CN110523266A - 一种新型电站锅炉scr脱硝系统及其工作方法 - Google Patents

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龙纪淼
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Abstract

本发明公开了一种新型电站锅炉SCR脱硝系统及其工作方法，炉膛的烟气出口经高温烟气段与尾部烟道段相连通，炉膛及高温烟气段均设置有水冷壁，高温烟气段内沿烟气流通的方向依次设置有屏式过热器、高温过热器、喷氨格栅及低温过热器，尾部烟道段内沿烟气流通的方向依次设置有上级省煤器、整流格栅、SCR催化剂层、下级省煤器及空气预热器；尾部烟道段的侧面设置有抽烟气口，其中，混合集箱的入口与氨气入口管道及所述抽烟气口相连通，混合集箱的出口与喷氨格栅相连通。该系统及其工作方法能够解决现有锅炉运行经济性及脱硝效率较差的问题。

Description

一种新型电站锅炉SCR脱硝系统及其工作方法
技术领域
本发明属于锅炉技术领域，涉及一种新型电站锅炉SCR脱硝系统及其工作方法。
背景技术
氮氧化物(NOx)是煤燃烧过程中释放的主要污染物之一，会引起酸雨、化学光雾等环境问题，并会严重危害人类健康。现行火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)，对燃煤锅炉NOx排放提出了十分严格的要求，规定其排放不得超过100mg m-3。为降低NOx排放，燃煤电厂通常采用低氮燃烧技术和选择性催化还原技术(SCR)。通过SCR脱硝技术，烟气净化率高可达90％以上；同时，其工艺设备紧凑，运行可靠；经还原后的氮气可直接排入大气，几乎无二次污染。
对于SCR脱硝系统来说，速度分布及烟气和氨气在催化剂入口截面的混合均匀程度会对催化反应情况、脱硝效率和催化剂使用寿命等指标产生影响。传统SCR脱硝系统布置在省煤器与空气预热器之间，尾部管道延长，锅炉制造成本增加。由于流通转角较多，导致催化剂入口截面速度场分布不均匀，这直接影响了脱硝效率。电站锅炉中通常采用添加导流板或静态混合器等设备来提高速度场均匀性，但这会增加烟气流动阻力，降低锅炉运行经济性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种新型电站锅炉SCR脱硝系统及其工作方法，该系统及其工作方法能够解决现有锅炉运行经济性及脱硝效率较差的问题。
为达到上述目的，本发明所述的新型电站锅炉SCR脱硝系统包括炉膛、高温烟气段及尾部烟道段；
炉膛的烟气出口经高温烟气段与尾部烟道段相连通，炉膛及高温烟气段均设置有水冷壁，高温烟气段内沿烟气流通的方向依次设置有屏式过热器、高温过热器、喷氨格栅及低温过热器，尾部烟道段内沿烟气流通的方向依次设置有上级省煤器、整流格栅、SCR催化剂层、下级省煤器及空气预热器；
尾部烟道段的侧面设置有抽烟气口，其中，混合集箱的入口与氨气入口管道及所述抽烟气口相连通，混合集箱的出口与喷氨格栅相连通；
空气预热器的出风口分为两路，一路作为一次风与炉膛上的燃烧器相连通，另一路作为二次风与炉膛上的燃烧器相连通，下级省煤器的出口与上级省煤器的进口相连通，上级省煤器的出口与水冷壁连接。
SCR催化剂层的左右两侧均等间距的布置有若干用于对SCR催化剂层进行吹灰的蒸汽吹灰器。
抽烟气口位于SCR催化剂层与下级省煤器之间。
下级省煤器的出口与上级省煤器的进口之间设置有旁路控制阀。
下级省煤器的进水口处连通有凝结水泵。
高温烟气段与尾部烟道段的连通位置处为圆弧形转角结构。
本发明所述的新型电站锅炉SCR脱硝系统的工作方法包括以下步骤：
空气经空气预热器加热后分为两部分，其中一部分作为一次风，另一部分作为二次风，一次风、二次风及燃料混合后经燃烧器进入到炉膛内燃烧产生高温烟气，所述高温烟气经屏式过热器、高温过热器及低温过热器后与喷氨格栅喷出的氨气进行混合，然后依次经过低温过热器、上级省煤器及整流格栅后穿过SCR催化剂层，并在SCR催化剂层的作用下实现脱硝，脱硝后的烟气分为两路，其中一路经抽烟气口进入到混合集箱中，另一路经下级省煤器及空气预热器后排出，氨气入口管道输出的氨气进入到混合集箱中，并与混合集箱中的烟气进行混合后送入喷氨格栅中，然后经喷氨格栅喷入高温烟气段内；
下级省煤器输出的工质经上级省煤器吸热后进入到水冷壁中进行吸热。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的新型电站锅炉SCR脱硝系统及其工作方法在具体操作时，将喷氨格栅布置于高温过热器与低温过热器之间，将氨气经烟气携带进入到SCR催化剂层，并在SCR催化剂层的作用下实现烟气的脱硝，降低了尾部烟道段的长度，提高了锅炉运行的经济性。另外，烟气与氨气的混合气体经低温过热器、上级省煤器及整流格栅后通过SCR催化剂层，通过低温过热器、上级省煤器及整流格栅增强气流绕动，提高进入到SCR催化剂层之前氨气与烟气的混合均匀性，脱硝效率较高，具有显著的社会经济效益和环境效益。
进一步，采用蒸汽吹灰器对SCR催化剂层上的飞灰颗粒进行吹扫，减少SCR催化剂层的积灰和磨损。
进一步，下级省煤器的出口与上级省煤器的进口之间设置有旁路控制阀，通过旁路控制阀调节进入到上级省煤器中的凝结水流量，使得进入到SCR催化剂层中的烟气温度维持在SCR催化剂的最佳活性温度范围内，以保证NOx的脱除效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中喷氨格栅6的结构示意图。
其中，1为燃烧器、2为炉膛、3为水冷壁、4为屏式过热器、5为高温过热器、6为喷氨格栅、7为低温过热器、8为上级省煤器、9为旁路控制阀、10为整流格栅、11为蒸汽吹灰器、12为SCR催化剂层、13为下级省煤器、14为凝结水泵、15为空气预热器、16为混合集箱、17为圆弧形转角结构、18为喷氨入口、19为喷氨出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的新型电站锅炉SCR脱硝系统包括炉膛2、高温烟气段及尾部烟道段；炉膛2的烟气出口经高温烟气段与尾部烟道段相连通，炉膛2及高温烟气段均设置有水冷壁3，高温烟气段内沿烟气流通的方向依次设置有屏式过热器4、高温过热器5、喷氨格栅6及低温过热器7，尾部烟道段内沿烟气流通的方向依次设置有上级省煤器8、整流格栅10、SCR催化剂层12、下级省煤器13及空气预热器15；尾部烟道段的侧面设置有抽烟气口，其中，混合集箱16的入口与氨气入口管道及所述抽烟气口相连通，混合集箱16的出口与喷氨格栅6相连通；空气预热器15的出风口分为两路，一路作为一次风与炉膛2上的燃烧器1相连通，另一路作为二次风与炉膛2上的燃烧器1相连通，下级省煤器13的出口与上级省煤器8的进口相连通，上级省煤器8的出口与水冷壁3连接。
SCR催化剂层12的左右两侧均等间距的布置有若干用于对SCR催化剂层12进行吹灰的蒸汽吹灰器11；高温烟气段与尾部烟道段的连通位置处为圆弧形转角结构17。
抽烟气口位于SCR催化剂层12与下级省煤器13之间；下级省煤器13的出口与上级省煤器8的进口之间设置有旁路控制阀9；下级省煤器13的进水口处连通有凝结水泵14。
本发明所述的新型电站锅炉SCR脱硝系统的工作方法包括以下步骤：
空气经空气预热器15加热后分为两部分，其中一部分作为一次风，另一部分作为二次风，一次风、二次风及燃料混合后经燃烧器1进入到炉膛2内燃烧产生高温烟气，所述高温烟气经屏式过热器4、高温过热器5及低温过热器7后与喷氨格栅6喷出的氨气进行混合，然后依次经过低温过热器7、上级省煤器8及整流格栅10后穿过SCR催化剂层12，并在SCR催化剂层12的作用下实现脱硝，脱硝后的烟气分为两路，其中一路经抽烟气口进入到混合集箱16中，另一路经下级省煤器13及空气预热器15后排出，氨气入口管道输出的氨气进入到混合集箱16中，并与混合集箱16中的烟气进行混合后送入喷氨格栅6中，然后经喷氨格栅6喷入高温烟气段内；
下级省煤器13输出的工质经上级省煤器8吸热后进入到水冷壁3中进行吸热。
需要说明的是，本发明在高温过热器5后布置有喷氨格栅6，氨气通过喷氨格栅6喷入高温烟气段后与烟气混合，随后依次经过低温过热器7、上级省煤器8及整流格栅10，使得到达SCR催化剂层12的烟气速度场和氨氮比分布均匀。另外，本发明在SCR催化剂层12左右两侧各等距布置3台蒸汽吹灰器11，对飞灰颗粒进行吹扫，避免产生积灰而造成催化剂孔堵塞，烟气与氨气在SCR催化剂层12的作用下发生反应，将NOx转化为N2，使NOx排放满足工业排放要求。
下级省煤器13的出口与上级省煤器8的进口之间设有旁路控制阀9，以调节进入到上级省煤器8中的凝结水流量，进而控制到达SCR催化剂层12的烟气温度，从而保证在不同负荷下，SCR催化剂层12处的烟气温度维持在最佳的SCR催化剂活性温度范围内。
参考图2，氨气从喷氨入口18进入喷氨格栅6中，喷氨格栅6中各喷氨管沿高度均匀布置，其中，一个混合集箱16对应三支喷氨管，喷氨格栅6中各喷氨出口19沿长度方向均匀布置，且沿高度方向错列布置，使得氨气能够较为均匀的喷入高温烟气段，有利于氨气与烟气混合均匀。
综上所述，本发明能够有效的解决现有SCR脱硝系统流通管道长，成本高，催化剂入口截面速度、氨氮比分布不均等问题，提高了锅炉脱硝效率，同时满足变负荷SCR高效脱氮的要求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (7)

1.一种新型电站锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，包括炉膛(2)、高温烟气段及尾部烟道段；
炉膛(2)的烟气出口经高温烟气段与尾部烟道段相连通，炉膛(2)及高温烟气段均设置有水冷壁(3)，高温烟气段内沿烟气流通的方向依次设置有屏式过热器(4)、高温过热器(5)、喷氨格栅(6)及低温过热器(7)，尾部烟道段内沿烟气流通的方向依次设置有上级省煤器(8)、整流格栅(10)、SCR催化剂层(12)、下级省煤器(13)及空气预热器(15)；
尾部烟道段的侧面设置有抽烟气口，其中，混合集箱(16)的入口与氨气入口管道及所述抽烟气口相连通，混合集箱(16)的出口与喷氨格栅(6)相连通；
空气预热器(15)的出风口分为两路，一路作为一次风与炉膛(2)上的燃烧器(1)相连通，另一路作为二次风与炉膛(2)上的燃烧器(1)相连通，下级省煤器(13)的出口与上级省煤器(8)的进口相连通，上级省煤器(8)的出口与水冷壁(3)连接。
2.根据权利要求1所述的新型电站锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，SCR催化剂层(12)的左右两侧均等间距的布置有若干用于对SCR催化剂层(12)进行吹灰的蒸汽吹灰器(11)。
3.根据权利要求1所述的新型电站锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，抽烟气口位于SCR催化剂层(12)与下级省煤器(13)之间。
4.根据权利要求1所述的新型电站锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，下级省煤器(13)的出口与上级省煤器(8)的进口之间设置有旁路控制阀(9)。
5.根据权利要求1所述的新型电站锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，下级省煤器(13)的进水口处连通有凝结水泵(14)。
6.根据权利要求1所述的新型电站锅炉SCR脱硝系统，其特征在于，高温烟气段与尾部烟道段的连通位置处为圆弧形转角结构(17)。
7.一种权利要求1所述的新型电站锅炉SCR脱硝系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
空气经空气预热器(15)加热后分为两部分，其中一部分作为一次风，另一部分作为二次风，一次风、二次风及燃料混合后经燃烧器(1)进入到炉膛(2)内燃烧产生高温烟气，所述高温烟气经屏式过热器(4)、高温过热器(5)及低温过热器(7)后与喷氨格栅(6)喷出的氨气进行混合，然后依次经过低温过热器(7)、上级省煤器(8)及整流格栅(10)后穿过SCR催化剂层(12)，并在SCR催化剂层(12)的作用下实现脱硝，脱硝后的烟气分为两路，其中一路经抽烟气口进入到混合集箱(16)中，另一路经下级省煤器(13)及空气预热器(15)后排出，氨气入口管道输出的氨气进入到混合集箱(16)中，并与混合集箱(16)中的烟气进行混合后送入喷氨格栅(6)中，然后经喷氨格栅(6)喷入高温烟气段内；
下级省煤器(13)输出的工质经上级省煤器(8)吸热后进入到水冷壁(3)中进行吸热。
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