴12安装在水平段烟道10和竖直段烟道11上。喷嘴12的安装位置位于水平段烟道10的四个夹角和烟道壁上;以及竖直段烟道11的四个夹角和烟道壁上。竖直段烟道11与脱硝反应器2的连接处设有导流板14,导流板14采用弧形板。
一种采用前述SCR法烟气脱硝装置进行烟气脱硝的方法,包括以下步骤,
步骤1,配制氨混合气,将液氨通过液氨蒸发器转换成氨气,再将氨气与空气进行混合,混合后的氨气与空气体积百分比浓度不高于5%;
步骤2,喷氨,燃煤锅炉产生的烟气经省煤器1后进入脱硝入口烟道4,烟气在入口烟道4内的流速为20m/s,将氨气与空气混合气通过布置在入口烟道4四个角夹角和烟道壁上的喷氨装置6喷出,喷氨装置6喷出气体的流速为50m/s。使氨气空气混合气与烟气充分混合均匀;
步骤3,脱硝,与喷入的氨气混合均匀的烟气通过整流层8的整流总用均匀的进入催化剂层9,在催化剂的催化作用下,使烟气中的NOx和氨气反应,达到脱硝的目的,反应公式如下:
其反应温度为430℃。
步骤4,排气,脱硝后的烟气经过空预器3降低烟气温度后经除尘脱硫排出。