CN106178946A - 整体嵌入式冶炼烟气脱硝系统的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种整体嵌入式冶炼烟气脱硝系统的实现方法，其特征在于所述方法选用燃煤锅炉选择性催化还原烟气脱硝系统；采用氨作为还原介质,系统主要由供氨与喷氨系统、带有吹灰器的SCR反应器、烟气管道与控制系统组成，所述SCR反应器通常“嵌入”布置在锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间，离开省煤器的热烟气在进入SCR反应器前，在远离SCR反应器的上游烟道中喷入氨，与烟气充分均匀混合后进入SCR反应器，氨在SCR反应器中催化剂的作用下,选择性地与烟气中的NOx发生化学反应，将NOx转换成无害的氮气和水蒸气,从而完成脱硝过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气污染治理技术，具体涉及一种去除锅炉等烟气中氮氧化物污染物的脱销系统的实现方法。属于环境保护领域。
背景技术
NOx是近三十多年来受到极大关注的一种污染物。已经证明其危害主要有酸雨作用、诱发光化学烟雾等,也是引起温室效应和光化学反应的主要物质之一,所以降低NOx 的排放也是当前应着重研究的方向。工业窑炉、锅炉是最主要的NOx排放源, 为此,国家出台了一系列控制NOx排放的法律、法规和政策,促使我国必须加快锅炉烟气脱硝设施的建设,烟气脱硝是 控制 NOx 排放的必然选择,也是国家环保政策的要求。减少NOx排放的措施主要分为两大类:燃烧过程控制和燃烧后烟气脱硝技术。 燃烧后烟气脱硝技术包括选择性催化还原(SCR)技术、选择性非催化还原(SNCR)技术、SNCR/SCR联合烟气脱硝技术、 目前应用最广、最有效的烟气脱硝主流技术是SCR技术,它能达到90%以上的脱硝效率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种整体嵌入式冶炼烟气脱硝系统的实现方法，能快速有效的去除烟气中有害的NOx物质，提高脱销效率和质量，净化烟气。
本发明的目的是这样实现的：一种整体嵌入式冶炼烟气脱硝系统的实现方法，所述方法选用燃煤锅炉选择性催化还原烟气脱硝系统；采用氨作为还原介质,系统主要由供氨与喷氨系统、带有吹灰器的SCR反应器、烟气管道与控制系统组成，所述SCR反应器通常“嵌入”布置在锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间，离开省煤器的热烟气在进入SCR反应器前，在远离SCR反应器的上游烟道中喷入氨，与烟气充分均匀混合后进入SCR反应器，氨在SCR反应器中催化剂的作用下, 选择性地与烟气中的NOx发生化学反应，将NOx转换成无害的氮气和水蒸气,从而完成脱硝过程。
所述SCR反应器的壳体采用标准的板箱式结构,辅以各种加强筋和支撑构件来满足防震、承载催化剂、密封、承受荷载和抵抗应力的要求,并且实现与外界的隔热。
所述吹灰器为可伸缩的耙形结构,采用蒸汽或空气进行吹扫，每层催化剂的上面都设置吹灰器，各层吹灰器的吹扫时间错开，每个吹灰器的吹扫时间约为5min，每月吹灰一次。
最上面一层吹灰器以20°角倾斜向下安装，其他层的吹灰器水平布置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、反应器壳体通常采用标准的板箱式结构,辅以各种加强筋和支撑构件来满足防震、承载催化剂、密封、承受荷载和抵抗应力的要求,并且实现与外界的隔热。
2、在 SCR反应器里催化剂分层布置，一般为2～4层，催化剂的型式为平板式和蜂窝式两种，催化剂反应器在平均温度的±15℃范围内进行，可保证NOx 脱除率，在每层催化剂上布置多台耙式半伸缩蒸汽吹灰器或声波吹灰器、烟道和反应器的合理设计等措施可减少堵塞；
3、采用声波吹灰器使催化反应器免受飞灰淤塞,合理安排声波吹灰器的运行周期, 可使催化剂积灰量处于稳定的低水平。
具体实施方式
本发明涉及一种整体嵌入式冶炼烟气脱硝系统的实现方法，选用典型的燃煤锅炉选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统；采用氨(NH3)作为还原介质,主要由供氨与喷氨系统、催化反应器、烟气管道与控制系统等组成。SCR反应器通常“嵌入”布置在锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间。离开省煤器的热烟气在进入SCR反应器前，在远离SCR反应器的上游烟道中喷入氨(NH3)，与烟气充分均匀混合后进入“嵌入”的反应器。氨在反应器中催化剂的作用下, 选择性地与烟气中的NOx(主要为NO和少量的NO2)发生化学反应，将NOx转换成无害的氮气
(N2)和水蒸气(H2O),从而完成脱硝过程。脱硝后的净烟气从反应器底部流出,经出口烟道进入下游的空气预热器。在设计条件下,在290～400℃有如下几种反应:
4NO + 4NH3 +O2 →4N2 + 6H2O
NO +NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O
6NO2 + 8NH3 →7N2 +
12H2O
SCR反应器是还原剂和烟气中的NOx发生催化还原反应的场所,本发明在锅炉尾部嵌入碳钢制反应外壳、烟气进出口、催化剂放置层、人孔门、导流叶片等组成。反应器是烟气脱硝系统中最核心的设备,催化剂以单元模块形式叠放在若干层托架上，布置在反应器之中。
（1）SCR反应器壳体的设计
在SCR反应器壳体的设计中,设置好NOx/NH3混合和速度的均布,以保证脱硝效率。反应器壳体通常采用标准的板箱式结构,辅以各种加强筋和支撑构件来满足防震、承载催化剂、密封、承受荷载和抵抗应力的要求,并且实现与外界的隔热。
（2）催化剂的设计
在SCR烟气脱硝系统中,催化剂是SCR系统中的主要设备,其成分组成、结构、寿命及相关参数直接影响SCR系统脱硝效率及运行状况。一般要求SCR的催化剂:
(a)具有较高的NOx选择性;
(b)在较低的温度下和较宽的温度范围内,具有较高的催化活性;
(c)具有较好的抗化学稳定性、热稳定性和机械稳定性;
(d)费用较低。SCR反应器中的催化剂通常垂直布置,烟气自SCR反应器顶部垂直向下平行于催化剂表面流动。烟气在SCR反应器中的空塔速度是SCR的一个关键设计参数, 它是烟气体积流量与SCR反应器中催化剂体积的比值,反映了烟气在SCR反应器内停留时间的长短,烟气的空塔速度越大,其停留时间越短。在
SCR反应器里催化剂分层布置,一般为2～4层,当催化剂活性降低后,需依次逐层更换催化剂。催化剂的型式一般可分为平板式和蜂窝式两种。催化剂的两种形式各有优缺点:脱硝装置布置在省煤器和空预器之间时,采用平板式催化剂和大孔径的蜂窝式催化剂都是可行的,脱硝装置布置在低含尘浓度的燃煤电厂时,会采用蜂窝式催化剂。从国外应用情况来看,推荐平板式和蜂窝式的厂商数量基本持平,另外从目前世界范围内的使用情况来看,两种形式的催化剂数量也基本相当。
SCR系统的性能主要由催化剂质量和反应条件所决定,在SCR反应器中催化剂体积越大,NOx的脱除率越高,同时氨的逸出量也越少,然而SCR工艺的费用也会显著增加。因此,在SCR系统的优化设计中,催化剂的体积是一个重要的参数。在最初的催化剂体积的设计中也应考虑适当放大催化剂的量,同时还需考虑反应器中有效区域的变化。研究发现,反应器中有些部位的温度常偏离设计温度,导致NOx 脱除率的改变,因此催化剂反应器的设计通常在平均温度的±15℃范围内进行。气流的入口装置应设计成可使烟气均匀流入SCR单元的所有部位,这样烟气的停留时间和NOx脱除率就有可能在催化剂反应器各个截面上相等。对于一个给定的NOx 脱除率来说, NH3/NOx化学计量比不应超过理论值的±5%。过大的偏离可能会降低脱硝反应,导致逸出氨的浓度增大,并需要更大的催化剂体积。设计中也要考虑到催化剂堵塞,其两个主要原因是铵盐的沉积和飞灰的沉积。一般来说,选择合理的催化剂节距和蜂窝尺寸、选用合适的SCR反应温度和催化剂内的烟气速度、在每层催化剂上布置多台耙式半伸缩蒸汽吹灰器或声波吹灰器、烟道和反应器的合理设计等措施,均可减少堵塞。
（3）吹灰器的设计
因燃煤锅炉的烟气中飞灰含量较高,通常在 SCR反应器中安装吹灰器,以除去覆盖在催化剂活性表面及堵塞气流通道的颗粒物,从而使反应器的压降保持在较低的水平。吹灰器通常为可伸缩的耙形结构,采用蒸汽或空气进行吹扫,一般每层催化剂的上面都设置吹灰器,各层吹灰器的吹扫时间错开,每个吹灰器的吹扫时间约为5min,
每月吹灰一次。工程应用中,声波吹灰器也逐渐得到应用,声波清灰器释放声波,产生振动,使堆积在催化转换器表面的粉尘松脱,这样气流就可将粉尘带走。一般最上面一层吹灰器以20°角倾斜向下安装,其他层的吹灰器水平布置,第一层吹灰器倾斜安装主要是考虑偏转声波的指向性,使更多的声波能量作用于积灰面,角度的选择在于作用范围与指向性以及声波反射间的平衡,其他层吹灰器采用水平布置,主要是考虑两层之间的间距较小,声波可以在此空间内多次反射,形成良好的声场,有效地利用声能,除了可以吹扫下层的催化剂, 还可以对上层催化剂的底部进行吹扫。可以经常开启声波吹灰器,使催化反应器免受飞灰淤塞,合理安排声波吹灰器的运行周期,
可使催化剂积灰量处于稳定的低水平。
实施例1 ：
某电厂锅炉系统，产生的烟气量为35 万Nm3/h，采用本发明进行烟气治理，烟气入口SO2 浓度从2100mg/Nm3，出口降至100mg/Nm3，脱硫率为95% 以上；烟气入口NOX 浓度210mg/Nm3，出口降至100mg/Nm3 以下，脱硝率为50% 以上，入口粉尘浓度170mg/Nm3，出口粉尘浓度25 mg/Nm3，去除率85% 以上。
实施例2 ：
某热电厂供热锅炉系统，产生的烟气量为105 万Nm3/h，采用本发明进行烟气治理，烟气入口SO2 浓度从1500mg/Nm3，出口降至100mg/Nm3，脱硫率为93% 以上；烟气入口NOX 浓度320mg/Nm3，出口降至150mg/Nm3 以下，脱硝率为50% 以上，入口粉尘浓度200 mg/Nm3，出口粉尘浓度30 mg/Nm3，去除率85% 以上。
Claims (4)
1.一种整体嵌入式冶炼烟气脱硝系统的实现方法，其特征在于所述方法选用燃煤锅炉选择性催化还原烟气脱硝系统；采用氨作为还原介质,系统主要由供氨与喷氨系统、带有吹灰器的SCR反应器、烟气管道与控制系统组成，所述SCR反应器通常“嵌入”布置在锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间，离开省煤器的热烟气在进入SCR反应器前，在远离SCR反应器的上游烟道中喷入氨，与烟气充分均匀混合后进入SCR反应器，氨在SCR反应器中催化剂的作用下, 选择性地与烟气中的NOx发生化学反应，将NOx转换成无害的氮气和水蒸气,从而完成脱硝过程。
2.根据权利要求1所述的一种整体嵌入式冶炼烟气脱硝系统的实现方法，其特征在于所述SCR反应器的壳体采用标准的板箱式结构,辅以各种加强筋和支撑构件来满足防震、承载催化剂、密封、承受荷载和抵抗应力的要求,并且实现与外界的隔热。
3.根据权利要求1或2所述的一种整体嵌入式冶炼烟气脱硝系统的实现方法，其特征在于所述吹灰器为可伸缩的耙形结构,采用蒸汽或空气进行吹扫，每层催化剂的上面都设置吹灰器，各层吹灰器的吹扫时间错开，每个吹灰器的吹扫时间约为5min，每月吹灰一次。
4.根据权利要求3所述的一种整体嵌入式冶炼烟气脱硝系统的实现方法，其特征在于最上面一层吹灰器以20°角倾斜向下安装，其他层的吹灰器水平布置。
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