CN111068516B - 多元强化耦合智能调控防止高粘性灰在催化剂表面沉积的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多元强化耦合智能调控防止高粘性灰在催化剂表面沉积的系统及方法，包括依次设置在静电除尘器出口至SCR脱硝反应器间烟道中的烟气热循环利用子系统、颗粒调质改性子系统、多场均布滤尘子系统、催化剂物理再生子系统，所述烟气热循环利用子系统、颗粒调质改性子系统、多场均布滤尘子系统、催化剂物理再生子系统分别与智能调控平台相连。本发明通过颗粒调质改性、多场均布滤尘、催化剂物理再生等多元手段，以低成本稳定高效为寻优目标，耦合智能化调控全流程优化控制，实现高粘性灰源头减排‑迁移过程脱除‑物理再生清除等全流程多手段匹配优化控制，在防止高粘性灰在催化剂表面沉积的同时，低成本实现SCR脱硝系统安全高效运行。
Description
技术领域
本发明属于大气污染物治理技术领域，具体地说是涉及多元强化耦合智能调控防止高粘性灰在催化剂表面沉积的系统及方法。
背景技术
我国钢铁行业在烧结烟气脱硝方面主要采用的方法是选择性催化还原(SCR)技术和活性焦两种。活性炭(焦)工艺在多污染物协同去除方面具有优势，国内已有企业采用活性炭(焦)工艺进行了烧结脱硫脱硝一体化处理，但存在对前端烧结工段工况要求高、运行操作要求严及投资运行成本高等问题。因此，我国目前最常用的脱硝技术是SCR脱硝。日本、韩国等采用烟气加热的SCR技术，在前端原烟气控制良好、工况稳定的条件下实现排放浓度小180mg/m3。然而，烧结机烟气温度低(120～180℃)、粉尘性质特殊，需要引入热风炉的高温烟气进行升温，使烟气温度达到SCR脱硝系统最佳温度窗口(300～400℃)；烧结烟气与高温烟气接触混合，会导致烟气中的颗粒物粘性增强进而粘附堆积在催化剂表面，出现催化剂孔道堵塞、压差过大等问题。
中国专利CN102698597通过在SCR脱硝系统前布置滤网对粒径4厘米以上的灰尘颗粒进行拦截可以减少烟气中颗粒物堆积在催化剂表面。但该技术具有以下不足：对较细颗粒物的拦截效果差，采用振打装置进行清灰对滤网损坏大；没有采取后续措施对未拦截下的细颗粒物进行处理，未拦截下的细颗粒物仍然会粘附堆积在催化剂上，使催化剂活性下降。
中国专利CN106215696在催化剂上方设置冲洗管，利用水对堵塞物进行冲洗清理，能够有效减少催化剂表面的灰堆积现象。但也具有一定的不足：水进行冲刷清洗有可能导致催化剂的水中毒，使催化剂活性下降。
因此，针对现有技术的不足，亟需开展一种高效稳定、简便、低成本防止催化剂表面细颗粒物沉积的新的系统和方法。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足，本发明提供了多元强化耦合智能调控防止高粘性灰在催化剂表面沉积的系统及方法，耦合智能调控源头减少高粘灰的产生，联合颗粒调质改性、多场均布滤尘、催化剂物理再生等多元手段，能够有效防止高粘性灰在催化剂表面沉积，低成本实现SCR脱硝反应器(SCR脱硝系统)安全稳定高效运行。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种多元强化耦合智能调控防止高粘性灰在催化剂表面沉积的系统，所述系统包括智能调控平台、烟气热循环利用子系统、颗粒调质改性子系统、多场均布滤尘子系统、催化剂物理再生子系统，所述烟气热循环利用子系统、颗粒调质改性子系统、多场均布滤尘子系统、催化剂物理再生子系统依次设置在静电除尘器出口至SCR脱硝反应器间的烟道中，所述烟气热循环利用子系统布置于静电除尘器出口下游烟道，所述智能调控平台与烟气热循环利用子系统、颗粒调质改性子系统、多场均布滤尘子系统、催化剂物理再生子系统相连接。
作为优选，所述烟气热循环利用子系统包括热循环利用装置、热风炉、温度传感器和高-低温烟气均混装置，所述热循环利用装置布置于静电除尘器下游烟道和SCR脱硝反应器出口烟道之间，所述高-低温烟气均混装置布置于热循环利用装置下游烟道，将热风炉产生的高温烟气和经热循环利用装置换热后的低温烟气混合，以满足SCR脱硝反应器催化剂运行温度要求(300～400℃)；所述温度传感器分别布置于热循环利用装置入口，原烟气侧热循环利用装置出口与高-低温烟气均混装置之间，高-低温烟气均混装置出口，热风炉出口烟道，SCR脱硝反应器出口烟道和净烟气侧热循环利用装置出口烟道；所述热风炉，温度传感器分别与智能调控平台相连。
所述热循环利用装置通过增加轴向密封片、径向密封和旁路密封片的数量，有效减小间隙面积，降低原烟气侧向净烟气侧的泄露，增加热循环利用装置的密封性；作为优选，设置热循环利用装置吹灰系统，根据热循环利用装置压降变化实时清除积灰。
作为优选，所述高-低温烟气均混装置沿着烟气流向设有中间支流烟气通道、左侧支流烟气通道和右侧支流烟气通道，所述中间支流烟气通道平行于烟气流向布置，左右两侧支流烟气通道与中间支流烟气通道所成角度为45°～60°；高-低温烟气均混装置侧面有一垂直于烟道的高温烟气支流通道；所述高温烟气支流通道入口处布置均布格栅。
作为优选，所述热风炉布置于热循环利用装置下游烟道，通过烟气管道与热循环利用装置侧面高温烟气支流通道相连接，实现热风炉的高温烟气至高-低温烟气均混装置的导入。
作为优选，所述颗粒调质改性子系统包括压缩空气储罐、团聚调质储罐、文丘里管、旋流喷嘴，所述压缩空气储罐顺次与文丘里管、旋流喷嘴相连通，压缩空气储罐与文丘里管相连接的管道上设有第一调节阀，所述团聚调质储罐与文丘里管相连通；所述旋流喷嘴布置于高-低温烟气均混装置下游1.0～2.0m的烟道内，喷射角度为30°～45°。
所述文丘里管将团聚调质剂与压缩空气混合，使团聚调质剂在压缩空气作用下分散成细颗粒经旋流喷嘴旋转进入烟道，增加团聚调质剂覆盖面积，提高其利用率。
所述旋流喷嘴喷射团聚调质剂与混合烟气逆向接触，喷射角度优选为30°～45°；为保证团聚调质剂与烟气均匀混合，增大团聚调质剂与高粘性灰有足够的团聚调质时间，优选旋流喷嘴布置于高-低温烟气均混装置下游1.0～2.0m处。
作为优选，所述多场均布滤尘子系统包括多场均布滤尘装置、多场均布滤尘清灰装置和灰斗，所述多场均布滤尘装置布置于颗粒调质改性子系统下游的水平烟道；借助多场均布滤尘装置表面的毛刺和网格拦截团聚长大的颗粒物，减少进入催化剂层的颗粒物浓度，同时装置表面的网格可以促进脱硝系统前方烟道流场，氮氧化物、颗粒物等污染物浓度，温度场等多场均布，有助于提高脱硝效率，避免首层催化剂局部流速过大受力不均导致的磨损和过量积灰。
所述灰斗布置于多场均布滤尘装置上游烟道下壁面，距金属网格0.2～0.5m处；
所述多场均布滤尘清灰装置由压缩空气管道和清灰喷嘴构成，布置于多场均布滤尘装置下游烟道上壁面0.2～0.3m处，清灰时所述清灰喷嘴与金属过滤织网成5°～10°。
作为优选，所述多场均布滤尘装置布置包括金属过滤织网、第一金属框架和第二金属框架，所述金属过滤织网安装在第一金属框架与第二金属框架之间；所述金属过滤织网布置角度为80°～85°；
作为优先，所述金属过滤织网为可拆卸式，金属过滤织网表面孔为圆形或菱形，织网截面流速4～6m/s；金属过滤织网表面带有毛刺，增大烟气中高粘性团聚颗粒与金属丝表面的接触面积和接触时间，提升团聚颗粒的拦截效果；所述第一金属框架与第二金属框架之间通过螺纹连接。金属过滤织网安装于两面金属框架夹层中，通过在金属框架四角加装螺钉，实现金属过滤织网的夹紧。
作为优选，每隔8～10h开启多场均布滤尘清灰装置，加快金属织网上的颗粒物脱落至灰斗，并定期清理灰斗中颗粒物。
作为优选，所述催化剂物理再生子系统包括物理再生介质储罐、再生介质喷射分散装置和压力传感器，所述再生介质喷射分散装置等间距布置于每层催化剂上方，再生介质喷射分散装置与催化剂表面距离为0.2～0.5m；所述再生介质喷射分散装置与物理再生介质储罐相连通，再生介质喷射分散装置与物理再生介质储罐相连的管道上设有第二调节阀；所述压力传感器布置于每层催化剂入口和SCR脱硝反应器出口。
所述智能化调控平台包括优化调控模块，所述优化调控模块基于催化剂压降调控关键参数模型和热循环利用装置最佳运行参数模型实现系统的低压降和低成本安全高效运行。催化剂压降调控关键参数模型和热循环利用装置最佳运行参数模型的构建主要包括以下步骤：
所述模型的构建主要包括以下步骤：
1)基于在线和历史数据，建立涵盖热风炉负荷、多断面多装置(热风炉、热循环利用装置、SCR脱硝系统等)进出口烟气参数(烟气温度、烟气流量、颗粒物浓度等)及每一层催化剂压降等的运行参数数据库；
2)基于参数数据库，利用机器学习和大数据分析技术实时寻找优化催化剂层压降与热风炉出口烟气温度、颗粒物浓度及团聚调质剂喷射量等参数的关系，获得催化剂压降调控关键参数模型；
3)基于参数数据库，利用机器学习和大数据分析技术，寻找优化脱硝效率与热风炉负荷、出口烟气量、烟气温度，热循环利用装置出入口烟气温度、烟气量，脱硝系统入口烟气量、烟气温度等参数的关系，获得热循环利用装置最佳运行参数模型；
4)利用催化剂压降调控关键参数模型，当各层催化剂压降超过上限值时启动催化剂物理再生子系统，清除催化剂层积灰；
5)当静电除尘器出口颗粒物浓度达到一定值时启动颗粒调质改性子系统从源头减少积灰；
6)当脱硝系统的入口烟温达到脱硝效率最佳运行范围时，卡边控制热循环利用装置运行参数，实现烟气热循环利用和热风炉燃料消耗最低。
本发明提供的多元强化耦合智能调控防止高粘性灰在催化剂表面沉积的方法在于：烧结烟气经静电除尘器净化后，与热风炉出口的高温烟气混合升温以满足催化剂运行烟温要求，热风炉出口的烟气温度较高(700～900℃)，会导致烟气中颗粒物变性进而粘性增大，随烟气进入催化剂层，进而在催化剂表面沉积，为防止高粘性灰在催化剂表面的沉积，采用烟温智能调控、颗粒调质改性、多场均布滤尘、催化剂物理再生等多元手段，以低成本稳定高效为寻优目标，耦合智能化调控全流程优化控制，实现高粘性灰源头减排-迁移过程脱除-物理再生清除等全流程多手段匹配优化控制，在有效防止高粘性灰在催化剂表面沉积的同时，低成本实现SCR脱硝系统安全稳定高效运行。其中，所述颗粒调质改性子系统利用团聚调质剂与压缩空气混合，使团聚调质剂在压缩空气作用下分散成细颗粒经旋流喷嘴旋转进入烟道，增加团聚调质剂覆盖面积，强化上游烟气中高粘性灰的团聚长大，同时便有下游多场均布滤尘子系统清除；所述多场均布滤尘装置借助其表面的毛刺和网格拦截团聚长大的颗粒物，减少进入催化剂层的颗粒物浓度，同时装置表面的网格可以促进脱硝系统前方烟道流场，氮氧化物、颗粒物等污染物浓度，温度场等多场均布，有助于提高脱硝效率，避免首层催化剂局部流速过大受力不均导致的磨损和过量积灰；最后在每一层催化剂上方布置催化剂物理再生装置，向催化剂通道中喷射高熔点无粘性的硬质粉煤灰改性颗粒物，清除催化剂表面沉积的颗粒物。本发明通过使烟气中的高粘性细颗粒物团聚长大后，利用拦截织网除去团聚颗粒物以及对催化剂表面进行冲刷，能够有效减少飞灰在催化剂表面的粘附堆积，防止催化剂通道搭桥堵塞。同时基于智能调控模块中催化剂压降调控关键参数模型，当各层催化剂压降超过上限值时启动催化剂物理再生子系统，清除催化剂层积灰；当静电除尘器出口颗粒物浓度达到一定值时启动颗粒调质改性子系统从源头减少积灰实现系统的低压降和低成本安全高效运行；利用智能调控平台中的热循环利用装置最佳运行参数模型，根据脱硝系统的入口烟温达到脱硝效率最佳运行范围时，卡边控制热循环利用装置运行参数，实现烟气热循环利用和热风炉燃料消耗最低，同时避免烟温过高导致烟气颗粒的变性为高粘度灰，降低催化剂表面高粘灰的沉积风险。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
1.采用颗粒调质改性、多场均布滤尘、催化剂物理再生等多元手段，以低成本稳定高效为寻优目标，耦合智能化调控全流程优化控制，实现高粘性灰源头减排-迁移过程脱除-物理再生清除等全流程多手段匹配优化控制，在防止高粘性灰在催化剂表面沉积的同时，低成本实现SCR脱硝系统安全高效运行。
2.本发明设置了烟气热循环利用子系统，并结合智能化调控平台的热循环利用装置最佳运行参数模型，根据脱硝系统的入口烟温达到脱硝效率最佳运行范围时，卡边控制热循环利用装置运行参数，实现烟气热循环利用和热风炉燃料消耗最低，同时避免烟温过高导致烟气颗粒的变性为高粘度灰，降低催化剂表面高粘灰的沉积风险。
3.本发明中设置了颗粒调质改性子系统，强化上游烟气中高粘性灰的团聚长大，同时便有下游多场均布滤尘子系统清除；同时设置了多场均布滤尘装置借助其表面的毛刺和网格拦截团聚长大的颗粒物，减少进入催化剂层的颗粒物浓度，同时装置表面的网格可以促进脱硝系统前方烟道流场，氮氧化物、颗粒物等污染物浓度，温度场等多场均布，有助于提高脱硝效率，避免首层催化剂局部流速过大受力不均导致的磨损和过量积灰；基于智能调控模块中催化剂压降调控关键参数模型，当各层催化剂压降超过上限值时启动催化剂物理再生子系统，清除催化剂层积灰；当静电除尘器出口颗粒物浓度达到一定值时启动颗粒调质改性子系统从源头减少积灰实现系统的低压降和低成本安全高效运行。
4.本发明通过在每一层催化剂上方布置催化剂物理再生装置，向催化剂通道中喷射高熔点无粘性的硬质粉煤灰改性颗粒物，清除催化剂表面沉积的颗粒物，能够有效带走粘附堆积在催化剂表面的高粘性细颗粒物，防止催化剂通道搭桥堵塞。
附图说明
图1为本发明烟道布置整体示意图；
图2为本发明高-低温烟气均混装置结构示意图；
图3为本发明中多场均布滤尘装置结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，这些实施例是对本发明的说明而作，不是对本发明的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参照图1～3，一种多元强化耦合智能调控防止高粘性灰在催化剂表面沉积的系统，所述系统包括智能调控平台、烟气热循环利用子系统、颗粒调质改性子系统、多场均布滤尘子系统、催化剂物理再生子系统，所述烟气热循环利用子系统、颗粒调质改性子系统、多场均布滤尘子系统、催化剂物理再生子系统依次设置在静电除尘器1出口至SCR脱硝反应器(SCR脱硝系统)6间的烟道中，所述烟气热循环利用子系统布置于静电除尘器1出口下游烟道，所述智能调控平台7与烟气热循环利用子系统、颗粒调质改性子系统、多场均布滤尘子系统、催化剂物理再生子系统相连接。
所述烟气热循环利用子系统包括热循环利用装置21、热风炉22、温度传感器23和高-低温烟气均混装置24，所述热循环利用装置21布置于静电除尘器1下游烟道和SCR脱硝反应器6出口烟道之间，所述高-低温烟气均混装置24布置于热循环利用装置21下游烟道，将热风炉22产生的高温烟气(700～900℃)和经热循环利用装置21换热后的烟气混合，以满足SCR脱硝系统催化剂运行温度要求(300～400℃)；所述热风炉22，温度传感器23分别与智能调控平台7相连。
所述高-低温烟气均混装置24沿着烟气流向设有三条支流烟气通道，分别为中间支流烟气通道241、左侧支流烟气通道242和右侧支流烟气通道243，烟道方向上的中间支流烟气通道241平行于烟道，左右两侧支流烟气通道与中间支流烟气通道所成角度为45°；高-低温烟气均混装置侧面有一垂直于烟道的高温烟气支流通道244；所述高温烟气支流通道入口处布置均布格栅245。烟气经热循环利用装置21换热后进入高-低温烟气均混装置24时被分为三股支流烟气，相互成一定角度进入中心混合室，与热风炉22产生的高温烟气在中心混合室充分混合升温，达到SCR脱硝系统6最佳温度窗口。
所述热风炉22布置于烟道外，通过烟气管道与高-低温烟气均混装置侧面高温烟气支流通道相连接，实现热风炉的高温烟气至烟气混合器的导入。所述温度传感器23分别布置于原烟气侧热循环利用装置21入口，原烟气侧热循环利用装置21出口与高-低温烟气均混装置24之间，热循环利用装置21出口，热风炉22烟气出口，SCR脱硝反应器6出口和净烟气侧热循环利用装置21出口；智能调控平台7接收到温度传感器23反馈的温度信号后对热风炉22发出指令信号，调整热风炉22运行参数，稳定低成本保证脱硝催化剂最佳运行温度，及净烟气侧热循环利用装置21出口烟温处于合适的温度区间，避免对后续系统运行造成不利影响。
细颗粒物11与热风炉出口的高温烟气接触，高温烟气导致细颗粒物11变形为高粘性的细颗粒物25。为防止高粘性的细颗粒物25沉积在催化剂表面，在其下游烟道依次布置颗粒调质改性子系统和多场均布滤尘子系统。
所述颗粒调质改性子系统包括压缩空气储罐31、团聚调质剂储罐32、文丘里管34、旋流喷嘴35，所述压缩空气储罐31顺次与文丘里管34、旋流喷嘴35相连通，压缩空气储罐31与文丘里管34相连接的管道上设有第一调节阀33，所述团聚调质剂储罐32与文丘里管34相连通；所述旋流喷嘴35布置于烟气混合器24下游1.0m的烟道内，喷射角度与上行烟气流向成30°。
文丘里管34将团聚调质剂与压缩空气混合，使团聚剂在压缩空气作用下分散，流经旋流喷嘴35旋转进入烟道，促进高粘性的细颗粒物25团聚长大为低粘性的大颗粒。通过第一调节阀33实时调整团聚剂喷入量，团聚剂与细颗粒物质量比为0.3。粘性增强细颗粒物经颗粒调质改性子系统，粘附于喷入的团聚调质剂36之上，形成团聚长大颗粒物37，便于之后的多场均布滤尘子系统将其除去。
所述多场均布滤尘子系统包括压缩空气喷嘴41、多场均布滤尘装置42和灰斗43，所述多场均布滤尘装置42布置于颗粒调质改性子系统下游的水平烟道，有利于多场均布滤尘装置42拦截团聚长大的颗粒物37。所述灰斗43布置于多场均布滤尘装置42上游烟道下壁面0.2m处；所述压缩空气喷嘴41布置于多场均布滤尘装置42下游烟道上壁面，距团聚颗粒拦截织网装置0.2m，清灰时所述压缩空气喷嘴41与多场均布滤尘装置42所成夹角为5°。
所述多场均布滤尘装置42包括金属过滤织网422、第一金属框架421和第二金属框架423，所述金属过滤织网422安装在第一金属框架421与第二金属框架423之间；所述金属过滤织网布置角度为80°(金属过滤织网与烟道所成角度为80°)；金属过滤织网422表面孔为菱形，孔径40mm，织网截面流速4m/s；金属过滤织网422表面带有毛刺，增大烟气中高粘性团聚颗粒与金属丝表面的接触面积和接触时间，提升团聚颗粒的拦截效果；所述第一金属框架421与第二金属框架423之间通过螺纹连接。金属过滤织网安装于两面金属框架夹层中，通过在金属框架四角加装螺钉424，实现金属过滤织网的固定。
每隔8h开启压缩空气喷嘴41，加快金属织网上的颗粒物脱落至灰斗43，并定期清理灰斗43中颗粒物。
多场均布滤尘装置42能够将90％团聚长大颗粒物37拦截，有效减少了烟气中携带的高粘性细颗粒物。
由于多场均布滤尘装置42拦截效率达不到100％，一小部分高粘性细颗粒物仍然会粘附堆积在催化剂表面。为进一步除去SCR脱硝系统6催化剂表面上粘附堆积的细颗粒物，在其上布置催化剂物理再生子系统。
所述催化剂物理再生子系统包括物理再生介质储罐51、再生介质喷射分散装置53、压力传感器54，所述再生介质喷射分散装置53等间距布置于每层催化剂上方，再生介质喷射分散装置与催化剂表面距离为0.2m；所述再生介质喷射分散装置53与物理再生介质储罐51相连通，连接管道上设有第二调节阀52；所述压力传感器54分别布置于每层催化剂入口和SCR脱硝反应器出口，所述压力传感器54与智能调控平台7相连。
所述智能化调控平台包括优化调控模块，所述优化调控模块基于催化剂压降调控关键参数模型和热循环利用装置最佳运行参数模型实现系统的低压降和低成本安全高效运行。催化剂压降调控关键参数模型和热循环利用装置最佳运行参数模型的构建主要包括以下步骤：
所述模型的构建主要包括以下步骤：
1)基于在线和历史数据，建立涵盖热风炉负荷、多断面多装置(热风炉、热循环利用装置、SCR脱硝系统等)进出口烟气参数(烟气温度、烟气流量、颗粒物浓度等)及每一层催化剂压降等的运行参数数据库；
2)基于参数数据库，利用机器学习和大数据分析技术实时寻找优化催化剂层压降与热风炉出口烟气温度、颗粒物浓度及团聚调质剂喷射量等参数的关系，获得催化剂压降调控关键参数模型；
3)基于参数数据库，利用机器学习和大数据分析技术，寻找优化脱硝效率与热风炉负荷、出口烟气量、烟气温度，热循环利用装置出入口烟气温度、烟气量，脱硝系统入口烟气量、烟气温度等参数的关系，获得热循环利用装置最佳运行参数模型；
4)利用催化剂压降调控关键参数模型，当各层催化剂压降超过上限值时启动催化剂物理再生子系统，清除催化剂层积灰；
5)当静电除尘器出口颗粒物浓度达到一定值时启动颗粒调质改性子系统从源头减少积灰；
6)当脱硝系统的入口烟温达到脱硝效率最佳运行范围时，卡边控制热循环利用装置运行参数，实现烟气热循环利用和热风炉燃料消耗最低。所述智能调控平台7根据压力传感器54反馈的压力信号，对SCR脱硝反应器内催化剂表面堵塞状况进行建模优化，实时调整喷嘴冲刷频率及冲刷颗粒量至最佳。
其中物理再生介质为粉煤灰改性硬质颗粒物。
每隔5天，启动催化剂物理再生子系统，再生介质喷射分散装置53将压缩空气和物理再生介质混合后喷入催化剂通道，对催化剂表面进行冲刷，能够有效带走粘附堆积在催化剂表面的高粘性细颗粒物，防止催化剂通道搭桥堵塞。
本发明通过使烟气中的高粘性细颗粒物25团聚长大后，利用多场均布滤尘装置42除去团聚长大颗粒物37以及对催化剂表面进行物理再生，能够有效减少高粘性细颗粒物在催化剂表面的粘附堆积，防止催化剂通道搭桥堵塞。
本发明通过颗粒调质改性、多场均布滤尘、催化剂物理再生等多元手段，以低成本稳定高效为寻优目标，耦合智能化调控全流程优化控制，实现高粘性灰源头减排-迁移过程脱除-物理再生清除等全流程多手段匹配优化控制，在防止高粘性灰在催化剂表面沉积的同时，低成本实现SCR脱硝系统安全高效运行。其中，基于催化剂压降调控关键参数模型，当各层催化剂压降超过上限值时启动催化剂物理再生子系统，清除催化剂层积灰；当静电除尘器出口颗粒物浓度达到一定值时启动颗粒调质改性子系统从源头减少积灰实现系统的低压降和低成本安全高效运行；利用热循环利用装置最佳运行参数模型，当脱硝系统的入口烟温达到脱硝效率最佳运行范围时，卡边控制热循环利用装置运行参数，实现烟气热循环利用和热风炉燃料消耗最低，同时避免烟温过高导致烟气颗粒的变性为高粘度灰，降低催化剂表面高粘灰的沉积风险。
Claims (5)
1.一种多元强化耦合智能调控防止高粘性灰在催化剂表面沉积的系统，其特征在于：所述系统包括智能调控平台、烟气热循环利用子系统、颗粒调质改性子系统、多场均布滤尘子系统、催化剂物理再生子系统，所述烟气热循环利用子系统、颗粒调质改性子系统、多场均布滤尘子系统、催化剂物理再生子系统依次设置在静电除尘器出口至SCR脱硝反应器间的烟道中，所述烟气热循环利用子系统布置于静电除尘器出口下游烟道，所述智能调控平台与烟气热循环利用子系统、颗粒调质改性子系统、多场均布滤尘子系统、催化剂物理再生子系统相连接；
所述烟气热循环利用子系统包括热循环利用装置、热风炉、温度传感器和高-低温烟气均混装置，所述热循环利用装置布置于静电除尘器下游烟道和SCR脱硝反应器出口烟道之间，所述高-低温烟气均混装置布置于热循环利用装置下游烟道，所述温度传感器分别布置于热循环利用装置入口，原烟气侧热循环利用装置出口与高-低温烟气均混装置之间，高-低温烟气均混装置出口，热风炉出口烟道，SCR脱硝反应器出口烟道和净烟气侧热循环利用装置出口烟道；所述热风炉，温度传感器分别与智能调控平台相连；
所述颗粒调质改性子系统包括压缩空气储罐、团聚调质储罐、文丘里管、旋流喷嘴，所述压缩空气储罐顺次与文丘里管、旋流喷嘴相连通，压缩空气储罐与文丘里管相连接的管道上设有第一调节阀，所述团聚调质储罐与文丘里管相连通；所述旋流喷嘴布置于高-低温烟气均混装置下游1.0~2.0m的烟道内，喷射角度为30°~45°；
所述多场均布滤尘子系统包括多场均布滤尘装置、多场均布滤尘清灰装置和灰斗，所述多场均布滤尘装置布置于颗粒调质改性子系统下游的水平烟道；所述灰斗布置于多场均布滤尘装置上游烟道下壁面，距金属网格0.2 ~0.5m处；所述多场均布滤尘清灰装置由压缩空气管道和清灰喷嘴构成，布置于多场均布滤尘装置下游烟道上壁面0.2 ~ 0.3 m处，清灰时所述清灰喷嘴与金属过滤织网成5°~10°；
所述智能调控平台包括优化调控模块，所述优化调控模块基于催化剂压降调控关键参数模型和热循环利用装置最佳运行参数模型实现系统的运行；
催化剂压降调控关键参数模型和热循环利用装置最佳运行参数模型的构建主要包括以下步骤：
1） 基于在线和历史数据，建立涵盖热风炉负荷、多断面多装置进出口烟气参数及每一层催化剂压降的运行参数数据库；
2） 基于参数数据库，利用机器学习和大数据分析技术实时寻找优化催化剂层压降与热风炉出口烟气温度、颗粒物浓度及团聚调质剂喷射量参数的关系，获得催化剂压降调控关键参数模型；
3） 基于参数数据库，利用机器学习和大数据分析技术，寻找优化脱硝效率与热风炉负荷、出口烟气量、烟气温度，热循环利用装置出入口烟气温度、烟气量，脱硝系统入口烟气量、烟气温度参数的关系，获得热循环利用装置最佳运行参数模型；
4） 利用催化剂压降调控关键参数模型，当各层催化剂压降超过上限值时启动催化剂物理再生子系统，清除催化剂层积灰；
5） 当静电除尘器出口颗粒物浓度达到一定值时启动颗粒调质改性子系统从源头减少积灰；
6）当脱硝系统的入口烟温达到脱硝效率最佳运行范围时，卡边控制热循环利用装置运行参数，实现烟气热循环利用和热风炉燃料消耗最低。
2.根据权利要求1所述防止高粘性灰在催化剂表面沉积的系统，其特征在于：所述高-低温烟气均混装置沿着烟气流向设有中间支流烟气通道、左侧支流烟气通道和右侧支流烟气通道，所述中间支流烟气通道平行于烟气流向布置，左右两侧支流烟气通道与中间支流烟气通道所成角度为45°~60°；高-低温烟气均混装置侧面有一垂直于烟道的高温烟气支流通道；所述高温烟气支流通道入口处布置均布格栅。
3.根据权利要求1所述防止高粘性灰在催化剂表面沉积的系统，其特征在于：所述多场均布滤尘装置布置包括金属过滤织网、第一金属框架和第二金属框架，所述金属过滤织网安装在第一金属框架与第二金属框架之间；所述金属过滤织网布置角度为80°~ 85°；所述金属过滤织网为可拆卸式，金属过滤织网表面孔为圆形或菱形，织网截面流速4 ~6 m/s；多场均布滤尘装置表面带有毛刺；所述第一金属框架与第二金属框架之间通过螺纹连接。
4.根据权利要求1所述防止高粘性灰在催化剂表面沉积的系统，其特征在于：所述催化剂物理再生子系统包括物理再生介质储罐、再生介质喷射分散装置和压力传感器，所述再生介质喷射分散装置等间距布置于每层催化剂上方，再生介质喷射分散装置与催化剂表面距离为0.2 ~ 0.5m；所述再生介质喷射分散装置与物理再生介质储罐相连通，再生介质喷射分散装置与物理再生介质储罐相连的管道上设有第二调节阀；所述压力传感器分别布置于每层催化剂入口和SCR脱硝反应器出口，所述压力传感器与智能调控平台相连。
5.利用权利要求1~4任一种所述系统进行多元强化耦合智能调控防止高粘性灰在催化剂表面沉积的方法，其特征在于：采用烟温智能调控、颗粒调质改性、多场均布滤尘、催化剂物理再生多元手段，耦合智能化调控全流程优化控制，实现高粘性灰源头减排-迁移过程脱除-物理再生清除全流程多手段匹配优化控制；
其中，颗粒调质改性子系统利用团聚调质剂强化上游烟气中高粘性灰的团聚长大，同时便于下游多场均布滤尘子系统清除；
多场均布滤尘子系统借助其表面的毛刺和网格拦截团聚长大的颗粒物，减少进入催化剂层的颗粒物浓度，同时避免首层催化剂局部流速过大受力不均导致的磨损和过量积灰；
催化剂物理再生子系统，向催化剂通道中喷射高熔点无粘性的硬质粉煤灰改性冲刷介质，清除催化剂表面积灰；
利用催化剂压降调控关键参数模型，当催化剂压降超过上限值时启动催化剂物理再生子系统，当静电除尘器出口颗粒物浓度达到一定值时启动颗粒调质改性子系统；利用热循环利用装置最佳运行参数模型，当脱硝系统入口烟温达到脱硝效率最佳运行范围时，卡边控制热循环利用装置运行参数。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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