CN107185376A - 一种烟气回用强化sncr联合scr的脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃煤烟气脱硝技术领域，具体涉及一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，该系统将除尘后的带温烟气作为还原剂稀释风回用，液氨从液氨储罐输送到氨气化器后经由缓冲罐缓冲，烟气与氨气经混合器混合均匀后根据锅炉负荷确定还原剂喷入位置，随后分别喷入炉膛及烟道内进行SNCR联合SCR高效脱硝。本发明喷入带温低浓度氨气不仅可以提高炉内SNCR反应速率，而且可以降低喷嘴堵塞、烧坏的风险。同时，进入SCR催化剂的未反应的低浓度氨气与NOx混合均匀度更高，大大提高了SCR反应速率，降低了氨逃逸。本发明使得NOx脱硝效率达99%以上，氨逃逸小于3ppm，具有广阔的应用前景。

Description

一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统

技术领域

本发明涉及燃煤烟气脱硝技术领域，更具体而言，涉及一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，该系统以除尘后的烟气作为还原剂回用并强化了SNCR与SCR联合脱硝，主要适用于不同锅炉负荷下的高效脱硝。

背景技术

燃煤烟气污染物是我国(尤其是冬季)雾霾的重要原因之一，而电厂燃煤锅炉已成为主要燃煤污染源。现有的燃煤工业锅炉煤质复杂、负荷波动频繁，污染物控制水平低，且炉后空间狭窄，燃煤电厂难以适应超低排放路线。目前，电厂燃煤烟气脱硝装置的主流技术包括SCR（选择性催化还原）技术、SNCR（选择性非催化还原）技术以及两种技术的耦合。SCR技术是指在320℃-420℃的温度窗口内，在催化剂作用下，烟气中的NOx选择性的与还原剂发生反应并生成氮气和水，达到去除NOx的脱硝技术。SNCR技术是一种不用催化剂，在850℃-1100℃的温度范围内，喷入炉内的还原剂将烟气中的NOx还原脱除，生成氮气和水的清洁脱硝技术。

SCR脱硝技术及SNCR脱硝技术各有优势，也有两者联合来实现高效脱硝目标的。中国发明专利申请公告号CN101773781A，公开了一种燃煤锅炉SNCR联合SCR的脱硝技术，在烟气温度为600℃-950℃范围内喷入还原剂，在锅炉尾部设置加装SCR催化剂的SCR反应器，两种技术联合脱硝。但是该专利的还原剂是液相且需要通过喷枪雾化后喷入炉膛。

中国发明专利申请公告号CN102716665A，公开了一种CFB锅炉SNCR+SCR混合法烟气脱硝系统。NOx综合脱除率可达到85%及以上适用于CFB炉高尘严苛环境和高脱硝效率要求。但是该专利不能达到不同锅炉负荷下对还原剂喷入流量及喷入位置的精确控制。

上述专利均是在炉膛内或SCR反应器前通过喷嘴喷入液相/固相还原剂，并未考虑还原剂气化过程中造成喷嘴堵塞、喷嘴烧坏或由于还原剂气化瞬间对反应温度的影响。

针对上述问题，中国发明专利授权公告号CN203540342U，公开了一种还原剂为氨水脱硝系统中稀释风预热的节能装置，通过将稀释风加热后再引入脱硝反应器内加热到300℃左右，降低了对炉内反应温度的影响，但是其能耗较高。

中国发明专利授权公告号CN205850603U，公开了一种用少量锅炉一次风替换作为脱硝稀释风，但是其为了保证锅炉启动时确保颗粒物(粉尘等固体小颗粒)不能进入氨喷射格栅（AIG），需要接入一路压缩空气，能耗较高。

中国发明专利申请公告号CN104190253A，焦炉烟气首先经回转式烟气换热器一级升温，再经过后端烟道内管道燃烧器二级升温后与氨/空气混合器混合后喷入SCR反应器。中国发明专利申请公告号CN105727744A，公开了一种通过两级温控加热稀释风与氨气，并用于SCR脱硝反应中。中国发明专利申请公告号CN105716102A，公开了一种将引风机与脱硫装置之间的连接烟道上抽取的热烟气回用做稀释风机的喷氨稀释风进行SCR脱硝反应,但由于其SCR是在300-400度反应，且需要有催化剂，并没有进行热烟气的有效利用。中国发明专利授权公告号CN204672138U，公开了一种用于烟气脱硝系统的稀释风加热装置，用脱硝反应器出口的热烟气加热稀释风，从而减少额外能源的消耗。

上述专利均是通过额外能耗或换热加热进入SCR反应器的稀释风，但是并未考虑还原剂与烟气中NOx混合均匀程度及SCR脱硝效率。

综上所述，现有燃煤电厂烟气处理过程中普遍存在脱硝效率不高，氨逃逸量大，催化剂磨损严重的技术难题。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，该系统提升了还原剂利用效率，降低了氨逃逸，降低了还原剂喷入过程中对喷嘴的堵塞以及烧坏风险，真正的达到了脱硝的高效低耗。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，包括供氨装置、烟气管道、混合器、锅炉、SCR反应装置和烟囱，所述供氨装置与烟气管道分别与混合器连通，所述混合器与锅炉和SCR反应装置分别连通，所述SCR反应装置通过除尘装置与烟囱连通，所述烟气管道与除尘装置与烟囱之间的管道连通，所述锅炉上设置有喷枪，内部设置有测温系统，外部设置有控制系统，所述喷枪与混合器连通，所述控制系统可根据测温系统所测的温度控制喷枪工作。

所述供氨装置包括液氨储罐、氨气化器和缓冲罐，所述液氨储罐依次通过氨气化器和缓冲罐与混合器连通。

所述锅炉的出烟口与SCR反应装置的进烟口连通，所述混合器与SCR反应装置的进烟口连通。

所述SCR反应装置的进烟口处设置有喷氨格栅。

所述喷枪通过集气管与混合器连通，所述集气管上设置有温控阀，该温控阀通过控制系统与测温系统连接。

所述喷枪至少有两个，分别位于锅炉内的不同温度区域。

所述烟气管道上设置有风机。

所述烟气管道与烟囱之间还设置有脱硫装置。

所述喷枪的材质采用耐磨耐高温钢或耐火材料。

所述混合器内混合后的氨气体积浓度为10%-20%。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

1、部分烟气作为稀释气分回用，不仅可以回收部分余热，而且可以降低系统中NOx排放量、氨使用量，提高氨液利用率及脱硝效率，使NOx脱硝效率达99%以上，氨逃逸小于3ppm。同时，大流量的热烟气作为稀释气分可以降低喷嘴及汇管内外温差，降低喷嘴被烧坏的风险。

2、SNCR+SCR联合脱硝提高了脱硝效率及氨气利用率，减小了还原剂用量，降低了氨逃逸量。

3、简化了还原剂喷射系统及流场混合系统。相比于SCR技术，由于还原剂在脱硝系统中停留时间短，为了使得还原剂与NOx能够很好的混合，对还原剂喷射系统及流场混合系统要求较高。本发明延长了还原剂的停留时间及降低了还原剂与NOx的混合难度。

附图说明

图1为本发明的工艺系统示意图。

图中：1为液氨储罐、2为氨气化器、3为缓冲罐、4为烟气管道、5为混合器、6为锅炉、7为SCR反应装置、8为烟囱、9为除尘装置、10为喷枪、11为测温系统、12为控制系统、13为喷氨格栅、14为温控阀、15为风机、16为脱硫装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，液氨从液氨储罐1输送到氨气化器2后经由缓冲罐3缓冲后被输送到混合器5，经过除尘后的部分烟气（主要包含二氧化碳、二氧化硫、氨气、硫酸铵等，温度为150℃-200℃）作为稀释气分被风机通过烟气管道4输送至混合器5与氨气混合，混合后的气体中，氨气的体积浓度控制在10%-20%，稀释后的氨气通过喷枪10在合适温度区域喷入锅炉6的炉膛内。氨气喷入位置由安装在炉膛内的测温系统11及控制系统12调控(在锅炉不同负荷情况下，炉内温度分布不同)，在烟气温度约为900℃位置处开始氨气与NOx的反应。未反应的氨气随着烟道进入SCR反应装置7内，在催化剂的作用下继续与NOx反应，最终在催化剂出口完成联合脱硝反应。同时，可根据锅炉燃烧负荷等操作条件下产生的NOx多少，调节喷入炉膛的氨气流量以及决定是否在SCR反应装置7前喷入氨气。最终达到烟气中NOx的高效脱除及氨的低量逃逸。

本发明在回用除尘后的部分带温烟气作为还原剂的稀释气分，通过温控系统根据锅炉不同负荷下区域温度不同，控制大流量低浓度的带温氨气在不同位置喷入炉膛内，保证带温还原剂与烟气中NOx在900℃左右接触开始反应。未反应的还原剂随着烟气进入SCR反应器中，在催化剂的作用下，混合均匀NOx的与还原剂继续高效反应。大流量低浓度的带温氨气既降低了喷嘴被烧坏的风险，又提高了SNCR反应效率。同时，低浓度的还原剂能够很好的与烟气中NOx混合，极大的提高了SCR脱硝效率。回用的烟气还可以使得未反应的还原剂与NOx再次返回炉膛进行二次反应，使得排出系统中的氨、NOx总量进一步降低。

实施例

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

在一个330MW规模电厂机组的煤粉炉脱硝系统中，按照本发明的方法，采用烟气回用作为稀释风，稀释后的氨气通过喷嘴在烟气温度约为900℃处喷入炉膛内使得氨气与NOx开始反应。(氨气喷入位置由安装在炉膛内的测温系统及控制系统调控)。未反应的氨气随着烟道进入SCR催化剂层内，在催化剂的作用下继续与NOx反应，最终在催化剂出口完成联合脱硝反应。其具体运作过程及效果描述如下：

1. 物料性质及相关参数

锅炉满负荷状态下运行，烟气中NOx浓度约为800mg/Nm3，烟气流量约为1158266Nm3/h，高温过热器出口温度约为919℃，高温再热器进口温度约为912℃。

2. 实施过程

液氨经氨气化器气化后送入氨气缓冲罐，稳定后的氨气经混合器与回用烟气混合，根据氨氮摩尔比为1.2:1计算，液氨消耗量为630kg/h。设计含氨混合烟气中氨体积浓度为10%，故实际回用烟气流量约4277m3/h，流量约为4752m3/h含氨的混合烟气经喷枪喷入炉膛内。根据测温系统及控制系统控制氨气喷入位置为高温过热器出口与高温再热器进口之间，与还原剂接触的烟气温度约为900℃。在合适的温度窗口内，还原剂与NOx快速发生反应，未反应的还原剂在烟道内与烟气在进入SCR反应器前均匀混合。进入SCR反应器后，在催化剂的作用下还原剂与NOx进一步发生反应，经过回用烟气强化后的SNCR联合SCR两级脱硝后，烟气中含量NOx约为10mg/m3（标态，干基，6% O2），氨含量小于3ppm。烟气经过除尘后，流量约4277m3/h的烟气作为稀释气分继续回用，并进一步脱除烟气中的NOx与再次利用烟气中残留的氨。

3. 结果分析

通过使用烟气回用强化SNCR联合SCR脱硝系统后，烟气脱硝率达99%，排放浓度低于30mg/m3，氨含量小于3ppm，达到了超低排放标准。同时，氨使用量减少10%，氨逃逸总量降低5%。

此外，通过烟气作为稀释气分回用强化SNCR联合SCR脱硝系统，大流量低浓度的氨烟气通过喷嘴喷入炉膛，带走了大量热量，降低了喷嘴烧坏的风险，延长了喷枪使用寿命，降低了生产成本，真正做到了低成本高效脱硝。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，其特征在于：包括供氨装置、烟气管道（4）、混合器（5）、锅炉（6）、SCR反应装置（7）和烟囱（8），所述供氨装置与烟气管道（4）分别与混合器（5）连通，所述混合器（5）与锅炉（6）和SCR反应装置（7）分别连通，所述SCR反应装置（7）通过除尘装置（9）与烟囱（8）连通，所述烟气管道（4）与除尘装置（9）与烟囱（8）之间的管道连通，所述锅炉（6）上设置有喷枪（10），内部设置有测温系统（11），外部设置有控制系统（12），所述喷枪（10）与混合器（5）连通，所述控制系统（12）可根据测温系统（11）所测的温度控制喷枪（10）工作。

2.根据权利要求1所述的一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，其特征在于：所述供氨装置包括液氨储罐（1）、氨气化器（2）和缓冲罐（3），所述液氨储罐（1）依次通过氨气化器（2）和缓冲罐（3）与混合器（5）连通。

3.根据权利要求1所述的一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，其特征在于：所述锅炉（6）的出烟口与SCR反应装置（7）的进烟口连通，所述混合器（5）与SCR反应装置（7）的进烟口连通。

4.根据权利要求3所述的一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，其特征在于：所述SCR反应装置（7）的进烟口处设置有喷氨格栅（13）。

5.根据权利要求1所述的一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，其特征在于：所述喷枪（10）通过集气管与混合器（5）连通，所述集气管上设置有温控阀（14），该温控阀（14）通过控制系统（12）与测温系统（11）连接。

6.根据权利要求5所述的一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，其特征在于：所述喷枪（10）至少有两个，分别位于锅炉（6）内的不同温度区域。

7.根据权利要求1所述的一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，其特征在于：所述烟气管道（4）上设置有风机（15）。

8.根据权利要求1所述的一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，其特征在于：所述烟气管道（4）与烟囱（8）之间还设置有脱硫装置（16）。

9.根据权利要求1所述的一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，其特征在于：所述喷枪（10）的材质采用耐磨耐高温钢或耐火材料。

10.根据权利要求1所述的一种烟气回用强化SNCR联合SCR的脱硝系统，其特征在于：所述混合器（5）内混合后的氨气体积浓度为10%-20%。