CN110252139A - 一种scr脱硝系统及加热装置和脱硝方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种SCR脱硝系统及加热装置和脱硝方法，包括启动锅炉和SCR脱硝设备；启动锅炉的进烟管道和排烟管道分别与发电锅炉的烟道连通；进烟管道与烟道连接的一端为第一连通端，排烟管道与烟道连接的一端为第二连通端，第一连通端和第二连通端分别位于SCR脱硝设备的上游和下游；排烟管道设置有用于控制排烟管道通断的隔离机构；进烟管道设置有送风机，且烟道内的烟气经送风机送入启动锅炉。本发明以现有发电厂的启动锅炉为基础，只需要对其风烟系统进行改造即可实现SCR脱硝设备与启动锅炉兼容配合，保障SCR脱硝系统在发电锅炉的启动初期和低负荷阶段的脱硝运行，减少NOX排放；同时，使其还具有改造工程量小，投资成本低，经济效益高等有点。
Description
技术领域
本发明属于SCR脱硝技术领域，具体而言，涉及一种SCR脱硝系统及加热装置和脱硝方法。
背景技术
SCR即为选择性催化还原技术，具有没有副产物，不形成二次污染等优点而被广泛应用于烟气脱硝处理；具体地，在氧气存在的条件下经催化剂作用，NH3优先和烟气中的NOX发生还原脱除反应，生成氮气和水，而不和烟气中的氧进行氧化反应，从而实现烟气脱硝功能。
其中，SCR催化还原反应的催化剂的反应温度需控制在300-400℃进行；但是，由于发电厂的发电锅炉在启动初期和低负荷阶段(负荷峰谷)的排烟温度低于现行SCR的催化剂反应温度，所以使得脱硝系统无法正常运行而造成烟气中NOX排放超标，直排大气造成严重污染。
针对上述问题，现有技术主要采用烟道小油枪和省煤器旁路等方法提高烟气温度；其虽然能够在一定程度上提高烟气温度，但是以上技术较复杂往往需要增加大量的阀门或管道，造成设备改造工程量巨大，投资高的问题。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种SCR脱硝系统及加热装置和脱硝方法，以保障SCR脱硝系统在发电锅炉的启动初期和低负荷阶段的脱硝运行，减少NOX排放；同时，使其还具有改造工程量小，投资成本低，经济效益高等有点。
本发明所采用的技术方案为：
一种SCR脱硝系统，其包括加热装置以及设置于发电锅炉的烟道的SCR脱硝设备；所述发电锅炉的烟气经所述SCR脱硝设备通过烟囱排出；所述加热装置包括启动锅炉；所述启动锅炉的进烟管道和排烟管道分别与所述烟道连通；所述排烟管道与所述烟道连接的一端为第一连通端，且所述第一连通端位于所述SCR脱硝设备的上游；所述进烟管道与所述烟道连接的一端为第二连通端，且所述第二连通端位于所述SCR脱硝设备的下游；所述排烟管道设置有用于控制所述排烟管道通断的隔离机构；所述进烟管道设置有送风机，且所述烟道内的烟气经所述送风机送入所述启动锅炉。
进一步，所述烟道设置有烟气混合器，且所述烟气混合器位于所述SCR脱硝设备的上游；所述启动锅炉的所述排烟管道与所述烟气混合器的烟气入口连通；所述烟道的烟气与所述启动锅炉的烟气经所述烟气混合器混合后进入所述SCR脱硝设备。
进一步，所述烟气混合器包括筒体，所述筒体的相对两端分别为进烟口和出烟口；所述筒体内设置有用于混合烟气的导流元件，且所述导流元件位于所述进烟口和所述出烟口之间；所述烟气入口设置于所述筒体的侧壁，并位于临近所述进烟口的位置处。
进一步，所述进烟管道设置有用于控制所述进烟管道通断的进烟管道控制阀；所述进烟管道控制阀位于所述送风机的上游，且所述进烟管道控制阀位于临近所述进烟管道与所述烟道的连通端的位置处。
进一步，所述排烟管道设置有用于将所述启动锅炉的烟气送入所述烟道的第一引风机。
进一步，所述第一引风机为轴流式引风机；所述隔离机构为隔离挡板。
进一步，所述送风机的进风口还设置有与外界大气连通的空气管，且所述空气管设置有用于控制所述空气管通断的空气管控制阀。
进一步，所述烟道还设置有空气预热器、除尘器、第二引风机和脱硫设备；所述空气预热器、所述除尘器、所述第二引风机和所述脱硫设备位于所述SCR脱硝设备的下游，并沿所述烟道的烟气流向依次分布；所述进烟管道与所述烟道的连通端位于所述第二引风机与所述脱硫设备之间。
本发明还提供了一种加热装置，其包括启动锅炉；所述启动锅炉设置有用于与发电锅炉的烟道连通的进烟管道和排烟管道；所述排烟管道与所述烟道连接的一端为第一连通端，所述进烟管道与所述烟道连接的一端为第二连通端，且所述第一连通端位于所述第二连通端的上游；所述排烟管道设置有用于控制所述排烟管道通断的隔离机构；所述进烟管道设置有送风机；所述烟道内的烟气通过所述进烟管道经所述送风机送入所述启动锅炉，并经所述启动锅炉加热后通过所述排烟管道返回所述烟道。
基于上述的SCR脱硝系统和加热装置，本发明还提供了一种脱硝方法，其包括以下具体步骤：
(1)在发电锅炉点火初期或低负荷阶段将启动锅炉点燃，使烟道内经过SCR脱硝设备的烟气通过进烟管道经送风机送入启动锅炉内进行燃烧加热；
(2)打开隔离机构，经加热后的烟气通过排烟管道输送至所述SCR脱硝设备上游的烟道，并与发电锅炉的烟气混合进行热交换，使混合后的烟气温度达到所述SCR脱硝设备的催化反应温度；
(3)混合后的烟气进入所述SCR脱硝设备进行催化还原反应；
(4)当发电锅炉的烟气本身的温度达到所述SCR脱硝设备的催化反应温度后，停止启动锅炉运行，并关闭隔离机构。
本发明的有益效果为：
本发明所提供的SCR脱硝系统及加热装置和脱硝方法，以现有发电厂的启动锅炉为基础，只需要对其风烟系统进行改造即可实现SCR脱硝设备与启动锅炉兼容，保障SCR脱硝系统在发电锅炉的启动初期和低负荷阶段的脱硝运行，减少NOX排放；同时，使其还具有改造工程量小，投资成本低，经济效益高等有点。
附图说明
图1是实施例中所述的SCR脱硝系统的结构框图。
图中标号为：
发电锅炉101，SCR脱硝设备102，空气预热器103，除尘器104，第二引风机105，脱硫设备106，烟囱107，进烟管道控制阀108，空气管控制阀109，送风机110，启动锅炉111，第一引风机112，隔离机构113，烟气混合器114。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种SCR脱硝系统，包括加热装置以及设置于发电锅炉101的烟道的SCR脱硝设备102；其中，发电锅炉101的烟气经SCR脱硝设备102通过烟囱107排出；加热装置包括外置的启动锅炉111；启动锅炉111的进烟管道和排烟管道分别与烟道连通；排烟管道与烟道连接的一端为第一连通端，且第一连通端位于SCR脱硝设备102的上游；进烟管道与烟道连接的一端为第二连通端，且第二连通端位于SCR脱硝设备102的下游；排烟管道设置有用于控制排烟管道通断的隔离机构113；进烟管道设置有送风机110，烟道内的烟气经送风机110送入启动锅炉111。
基于上述结构的SCR脱硝系统，以现有发电厂的启动锅炉111为基础对其风道系统进行了改造；其中，在发电锅炉101点火初期或低负荷阶段可以将启动锅炉111点燃，使烟道内经过SCR脱硝设备102的低温烟气(即温度低于SCR脱硝设备102的催化反应温度的烟气)通过进烟管道在送风机110的作用下送入启动锅炉111内进行燃烧加热，从而使低温烟气的温度升高变为高温烟气；隔离机构113打开，使排烟管道与烟道连通，从而使高温烟气通过排烟管道送入烟道内，并与烟道内的低温烟气混合进行热交换，使混合后的烟气的温度达到SCR脱硝设备102的催化反应温度，进而在经过SCR脱硝设备102时可以完成脱硝反应，减小发电锅炉101在点火初期或低负荷阶段的NOX排放。
同时，随着时间的推移发电锅炉101本身烟气的温度逐步上升，其可以通过调整启动锅炉111的给煤量控制SCR脱硝设备102的入口处的混合后的烟气温度，使其处于合理范围以适应于脱硝催化反应的温度；并且，在发电锅炉101本身的烟气温度达到SCR脱硝设备102所需的催化反应温度范围内，可以停止启动锅炉111的运行，并通过隔离机构113使得排烟管道与烟道隔离阻断。
因此，本实施例所提供的SCR脱硝系统实现了现有SCR脱硝设备102与启动锅炉111的兼容配合，保障SCR脱硝系统在发电锅炉101的启动初期和低负荷阶段的脱硝运行，减少NOX排放；同时，由于该SCR脱硝系统以现有发电厂的启动锅炉111为基础只对其风道系统进行了改造，而无需增加购置新的设备，所以还具有改造工程量小，投资成本低，经济效益高等有点。
作为本实施例的一种优选方案，烟道设置有烟气混合器114，且烟气混合器114位于SCR脱硝设备102的上游；启动锅炉111的排烟管道与烟气混合器114的烟气入口连通；烟道的烟气与启动锅炉111的烟气经烟气混合器114混合后进入SCR脱硝设备102；这样，经过启动锅炉111加热的高温烟气通过排烟管道进入烟气混合器114，与进入烟气混合器114的发电锅炉101本身的低温烟气充分混合，使从烟气混合器114的出烟口排出的混合烟气的温度更加均匀，有利于SCR脱硝设备102的脱硝反应。
具体地，烟气混合器114包括筒体，筒体的相对两端分别为进烟口和出烟口；筒体内设置有用于混合烟气的导流元件，且导流元件位于进烟口和出烟口之间；烟气入口设置于筒体的侧壁，并位于临近进烟口的位置处。
更优地，进烟管道设置有用于控制进烟管道通断的进烟管道控制阀108；进烟管道控制阀108位于送风机110的上游，且进烟管道控制阀108位于临近进烟管道与烟道的连通端的位置处；这样，在启动锅炉111停止运行后，通过进烟管道控制阀108关闭进烟管道，从而可以避免烟道内的烟气进入进烟管道，有利于保持烟道的正常排烟。
本实施例中，为了便于经启动锅炉111加热后的高温烟气通过排烟管道送入烟道，在排烟管道设置了第一引风机112，通过第一引风机112将经启动锅炉111加热的高温烟气沿排烟管道引入烟道内。
同时，送风机110的进风口还设置有与外界大气连通的空气管，且空气管设置有用于控制空气管通断的空气管控制阀109；通过空气管，在送风机110的作用下便于将外界大气中的空气送入启动锅炉111内，以更好地适用于启动锅炉111的使用需求。
烟道还设置有空气预热器103、除尘器104、第二引风机105和脱硫设备106；空气预热器103、除尘器104、第二引风机105和脱硫设备106位于SCR脱硝设备102的下游，并沿烟道的烟气流向依次分布；进烟管道与烟道的连通端位于第二引风机105与脱硫设备106之间；其中，通过空气预热器103可以对进入启动锅炉111的低温烟气起到预热作用，并通过除尘器104可以降低烟气中的含尘量；通过第二引风机105便于烟气依次通过SCR脱硝设备102、空气预热器103以及除尘器104；脱硫设备106则用于降低烟气中硫含量。
容易理解的，启动锅炉111可以与一个发电锅炉101配合使用，也可以和两个或多个发电锅炉101配合使用；其中，根据配合使用的发电锅炉101的数量，启动锅炉111设置有与每个发电锅炉101相对应的进烟管道和排烟管道。如图1所示，为启动锅炉111与两个发电锅炉101配合使用的结构框图。
实施例2
本实施例提供了一种加热装置，其包括启动锅炉111；启动锅炉111设置有用于与发电锅炉101的烟道连通的进烟管道和排烟管道；排烟管道与烟道连接的一端为第一连通端，进烟管道与烟道连接的一端为第二连通端，且第一连通端位于第二连通端的上游；排烟管道设置有用于控制排烟管道通断的隔离机构113；进烟管道设置有送风机110；烟道内的烟气通过进烟管道经送风机110送入启动锅炉111，并经启动锅炉111加热后通过排烟管道返回烟道。
优选地，排烟管道设置有烟气混合器114；烟气混合器114置于烟道内，并位于SCR脱硝设备102的上游；启动锅炉111的排烟管道与烟气混合器114的烟气入口连通；烟道的烟气与启动锅炉111的烟气经烟气混合器114混合后进入SCR脱硝设备102。
具体地，烟气混合器114包括筒体，筒体的相对两端分别为进烟口和出烟口；筒体内设置有用于混合烟气的导流元件，且导流元件位于进烟口和出烟口之间；烟气入口设置于筒体的侧壁，并位于临近进烟口的位置处。
同时，进烟管道设置有用于控制进烟管道通断的进烟管道控制阀108；进烟管道控制阀108位于送风机110的上游，且进烟管道控制阀108位于临近进烟管道与烟道的连通端的位置处。
排烟管道设置有第一引风机112，通过第一引风机112将经启动锅炉111加热的高温烟气沿排烟管道引入烟道内；送风机110的进风口还设置有与外界大气连通的空气管，且空气管设置有用于控制空气管通断的空气管控制阀109。
上述实施例中，需要说明的是，烟气混合器114为现有结构，只是根据上述的实际使用情况，在现有烟气混合器114的筒体的侧壁增设了烟气入口，且将烟气入口设于临近进烟口的位置处，以便于经过启动锅炉111加热的高温烟气进入筒体内，在导流元件的作用下与进入筒体内的发电锅炉101本身的低温烟气充分混合。
上游、下游是根据烟道内的烟气的流向所定义的先后位置关系；其中，上游为烟道内烟气先行的位置，下游为烟道内烟气后行的位置。
实施例3
基于上述实施例的SCR脱硝系统和加热装置，本实施例提供了一种脱硝方法，其包括以下具体步骤：
首先，在发电锅炉101点火初期或低负荷阶段,将启动锅炉111点燃，使烟道内的烟气经过SCR脱硝设备102，并在送风机110的作用下通过进烟管道送入启动锅炉111内进行燃烧加热。
然后，打开隔离机构113，经加热后的烟气通过排烟管道输送至SCR脱硝设备102上游的烟道，并与烟道内的烟气混合进行热交换，使混合后的烟气温度达到SCR脱硝设备102的催化反应温度。
接着，混合后的烟气进入SCR脱硝设备102进行催化还原反应；
最后，当发电锅炉101的烟气本身的温度达到SCR脱硝设备102的催化反应温度后，停止启动锅炉111运行，并关闭隔离机构113；使发电锅炉101本身的烟气经SCR脱硝设备102脱硝后通过烟囱107排出。
本实施例中，也可以在点燃启动锅炉后或者在点燃启动锅炉前将隔离挡板打开，以使经启动锅炉加热的高温烟气可以通过排烟管道送入发电锅炉的烟道内。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种SCR脱硝系统，包括设置于发电锅炉的烟道的SCR脱硝设备，且所述发电锅炉的烟气经所述SCR脱硝设备通过烟囱排出；其特征在于：所述SCR脱硝系统还包括加热装置；所述加热装置包括启动锅炉；所述启动锅炉的进烟管道和排烟管道分别与所述烟道连通；所述排烟管道与所述烟道连接的一端为第一连通端，且所述第一连通端位于所述SCR脱硝设备的上游；所述进烟管道与所述烟道连接的一端为第二连通端，且所述第二连通端位于所述SCR脱硝设备的下游；所述排烟管道设置有用于控制所述排烟管道通断的隔离机构；所述进烟管道设置有送风机，且所述烟道内的烟气经所述送风机送入所述启动锅炉。
2.根据权利要求1所述的SCR脱硝系统，其特征在于：所述烟道设置有烟气混合器，且所述烟气混合器位于所述SCR脱硝设备的上游；所述启动锅炉的所述排烟管道与所述烟气混合器的烟气入口连通；所述烟道的烟气与所述启动锅炉的烟气经所述烟气混合器混合后进入所述SCR脱硝设备。
3.根据权利要求2所述的SCR脱硝系统，其特征在于：所述烟气混合器包括筒体，所述筒体的相对两端分别为进烟口和出烟口；所述筒体内设置有用于混合烟气的导流元件，且所述导流元件位于所述进烟口和所述出烟口之间；所述烟气入口设置于所述筒体的侧壁，并位于临近所述进烟口的位置处。
4.根据权利要求1所述的SCR脱硝系统，其特征在于：所述进烟管道设置有用于控制所述进烟管道通断的进烟管道控制阀；所述进烟管道控制阀位于所述送风机的上游，且所述进烟管道控制阀位于临近所述进烟管道与所述烟道的连通端的位置处。
5.根据权利要求1-4任一项所述的SCR脱硝系统，其特征在于：所述排烟管道设置有用于将所述启动锅炉的烟气送入所述烟道的第一引风机。
6.根据权利要求5所述的SCR脱硝系统，其特征在于：所述第一引风机为轴流式引风机；所述隔离机构为隔离挡板。
7.根据权利要求1-4任一项所述的SCR脱硝系统，其特征在于：所述送风机的进风口还设置有与外界大气连通的空气管，且所述空气管设置有用于控制所述空气管通断的空气管控制阀。
8.根据权利要求7所述的SCR脱硝系统，其特征在于：所述烟道还设置有空气预热器、除尘器、第二引风机和脱硫设备；所述空气预热器、所述除尘器、所述第二引风机和所述脱硫设备位于所述SCR脱硝设备的下游，并沿所述烟道的烟气流向依次分布；所述进烟管道与所述烟道的连通端位于所述第二引风机与所述脱硫设备之间。
9.一种加热装置，其特征在于：包括启动锅炉；所述启动锅炉设置有用于与发电锅炉的烟道连通的进烟管道和排烟管道；所述排烟管道与所述烟道连接的一端为第一连通端，所述进烟管道与所述烟道连接的一端为第二连通端，且所述第一连通端位于所述第二连通端的上游；所述排烟管道设置有用于控制所述排烟管道通断的隔离机构；所述进烟管道设置有送风机；所述烟道内的烟气通过所述进烟管道经所述送风机送入所述启动锅炉，并经所述启动锅炉加热后通过所述排烟管道返回所述烟道。
10.一种脱硝方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在发电锅炉点火初期或低负荷阶段将启动锅炉点燃，使烟道内经过SCR脱硝设备的烟气通过进烟管道经送风机送入启动锅炉内进行燃烧加热；
(2)打开隔离机构，经加热后的烟气通过排烟管道输送至所述SCR脱硝设备上游的烟道，并与发电锅炉的烟气混合进行热交换，使混合后的烟气温度达到所述SCR脱硝设备的催化反应温度；
(3)混合后的烟气进入所述SCR脱硝设备进行催化还原反应；
(4)当发电锅炉的烟气本身的温度达到所述SCR脱硝设备的催化反应温度后，停止启动锅炉运行，并关闭隔离机构。
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