CN108310973A - 自动喷氨装置及燃煤电站烟气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动喷氨装置及燃煤电站烟气系统，所述自动喷氨装置包括喷氨源系统(10)、多个与所述喷氨源系统(10)连通的喷氨管路(20)以及控制系统，每个所述喷氨管路(20)上均设置有用于检测气体流量的检测装置(21)和能够控制气体流量的第一调节阀(22)，所述控制系统与每个所述检测装置(21)均信号连接，以获取每个所述喷氨管路(20)的气体流量参数，所述控制系统与每个所述第一调节阀(22)均信号连接，以根据每个喷氨管路(20)上的气体流量参数控制对应的喷氨管路(20)上的第一调节阀(22)。通过上述技术方案，喷氨装置可自动调节每个喷氨管路的流量，从而使喷氨装置更均匀地喷氨，从而提高了SCR反应器中的脱硝效率。

Description

自动喷氨装置及燃煤电站烟气系统
技术领域
本发明涉及燃煤电厂脱硝系统领域，具体地涉及自动喷氨装置及燃煤电站烟气系统。
背景技术
随着我国已对燃煤电厂实行《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)环保标准，要求NOx浓度达到50mg/Nm3，燃煤电厂采用选择性催化还原法(SCR)法，SCR法在催化剂的作用下，利用液氨和NOx的氧化还原反应，将NOx等氮氧化物还原成对环境无害的N2和H2O，进而达到脱出氮氧化物的目的。目前燃煤电厂脱硝系统存在烟道流畅不均匀，氨逃逸高，影响下游空气预热器的性能，造成空气预热器堵塞等问题。
在实际运行过程中，喷氨量的控制尤为关键，一般按照氨/氮摩尔比进行计算理论喷氨量，增加喷氨量有利于降低NOx排放浓度，提高脱硝效率，但氨逃逸会随之增加，主要是喷入的氨没能全部参与氧化还原反应，而逃逸的氨易与烟气中的SO3反应生成硫酸氢胺ABS，其中ABS的生成量与烟气中逃逸的NH3和SO3的含量成正比。同时由于SCR催化剂具有氧化功能，在氧化NOx的同时，也将烟气中的少量的SO2氧化为SO3，使得烟气中SO3浓度增加，更加剧了硫酸氢胺的生成。硫酸氢胺对下游设备影响较大，容易造成堵塞，并产生腐蚀。在运行中应严格控制氨逃逸。而造成氨逃逸的一个重要原因是喷氨不均匀，与烟气混合接触不均匀，存在“烟气走廊”。
目前控制硫酸氢胺生成的主要方法有：1，控制喷氨总量，在满足脱硝效率的前提下，尽量减少喷氨量，降低氨逃逸；2，采用高质量定制催化剂，严格控制SO2/SO3的转化率，控制烟气中SO3含量，但催化剂一旦已完成安装，转化率不能调整。3，控制SCR反应器运行温度，避免低温运行，防止硫酸氢胺的生成，这种方法与锅炉负荷密切相关。4，控制烟气湿度，避免硫酸氢胺凝结腐蚀，但这种方法调节幅度不大，也不好控制。可以看出控制硫酸氢胺最为关键和有效的措施之一是大幅降低氨逃逸。
发明人研究发现，在喷氨量的控制方面，除了合理控制喷氨总量以外，还应重点关注喷氨的均匀性，以确保在允许氨逃逸范围内，NOx排放浓度达标。目前，电力行业正全面推行燃煤机组超低排放改造，要求NOx排放浓度严格控制在50mg/Nm3(6％O2)以下，有些机组排放浓度更低，这对喷氨系统提出了更为严苛的要求，因此喷氨均匀性的监测和适时调整显得尤为重要。
喷氨的均匀性与SCR反应器出口的NOx浓度和氨逃逸大小密切相关，在SCR催化剂层正常运行的情况下，出口NOx浓度过大，脱硝效率较低，或局部氨逃逸小，可能是局部区域的喷氨量偏少所致；出口局部NOx浓度低，脱硝效率过高，或氨逃逸过大，可能是局部区域的喷氨量过剩所引起；尤其是出口NOx浓度过小时氨逃逸浓度较高，影响下游设备尤其是空气预热器的安全运行。因此，应尽量从SCR入口保证NOx浓度均匀，通过自动调整优化氨喷射装置和系统，提高喷氨的均匀性，有助于SCR出口NOx浓度低时，减少氨逃逸。
目前调整氨喷射系统的均匀性一般是人工手动进行，并没有自动调节装置。人工调节存在时间滞后，调节次数有限等限制，正常运行时几乎不调节。因此需要对现有的喷氨装置进行改进。
发明内容
本发明的目的是为了提高现有喷氨装置喷氨的均匀性，克服喷氨不均匀导致氨逃逸增加的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种自动喷氨装置，所述自动喷氨装置包括喷氨源系统、多个与所述喷氨源系统连通的喷氨管路以及控制系统，
每个所述喷氨管路上均设置有用于检测气体流量的检测装置和能够控制气体流量的第一调节阀，
所述控制系统与每个所述检测装置均信号连接，以获取每个所述喷氨管路的气体流量参数，
所述控制系统与每个所述第一调节阀均信号连接，以根据每个喷氨管路上的气体流量参数控制对应的喷氨管路上的第一调节阀。
优选地，所述检测装置包括孔板压力计和压力检测单元，所述孔板压力计串联于所述喷氨管路，所述孔板压力计两侧的喷氨管路上分别连通有所述压力检测单元，所述控制系统根据两个所述压力检测单元的压力差值判断所对应的喷氨管路的流量。
优选地，所述第一调节阀为电动调节阀或气动调节阀。
优选地，每个所述喷氨管路的进气端均设置有第二调节阀。
优选地，所述第二调节阀为手动阀。
优选地，所述喷氨源系统包括液氨供应系统、稀释风供应系统以及混合器，所述液氨供应系统和所述稀释风供应系统均与所述混合器连通，所述混合器与每个所述喷氨管路均连通。
优选地，所述液氨供应系统包括氨液储存装置、第三调节阀以及第一压力流量检测单元，所述液氨储存装置、所述第三调节阀以及所述混合器依次连通，所述第一压力流量检测单元设置于所述液氨储存装置与所述混合器之间的管路上。
优选地，所述稀释风供应系统包括供风装置和第二压力流量检测单元，所述供风装置、所述第二压力流量检测单元以及所述混合器依次连通。
本发明第二方面提供一种燃煤电站烟气系统，包括SCR反应器和本发明提供的自动喷氨装置，多个所述喷氨管路均匀地设置于所述SCR反应器进口的烟道中。
优选地，所述SCR反应器内沿烟气流动方向依次设置有导流板和若干催化剂层。
通过上述技术方案，喷氨装置可自动调节每个喷氨管路的流量，从而使喷氨装置更均匀地喷氨；另外，本发明装置构造简单，充分利用现有燃煤电站烟气系统中脱硝反应器及喷氨管道，加装自动喷氨装置可及时、有效控制喷氨流量，保证每个喷氨管路喷氨量均匀，促进烟道中氨与烟气的均匀混合，进一步提高氨的利用率，在保证脱硝效率的同时，降低氨逃逸，减少对下游设备的影响，保证发电机组稳定运行。
附图说明
图1是本发明一实施方式中自动喷氨装置的原理图；
图2是本发明一实施方式中燃煤电站烟气系统的示意图。
图中：
10-喷氨源系统；11-液氨供应系统；111-液氨储存装置；112-第三调节阀；113-第一压力流量检测单元；12-稀释风供应系统；121-供风装置；122-第二压力流量检测单元；13-混合器；
20-喷氨管路；21-检测装置；211-孔板压力计；212-压力检测单元；22-第一调节阀；23-第二调节阀；
30-SCR反应器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
参阅图1，其示出的是本实施方式中自动喷氨装置的原理图，本实施方式所提供的自动喷氨装置包括喷氨源系统10、多个与所述喷氨源系统10连通的喷氨管路20以及控制系统，每个所述喷氨管路20上均设置有用于检测气体流量的检测装置21和能够控制气体流量的第一调节阀22，所述控制系统与每个所述检测装置21均信号连接，以获取每个所述喷氨管路20的气体流量参数，所述控制系统与每个所述第一调节阀22均信号连接，以根据每个喷氨管路20上的气体流量参数控制对应的喷氨管路20上的第一调节阀22。
其中，喷氨源系统10能够提供持续的氨气混合气体，并通过多个喷氨管路20实现喷氨，而每个喷氨管路20的喷氨量由第一调节阀22来实时调节，控制系统的其中一个作用是检测每个喷氨管路20的喷氨量，并控制每个喷氨管路20的喷氨量趋于相同，当不同的喷氨管路20的喷氨量的差值超出预设值时，控制系统能够通过第一调节阀22调节相应的喷氨管路20的喷氨量。图1中未示出控制系统，其具体形式可以是一种控制器，通过应用需求加以设置即可应用；也可以采用燃煤电站烟气系统中的控制装置来控制。通过控制系统对每个喷氨管路20的控制，使得每个喷氨管路20的喷氨量更均匀，从而确保在允许氨逃逸范围内，NOx排放浓度达标。
较佳地，所述检测装置21包括孔板压力计211和压力检测单元212，所述孔板压力计211串联于所述喷氨管路20，所述孔板压力计211两侧的喷氨管路20上分别连通有所述压力检测单元212，所述控制系统根据两个所述压力检测单元212的压力差值判断所对应的喷氨管路20的流量。孔板压力计211可以较为准确地测量喷氨管路20中氨气流量，从而使控制系统的额控制更为精准。
较佳地，为了便于自动化控制，所述第一调节阀22为电动调节阀或气动调节阀。
为了控制每个喷氨管路20中气体流量的关闭、开通以及大致的调节气体流量，每个所述喷氨管路20的进气端均设置有第二调节阀23。第二调节阀23可作为每个喷氨管路20的总开关，第二调节阀23也可以控制气体流量，但是一般为一个大致范围，通常不做精细调节的应用；而第一调节阀22可以起到精准调节每喷氨管路20的气体流量。在应用的过程中，可以先通过第二调节阀23调至一个大概范围，由于不同的第二调节阀23之间会存在些许差异，从而导致实际每个喷氨管路20的气体流量也存在差异，而第一调节阀22在控制系统的控制下可进一步减小这种差异，使得每个喷氨管路20的气体流量更均匀。
可选地，所述第二调节阀23为手动阀。
具体地，所述喷氨源系统10包括液氨供应系统11、稀释风供应系统12以及混合器13，所述液氨供应系统11和所述稀释风供应系统12均与所述混合器13连通，所述混合器13与每个所述喷氨管路20均连通。稀释风供应系统12按一定的比例输送稀释风，稀释风和氨气在混合器13内混合均匀后输送至每个喷氨管路20。
更为具体地，所述液氨供应系统11包括液氨储存装置111、第三调节阀112以及第一压力流量检测单元113，所述液氨储存装置111、所述第三调节阀112以及所述混合器13依次连通，所述第一压力流量检测单元113设置于所述液氨储存装置111与所述混合器13之间的管路上。所述稀释风供应系统12包括供风装置121和第二压力流量检测单元122，所述供风装置121、所述第二压力流量检测单元122以及所述混合器13依次连通。其中，第一压力流量检测单元113和第二压力流量检测单元122可检测管路中的压力流量参数，供风装置121可以为风机或者类似的鼓风设备。
本实施方式进一步提供一种燃煤电站烟气系统，参阅图2，其示出的是本实施方式中燃煤电站烟气系统的示意图，其中仅显示了SCR反应器30位置处的结构。所述燃煤电站烟气系统包括SCR反应器30和本实施方式中所述的自动喷氨装置，多个所述喷氨管路20均匀地设置于所述SCR反应器30入口的烟道中，从而能够在SCR反应器30进口的烟道中实现喷氨，多个所述喷氨管路20均匀地设置，为了提高均匀性，喷氨管路20的数量越多越好，当然对于具体实施而言，需要根据通道的大小设置一定数量的喷氨管路20。
较佳地，所述SCR反应器30内沿烟气流动方向依次设置有导流板和若干催化剂层。导流板可以进一步提高烟气混合均匀性，从而提高脱硝效率。催化剂层可促进脱硝反应的进行。
综上所述，通过上述技术方案，喷氨装置可自动调节每个喷氨管路的流量，从而使喷氨装置更均匀地喷氨，从而提高了SCR反应器中的脱硝效率；另外，本发明装置构造简单，充分利用现有燃煤电站烟气系统中脱硝反应器及喷氨管道，加装自动喷氨装置可及时、有效控制喷氨流量，保证每个喷氨管路喷氨量均匀，促进烟道中氨与烟气的均匀混合，进一步提高氨的利用率，在保证脱硝效率的同时，降低氨逃逸，减少对下游设备的影响，保证发电机组稳定运行。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动喷氨装置，其特征在于，包括喷氨源系统(10)、多个与所述喷氨源系统(10)连通的喷氨管路(20)以及控制系统，
每个所述喷氨管路(20)上均设置有用于检测气体流量的检测装置(21)和能够控制气体流量的第一调节阀(22)，
所述控制系统与每个所述检测装置(21)均信号连接，以获取每个所述喷氨管路(20)的气体流量参数，
所述控制系统与每个所述第一调节阀(22)均信号连接，以根据每个喷氨管路(20)上的气体流量参数控制对应的喷氨管路(20)上的第一调节阀(22)。
2.根据权利要求1所述的自动喷氨装置，其特征在于，所述检测装置(21)包括孔板压力计(211)和压力检测单元(212)，所述孔板压力计(211)串联于所述喷氨管路(20)，所述孔板压力计(211)两侧的喷氨管路(20)上分别连通有所述压力检测单元(212)，所述控制系统根据两个所述压力检测单元(212)的压力差值判断所对应的喷氨管路(20)的流量。
3.根据权利要求1所述的自动喷氨装置，其特征在于，所述第一调节阀(22)为电动调节阀或气动调节阀。
4.根据权利要求1所述的自动喷氨装置，其特征在于，每个所述喷氨管路(20)的进气端均设置有第二调节阀(23)。
5.根据权利要求4所述的自动喷氨装置，其特征在于，所述第二调节阀(23)为手动阀。
6.根据权利要求1所述的自动喷氨装置，其特征在于，所述喷氨源系统(10)包括液氨供应系统(11)、稀释风供应系统(12)以及混合器(13)，所述液氨供应系统(11)和所述稀释风供应系统(12)均与所述混合器(13)连通，所述混合器(13)与每个所述喷氨管路(20)均连通。
7.根据权利要求6所述的自动喷氨装置，其特征在于，所述液氨供应系统(11)包括液氨储存装置(111)、第三调节阀(112)以及第一压力流量检测单元(113)，所述液氨储存装置(111)、所述第三调节阀(112)以及所述混合器(13)依次连通，所述第一压力流量检测单元(113)设置于所述液氨储存装置(111)与所述混合器(13)之间的管路上。
8.根据权利要求6所述的自动喷氨装置，其特征在于，所述稀释风供应系统(12)包括供风装置(121)和第二压力流量检测单元(122)，所述供风装置(121)、所述第二压力流量检测单元(122)以及所述混合器(13)依次连通。
9.一种燃煤电站烟气系统，其特征在于，包括SCR反应器(30)和如权利要求1-8任意一项所述的自动喷氨装置，多个所述喷氨管路(20)均匀地设置于所述SCR反应器(30)进口的烟道中。
10.根据权利要求9所述的燃煤电站烟气系统，其特征在于，所述SCR反应器(30)内沿烟气流动方向依次设置有导流板和若干催化剂层。
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