CN110237708A - 一种用于燃气炉尾气nox处理的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于燃气炉尾气NOX处理的方法和装置，SCR催化反应是降低NOx的主要方法，但是SCR催化起始工作温度在250℃‑320℃之间，目前的燃气炉排出的烟气温度达不到反应的要求。新的燃气炉烟气处理的方法：是从燃气炉内部烟气排放管道中400℃‑450℃的位置引出一部分高温烟气，并通过增加的歧管引到SCR催化箱的前端，与燃烧炉的低温排气混合，实现混合后气体温度达到最佳工作温度，以便在SCR催化箱中完成催化反应。发明同时提出了该方法实现的对应装置。
Description
技术领域
本发明涉及到一种用于燃气炉尾气NOX处理的方法和装置，属于氮氧化物处理技术领域。
背景技术
燃气炉主要是以天然气和瓦斯等为燃料来产生热量，在这个过程中就不可避免地生成一部分的氮氧化物。
国家对于氮氧化物的排放标准是有规定的，传统的燃烧炉在加热过程中NOX会超标。
SCR是NOX的主要处理方法，但是SCR催化箱中发生反应的起始温度在250℃-320℃，而燃气炉排出的烟气温度一般为80℃左右，达不到直接反应的要求。
对此传统的处理燃气炉尾气氮氧化物的采用的方法是催化反应前加热(电加热或者燃气加热等)，如图1所示，在排气管道上添加一个加热装置对排出的烟气进行加热，但是这种方式经济成本比较高，而且也造成了能源的浪费。
发明内容
本发明涉及到一种用于燃气炉尾气NOX处理的方法和装置，利用燃气炉内部的部分烟气余热对SCR反应前端的烟气进行加热。
燃气炉工作时的温度大于1000℃，靠近炉膛的管道内的烟气温度比较高，可利用的余热量比较大。
因此，本发明在燃气炉内部温度在400℃-450℃的位置新增一个烟气管道，该烟气管道为烟气歧管(5)，如图2所示，将一部分烟气导出对排出燃气炉的低温烟气进行混合加热。烟气歧管上增加一个高温排气阀是用来控制烟气歧管内烟气流量。
一种用于燃气炉尾气NOX处理的装置，其特征在于：天然气管道(1)和空气管道(2)连接到燃气炉炉腔(14)，烟气管道(4)也连接燃气炉腔(14)，并从烟气管道(4)引出烟气歧管(5)，位于燃气炉(3)的外部烟气歧管(5)靠近烟气加热管道(7)的位置安装有高温排气阀(6)，并将烟气歧管(5)通入到烟气加热管道(7)；烟气加热管道(7)和SCR催化反应箱(12)相通；SCR催化反应箱(12)的前端管道上安装一个催化箱前温度传感器(8)和一个尿素喷嘴(9)，且尿素喷嘴(9)与尿素箱(11)之间连有液路管道，SCR催化反应箱(12)的后端管道上安装一个后NOX传感器(13)；催化箱前温度传感器(8)、尿素喷嘴(9)、尿素箱(11)、后NOX传感器(13)、前NOX传感器(15)、高温排气阀(6)都与控制单元(10)连接。
当燃气炉处于保温状态时，只需要燃烧少量的天然气，所产生含有微量氮氧化物的烟气不需要经过SCR催化箱处理也是达标的，此时高温排气阀处于关闭状态，不从烟气歧管引出烟气。催化箱前温度传感器(8)将采集到的信号传递给控制单元(10)，控制单元控制高温排气阀(6)的开度，使得适当量的烟气用来混合加热排出的低温烟气；当燃气炉处于保温状态时，所产生含有微量氮氧化物的烟气浓度和质量流量不超过排放限值时，此时高温排气阀处于关闭状态；当烟气NOx排放超标时，根据催化箱前排气温度传感器(8)测量得到的温度，闭环控制高温排气阀开度，从而控制引出的高温气体量。
当燃气炉处于加热升温状态时，此时温度较高，会生成含有大量的氮氧化物的烟气，必须经过SCR催化箱处理方可达标。控制单元会根据催化箱前温度传感器(8)采集的信息闭环调节高温排气阀(6)开度控制歧管烟气流入，当催化箱前的温度达到300℃时，高温排气阀关闭。
天然气管道和空气管道分别将天然气和空气送入炉腔中混合燃烧产生热量进行工业生产，燃烧过程中会产生含有氮氧化物的烟气，烟气通过烟气管道排出燃气炉腔，经过SCR催化反应箱处理达标后方可排放；其中一部分高温烟气通过烟气歧管导出在烟气加热管道内与燃气炉低温排气混合加热，并且通过控制单元调节高温排气阀控制流出的烟气量；烟气混合加热温度到达300℃以上后，控制单元控制尿素喷嘴喷射尿素，高温混合气体进入SCR催化反应箱利用氨气与氮氧化物的反应处理烟气中的氮氧化物，处理达标后的尾气最后排向大气环境。前NOX传感器(15)会将测量到的NOX的信息传递到控制单元(10)，控制单元(10)会根据得到的NOX信息控制尿素喷嘴(9)的尿素喷射量。
经过SCR催化箱处理的烟气排向大气之前还会有一个后NOX传感器(13)来监测排出的气体是否符合排放标准，与控制单元(10)以及尿素喷嘴(9)共同形成一个反馈调节系统，当后NOX传感器采集到的氮氧化物含量超标时，控制单元会增加尿素的喷射量。
发明具有以下特点：1.摒弃了传统的电加热和燃气炉加热装置，简化了烟气后处理部分的结构。2.本发明利用智能控制通过部分烟气余热加热燃气炉排气，大大降低了燃气炉烟气处理的成本。
附图说明
图1是传统加热式燃气炉系统。
图2燃气炉烟气NOX处理系统图说明：
1-天然气管道
2-空气管道
3-燃气炉
4-烟气管道
5-烟气歧管
6-高温排气阀
7-烟气加热管道
8-催化箱前温度传感器
9-尿素喷嘴
10-控制单元
11-尿素箱
12-SCR催化反应箱
13-后NOX传感器
14-炉腔
15-前NOX传感器
图3是新型燃气炉烟气NOX处理结构图。
图4是新型燃气炉烟气NOX处理控制算法图。
具体实施方式
本发明通过以下步骤来实现：
首先找到燃气炉正常工作时，温度在400℃-450℃的烟气管道的位置，如图2所示，在此位置导出一根排出烟气的管道，即为烟气歧管(5)。
将上述烟气歧管导出到燃气炉外部的烟气加热管道，在如图2所示的外部管道上安装高温排气阀，控制单元通过调整其开度来控制烟气歧管内烟气流出量。
燃气炉处于保温状态时，排气不需要经过SCR后处理，高温排气阀关闭。
燃气炉处于高温加热状态时，如图4所示，控制单元会根据催化箱前温度传感器采集的信息合理调节高温排气阀开度控制歧管烟气流入，直到催化箱前的温度达到300℃时，高温排气阀关闭，形成一个闭环的控制。
如图2所示，经过SCR催化反应箱处理后的烟气在排向大气之前会有一个氮氧化物传感器监测排出烟气的氮氧化物浓度。
氮氧化物传感器将采集到的烟气中氮氧化物的浓度信息传送到控制单元，当氮氧化物浓度过高时，控制单元会调节尿素喷嘴的喷射量，使氮氧化物与尿素反应更加充分，这种控制方式是反馈控制。
根据上述方法在催化箱前加热燃气炉尾气，达到充分利用燃气炉余热而又不会影响烟气对于炉腔的保温效果的目的，提高了能源的利用率。
Claims (3)
1.一种用于燃气炉尾气NOX处理的装置，其特征在于：天然气管道(1)和空气管道(2)连接到燃气炉炉腔(14)，烟气管道(4)也连接燃气炉腔(14)，并从烟气管道(4)引出烟气歧管(5)，位于燃气炉(3)的外部烟气歧管(5)靠近烟气加热管道(7)的位置安装有高温排气阀(6)，并将烟气歧管(5)通入到烟气加热管道(7)；烟气加热管道(7)和SCR催化反应箱(12)相通；SCR催化反应箱(12)的前端管道上安装一个催化箱前温度传感器(8)和一个尿素喷嘴(9)，且尿素喷嘴(9)与尿素箱(11)之间连有液路管道，SCR催化反应箱(12)的后端管道上安装一个后NOX传感器(13)；催化箱前温度传感器(8)、尿素喷嘴(9)、尿素箱(11)、后NOX传感器(13)、前NOX传感器(15)、高温排气阀(6)都与控制单元(10)连接。
2.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于：催化箱前温度传感器(8)将采集到的信号传递给控制单元(10)，控制单元控制高温排气阀(6)的开度，使得适当量的烟气用来混合加热排出的低温烟气；当燃气炉处于保温状态时，所产生含有微量氮氧化物的烟气浓度和质量流量不超过排放限值时，此时高温排气阀处于关闭状态；当烟气NOx排放超标时，根据催化箱前排气温度传感器(8)测量得到的温度，闭环控制高温排气阀开度，从而控制引出的高温气体量。
3.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于：天然气管道和空气管道分别将天然气和空气送入炉腔中混合燃烧产生热量进行工业生产，燃烧过程中会产生含有氮氧化物的烟气，烟气通过烟气管道排出燃气炉腔，经过SCR催化反应箱处理达标后方可排放；其中一部分高温烟气通过烟气歧管导出在烟气加热管道内与燃气炉低温排气混合加热，并且通过控制单元调节高温排气阀控制流出的烟气量；烟气混合加热温度到达300℃以上后，控制单元控制尿素喷嘴喷射尿素，高温混合气体进入SCR催化反应箱利用氨气与氮氧化物的反应处理烟气中的氮氧化物，处理达标后的尾气最后排向大气环境。
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