CN106669396A - 一种锅炉scr脱硝系统 - Google Patents

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Abstract

本发明一种锅炉SCR脱硝系统，包括一氧化装置通过一管道a与锅炉的排烟口连接和一脱硫装置通过一管道b与氧化装置连接以及一脱硝装置通过管道c与脱硫装置连接，氧化装置包括盛有双氧水的一氧化池和密封氧化池开口端的一盖体，管道a的尾端穿过盖体伸入双氧水中，管道b的头端穿过盖体伸入氧化池，脱硫装置内装有生石灰，脱硝装置自烟气流动的方向依次设有一分布式矩阵流量计、一取样检测结构a、一喷氨格栅和一SCR反应器以及一取样检测结构b，分布式矩阵流量计和取样检测结构X以及取样检测结构Y均与一流场分布控制器的输入端通信连接，喷氨格栅与流场分布控制器的输出端通信连接，管道a上设有一抽风机。

Description

一种锅炉SCR脱硝系统
技术领域
本发明涉及烟气脱硝技术领域，具体涉及一种锅炉SCR脱硝系统。
背景技术
随着现代工业生产的发展和生活水平的提高，大气污染成了人们十分关注的问题。大气污染中存在着一个大问题，氮氧化物NOx的污染问题。NOx在阳光的作用下会引起光化学反应，形成光化学烟雾，从而造成严重的大气污染。NOx的大气污染问题已被日益重视，人们发现：人体健康的伤害、高含量硝酸雨、光化学烟雾、臭氧减少以及其他一些问题均与低浓度NOx有关系，而且其危害性比人们原先设想的要大得多。
但是锅炉烟气中，不仅含有氮氧化物NOx，还有硫化物SOx，如果只是脱硝，还是避免不了对环境的污染，况且，SO3会与喷氨管中喷出的NH3发生反应生成粘性的物质NH4HSO4，NH4HSO4会堵塞SCR反应器中的催化剂孔道，覆盖催化剂的活性表面，降低催化剂的性能。而且烟气中还含有大量粉尘，也会堵塞脱硝的SCR反应器，降低其使用寿命。同时目前在SCR工艺中，对于喷氨量的控制只有一个总阀门开度来控制喷氨流量，总阀门后的分支喷氨管路只有手动阀调整开度，无法实现烟气管道分区域的在线精细调控。目前控制策略的主要问题是，依靠单测点作为调节目标，而单测点的精确度和代表性较差，也未考虑整个烟道截面的排放物分布；并且为了达到机组排放限值要求，喷氨量控制采取“宁多勿缺”的方式(为了使排放的NOx浓度达标，喷入尽可能多的氨使更多的NOx被还原分解，使NOx的排放达标)，极易造成局部喷氨过量。虽然SCR出口NOx的排放浓度达标，但是过多的喷氨量转化为氨逃逸进入空气预热器，与进入空气预热器的酸性介质、水蒸汽反应，生成NH4HSO4等有害物质而堵塞空气预热器，造成设备损害及机组停运等严重后果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供了一种锅炉SCR脱硝系统，以解决现有SCR反应器寿命短和硫化物影响氨气脱硝等缺陷。
为实现上述目的，本发明之一种锅炉SCR脱硝系统，包括一氧化装置通过一管道a与锅炉的排烟口连接和一脱硫装置通过一管道b与所述氧化装置连接以及一脱硝装置通过管道c与所述脱硫装置连接，所述氧化装置包括盛有双氧水的一氧化池和密封所述氧化池开口端的一盖体，所述管道a的尾端穿过所述盖体伸入所述双氧水中，所述管道b的头端穿过所述盖体伸入所述氧化池，所述脱硫装置内装有生石灰，所述脱硝装置自烟气流动的方向依次设有一分布式矩阵流量计、一取样检测结构X、一喷氨格栅和一SCR反应器以及一取样检测结构Y，所述分布式矩阵流量计和所述取样检测结构X以及所述取样检测结构Y均与一流场分布控制器的输入端通信连接，所述喷氨格栅与所述流场分布控制器的输出端通信连接，所述管道a上设有一抽风机。
优选的，所述喷氨格栅具有呈矩形分布的若干喷氨模块，每一所述喷氨模块包括与氨源连接的一母管，所述母管的末端与一连接管连通，所述连接管的相对两端各与一喷氨支管连通，每一所述喷氨支管上具有若干喷嘴朝所述SCR反应器所在的方向设置。
优选的，同一所述喷氨支管上的若干所述喷嘴分布于该喷氨支管与对应的所述连接管连通处的相对两侧，且其中一侧的所述喷嘴数量大于对应的另一侧的所述喷嘴数量。
优选的，所述取样检测结构X包括若干取样支管x与若干所述喷氨模块一一对应，每一所述取样支管x末端的吸嘴处于对应的所述喷氨模块中心的正上方。
优选的，所述流场分布控制器的输入端具有若干输入端口，每一所述取样支管x均与所述流场分布控制器上对应的一所述输入端口通信连接。
优选的，所述取样检测结构Y包括若干取样支管y与若干所述喷氨模块一一对应，每一所述取样支管y末端的吸嘴处于对应的所述喷氨模块中心的正下方。
优选的，所述流场分布控制器的输入端具有若干输入端口，每一所述取样支管y均与所述流场分布控制器上对应的一所述输入端口通信连接。
优选的，每一所述母管上均设有一电动调节阀。
优选的，所述流场分布控制器内包括一数据分析模块与所述流场分布控制器的输入端通信连接用于分析气体流量和气体浓度，和一数据处理模块与所述流场分布控制器的输出端通信连接用于根据气体流量和气体浓度的数据来发出控制命令，所述数据分析模块与所述数据处理模块通信连接。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明的一种锅炉SCR脱硝系统，从锅炉出来的烟气先通过所述双氧水，其中的部分NO被双氧水氧化成NO2，然后带水汽的烟气通过管道b被所述脱硫装置中的生石灰脱硫和脱部分酸性硝化物，同时干燥烟气，烟气中SO3被脱尽，管道c中的NO和NO2进入所述脱硝装置与所述脱硝装置中的NH3在所述SCR反应器中反应生成无害的N2和H2O排出；而根据国内外相关研究报道，并经实验室实验验证，当烟气中存在的NO2和NO的摩尔比为1时，在SCR反应器中会发生“FAST SCR”反应，该反应速度远远大于烟气中只有NO的反应速度，而现有锅炉排放出来的绝大部分氮氧化物NOx以NO形式存在，所以本发明的氧化装置氧化部分NO使之变成NO2，极大的提高在所述SCR反应器的反应速度，能够在较短的时间里充分脱硝。同时所述分布式矩阵流量计和所述取样检测结构X以及所述取样检测结构Y均与所述流场分布控制器的输入端通信连接，所述喷氨格栅与所述流场分布控制器的输出端通信连接，从而所述流场分布控制器能够根据所述所述分布式矩阵流量计和所述取样检测结构X以及所述取样检测结构Y采集的气体流量和气体浓度数据实时控制所述喷氨格栅的喷氨流量和喷氨速度，有效的避免因氨气的浪费而造成二次污染。
附图说明
图1是本发明一种锅炉SCR脱硝系统的整体结构示意图；
图2是本发明一种锅炉SCR脱硝系统的喷氨格栅的结构图；
图3中(1)图是本发明一种锅炉SCR脱硝系统其中一喷氨模块的俯视图，(2)图是(1)图正视图，(3)图是(1)图的左视图；
图4是本发明一种锅炉SCR脱硝系统的取样检测结构X的结构示意图；
图5是本发明一种取样检测结构X的取样检测结构X和喷氨格栅的结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1所示，并结合图2-5所示，本发明提供一种锅炉SCR脱硝系统，包括一氧化装置1通过一管道a与锅炉的排烟口连接和一脱硫装置2通过一管道b与所述氧化装置1连接以及一脱硝装置3通过管道c与所述脱硫装置2连接，所述氧化装置1包括盛有双氧水13的一氧化池11和密封所述氧化池11开口端的一盖体12，所述管道a的尾端穿过所述盖体12伸入所述双氧水13中，所述管道b的头端穿过所述盖体12伸入所述氧化池11，所述脱硫装置2内装有生石灰，所述脱硝装置3自烟气流动的方向依次设有一分布式矩阵流量计31、一取样检测结构X、一喷氨格栅32和一SCR反应器33以及一取样检测结构Y，所述分布式矩阵流量计31和所述取样检测结构X以及所述取样检测结构Y均与一流场分布控制器5的输入端通信连接，所述喷氨格栅32与所述流场分布控制器5的输出端通信连接，所述管道a上设有一抽风机4。
由于燃煤烟气中绝大部分氮氧化物以NO形式存在，当前公认的SCR脱硝反应以NO催化还原反应为主，其化学反应式如下：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O (1)
而根据国内外相关研究报道，并经实验室实验验证，当烟气中存在NO2时，NO2将替代O2，发生“FAST SCR”反应，其化学反应式如下：
2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O (2)
且上述反应(2)的反应速率较反应(1)要快一个数量级。
而当烟气中的NO2/NO摩尔比大于1时，多余的NO2将发生“NO2SCR”反应，其化学反应式如下：
8NH3+6NO2→7N2+12H2O (3)
且上述反应(3)的反应速率要远低于反应(1)。
所以通过所述管道a上设有的所述抽风机4来控制所述管道a内烟气的流速，同时通过控制所述氧化装置1中的所述双氧水13的浓度和液体总体积来控制烟气与所述氧化装置1的反应程度，可以基本实现定量氧化NO，使管道b内的NO2和NO的含量1:1，从而使反应速度最大化。
所述双氧水13不仅能够氧化NO，还能吸收从管道a进入的烟气中的粉尘，防止所述粉尘进入所述脱硝装置3堵塞所述SCR反应器33，降低其使用寿命。同时烟气中的SO3气体在所述双氧水13中因溶解而被去除。
所述管道b中烟气带有大量的水汽，烟气中SO2和水汽进入所述脱硫装置2与所述脱硫装置2中的生石灰因发生反应生成硫酸钙和/或者亚硫酸钙而被去除。同时生石灰具有很强的吸水能力能够干燥经过它的烟气。
所述喷氨格栅32具有呈矩形分布的若干喷氨模块320，每一所述喷氨模块320包括与氨源6连接的一母管321，所述母管321的末端与一连接管322连通，所述连接管322的相对两端各与一喷氨支管323连通，每一所述喷氨支管323上具有若干喷嘴324朝所述SCR反应器33所在的方向设置。每一所述母管321上均设有一电动调节阀325。
同一所述喷氨支管323上的若干所述喷嘴324分布于该喷氨支管323与对应的所述连接管322连通处的相对两侧，且其中一侧的所述喷嘴324数量大于对应的另一侧的所述喷嘴324数量。
所述取样检测结构X包括若干取样支管x与若干所述喷氨模块320一一对应，每一所述取样支管x末端的吸嘴34处于对应的所述喷氨模块320中心的正上方。所述流场分布控制器5的输入端具有若干输入端口，每一所述取样支管x均与所述流场分布控制器5上对应的一所述输入端口通信连接。
所述取样检测结构Y包括若干取样支管y与若干所述喷氨模块一一对应，每一所述取样支管y末端的吸嘴34处于对应的所述喷氨模块320中心的正下方。所述流场分布控制器5的输入端具有若干输入端口，每一所述取样支管y均与所述流场分布控制器5上对应的一所述输入端口通信连接。
所述流场分布控制器5内包括一数据分析模块51与所述流场分布控制器5的输入端通信连接用于分析气体流量和气体浓度，和一数据处理模块52与所述流场分布控制器5的输出端通信连接用于根据气体流量和气体浓度的数据来发出控制命令，所述数据分析模块51与所述数据处理模块52通信连接。
所述流场分布控制器5内所述数据分析模块51根据所述分布式矩阵流量计31和所述取样检测结构X以及所述取样检测结构Y采集的烟气流量和NOx浓度的分布情况，获知所述脱硝装置3中与各个所述喷氨模块320对应的各个子区域中NOx的浓度，然后通过所述数据处理模块52作用于所述喷氨格栅32的各个所述电动调节阀325，可以实现自动适当减小NOx浓度偏低区域所对应的所述喷氨模块320处的所述母管321的所述电动调节阀325的开度，适当增大NOx浓度偏高区域所对应所述喷氨模块320处的所述母管321的所述电动调节阀325的开度，使NOx被充分反应吸收，且避免了由于喷氨不均所引起的所有不良后果，同时有效的规避了由于喷氨过多造成对大气的二次污染。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明的一种锅炉SCR脱硝系统，从锅炉出来的烟气先通过所述双氧水13，其中的部分NO被双氧水氧化成NO2，然后带水汽的烟气通过管道b被所述脱硫装置2中的生石灰脱硫和脱部分酸性硝化物，同时干燥烟气，烟气中SO3被脱尽，管道c中的NO和NO2进入所述脱硝装置3与所述脱硝装置3中的NH3在所述SCR反应器33中反应生成无害的N2和H2O排出；而根据国内外相关研究报道，并经实验室实验验证，当烟气中存在的NO2和NO的摩尔比为1时，在SCR反应器中会发生“FASTSCR”反应，该反应速度远远大于烟气中只有NO的反应速度，而现有锅炉排放出来的绝大部分氮氧化物NOx以NO形式存在，所以本发明的氧化装置氧化部分NO使之变成NO2，极大的提高在所述SCR反应器33的反应速度，能够在较短的时间里充分脱硝。同时所述分布式矩阵流量计31和所述取样检测结构X以及所述取样检测结构Y均与所述流场分布控制器5的输入端通信连接，所述喷氨格栅32与所述流场分布控制器5的输出端通信连接，从而所述流场分布控制器5能够根据所述所述分布式矩阵流量计31和所述取样检测结构X以及所述取样检测结构Y采集的气体流量和气体浓度数据实时控制所述喷氨格栅32的喷氨流量和喷氨速度，有效的避免因氨气的浪费而造成二次污染。
综上所述，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (9)

1.一种锅炉SCR脱硝系统，其特征在于：包括一氧化装置通过一管道a与锅炉的排烟口连接和一脱硫装置通过一管道b与所述氧化装置连接以及一脱硝装置通过管道c与所述脱硫装置连接，所述氧化装置包括盛有双氧水的一氧化池和密封所述氧化池开口端的一盖体，所述管道a的尾端穿过所述盖体伸入所述双氧水中，所述管道b的头端穿过所述盖体伸入所述氧化池，所述脱硫装置内装有生石灰，所述脱硝装置自烟气流动的方向依次设有一分布式矩阵流量计、一取样检测结构a、一喷氨格栅和一SCR反应器以及一取样检测结构b，所述分布式矩阵流量计和所述取样检测结构X以及所述取样检测结构Y均与一流场分布控制器的输入端通信连接，所述喷氨格栅与所述流场分布控制器的输出端通信连接，所述管道a上设有一抽风机。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉SCR脱硝系统，其特征在于：所述喷氨格栅具有呈矩形分布的若干喷氨模块，每一所述喷氨模块包括与氨源连接的一母管，所述母管的末端与一连接管连通，所述连接管的相对两端各与一喷氨支管连通，每一所述喷氨支管上具有若干喷嘴朝所述SCR反应器所在的方向设置。
3.根据权利要求2所述的一种锅炉SCR脱硝系统，其特征在于：同一所述喷氨支管上的若干所述喷嘴分布于该喷氨支管与对应的所述连接管连通处的相对两侧，且其中一侧的所述喷嘴数量大于对应的另一侧的所述喷嘴数量。
4.根据权利要求2所述的一种锅炉SCR脱硝系统，其特征在于：所述取样检测结构X包括若干取样支管x与若干所述喷氨模块一一对应，每一所述取样支管x末端的吸嘴处于对应的所述喷氨模块中心的正上方。
5.根据权利要求4所述的一种锅炉SCR脱硝系统，其特征在于：所述流场分布控制器的输入端具有若干输入端口，每一所述取样支管x均与所述流场分布控制器上对应的一所述输入端口通信连接。
6.根据权利要求2所述的一种锅炉SCR脱硝系统，其特征在于：所述取样检测结构Y包括若干取样支管y与若干所述喷氨模块一一对应，每一所述取样支管y末端的吸嘴处于对应的所述喷氨模块中心的正下方。
7.根据权利要求6所述的一种锅炉SCR脱硝系统，其特征在于：所述流场分布控制器的输入端具有若干输入端口，每一所述取样支管y均与所述流场分布控制器上对应的一所述输入端口通信连接。
8.根据权利要求2所述的一种锅炉SCR脱硝系统，其特征在于：每一所述母管上均设有一电动调节阀。
9.根据权利要求1所述的一种锅炉SCR脱硝系统，其特征在于：所述流场分布控制器内包括一数据分析模块与所述流场分布控制器的输入端通信连接用于分析气体流量和气体浓度，和一数据处理模块与所述流场分布控制器的输出端通信连接用于根据气体流量和气体浓度的数据来发出控制命令，所述数据分析模块与所述数据处理模块通信连接。
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