CN110813048A - 一种烟气脱硝装置及其操控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烟气脱硝装置，包括：烟道、还原剂喷射系统和控制系统。还原剂喷射系统包括：喷枪、气体连接管道、液体连接管道，多个喷枪依序设置在烟道的不同温度区域内：控制系统包含：PLC可编程控制器、流量控制阀、温度传感器、压力传感器，多只流量控制阀分别设置在气体连接管道、液体连接管道上，多只温度传感器和压力传感器设置在烟道的不同温度区域内。本发明还涉及上述装置的操控方法，按照烟气温度每降低75℃～120℃依序设置多个不同温度区域；由PLC可编程控制器根据设定的喷枪工作温度和不同压力下的还原剂流量指令喷枪工作，从而实现脱硝过程的智能化控制和高脱除率。本发明具有脱硝效果好、控制智能化、节能环保等优点。

Description

一种烟气脱硝装置及其操控方法
技术领域
本发明涉及一种烟气脱硝装置，具体涉及一种采用多点多级还原法对烟气实施脱硝的装置，还涉及该装置的操控方法，属于环保设备及应用技术领域。
背景技术
燃气工业窑炉烟气中含有大量的氮氧化物，它是大气的主要污染物之一。氮氧化物在强光作用下会形成光化学污染，排放到大气中常常会形成酸雨，严重危害生态环境。为此，人们采取了各种方法对燃气工业窑炉产生的烟气进行脱硝，其中采用氮还原法脱硝最为普遍。它的优点是工艺简单、投资少。其要点是：在压缩空气作用下，将还原剂（液氨、氨水、尿素溶液）通过气液两相流喷枪雾化后喷到燃气工业窑炉产生的烟气中，还原剂中的氨与烟气中的氮氧化物反应，生成氮气和水，使烟气中的氮氧化物被脱除，从而达到脱硝的目的。现有技术采用氮还原法的脱硝过程存在以下缺陷：一是烟气中适时所需还原剂的量与喷入量不相匹配，无法实时调节，往往形成还原剂有时不足有时过剩；二是由于没有烟气温度和还原剂的跟踪控制设置，所以在烟气温度变化超出脱硝温度区间的情况下不能即时停喷还原剂，造成温度过低失去脱硝效果浪费还原剂、温度过高反而增加氮氧化物的产生；三是喷入还原剂的点排布不合理，无法实现高脱除率和智能控制。因此，有必要对现有的烟气脱硝装置及操控方法作进一步改进提高。
发明内容
为了解决背景技术中氮还原法烟气脱硝过程存在的弊端，本发明提出一种烟气脱硝装置及其操控方法，它将烟气经过的烟道划分成多个不同温度区域，在不同温度区域内设置温度、压力传感器和喷枪，并通过PLC可编程控制器进行实时操控，实现脱硝过程智能控制和氮氧化物的高脱除率。
为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实施：一种烟气脱硝装置，包括：烟道、还原剂喷射系统和控制系统，所述的烟道具有设定长度，其烟气进口与燃气窑炉的烟气出口相连通，烟气出口与烟囱相连通，在所述烟道内按烟气流动产生温降的设定值划分多个不同温度区域；所述还原剂喷射系统包括：喷枪、压缩空气罐、还原剂储存罐、气体连接管道、液体连接管道，所述喷枪为多只，其分别通过气体连接管道和液体连接管道与压缩空气罐、还原剂储存罐相连通，且分别依序设置在所述不同温度区域的烟道中；所述的控制系统包含：PLC可编程控制器、流量控制阀、温度传感器、压力传感器，所述的流量控制阀为多只，其分别设置在压缩空气罐、还原剂储存罐与每只喷枪相连通的气体连接管道和液体连接管道上；所述不同温度区域内都设有所述温度传感器、压力传感器；所述流量控制阀、温度传感器、压力传感器与所述PLC可编程控制器电连接。
进一步地，所述的烟道为“S”型迂回式烟道。
进一步地，所述烟气流动产生温降的设定值设置为75～120℃。
进一步地，所述喷枪喷出的还原剂气流方向与烟气流动方向一致。
进一步地，所述喷枪喷出的还原剂气流方向与烟气流动方向相反。
进一步地，所述烟道的烟气出口与烟囱之间设有流量调节器。
采用上述装置对烟气脱硝的操控方法，其特征在于它包括以下步骤：
步骤1、设置喷枪的工作温度为850℃～1100℃、工作压力为0.4-0.8Mpa；
步骤2、各个温度区域内的温度传感器和压力传感器将测得的温度与压力信息传送给PLC可编程控制器；
步骤3：当某温度区域内的温度在850℃～1100℃内时，PLC可编程控制器指令该温度区域的喷枪工作，同时指令设置在与该区域喷枪相连通的气体连接管道和液体连接管道上的流量控制阀打开，当该温度区域内的烟气温度低于850℃时， PLC可编程控制器指令该温度区域内的喷枪停止工作，同时指令流量控制阀关闭；高温烟气在烟道中向下一温度区域流动并降温，若进入该温度区域内的烟气温度仍高于1100℃，则PLC可编程控制器指令该温度区域内的喷枪停止工作，同时指令与该温度区域内喷枪相连通的气体连接管道和液体连接管道上的流量控制阀关闭，烟气在烟道中继续向下一温度区域流动并降温，直到温度降至850℃～1100℃之间，此时PLC可编程控制器指令该温度区域内的喷枪工作，同时指令与该温度区域内喷枪相连通的气体连接管道和液体连接管道上的流量控制阀打开。
根据工况需要，烟道的烟气出口与烟囱之间设有流量调节器实时调节烟气流量，当流量调节器调节烟气流量减小，则烟道中压力增大，PLC可编程控制器指令设置在气体连接管道和液体连接管道上的流量控制阀按照设定规则调节流量减小；当流量调节器调节烟气流量增大，则烟道中压力减小，PLC可编程控制器指令设置在气体连接管道和液体连接管道上的流量控制阀按照设定规则调节流量增大。
本发明将多个喷枪分别依序设置在顺烟气流动方向不同温度区域的烟道内，且每个喷枪喷出的还原剂气流方向与烟气流动方向一致，喷枪所在区域的烟道内设有温度和压力传感器。在烟道中设置不同温度区域，相邻温度区域之间形成一定的温差，在多个温度区域内多点设置喷枪、温度传感器和压力传感器，在PLC可编程控制器设定喷枪工作温度和不同压力下的还原剂流量值，并通过PLC可编程控制器根据设定的喷枪工作温度和不同压力下还原剂流量指令设置在气体连接管道、液体连接管道上的流量控制阀的流量调节，从而实现脱硝过程的智能化控制和高脱除率。
本发明具有脱硝效果好、控制智能化、节能环保等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图中，1为脱硝室，2烟道，3流量调节器，4为烟囱，5为压缩空气罐，6为还原剂储罐，7、10、13为温度传感器，8、11、14为喷枪，9、12、15为压力传感器，16、17、18、19、20、21为流量控制阀。A、B、C、D、E为格删板，a为烟气入口，b为烟气出口。
具体实施方式
以下结合附图对本脱硝装置作进一步解释说明：
如附图1所示，脱硝室1内设有烟道2，燃炉燃烧产生的烟气从烟气进口a进入烟道2，并绕由格删板A、B、C、D、E构成的S形烟道流向烟气出口b，然后从烟囱4流出；根据烟气流动过程中的温度不断下降的规律，按100℃的温降值依序将烟道2设定成多个不同温度区域；在第一温度区域内设置喷枪8、温度传感器7、压力传感器9，在第二温度区域内设置喷枪11、温度传感器10、压力传感器12，在第三温度区域内设置喷枪14、温度传感器13、压力传感器15；喷枪8、11、14通过气体连接管道、液体连接管道分别与压缩空气罐5和还原剂储罐6相连通，并在喷枪8与压缩空气罐5相连通的气体连接管道上设有流量控制阀18、喷枪11与压缩空气罐5相连通的气体连接管道上设有流量控制阀17、喷枪14与压缩空气罐5相连通的气体连接管道上设有流量控制阀16；喷枪8与还原剂储罐6相连通的液体连接管道上设有流量控制阀20，喷枪11与还原剂储罐6相连通的液体连接管道上设有流量控制阀21，喷枪14与还原剂储罐6相连通的液体连接管道上设有流量控制阀19；喷枪8、11、14喷出的还原剂气流方向可以与烟气流动方向一致，也可以与烟气流动方向相反；流量控制阀16、17、18、19、20、21，温度传感器7、 10、13，压力传感器9、12、15与PLC可编程序控制器电连接；流量调节器3设置在烟气出口b与烟囱4之间，用于调节烟道2的排出量，流量调节器3调节烟气排出量减小，则烟道2中压力增大，PLC可编程控制器指令设置在气体连接管道和液体连接管道上的流量控制阀16、17、18、19、20、21按照设定规则调节流量减小；当流量调节器3调节烟气排出量增大，则烟道2中压力减小，PLC可编程控制器指令设置在气体连接管道和液体连接管道上的流量控制阀16、17、18、19、20、21按照设定规则调节流量增大。
上述装置对烟气脱硝的操控方法如下：首先设定喷枪的工作温度为850℃～1100℃，工作压力为0.4-0.8Mpa。
实施例一：
温度传感器7测得烟道2中第一温度区域内的烟气温度为1300℃时，PLC可编程控制器指令流量控制阀18、20关闭，喷枪8不工作；随着烟气流动产生温降使温度传感器10测得烟气温度为1200℃时，烟气进入第二温度区域，PLC可编程控制器指令流量控制阀17、21关闭，喷枪11不工作；随着烟气流动继续产生温降使温度传感器13测得烟气温度为1100℃时，烟气进入第三温度区域，PLC可编程控制器指令流量控制阀16、19打开，喷枪14工作，同时PLC可编程控制器根据压力传感器15测得的压力值指令流量控制阀16、19按压力大时流量减小、压力小时流量增大的设定规则对还原剂流量进行适时调节。
实施例二：
温度传感器7测得烟道2中第一温度区域内的烟气温度为1200℃时，PLC可编程控制器指令流量控制阀18、20关闭，喷枪8不工作；随着烟气流动产生温降使温度传感器10测得烟气温度为1100℃时，烟气进入第二温度区域，PLC可编程控制器指令流量控制阀17、21打开，喷枪11工作，同时PLC可编程控制器根据压力传感器12测得的压力值指令流量控制阀7、21按压力大流量减小、压力小流量增大的设定规则对还原剂流量进行适时调节；随着烟气流动继续产生温降使温度传感器13测得烟气温度为900℃时，烟气进入第三温度区域，PLC可编程控制器指令流量控制阀16、19打开，喷枪14工作，同时PLC可编程控制器根据压力传感器15测得的压力值指令流量控制阀7、21按压力大流量减小、压力小流量增大的设定规则对还原剂流量进行适时调节。
实施例三：
温度传感器7测得烟道2中第一温度区域内的烟气温度为1100℃，PLC可编程控制器指令流量控制阀18、20打开，喷枪8工作，同时PLC可编程控制器根据压力传感器9测得的压力值指令流量控制阀18、20按压力大流量减小、压力小流量增大的设定规则对还原剂流量进行适时调节；随着烟气流动产生温降使温度传感器10测得烟气温度为1000℃时，烟气进入第二温度区域，PLC可编程控制器指令流量控制阀17、21打开，喷枪11工作，同时PLC可编程控制器根据压力传感器12测得的压力值指令流量控制阀7、21按压力大流量减小、压力小流量增大的设定规则对还原剂流量进行适时调节；随着烟气流动继续产生温降使温度传感器13测得烟气温度为900℃时，烟气进入第三温度区域，PLC可编程控制器指令流量控制阀16、19打开，喷枪14工作，同时PLC可编程控制器根据压力传感器15测得的压力值指令流量控制阀7、21按压力大流量减小、压力小流量增大的设定规则对还原剂流量进行适时调节。
实施例四：
温度传感器7测得烟道2中第一温度区域内的烟气温度为1000℃，PLC可编程控制器指令流量控制阀18、20打开，喷枪8工作，同时PLC可编程控制器根据压力传感器9测得的压力值指令流量控制阀18、20按压力大流量减小、压力小流量增大的设定规则对还原剂流量进行适时调节；随着烟气流动产生温降使温度传感器10测得烟气温度为900℃时，烟气进入第二温度区域，PLC可编程控制器指令流量控制阀17、21打开，喷枪11工作，同时PLC可编程控制器根据压力传感器12测得的压力值指令流量控制阀17、21按压力大流量减小、压力小流量增大的设定规则对还原剂流量进行适时调节，随着烟气流动继续产生温降使温度传感器10测得烟气温度为850℃时，PLC可编程控制器指令流量控制阀17、21关闭，喷枪11停止工作。
实施例五：
温度传感器7测得烟道2中第一温度区域内的烟气温度为900℃，PLC可编程控制器指令流量控制阀18、20打开，喷枪8工作，同时PLC可编程控制器根据压力传感器9测得的压力值指令流量控制阀18、20按压力大流量减小、压力小流量增大的设定规则对还原剂流量进行适时调节；随着烟气流动继续产生温降使温度传感器7测得烟气温度为小于850℃时，PLC可编程控制器指令流量控制阀18、20关闭，喷枪8停止工作，喷枪11、14不工作。

Claims (8)

1.一种烟气脱硝装置，包括：烟道、还原剂喷射系统和控制系统，所述的烟道具有设定长度，其烟气进口与燃气窑炉的烟气出口相连通，烟气出口与烟囱相连通；所述还原剂喷射系统包括：喷枪、压缩空气罐、还原剂储存罐、气体连接管道、液体连接管道，所述喷枪为多只，其分别通过气体连接管道和液体连接管道与压缩空气罐、还原剂储存罐相连通，其特征在于：
所述的烟道按烟气流动产生温降的设定值划分多个不同温度区域；
所述喷枪为多个，其分别依序设置在所述多个不同温度区域的烟道中；
所述的控制系统包含：PLC可编程控制器、流量控制阀、温度传感器、压力传感器；
所述的流量控制阀为多只，其分别设置在压缩空气罐、还原剂储存罐与每只喷枪相连通的气体连接管道和液体连接管道上；
所述不同温度区域内都设有所述温度传感器、压力传感；
所述流量控制阀、温度传感器、压力传感器与所述PLC可编程控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种烟气脱硝装置，其特征在于：所述的烟道为“S”型迂回式烟道。
3.根据权利要求1所述的一种烟气脱硝装置，其特征在于：所述烟气流动产生温降的设定值设置为75～120℃。
4.根据权利要求1所述的一种烟气脱硝装置，其特征在于：所述喷枪喷出的还原剂气流方向与烟气流动方向一致。
5.根据权利要求1所述的一种烟气脱硝装置，其特征在于：所述喷枪喷出的还原剂气流方向与烟气流动方向相反。
6.根据权利要求1所述的一种烟气脱硝装置，其特征在于：所述烟道的烟气出口与烟囱之间设有流量调节器。
7.采用如权利要求1所述装置的操控方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤1、设置喷枪的工作温度为850℃～1100℃、工作压力为0.4-0.8Mpa；
步骤2、各个温度区域内的温度传感器和压力传感器将测得的温度与压力信息传送给PLC可编程控制器；
步骤3：当某温度区域内的温度在850℃～1100℃内时，PLC可编程控制器指令该温度区域的喷枪工作，同时指令与该区域喷枪相连通的气体连接管道和液体连接管道上的流量控制阀打开，当该温度区域内的烟气温度低于850℃时， PLC可编程控制器指令该温度区域内的喷枪停止工作，同时指令流量控制阀关闭；高温烟气在烟道中向下一温度区域流动并降温，若进入该温度区域内的烟气温度仍高于1100℃，则PLC可编程控制器指令该温度区域内的喷枪停止工作，同时指令与该温度区域内喷枪相连通的气体连接管道和液体连接管道上的流量控制阀关闭，烟气在烟道中继续向下一温度区域流动并降温，直到温度降至850℃～1100℃之间，此时PLC可编程控制器指令该温度区域内的喷枪工作，同时指令与该温度区域内喷枪相连通的气体连接管道和液体连接管道上的流量控制阀打开。
8.采用如权利要求6所述装置的操控方法，其特征在于：根据工况需要，烟道的烟气出口与烟囱之间设置的流量调节器实时调节烟气流量，当流量调节器调节烟气流量减小，则烟道中压力增大，PLC可编程控制器指令设置在气体连接管道和液体连接管道上的流量控制阀按照设定规则调节流量减小；当流量调节器调节烟气流量增大，则烟道中压力减小，PLC可编程控制器指令设置在气体连接管道和液体连接管道上的流量控制阀按照设定规则调节流量增大。
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