CN105964142B - 组合式烟气脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种组合式烟气脱硝系统，包括除盐水箱、氨水存储罐、压缩空气储罐，除盐水箱通过除盐水输送模块以及除盐水计量调节模块与静态混合器连接，氨水储罐通过氨水输送模块以及氨水计量调节模块与静态混合器连接，静态混合器以及压缩空气储罐与分配模块相连接，分配模块连接有SNCR喷射模块，SNCR喷射模块设置于锅炉炉膛的烟气出口处，锅炉炉膛的烟气出口处连接有旋风分离器，旋风分离器连接有尾部受热装置，尾部受热装置包括由上至下依次设置的过热器、高温省煤器、烟气导流装置、喷氨格栅、催化模块、低温省煤器、空气预热器，喷氨格栅与氨气生成机构相连接，不仅脱硝效果好，而且能够很好解决催化剂积灰、磨损等问题。

Description

组合式烟气脱硝系统

技术领域

本发明涉及一种组合式烟气脱硝系统。

背景技术

NOx作为形成酸雨和光化学烟雾及破坏臭氧层的主要物质之一，具有很强的毒性，对人体、环境、生态的危害极大。根据国家环保公布的数据显示，NOx排放量排名前三位的行业依次为电力和热力的生产与供应业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼及压延加工业，约占统计行业NOx排放量的81.4%。其中电力和热力的生产与供应业约占64.8%。

在目前乃至今后很长一段时间内，以煤炭为主体能源的电力和热力的生产与供应业，其燃煤锅炉燃烧产生烟气中的NOx依然是人为NOx的主要来源之一。为此，实现燃煤锅炉NOx排放的有效控制，仍然是国家减排工作的重要工作。

随着 GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》于2011年7月29日发布，自2012年1月1日起执行以来，全国范围内的燃煤锅炉已基本完成NOx允许排放限值100mg/Nm3（重点地区）和200mg/Nm3（非重点地区）的烟气脱硝系统的改造建设。其中脱硝改造应用最为广泛、技术最为成熟、运行最为稳定的工艺主要有燃烧系统的低氮改造、选择性非催化还原法（以下简称SNCR）和选择性催化还原法（以下简称SCR）。

为进一步严控燃煤锅炉大气污染物的排放，根据国务院办公厅印发的《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》的要求，各重点地区陆续出台的“煤电节能减排升级与改造实施计划”中均已明确要求燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值，即在基准氧含量6%条件下，烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不高于10、35、50mg/Nm3。

因此，对当前已建的燃煤锅炉烟气脱硝系统的提标升级改造，势必成为火电行业新一轮的环保需求。尤其是使用煤种适应性较强的循环流化床锅炉，较多比重地选用了投资建设成本相对较低的SNCR烟气脱硝工艺，基本能够满足NOx浓度小于100mg/Nm3的排放要求。但SNCR脱硝系统的物料消耗大、运行的稳定性受锅炉负荷及煤种的变化影响大、未完全反应过量的还原剂NH3对锅炉尾部烟道受热面的影响等客观因素，以及重点地区燃煤锅炉即将执行更为严格的NOx排放限值50mg/Nm3等的政策要求，是单纯的SNCR烟气脱硝系统所无法解决的。

如何在原SNCR脱硝工艺基础上，较低成本地进行改造升级，解决上述SNCR脱硝系统存在的弊病，在确保燃煤锅炉烟气NOx排放达标的前提下，最大程度地保证锅炉的热效率和运行稳定性，将成为一个很有前景的开发方向。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，从而提供一种组合式烟气脱硝系统，不仅脱硝效果好，而且能够很好解决催化剂积灰、磨损等问题。

本发明所采用的技术方案是这样的：组合式烟气脱硝系统，包括除盐水箱、氨水存储罐、压缩空气储罐，所述除盐水箱通过除盐水输送模块以及除盐水计量调节模块与静态混合器连接，所述氨水储罐通过氨水输送模块以及氨水计量调节模块与所述静态混合器连接，所述静态混合器以及所述压缩空气储罐与分配模块相连接，所述分配模块连接有SNCR喷射模块，所述SNCR喷射模块设置于锅炉炉膛的烟气出口处，所述锅炉炉膛的烟气出口处连接有旋风分离器，所述旋风分离器连接有尾部受热装置，所述尾部受热装置包括由上至下依次设置的过热器、高温省煤器、烟气导流装置、喷氨格栅、催化模块、低温省煤器、空气预热器，所述喷氨格栅与氨气生成机构相连接；

所述氨气生成机构包括氨水汽化器，所述氨水汽化器的入风口设置有增压风机，所述氨水汽化器分别与所述压缩空气储罐、所述除盐水箱以及所述氨水存储罐相连接，所述氨水汽化器的氨气出口与所述喷氨格栅相连接；

所述催化模块包括催化剂本体、设置于所述催化剂本体上表面的蜂窝陶瓷层、设置于所述喷氨格栅与所述蜂窝陶瓷层之间用于清理所述蜂窝陶瓷层表面积灰的清灰机构；

所述清灰机构包括横向设置于所述蜂窝陶瓷层上方的传动丝杠、与所述传动丝杠相配合的移动螺套、转动设置于所述移动螺套上的旋转喷头，所述传动丝杠的两端固定设置有圆盘形的旋转接头，其中一侧所述旋转接头由第一电机驱动转动，两侧所述旋转接头之间设置有截面呈三角形或者矩形的导向杆，所述旋转接头上开设有与所述导向杆相配合的导向孔，所述旋转接头为中空结构，所述旋转接头的外周壁上开设有若干清扫孔，所述旋转接头通过压缩气体输送管与压缩气源相连通，所述省煤器装置外还设置有用于缠绕所述压缩气体输送管的缠绕装置，所述缠绕装置包括固定设置的筒架、转动设置于所述筒架内的缠绕筒芯，所述缠绕筒芯由第二电机驱动转动，所述缠绕筒芯的外周壁设置有螺旋支撑板，所述螺旋支撑板上开设有弧形槽，所述压缩气体输送管位于所述弧形槽内。

进一步改进的是：所述高温省煤器以及所述低温省煤器均为H型鳍片管式省煤器。

进一步改进的是：所述省煤器装置上开设有催化剂安装门，所述省煤器装置内设置有用于吊装所述催化剂模块的吊装葫芦。

进一步改进的是：所述喷氨格栅包括两根与所述氨气生成机构相连通的格栅母管、连接于两根所述格栅母管之间的若干呈U型的列管，每根所述列管的水平和侧下30°方向共布置四排喷嘴，每根所述列管上分别设置有测压装置以及调节开关阀。

进一步改进的是：两根所述格栅母管上分别连接有若干支架。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：

1、SNCR+SCR联合脱硝技术是结合SNCR技术的低成本、改造简便和SCR技术高效率的特点，即克服了SNCR脱硝效率满足不了NOx超低排放的要求，又降低了应用SCR技术的建设和运行成本。综合了SNCR与SCR的技术优势，扬长避短，通过SNCR与SCR工法结合，可稳定达到80%以上的脱硝效率，并降低运行费用，节省投资；

2、喷氨格栅的优化，针对特定的炉内SCR脱硝反应器的局促空间高度，从氨喷射点的覆盖面、与烟气的混合程度、氨气用量的调节控制和维护清理的便捷性等均有优化提高，从而提高了还原剂氨气的利用率，即控制了氨气的用量消耗，降低物料消耗成本；

3、通过设置蜂窝陶瓷层能够有效减少催化剂磨损，而且通过设置清灰机构能够有效解决催化剂积灰问题。

附图说明

图1为本发明系统流程图；

图2是省煤器装置示意图；

图3是喷氨格栅侧视图；

图4是喷氨格栅俯视图；

图5是清灰机构示意图。

其中：1、除盐水箱；2、氨水存储罐；3、压缩空气储罐；4、除盐水输送模块；5、除盐水计量调节模块；6、静态混合器；7、氨水输送模块；8、氨水计量调节模块；9、分配模块；10、锅炉炉膛；11、SNCR喷射模块；12、旋风分离器；13、过热器；14、高温省煤器；15、烟气导流装置；16、催化剂本体；17、蜂窝陶瓷层；18、低温省煤器；19、空气预热器；20、传动丝杠；21、移动螺套；22、旋转接头；23、导向杆；24、旋转喷头；25、压缩气体输送管；26、筒架；27、缠绕筒芯；28、螺旋支撑板；29、格栅母管；30、列管；31、测压装置；32、调节开关阀；33、增压风机；34、氨水汽化器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

如图1-图5所示，本发明公开一种组合式烟气脱硝系统，包括除盐水箱1、氨水存储罐2、压缩空气储罐3，所述除盐水箱1通过除盐水输送模块4以及除盐水计量调节模块5与静态混合器6连接，所述氨水存储罐2通过氨水输送模块7以及氨水计量调节模块8与所述静态混合器6连接，所述静态混合器6以及所述压缩空气储罐3与分配模块9相连接，所述分配模块9连接有SNCR喷射模块11，所述SNCR喷射模块11设置于锅炉炉膛10的烟气出口处，所述锅炉炉膛10的烟气出口处连接有旋风分离器12，所述旋风分离器12连接有尾部受热装置，所述尾部受热装置包括由上至下依次设置的过热器13、高温省煤器14、烟气导流装置15、喷氨格栅、催化模块、低温省煤器18、空气预热器19，所述喷氨格栅与氨气生成机构相连接；

所述氨气生成机构包括氨水汽化器34，所述氨水汽化器34的入风口设置有增压风机33，所述氨水汽化器34分别与所述压缩空气储罐3、所述除盐水箱1以及所述氨水存储罐2相连接，所述氨水汽化器34的氨气出口与所述喷氨格栅相连接；

所述催化模块包括催化剂本体16、设置于所述催化剂本体16上表面的蜂窝陶瓷层17、设置于所述喷氨格栅与所述蜂窝陶瓷层17之间用于清理所述蜂窝陶瓷层17表面积灰的清灰机构；

所述清灰机构包括横向设置于所述蜂窝陶瓷层17上方的传动丝杠、与所述传动丝杠相配合的移动螺套21、转动设置于所述移动螺套21上的旋转喷头24，所述传动丝杠的两端固定设置有圆盘形的旋转接头22，其中一侧所述旋转接头22由第一电机驱动转动，两侧所述旋转接头22之间设置有截面呈三角形或者矩形的导向杆23，所述旋转接头22上开设有与所述导向杆23相配合的导向孔，所述旋转接头22为中空结构，所述旋转接头22的外周壁上开设有若干清扫孔，所述旋转接头22通过压缩气体输送管25与压缩气源相连通，所述省煤器装置外还设置有用于缠绕所述压缩气体输送管25的缠绕装置，所述缠绕装置包括固定设置的筒架26、转动设置于所述筒架26内的缠绕筒芯27，所述缠绕筒芯27由第二电机驱动转动，所述缠绕筒芯27的外周壁设置有螺旋支撑板28，所述螺旋支撑板28上开设有弧形槽，所述压缩气体输送管25位于所述弧形槽内。

SNCR+SCR联合脱硝技术是结合SNCR技术的低成本、改造简便和SCR技术高效率的特点，即克服了SNCR脱硝效率满足不了NOx超低排放的要求，又降低了应用SCR技术的建设和运行成本。综合了SNCR与SCR的技术优势，扬长避短，通过SNCR与SCR工法结合，可稳定达到80%以上的脱硝效率，并降低运行费用，节省投资；

通过设置蜂窝陶瓷层17能够有效减少催化剂磨损，而且通过设置清灰机构能够有效解决催化剂积灰问题，催化剂迎风面的前段最容易受到高速高粉尘带来的冲刷磨损，在生产时催化剂前端虽留有20mm长的硬化端，但因钒钨钛体系的脱硝催化剂耐磨强度本身有一定的局限，仍不可避免地存在一定的磨损，通过在催化剂的上端增加50mm长，型式和规格与催化剂单体一致的蜂窝陶瓷体，利用陶瓷较高的刚性及耐磨的特点，实现对催化剂的保护，延长催化剂的物理寿命，同时，烟气（含还原剂氨气）经蜂窝陶瓷体时，能够得到更好的均化和对进入催化剂的烟气入流角度进行大幅度修正，进一步提高催化剂的运行效率。

清灰原理：通过第一电机带动旋转接头22转动，从而带动传动丝杠转动，继而移动螺套21带动旋转喷头24沿着水平方向移动，由于两侧旋转接头22之间设置有横截面为三角形或者矩形的导向杆23，受到导向杆23自由度的限制，旋转喷头24相对移动螺套21转动，从而实现旋转清灰，而且通过设置缠绕装置，能够随着移动螺套21的移动位置对压缩气体输送管25进行自由收放。

本实施例中优选的实施方式为，所述高温省煤器14以及所述低温省煤器18均为H型鳍片管式省煤器，即采用H型鳍片管式省煤器替代原有的光管式省煤器，利用H型鳍片管的扩展式受热面的特点，腾出约一半的空间高度，用于布置单层SCR催化剂，而且，低温省煤器采用H型鳍片管型式后，其重量较原光管式省煤器减小约一半，用来弥补因增加SCR反应及催化剂增加的重量，减小因增设SCR脱硝反应器增加的负荷重量对锅炉原烟道钢架的影响，降低钢架加固难度，节约成本。

本实施例中优选的实施方式为，所述省煤器装置上开设有催化剂安装门，所述省煤器装置内设置有用于吊装所述催化剂模块的吊装葫芦。

本实施例中优选的实施方式为，所述喷氨格栅包括两根与所述氨气生成机构相连通的格栅母管29、连接于两根所述格栅母管29之间的若干呈U型的列管30，每根所述列管30的水平和侧下30°方向共布置四排喷嘴，每根所述列管30上分别设置有测压装置31以及调节开关阀32，两根所述格栅母管29上分别连接有若干支架。喷氨格栅的优化，针对特定的炉内SCR脱硝反应器的局促空间高度，从氨喷射点的覆盖面、与烟气的混合程度、氨气用量的调节控制和维护清理的便捷性等均有优化提高，从而提高了还原剂氨气的利用率，即控制了氨气的用量消耗，降低物料消耗成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及其优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.组合式烟气脱硝系统，其特征在于：包括除盐水箱、氨水存储罐、压缩空气储罐，所述除盐水箱通过除盐水输送模块以及除盐水计量调节模块与静态混合器连接，所述氨水储罐通过氨水输送模块以及氨水计量调节模块与所述静态混合器连接，所述静态混合器以及所述压缩空气储罐与分配模块相连接，所述分配模块连接有SNCR喷射模块，所述SNCR喷射模块设置于锅炉炉膛的烟气出口处，所述锅炉炉膛的烟气出口处连接有旋风分离器，所述旋风分离器连接有尾部受热装置，所述尾部受热装置包括由上至下依次设置的过热器、高温省煤器、烟气导流装置、喷氨格栅、催化模块、低温省煤器、空气预热器，所述喷氨格栅与氨气生成机构相连接，所述高温省煤器以及所述低温省煤器均为H型鳍片管式省煤器，所述喷氨格栅包括两根与所述氨气生成机构相连通的格栅母管、连接于两根所述格栅母管之间的若干呈U型的列管，每根所述列管的水平和侧下30°方向共布置四排喷嘴，每根所述列管上分别设置有测压装置以及调节开关阀，两根所述格栅母管上分别连接有若干支架；

所述氨气生成机构包括氨水汽化器，所述氨水汽化器的入风口设置有增压风机，所述氨水汽化器分别与所述压缩空气储罐、所述除盐水箱以及所述氨水存储罐相连接，所述氨水汽化器的氨气出口与所述喷氨格栅相连接；

所述催化模块包括催化剂本体、设置于所述催化剂本体上表面的蜂窝陶瓷层、设置于所述喷氨格栅与所述蜂窝陶瓷层之间用于清理所述蜂窝陶瓷层表面积灰的清灰机构；

所述清灰机构包括横向设置于所述蜂窝陶瓷层上方的传动丝杠、与所述传动丝杠相配合的移动螺套、转动设置于所述移动螺套上的旋转喷头，所述传动丝杠的两端固定设置有圆盘形的旋转接头，其中一侧所述旋转接头由第一电机驱动转动，两侧所述旋转接头之间设置有截面呈三角形或者矩形的导向杆，所述旋转接头上开设有与所述导向杆相配合的导向孔，所述旋转接头为中空结构，所述旋转接头的外周壁上开设有若干清扫孔，所述旋转接头通过压缩气体输送管与压缩气源相连通，所述省煤器装置外还设置有用于缠绕所述压缩气体输送管的缠绕装置，所述缠绕装置包括固定设置的筒架、转动设置于所述筒架内的缠绕筒芯，所述缠绕筒芯由第二电机驱动转动，所述缠绕筒芯的外周壁设置有螺旋支撑板，所述螺旋支撑板上开设有弧形槽，所述压缩气体输送管位于所述弧形槽内，所述省煤器装置上开设有催化剂安装门，所述省煤器装置内设置有用于吊装所述催化剂模块的吊装葫芦。