CN110645584A - 一种全工况烟气脱硝系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全工况烟气脱硝系统，属于脱硝技术领域，其结构包括：二次风混风脱硝系统、SNCR系统、锅炉、旋风分离器、上级省煤器、SCR反应器、下级省煤器，其中：所述二次风混风脱硝系统与锅炉连接，所述SNCR系统布置在锅炉与旋风分离器之间，所述上级省煤器、下级省煤器之间设有SCR反应器。本发明可对各种锅炉负荷下的烟气中的氮氧化物进行处理，且脱硝效率高，系统运行稳定。

Description

一种全工况烟气脱硝系统
技术领域
本发明属于脱硝系统领域，尤其涉及一种全工况烟气脱硝系统。
背景技术
目前对于氮氧化物的处理，本领域主流的处理技术包括：低氮燃烧技术、SNCR技术、SCR技术、氧化法技术。低氮燃烧技术影响锅炉效率约1～2%。SNCR脱硝技术运行温度要求850℃～1150℃，温度低后脱硝效率降低，易造成氨逃逸。SCR脱硝技术催化剂的运行温度为300℃～400℃（目前有低温催化剂运行温度可低到180℃，但是其要求无SO2、烟尘），温度低后易生成硫酸氨铵，造成催化剂失效。锅炉低负荷运行时，温度偏低，SNCR和SCR脱硝技术均存在不符合运行温度区间，脱硝效率降低的情况。氧化法脱硝技术，由于生成的亚硝酸盐和硝酸盐后续处理成本特别高，多数项目无后续处理，造成二次污染。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种采用SNCR、SCR以及二次风混风脱硝相结合的方式对循环流化床锅炉烟气进行处理的全工况烟气脱硝系统，脱硝效率高、运行稳定。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种全工况烟气脱硝系统，包括：二次风混风脱硝系统、SNCR系统、锅炉、旋风分离器、上级省煤器、SCR反应器、下级省煤器，其中：所述二次风混风脱硝系统与锅炉连接，所述SNCR系统布置在锅炉与旋风分离器之间，所述上级省煤器、下级省煤器之间设有SCR反应器。
进一步优选的，所述二次风混风脱硝系统包括空气或热风管道、压缩空气支管道、稀氨水支管道、风机、电加热器、雾化喷枪、氨蒸发器、氨气喷枪，所述空气或热风管道连接氨蒸发器底部，所述空气或热风管道上依次设置有风机和电加热器，所述压缩空气支管道和稀氨水支管道连接雾化喷枪，所述雾化喷枪连接氨蒸发器，所述氨蒸发器通过管道连接氨气喷枪，所述氨气喷枪伸入锅炉的二次风管道内。
进一步优选的，所述氨气喷枪的喷嘴采用空气帽结构。
进一步优选的，所述SNCR系统包括压缩空气管道、稀氨水管道、稀氨水泵、扰流喷枪，所述稀氨水管道上设置有稀氨水泵，所述压缩空气管道和稀氨水管道连接扰流喷枪，所述扰流喷枪伸入锅炉与旋风分离器的连接烟道内部，所述压缩空气管道、稀氨水管道又分别连接压缩空气支管道、稀氨水支管道。
进一步优选的，所述扰流喷枪上设有2个或多个喷嘴，所述喷嘴为顺烟气流向布置。
进一步优选的，所述压缩空气管道、稀氨水管道、压缩空气支管道、稀氨水支管道上均设有调节阀和流量计。
进一步优选的，所述上级省煤器与SCR反应器连接的烟道上设置有进口烟道膨胀节、导流叶片。
进一步优选的，所述SCR反应器内从上到下依次设置有初滤网、整流格栅、声波吹灰器、催化剂。
进一步优选的，所述初滤网为网状结构，采用304材质，布置于整流格栅上部100～200mm位置。
进一步优选的，所述SCR反应器与下级省煤器连接处设置有烟道膨胀节。
进一步优选的，所述全工况烟气脱硝系统可根据锅炉负荷情况，通过PLC/DCS自动控制。
本发明还提供了，一种全工况烟气脱硝处理工艺，其包括以下处理步骤：
a. 锅炉启动及低负荷运行时（此时旋风分离器前温度低于850℃，氮氧化物原始浓度较低），通过二次风混风脱硝系统，向二次风管道内喷入蒸发后的氨气，借助二次风的混合均布，氨气与烟气中的氮氧化物反应，对烟气进行还原处理；
b.锅炉正常负荷运行时（此时旋风分离器前温度在850℃～1150℃，符合SNCR脱硝需求温度），烟气通过SNCR脱硝系统，由扰流喷枪向烟气中喷入氨水，借助旋风分离器的湍流，氨水迅速与烟气混合后蒸发为氨气，氨气与烟气中的氮氧化物反应，对烟气进行还原处理；
c.锅炉满负荷运行时（此时旋风分离器前温度在850℃～1150℃，上级省煤器后温度在300℃～400℃，符合SNCR脱硝、SCR脱硝需求温度，氮氧化物原始浓度高），烟气经SNCR脱硝系统初步还原处理后，入到SCR反应器中，在催化剂作用下，与前端SNCR系统喷出的过量氨气混合反应，去除烟气中氮氧化物。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果在于：
1、本发明提供的一种全工况烟气脱硝系统，可对各种温度下的烟气中的氮氧化物进行处理，且脱硝效率高，系统运行稳定。
、本发明提供的一种全工况烟气脱硝系统，在锅炉启动以及低负荷运行时，烟气温度达不到其他脱硝工艺的反应条件，可通过二次风混风脱硝系统进行烟气处理，从锅炉启动到满负荷运行，均能对烟气进行处理，实现全工况脱硝。
、本发明提供的一种全工况烟气脱硝系统，可降低传统脱硝工艺中还原剂的消耗，延长催化剂的使用寿命，减少氨逃逸对后端锅炉设备的影响，避免传统脱硝系统的不达标风险，有效减少排入大气中的氮氧化物。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图；
其中：1为压缩空气管道；2为压缩空气支管道；3为稀氨水管道；4为稀氨水支管道；5为稀氨水泵；6为空气或热风管道；7为风机；8为电加热器；9为氨蒸发器；10为雾化喷枪；11为氨气喷枪；12为锅炉；13为扰流喷枪；14为旋风分离器；15为上级省煤器；16为进口烟道膨胀节；17为导流叶片；18为初滤网；19为整流格栅；20为声波吹灰器；21为SCR反应器；22为催化剂；23为烟道膨胀节；24为下级省煤器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例一
如图1所示，一种全工况烟气脱硝系统，包括：二次风混风脱硝系统、SNCR系统、锅炉12、旋风分离器14、上级省煤器15、SCR反应器21、下级省煤器24，其中：所述二次风混风脱硝系统与锅炉12连接，所述SNCR系统布置在锅炉12与旋风分离器14之间，所述上级省煤器15、下级省煤器24之间设有SCR反应器21。
所述二次风混风脱硝系统包括空气或热风管道6、压缩空气支管道2、稀氨水支管道4、风机7、电加热器8、雾化喷枪10、氨蒸发器9、氨气喷枪11，所述空气或热风管道6连接氨蒸发器9底部，所述空气或热风管道6上依次设置有风机7和电加热器8，所述压缩空气支管道2和稀氨水支管道4连接雾化喷枪10，所述雾化喷枪10连接氨蒸发器9，所述氨蒸发器9通过管道连接氨气喷枪11，所述氨气喷枪11伸入锅炉12的二次风管道内，所述氨气喷枪11的喷嘴采用空气帽结构。
所述SNCR系统包括压缩空气管道1、稀氨水管道3、稀氨水泵5、扰流喷枪13，所述稀氨水管道3上设置有稀氨水泵5，所述压缩空气管道1和稀氨水管道3连接扰流喷枪13，所述扰流喷枪13伸入锅炉12与旋风分离器14的连接烟道内部，所述压缩空气管道1、稀氨水管道3又分别连接压缩空气支管道2、稀氨水支管道4。所述扰流喷枪13上设有2个或多个喷嘴，喷嘴为顺烟气流向布置。
所述压缩空气管道1、稀氨水管道3、压缩空气支管道2、稀氨水支管道4上均设有调节阀和流量计。
所述上级省煤器15与SCR反应器21连接的烟道上设置有进口烟道膨胀节16、导流叶片17。
所述SCR反应器21内从上到下依次设置有初滤网18、整流格栅19、声波吹灰器20、催化剂22，所述初滤网18为网状结构，采用304材质，布置于整流格栅19上部100～200mm位置。
所述SCR反应器21与下级省煤器24连接处设置有烟道膨胀节23。
所述全工况烟气脱硝系统可根据锅炉负荷情况，通过PLC/DCS自动控制。
一种全工况烟气脱硝处理工艺，其包括以下处理步骤：
锅炉正常负荷运行时（炉膛出口与旋风分离器前烟温850℃～1150℃），由稀氨水泵将10～20%浓度的氨水输送到扰流喷枪，在氨水输送管道上设置有氨水调节阀和氨水流量计，用于控制进入SNCR系统的氨水流量，压缩空气通过压缩空气管道输送到扰流喷枪，用于雾化稀氨水，在压缩空气管道上设置有压缩空气调节阀和压缩空气流量计，可根据氨水的流量调节压缩空气的流量。稀氨水和压缩空气在扰流喷枪内部混合，再由扰流喷枪喷射进旋风分离器前的烟道内，扰流喷枪上设置有2个或多个喷嘴，顺烟气流向喷射氨水，喷出的氨水雾滴直径在50-150μm。雾化后的氨水与烟气接触后瞬间气化为氨气，氨气与烟气在旋风分离器内混合反应，将烟气中氮氧化物还原为氮气和水。
锅炉满负荷运行时（旋风分离器前温度在850℃～1150℃，上级省煤器后温度在300℃～400℃，氮氧化物原始浓度高），前端SNCR系统正常运行，经初次脱硝的烟气携带着SNCR系统过量的氨气进入到SCR系统中，由上级省煤器出来经过进口烟道后进入到SCR反应器，在进口烟道上设置有进口烟道膨胀节，进口烟道膨胀节的数量根据工程实际工况确定，在进口烟道的弯头处设置有导流叶片，导流叶片的数量及布置形式由CFD模拟后确定，在SCR反应器的上部设置有初滤网，烟气经过初滤网，大块的粉尘被拦截后，烟气进入整流格栅，经整流均布后进入到催化剂，氨气与烟气中的氮氧化物在催化剂的作用下反应，将烟气中氮氧化物还原为氮气和水，催化剂的数量和层数根据锅炉烟气中的氮氧化物原始浓度确定，在每层催化剂的上方布置有声波吹灰器，声波吹灰器定时对附着在催化剂上面的烟尘进行清除，防止烟尘在催化剂表面附着堵塞催化剂，经处理后的烟气从SCR反应器下部出，进入到下级省煤器，在SCR反应器与省煤器之间设置有烟道膨胀节，用于调节SCR反应器与省煤器间的热膨胀。
锅炉启动及低负荷运行时（旋风分离器前温度低于850℃，氮氧化物原始浓度较低），由稀氨水泵将10～20%浓度的氨水输送到雾化喷枪，在氨水输送管道上设置有氨水调节阀和氨水流量计，用于控制进入二次风混风脱硝系统的氨水流量，压缩空气通过压缩空气管道输送到雾化喷枪，用于雾化稀氨水，在压缩空气管道上设置有压缩空气调节阀和压缩空气流量计，可根据氨水的流量调节压缩空气的流量，空气或热风由热风风机送入电加热器，再由电加热器将空气或热风加热至250℃～300℃后进入至氨蒸发器，稀氨水和压缩空气在雾化喷枪内部混合，再由雾化喷枪喷射进氨蒸发器内，在氨蒸发器内，雾化氨水被瞬间气化并稀释为2%～5%的氨气，稀氨气由管道进入氨气喷枪，再由氨气喷枪喷射到锅炉的二次风管道内部，借助二次风的混合均布，氨气进入到炉膛内与烟气中的氮氧化物反应，将烟气中氮氧化物还原为氮气和水。
除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，不应以此限制本发明的范围，即凡是依本发明的权利要求书及本发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，均应仍属本发明专利涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种全工况烟气脱硝系统，包括：二次风混风脱硝系统、SNCR系统、锅炉、旋风分离器、上级省煤器、SCR反应器、下级省煤器，其特征在于：所述二次风混风脱硝系统与锅炉连接，所述SNCR系统布置在锅炉与旋风分离器之间，所述上级省煤器、下级省煤器之间设有SCR反应器；
所述二次风混风脱硝系统包括空气或热风管道、压缩空气支管道、稀氨水支管道、风机、电加热器、雾化喷枪、氨蒸发器、氨气喷枪，所述空气或热风管道连接氨蒸发器底部，所述空气或热风管道上依次设置有风机和电加热器，所述压缩空气支管道和稀氨水支管道连接雾化喷枪，所述雾化喷枪连接氨蒸发器，所述氨蒸发器通过管道连接氨气喷枪，所述氨气喷枪伸入锅炉的二次风管道内；
所述SNCR系统包括压缩空气管道、稀氨水管道、稀氨水泵、扰流喷枪，所述稀氨水管道上设置有稀氨水泵，所述压缩空气管道和稀氨水管道连接扰流喷枪，所述扰流喷枪伸入锅炉与旋风分离器的连接烟道内部，所述压缩空气管道、稀氨水管道又分别连接压缩空气支管道、稀氨水支管道。
2.根据权利要求1所述的一种全工况烟气脱硝系统，其特征在于：所述氨气喷枪的喷嘴采用空气帽结构。
3.根据权利要求1所述的一种全工况烟气脱硝系统，其特征在于：所述扰流喷枪上设有2个或多个喷嘴，所述喷嘴为顺烟气流向布置。
4.根据权利要求1所述的一种全工况烟气脱硝系统，其特征在于：所述压缩空气管道、稀氨水管道、压缩空气支管道、稀氨水支管道上均设有调节阀和流量计。
5.根据权利要求1所述的一种全工况烟气脱硝系统，其特征在于：所述上级省煤器与SCR反应器连接的烟道上设置有进口烟道膨胀节、导流叶片。
6.根据权利要求1所述的一种全工况烟气脱硝系统，其特征在于：所述SCR反应器内从上到下依次设置有初滤网、整流格栅、声波吹灰器、催化剂。
7.根据权利要求6所述的一种全工况烟气脱硝系统，其特征在于：所述初滤网为网状结构，采用304材质，布置于整流格栅上部100～200mm位置。
8.根据权利要求1所述的一种全工况烟气脱硝系统，其特征在于：所述SCR反应器与下级省煤器连接处设置有烟道膨胀节。
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