CN107694305A - 一种双级反应器串联的scr脱硝系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双级反应器串联的SCR脱硝系统及其工作方法，其特征在于：包括锅炉、省煤器、一级喷氨混合装置、还原剂供应系统、一级脱硝反应器、二级喷氨混合装置、二级脱硝反应器和空预器，锅炉的出口连接有烟道，省煤器、一级喷氨混合装置、一级脱硝反应器、二级喷氨混合装置、二级脱硝反应器和空预器沿烟气流动方向依次设置在烟道内，还原剂供应系统与一级喷氨混合装置相连，还原剂供应系统与二级喷氨混合装置相连。本发明具有脱硝效率高、系统简单、运行费用低、还原剂利用率高等优点，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于工业废气净化环保及能源领域，特别涉及一种双级反应器串联的SCR脱硝系统及其工作方法。
背景技术
我国以煤为主的能源结构在相当长时间内不会改变，因此，控制燃煤烟气污染物排放是我国治理大气污染的一项重要工作。当前燃煤电厂烟气脱硝应用最广泛的是选择性催化还原（SCR）技术，该技术具有成熟、稳定、经济的优点，但其脱硝效率受到氨逃逸控制指标的限制，一般设计不超过90%。而在高效率运行条件下，氨逃逸控制指标又受限于流场均匀性，流场均匀性已成为当前SCR脱硝的关键技术问题。另一方面，当前我国燃煤电厂全面推进超低排放工作，要求NOx排放浓度小于50mg/m3，对于部分燃用贫煤、无烟煤的机组，锅炉NOx生成浓度往往超过500mg/m3，即要求脱硝效率大于90%，此时如何突破传统SCR技术的效率瓶颈，实现SCR脱硝高效、稳定、经济运行，成为当前燃煤烟气脱硝技术领域的重要研究方向。
与本发明相关的专利，如CN103691293B——《一种SNCR与SCR混合脱硝系统》，是对现有的SNCR和SCR脱硝系统进行改进和联合，SNCR反应后的氨进一步进入SCR反应器内进行脱硝反应，并通过自动化控制模块实现自动控制。但此方法应用于大型燃煤锅炉，受限于SNCR脱硝效率不高、还原剂耗量大、氨逃逸量无法有效控制等问题，脱硝效率与运行经济性均较差。
再如CN105771646A——《一种用于SCR脱硝的双室反应器》，是通过将两个脱硝反应器并列布置，来解决脱硝板块垂直空间不足的问题。但由于仅有一次喷氨，仅依靠反应器之间设置导流板，仍无法对脱硝反应器内的流场进行充分优化，因此其脱硝效率仍无法突破常规SCR脱硝技术瓶颈。且此种U型布置方式易导致在反应器底部出现积灰现象。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，满足燃煤烟气NOx超低排放所要求的高脱硝效率与低运行成本目标的双级反应器串联的SCR脱硝系统及其工作方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种双级反应器串联的SCR脱硝系统，其特征在于：包括锅炉、省煤器、一级喷氨混合装置、还原剂供应系统、一级脱硝反应器、二级喷氨混合装置、二级脱硝反应器和空预器，锅炉的出口连接有烟道，省煤器、一级喷氨混合装置、一级脱硝反应器、二级喷氨混合装置、二级脱硝反应器和空预器沿烟气流动方向依次设置在烟道内，还原剂供应系统与一级喷氨混合装置相连，还原剂供应系统与二级喷氨混合装置相连。
本发明还包括反应器入口灰斗，反应器入口灰斗设置在一级脱硝反应器的下方。
本发明所述一级脱硝反应器、二级喷氨混合装置和二级脱硝反应器形成倒U型结构，一级脱硝反应器和二级脱硝反应器分别设置在倒U型结构的两侧。
本发明所述二级喷氨混合装置设置有混合器。
一种双级反应器串联的SCR脱硝系统的工作方法，其特征在于：烟气从锅炉出来后，首先进入省煤器，然后离开省煤器前往一级喷氨混合装置，在烟道内与一级喷氨混合装置喷出的氨气混合，再进入一级脱硝反应器，经过一级脱硝反应后前往二级喷氨混合装置，与二级喷氨混合装置喷入烟道内的氨气混合，然后再进入二级脱硝反应器进行二级脱硝反应，经过二级脱硝反应后的烟气再进入空预器。喷氨量可根据设定的脱硝效率进行调整，脱硝效率可通过监测一级脱硝反应器进、出口NOx浓度和二级脱硝反应器出口NOx浓度与NH3逃逸浓度进行控制。
本发明烟气离开空预器后进入尾部烟气处理装置。
本发明所述一级喷氨混合装置与二级喷氨混合装置的氨气均由还原剂供应系统提供。
本发明所述反应器入口灰斗用于收集烟气中的大颗粒飞灰。
本发明所述烟气从下往上进入一级脱硝反应器，烟气从上往下进入二级脱硝反应器。
本发明通过监测一级脱硝反应器的进、出口的NOx浓度，以及二级脱硝反应器的出口的NOx浓度与NH3逃逸浓度，调节一级喷氨混合装置和二级喷氨混合装置的喷氨量，控制一级脱硝反应器的脱硝效率在70-90%，控制二级脱硝反应器的脱硝效率在50-70%；脱硝催化剂型式、体积量以及层数可根据烟气条件及性能要求核算确定，一级脱硝反应器中的一级脱硝催化剂优先选用平板式催化剂。
本发明相比现有技术，可实现常规SCR脱硝技术脱硝效率的突破，且通过改变烟气流向及设置反应器入口灰斗，能够有效去除烟气中的大颗粒飞灰，有效避免传统SCR脱硝技术常见的积灰、磨损问题。相比现有技术，本发明具有脱硝效率高、系统简单、运行费用低、还原剂利用率高等优点，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的主视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1。
本实施例为一种双级反应器串联的SCR脱硝系统，包括反应器入口灰斗6、锅炉1、省煤器2、一级喷氨混合装置3、还原剂供应系统4、一级脱硝反应器5、二级喷氨混合装置7、二级脱硝反应器8和空预器9。锅炉1的出口连接有烟道，省煤器2、一级喷氨混合装置3、一级脱硝反应器5、二级喷氨混合装置7、二级脱硝反应器8和空预器9沿烟气流动方向依次设置在烟道内，还原剂供应系统4与一级喷氨混合装置3相连，还原剂供应系统4与二级喷氨混合装置7相连，反应器入口灰斗6设置在一级脱硝反应器5的下方。
一级喷氨混合装置3和二级喷氨混合装置7可实现SCR脱硝分级喷氨混合，有效提高喷氨均匀性指标。一级喷氨混合装置3与二级喷氨混合装置7的氨气均由还原剂供应系统4提供。
二级喷氨混合装置7优先设置混合器。
作为优选，一级脱硝反应器5、二级喷氨混合装置7和二级脱硝反应器8形成倒U型结构，一级脱硝反应器5和二级脱硝反应器8分别设置在倒U型结构的两侧。烟气从下往上进入一级脱硝反应器5，烟气从上往下进入二级脱硝反应器8。倒U型结构竖直垂直于地面设置。
由于一级脱硝反应器5无须严格控制氨逃逸浓度，设定脱硝效率可达到70-90%，二级脱硝反应器8主要用于进行NOx进一步深度脱除及氨逃逸的消除，脱硝效率可控制在50-70%。脱硝催化剂型式、体积量以及层数可根据烟气条件及性能要求核算确定，其中一级脱硝反应器中的一级脱硝催化剂优先选用平板式催化剂。
由于一级脱硝反应器5烟气流向为从下往上，一级脱硝催化剂对烟气中的大颗粒飞灰具有天然的拦截作用，同时也避免了大颗粒飞灰在催化剂表面的沉积。因此一级脱硝反应器5下方的反应器入口灰斗6具有收集烟气中的大颗粒飞灰的作用。
本实施例还提供了双级反应器串联的SCR脱硝系统的工作方法，其具体步骤如下：
烟气从锅炉1出来后，首先进入省煤器2，然后离开省煤器2前往一级喷氨混合装置3，在烟道内与一级喷氨混合装置3喷出的氨气混合，再进入一级脱硝反应器5，经过一级脱硝反应后前往二级喷氨混合装置7，与二级喷氨混合装置7喷入烟道内的氨气混合，然后再进入二级脱硝反应器8进行二级脱硝反应，经过二级脱硝反应后的烟气再进入空预器9，烟气离开空预器9后进入尾部烟气处理装置。
额外的，通过监测一级脱硝反应器5的进口的NOx浓度、一级脱硝反应器5的出口的NOx浓度，以及二级脱硝反应器8的出口的NOx浓度与二级脱硝反应器8的出口的NH3逃逸浓度，调节一级喷氨混合装置3和二级喷氨混合装置7的喷氨量，控制一级脱硝反应器5的脱硝效率在70-90%，控制二级脱硝反应器8的脱硝效率在50-70%。
脱硝催化剂型式、体积量以及层数可根据烟气条件及性能要求核算确定。
作为优选，一级脱硝反应器5中的一级脱硝催化剂选用平板式催化剂。
本实施例通过将两级脱硝反应器有机串联，既相互独立，又相互协同，可突破传统SCR脱硝技术脱硝效率瓶颈，实现NOx高效脱除，且通过改变烟气流向及设置反应器入口灰斗，能够有效去除烟气中的大颗粒飞灰，有效避免传统SCR脱硝技术常见的积灰、磨损问题。相比现有技术，本实施例具有脱硝效率高、系统简单、运行费用低、还原剂利用率高等优点，具有广泛的应用前景。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种双级反应器串联的SCR脱硝系统，其特征在于：包括锅炉、省煤器、一级喷氨混合装置、还原剂供应系统、一级脱硝反应器、二级喷氨混合装置、二级脱硝反应器和空预器，锅炉的出口连接有烟道，省煤器、一级喷氨混合装置、一级脱硝反应器、二级喷氨混合装置、二级脱硝反应器和空预器沿烟气流动方向依次设置在烟道内，还原剂供应系统与一级喷氨混合装置相连，还原剂供应系统与二级喷氨混合装置相连。
2.根据权利要求1所述的双级反应器串联的SCR脱硝系统，其特征在于：还包括反应器入口灰斗，反应器入口灰斗设置在一级脱硝反应器的下方。
3.根据权利要求1或2所述的双级反应器串联的SCR脱硝系统，其特征在于：所述一级脱硝反应器、二级喷氨混合装置和二级脱硝反应器形成倒U型结构，一级脱硝反应器和二级脱硝反应器分别设置在倒U型结构的两侧。
4.根据权利要求3所述的双级反应器串联的SCR脱硝系统，其特征在于：所述二级喷氨混合装置设置有混合器。
5.一种如权利要求1-4任一权利要求所述的双级反应器串联的SCR脱硝系统的工作方法，其特征在于：烟气从锅炉出来后，首先进入省煤器，然后离开省煤器前往一级喷氨混合装置，在烟道内与一级喷氨混合装置喷出的氨气混合，再进入一级脱硝反应器，经过一级脱硝反应后前往二级喷氨混合装置，与二级喷氨混合装置喷入烟道内的氨气混合，然后再进入二级脱硝反应器进行二级脱硝反应，经过二级脱硝反应后的烟气再进入空预器。
6.根据权利要求5所述的双级反应器串联的SCR脱硝系统的工作方法，其特征在于：烟气离开空预器后进入尾部烟气处理装置。
7.根据权利要求6所述的双级反应器串联的SCR脱硝系统的工作方法，其特征在于：所述一级喷氨混合装置与二级喷氨混合装置的氨气均由还原剂供应系统提供。
8.根据权利要求7所述的双级反应器串联的SCR脱硝系统的工作方法，其特征在于：所述反应器入口灰斗用于收集烟气中的飞灰。
9.根据权利要求8所述的双级反应器串联的SCR脱硝系统的工作方法，其特征在于：所述烟气从下往上进入一级脱硝反应器，烟气从上往下进入二级脱硝反应器。
10.根据权利要求9所述的双级反应器串联的SCR脱硝系统的工作方法，其特征在于：通过监测一级脱硝反应器的进、出口的NOx浓度，以及二级脱硝反应器的出口的NOx浓度与NH3逃逸浓度，调节一级喷氨混合装置和二级喷氨混合装置的喷氨量，控制一级脱硝反应器的脱硝效率在70-90%，控制二级脱硝反应器的脱硝效率在50-70%；一级脱硝反应器中的一级脱硝催化剂选用平板式催化剂。
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