CN110394050A - 一种两级喷氨联合脱硝系统与脱硝方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种两级喷氨联合脱硝系统与脱硝方法，属于工业废气净化环保及能源领域。本发明包括烟道，其结构特点在于：还包括锅炉、一级还原剂喷射混合装置、省煤器、一级烟道SCR脱硝反应器、还原剂供应系统、二级还原剂喷射混合装置、二级独立SCR脱硝反应器和空预器；所述锅炉与烟道的进口连接，所述一级还原剂喷射混合装置、省煤器、一级烟道SCR脱硝反应器、二级还原剂喷射混合装置、二级独立SCR脱硝反应器和空预器沿着烟气的流动方向依次安装在烟道内，所述一级还原剂喷射混合装置和二级还原剂喷射混合装置均与还原剂供应系统连接。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。
Description
技术领域
本发明涉及一种两级喷氨联合脱硝系统与脱硝方法，属于工业废气净化环保及能源领域。
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NH3逃逸控制指标的限制，一般设计不超过90%。在高效率运行条件下，往往会导致脱硝还原剂耗量增大、NH3逃逸浓度超标、尾部空预器堵塞等问题。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。如能够在常规SCR脱硝装置前预脱除一部分NOx，则将大大提高下游SCR脱硝装置运行的可靠性与经济性。
与本发明相关的专利，如CN 104741001 A——《SCR法烟气脱硝装置及烟气脱硝方法》，即是当前普遍使用的SCR烟气脱硝技术，在省煤器与空预器之间设置独立SCR脱硝反应器，通过喷入还原剂在反应器内催化剂的作用下与烟气中NOx发生氧化还原反应实现脱硝。但受限于烟气流场的均匀性以及喷入的还原剂与NOx混合的均匀性，单独应用此技术的脱硝效率一般难以超过90%，过高的效率易导致NH3逃逸浓度超标，造成尾部空预器堵塞。
再如CN 106390717 A——《一种用于SCR和SNCR联合脱硝的脱硝烟道》，是通过在SCR脱硝反应器前的烟道内设置分隔结构将烟道在横断面上分隔成若干个分隔烟道，且各个分隔烟道的入口处均设置有烟气混合器，出口处设置有各自独立控制的脱硝还原剂喷射装置，其目的仍是为了解决传统SCR脱硝技术的流场均匀性问题，但相应烟气阻力较高，且上游SNCR脱硝装置的效率可调节性较差。
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，针对当前燃煤烟气NOx超低排放所要求的高脱硝效率与可靠经济性目标的两级喷氨联合脱硝系统与脱硝方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该两级喷氨联合脱硝系统，包括烟道，其结构特点在于：还包括锅炉、一级还原剂喷射混合装置、省煤器、一级烟道SCR脱硝反应器、还原剂供应系统、二级还原剂喷射混合装置、二级独立SCR脱硝反应器和空预器；所述锅炉与烟道的进口连接，所述一级还原剂喷射混合装置、省煤器、一级烟道SCR脱硝反应器、二级还原剂喷射混合装置、二级独立SCR脱硝反应器和空预器沿着烟气的流动方向依次安装在烟道内，所述一级还原剂喷射混合装置和二级还原剂喷射混合装置均与还原剂供应系统连接。
进一步地，所述一级还原剂喷射混合装置和二级还原剂喷射混合装置的喷射方向均与烟气的流动方向相同。
进一步地，所述烟道的出口与尾部烟气处理装置连接。
进一步地，本发明的另一个技术目的在于提供一种两级喷氨联合脱硝系统的脱硝方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。
一种两级喷氨联合脱硝系统的脱硝方法，其特点在于：所述脱硝方法如下：烟气从锅炉出来后，首先在烟道内与一级还原剂喷射混合装置喷入的氨气混合后进入省煤器，然后进入一级烟道SCR脱硝反应器进行一级脱硝反应，然后再进一步与二级还原剂喷射混合装置喷入烟道内的氨气混合，然后进入二级独立SCR脱硝反应器，经过二级脱硝反应后再进入空预器，然后进入尾部烟气处理装置。
进一步地，所述一级还原剂喷射混合装置与二级还原剂喷射混合装置的还原剂均由还原剂供应系统提供。
进一步地，所述还原剂采用氨气。
进一步地，所述一级烟道SCR脱硝反应器设置一层催化剂，设计脱硝效率控制在50～70%范围内；二级独立SCR脱硝反应器设计脱硝效率控制在70～80%范围内，脱硝催化剂型式、体积量以及层数根据烟气条件及性能要求核算确定。
进一步地，在实际运行中，通过监测一级烟道SCR脱硝反应器的进、出口NOx浓度和二级独立SCR脱硝反应器的出口NOx浓度与NH逃逸浓度，并调节一级还原剂喷射混合装置和二级还原剂喷射混合装置的还原剂使用量，实现NOx达标排放，并控制NH逃逸浓度在性能保证值范围内。
相比现有技术，本发明具有以下优点：通过上述系统与方法，先在烟道型SCR脱硝反应器内实现NOx的预脱除，能够大大降低下游独立SCR脱硝反应器的脱硝压力，且烟道型SCR脱硝反应器的逃逸NH3能够继续作为还原剂参与下游独立SCR脱硝反应器内的脱硝反应。此外通过脱硝还原剂与烟气中NOx的分级混合，能够有效解决当前高脱硝效率对于NH3/NOx混合均匀性的严格要求，从而实现常规SCR脱硝技术脱硝效率的突破，并有效控制NH3逃逸浓度。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是本发明实施例的两级喷氨联合脱硝系统的结构示意图。
图中：锅炉1、一级还原剂喷射混合装置2、省煤器3、一级烟道SCR脱硝反应器4、还原剂供应系统5、二级还原剂喷射混合装置6、二级独立SCR脱硝反应器7、空预器8、烟道9。
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所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若用引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本实施例中的两级喷氨联合脱硝系统，包括烟道9，锅炉1、一级还原剂喷射混合装置2、省煤器3、一级烟道SCR脱硝反应器4、还原剂供应系统5、二级还原剂喷射混合装置6、二级独立SCR脱硝反应器7和空预器8。
本实施例中的锅炉1与烟道9的进口连接，烟道9的出口与尾部烟气处理装置连接；一级还原剂喷射混合装置2、省煤器3、一级烟道SCR脱硝反应器4、二级还原剂喷射混合装置6、二级独立SCR脱硝反应器7和空预器8沿着烟气的流动方向依次安装在烟道9内，一级还原剂喷射混合装置2和二级还原剂喷射混合装置6均与还原剂供应系统5连接；一级还原剂喷射混合装置2和二级还原剂喷射混合装置6的喷射方向均与烟气的流动方向相同。
本实施例中的两级喷氨联合脱硝系统的脱硝方法，如下：烟气从锅炉1出来后，首先在烟道9内与一级还原剂喷射混合装置2喷入的氨气混合后进入省煤器3，然后进入一级烟道SCR脱硝反应器4进行一级脱硝反应，然后再进一步与二级还原剂喷射混合装置6喷入烟道9内的氨气混合，然后进入二级独立SCR脱硝反应器7，经过二级脱硝反应后再进入空预器8，然后进入尾部烟气处理装置。
本实施例中的一级还原剂喷射混合装置2与二级还原剂喷射混合装置6的还原剂均由还原剂供应系统5提供；还原剂采用氨气。
本实施例中的一级烟道SCR脱硝反应器4设置一层催化剂，设计脱硝效率控制在50～70%范围内；二级独立SCR脱硝反应器7设计脱硝效率控制在70～80%范围内，脱硝催化剂型式、体积量以及层数根据烟气条件及性能要求核算确定。
本实施例中，在实际运行中，通过监测一级烟道SCR脱硝反应器4的进、出口NOx浓度和二级独立SCR脱硝反应器7的出口NOx浓度与NH3逃逸浓度，并调节一级还原剂喷射混合装置2和二级还原剂喷射混合装置6的还原剂使用量，实现NOx达标排放，并控制NH3逃逸浓度在性能保证值范围内。
通过上述系统与方法，先在烟道型SCR脱硝反应器内实现NOx的预脱除，能够大大降低下游独立SCR脱硝反应器的脱硝压力，且烟道型SCR脱硝反应器的逃逸NH3能够继续作为还原剂参与下游独立SCR脱硝反应器内的脱硝反应。此外通过脱硝还原剂与烟气中NOx的分级混合，能够有效解决当前高脱硝效率对于NH3/NOx混合均匀性的严格要求，从而实现常规SCR脱硝技术脱硝效率的突破，并有效控制NH3逃逸浓度。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。
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 (8)
1.一种两级喷氨联合脱硝系统，包括烟道（9），其特征在于：还包括锅炉（1）、一级还原剂喷射混合装置（2）、省煤器（3）、一级烟道SCR脱硝反应器（4）、还原剂供应系统（5）、二级还原剂喷射混合装置（6）、二级独立SCR脱硝反应器（7）和空预器（8）；所述锅炉（1）与烟道（9）的进口连接，所述一级还原剂喷射混合装置（2）、省煤器（3）、一级烟道SCR脱硝反应器（4）、二级还原剂喷射混合装置（6）、二级独立SCR脱硝反应器（7）和空预器（8）沿着烟气的流动方向依次安装在烟道（9）内，所述一级还原剂喷射混合装置（2）和二级还原剂喷射混合装置（6）均与还原剂供应系统（5）连接。
2.根据权利要求1所述的两级喷氨联合脱硝系统，其特征在于：所述一级还原剂喷射混合装置（2）和二级还原剂喷射混合装置（6）的喷射方向均与烟气的流动方向相同。
3.根据权利要求1所述的两级喷氨联合脱硝系统，其特征在于：所述烟道（9）的出口与尾部烟气处理装置连接。
4.一种如权利要求1-3中任意一项权利要求所述的两级喷氨联合脱硝系统的脱硝方法，其特征在于：所述脱硝方法如下：烟气从锅炉（1）出来后，首先在烟道（9）内与一级还原剂喷射混合装置（2）喷入的氨气混合后进入省煤器（3），然后进入一级烟道SCR脱硝反应器（4）进行一级脱硝反应，然后再进一步与二级还原剂喷射混合装置（6）喷入烟道（9）内的氨气混合，然后进入二级独立SCR脱硝反应器（7），经过二级脱硝反应后再进入空预器（8），然后进入尾部烟气处理装置。
5.根据权利要求4所述的两级喷氨联合脱硝系统的脱硝方法，其特征在于：所述一级还原剂喷射混合装置（2）与二级还原剂喷射混合装置（6）的还原剂均由还原剂供应系统（5）提供。
6.根据权利要求4所述的两级喷氨联合脱硝系统的脱硝方法，其特征在于：所述还原剂采用氨气。
7.根据权利要求4所述的两级喷氨联合脱硝系统的脱硝方法，其特征在于：所述一级烟道SCR脱硝反应器（4）设置一层催化剂，设计脱硝效率控制在50～70%范围内；二级独立SCR脱硝反应器（7）设计脱硝效率控制在70～80%范围内，脱硝催化剂型式、体积量以及层数根据烟气条件及性能要求核算确定。
8.根据权利要求4所述的两级喷氨联合脱硝系统的脱硝方法，其特征在于：在实际运行中，通过监测一级烟道SCR脱硝反应器（4）的进、出口NOx浓度和二级独立SCR脱硝反应器（7）的出口NOx浓度与NH3逃逸浓度，并调节一级还原剂喷射混合装置（2）和二级还原剂喷射混合装置（6）的还原剂使用量，实现NOx达标排放，并控制NH3逃逸浓度在性能保证值范围内。
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