CN111111405A - 用于塔式锅炉的氨气sncr脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于塔式锅炉的氨气SNCR脱硝系统，属于环保脱硝领域，以解决目前的还原反应会缩短有效反应时间、造成过热器爆管、氨逃逸及影响锅炉炉效的问题。氨气输送管路进气口与氨气管路连，出气口与氨空混合器进气口连；稀释风机进气口与空气管路连，出气口与空气输送管路进气口连；空气输送管路出气口与氨空混合器进气口连，喷氨格栅装置安装于塔式锅炉的三级过热器与四级过热器间，氨空混合器出气口与第一阀门进气口连，第一阀门出气口与喷氨格栅装置进气口连；氨气输送管路一条支路上设有第二阀门、电动调节阀、第三阀门、氨气流量计和氨气泄漏检测仪，另一条支路上设有第四阀门；空气输送管路上设有软连接、逆止阀、蝶阀和空气流量计。

Description

用于塔式锅炉的氨气SNCR脱硝系统

技术领域

本发明涉及环保脱硝技术领域，尤其涉及一种用于塔式锅炉的氨气SNCR脱硝系统。

背景技术

煤炭是当今世界的主要能源之一，随着全球经济的高速发展，煤的开发利用已经给环境带来了严重的污染，特别是燃煤电厂锅炉排放的大量硫氧化物和氮氧化物更进一步加剧了环境恶化。一方面，氮氧化物在一定条件下可以与碳氢化合物一起形成光化学烟雾，破坏大气环境，严重危害人类健康，恶化人类赖以生存的环境；另一方面，硫氧化物和氮氧化物又是形成酸雨的主要因素。因此，降低氮氧化物排放量，开发有效的烟气脱硝技术成为当前亟待解决的首要问题之一。

选择性非催化还原技术(SNCR)，就是在不采用催化剂的情况下，在炉膛内温度适宜处喷入氨基还原剂，还原剂在炉中迅速分解，与烟气中的氮氧化物发生反应生成氮气和水。在常规SNCR脱硝系统中，一般选用尿素溶液或氨水作为还原剂。尿素溶液在反应过程中首先经历液滴蒸发破碎过程，然后还需要进行高温热解，最后热解生成氨气才可以进行还原反应，大大缩短了有效的反应时间。氨水同样也需要先蒸发，释放出气态氨，然后进行有效的还原反应。

由于尿素溶液或氨水喷射进入炉膛并不能直接参与反应，如果雾化效果不佳，液滴并未完全蒸发，则有可能对过热器造成爆管。如果将喷射位置下移，则导致错过最佳反应温度区域，引起还原剂过喷，进一步造成氨逃逸量大，影响下游设备的正常运行。而且如果将液滴喷入锅炉内部，大量液滴蒸发吸热，影响锅炉炉效。

发明内容

为解决目前SNCR脱硝系统利用液态还原剂进行还原反应会缩短有效的反应时间、会造成过热器爆管、会造成氨逃逸及会影响锅炉炉效等技术问题，本发明提供一种用于塔式锅炉的氨气SNCR脱硝系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于塔式锅炉的氨气SNCR脱硝系统，其包括氨气输送管路、稀释风机、空气输送管路、氨空混合器、第一阀门和喷氨格栅装置，其中：所述氨气输送管路的进气口与SCR脱硝系统的氨气管路连接，氨气输送管路的出气口与氨空混合器的进气口连接，稀释风机的进气口与空气管路连接，稀释风机的出气口与空气输送管路的进气口连接，空气输送管路的出气口与氨空混合器的进气口连接，喷氨格栅装置安装于塔式锅炉的三级过热器与四级过热器之间，氨空混合器的出气口与第一阀门的进气口连接，第一阀门的出气口与喷氨格栅装置的进气口连接，氨气输送管路的进气口还与氮气管路连接；所述氨气输送管路包括两条支路，氨气输送管路的一条支路上依次设置有第二阀门、电动调节阀、第三阀门、氨气流量计和氨气泄漏检测仪；氨气输送管路的另一条支路上设置有第四阀门，第四阀门的进气口与第二阀门的进气口连接，第四阀门的出气口与第三阀门的出气口连接；所述空气输送管路上依次设置有软连接、逆止阀、蝶阀和空气流量计。

可选地，所述喷氨格栅装置包括若干组喷氨格栅组件，若干组喷氨格栅组件沿锅炉水平面自左向右等间距安装于塔式锅炉内，且若干组喷氨格栅组件以塔式锅炉前后墙中心线对称布置于整个塔式锅炉水平面，每组喷氨格栅组件在塔式锅炉外部设有第五阀门和法兰式金属软连接。

可选地，每组喷氨格栅组件包括若干根沿塔式锅炉水平面自左向右等间距布置的分支喷氨管道，所述分支喷氨管道上等间距均匀布置有若干组喷嘴。

可选地，所述分支喷氨管道自塔式锅炉前墙起始，至塔式锅炉前后墙中心线。

可选地，所述若干组喷氨格栅组件通过塔式锅炉炉顶的悬吊换热管支撑固定于塔式锅炉的三级过热器与四级过热器之间。

可选地，每组喷嘴中的两个喷嘴呈90°。

本发明的有益效果是：

通过设置氨气输送管路的进气口与SCR脱硝系统的氨气管路连接，并设置稀释风机、空气输送管路、氨空混合器、第一阀门和喷氨格栅装置，实现了直接使用稀释后的氨气作为SNCR脱硝系统的还原剂，喷入反应区域后可直接开始有效反应，不仅避免了液体对塔式锅炉中的过热器造成爆管的问题，提高了塔式锅炉安全性，而且氨气喷射进入反应区域后，无液体蒸发现象，延长了有效的反应时间，对锅炉整体炉效影响较小。通过将喷氨格栅装置安装于塔式锅炉的三级过热器与四级过热器之间，实现了选择最佳的反应温度区域喷射氨气进行选择性非催化还原反应，不仅大大降低了还原剂用量，提高了运行经济性，并且减少了氨逃逸。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中喷氨格栅装置的结构示意图。

图3是图2中分支喷氨管道及其上的喷嘴的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步地详细描述。

如图1至图3所示，本实施例中的用于塔式锅炉的氨气SNCR脱硝系统，其包括氨气输送管路2、稀释风机4、空气输送管路5、氨空混合器6、第一阀门7和喷氨格栅装置8，其中：所述氨气输送管路2的进气口与SCR脱硝系统的氨气管路1连接，氨气输送管路2的出气口与氨空混合器6的进气口连接，稀释风机4的进气口与空气管路3连接，稀释风机4的出气口与空气输送管路5的进气口连接，空气输送管路5的出气口与氨空混合器6的进气口连接，喷氨格栅装置8安装于塔式锅炉的三级过热器与四级过热器之间，氨空混合器6的出气口与第一阀门7的进气口连接，第一阀门7的出气口与喷氨格栅装置8的进气口连接，氨气输送管路2的进气口还与氮气管路9连接；所述氨气输送管路2包括两条支路，氨气输送管路2的一条支路上依次设置有第二阀门10、电动调节阀11、第三阀门12、氨气流量计14和氨气泄漏检测仪15；氨气输送管路2的另一条支路上设置有第四阀门13，第四阀门13的进气口与第二阀门10的进气口连接，第四阀门13的出气口与第三阀门12的出气口连接；所述空气输送管路5上依次设置有软连接16、逆止阀17、蝶阀18和空气流量计19。

可选地，所述喷氨格栅装置8包括若干组喷氨格栅组件21，若干组喷氨格栅组件21沿锅炉水平面自左向右等间距安装于塔式锅炉内，且若干组喷氨格栅组件21以塔式锅炉前后墙中心线24对称布置于整个塔式锅炉水平面，每组喷氨格栅组件21在塔式锅炉外部设有第五阀门25和法兰式金属软连接26。法兰式金属软连接26可以防止塔式锅炉热胀冷缩效应时对分支喷氨管道22引起变形。每组喷氨格栅组件21的第五阀门25用于控制所在喷氨格栅组件21的工作与否。

可选地，每组喷氨格栅组件21包括若干根沿塔式锅炉水平面自左向右等间距布置的分支喷氨管道22，所述分支喷氨管道22上等间距均匀布置有若干组喷嘴27。

可选地，所述分支喷氨管道22自塔式锅炉前墙23起始，至塔式锅炉前后墙中心线24。

可选地，所述若干组喷氨格栅组件21通过塔式锅炉炉顶的悬吊换热管20支撑固定于塔式锅炉的三级过热器与四级过热器之间，从而可以确保系统的安全性。

可选地，如图3所示，每组喷嘴27包括至少两个喷嘴27，至少两个喷嘴27中的两个喷嘴27呈90°。

具体地，如图2所示，喷氨格栅装置8包括24组喷氨格栅组件21，24组喷氨格栅组件以锅炉前后墙中心线24对称布置于整个塔式锅炉水平面，左右相邻的喷氨格栅组件21之间的间距为1.55m-1.65m(1.6m)，塔式锅炉水平截面尺寸约为20m×15m。每组喷氨格栅组件21包括3根沿塔式锅炉水平面自左向右等间距布置的分支喷氨管道22，左右相邻的分支喷氨管道22之间的间距为0.5-0.6m(0.54m)，分支喷氨管道的长度为6.5-7.5m(7m)。各喷氨格栅组件21通过塔式锅炉炉顶的16支悬吊换热管20支撑固定于塔式锅炉的三级过热器与四级过热器之间。一根分支喷氨管道22上相邻两组喷嘴之间的间距为0.45-0.55m(0.5m)。

本发明在使用时，将电厂SCR脱硝系统中的氨气母管引一路支管至本发明中的氨气管路1，此时600-750kg/h的氨气通过氨气输送管路2进入氨空混合器6。在该过程中，氨气输送管路6上的第二阀门10、电动调节阀11、第三阀门12和氨气流量计14可以调节氨气的流量，以选择最佳氨氮摩尔比。同时，15000-18000Nm³/h的空气通过空气管路3和稀释风机4以及空气输送管路5进入氨空混合器6，与高浓度氨气混合成为约5％左右的氨气(即氨气占空气与氨气体积总量的5％左右)。5％氨气从喷氨格栅装置8喷出(具体为5％左右的氨气从喷氨格栅组件21上的喷嘴27喷出)，在850-1100℃区域(即塔式锅炉的三级过热器与四级过热器之间的区域)内，5％左右的氨气与烟气中的氮氧化物发生选择性非催化还原反应，生成无污染的氮气和水，达到降低氮氧化物浓度的目的。

其中，氮气的主要作用是当塔式锅炉停炉时，使用氮气对氨气输送管路2进行吹扫。氨气泄漏检测仪15的主要作用是当系统运行时，检测泄漏的氨气，确保工作人员的安全。电动调节阀11的主要作用是调节氨气的流量，选择合适的氨氮摩尔比。第二阀门10和第三阀门12的主要作用是当脱硝系统进行检修时，将电动调节阀11切出系统。第四阀门13的主要作用是当电动调节阀11进行检修时，第四阀门13所在管路可作为旁路临时使用。软连接16的主要作用是稀释风机4的消声降噪和稀释风机4管道的热补偿管道变形。逆止阀17的主要作用是当脱硝系统停运时，防止烟气污染物倒流。蝶阀18的主要作用是控制空气输送管路5的开断。空气流量计19的主要作用是监测稀释空气的流量。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于塔式锅炉的氨气SNCR脱硝系统，其特征在于，包括氨气输送管路(2)、稀释风机(4)、空气输送管路(5)、氨空混合器(6)、第一阀门(7)和喷氨格栅装置(8)，其中：

所述氨气输送管路(2)的进气口与SCR脱硝系统的氨气管路(1)连接，氨气输送管路(2)的出气口与氨空混合器(6)的进气口连接，稀释风机(4)的进气口与空气管路(3)连接，稀释风机(4)的出气口与空气输送管路(5)的进气口连接，空气输送管路(5)的出气口与氨空混合器(6)的进气口连接，喷氨格栅装置(8)安装于塔式锅炉的三级过热器与四级过热器之间，氨空混合器(6)的出气口与第一阀门(7)的进气口连接，第一阀门(7)的出气口与喷氨格栅装置(8)的进气口连接，氨气输送管路(2)的进气口还与氮气管路(9)连接；

所述氨气输送管路(2)包括两条支路，氨气输送管路(2)的一条支路上依次设置有第二阀门(10)、电动调节阀(11)、第三阀门(12)、氨气流量计(14)和氨气泄漏检测仪(15)；氨气输送管路(2)的另一条支路上设置有第四阀门(13)，第四阀门(13)的进气口与第二阀门(10)的进气口连接，第四阀门(13)的出气口与第三阀门(12)的出气口连接；所述空气输送管路(5)上依次设置有软连接(16)、逆止阀(17)、蝶阀(18)和空气流量计(19)。

2.根据权利要求1所述的用于塔式锅炉的氨气SNCR脱硝系统，其特征在于，所述喷氨格栅装置(8)包括若干组喷氨格栅组件(21)，若干组喷氨格栅组件(21)沿锅炉水平面自左向右等间距安装于塔式锅炉内，且若干组喷氨格栅组件(21)以塔式锅炉前后墙中心线(24)对称布置于整个塔式锅炉水平面，每组喷氨格栅组件(21)在塔式锅炉外部设有第五阀门(25)和法兰式金属软连接(26)。

3.根据权利要求2所述的用于塔式锅炉的氨气SNCR脱硝系统，其特征在于，每组喷氨格栅组件(21)包括若干根沿塔式锅炉水平面自左向右等间距布置的分支喷氨管道(22)，所述分支喷氨管道(22)上等间距均匀布置有若干组喷嘴(27)。

4.根据权利要求3所述的用于塔式锅炉的氨气SNCR脱硝系统，其特征在于，所述分支喷氨管道(22)自塔式锅炉前墙(23)起始，至塔式锅炉前后墙中心线(24)。

5.根据权利要求2所述的用于塔式锅炉的氨气SNCR脱硝系统，其特征在于，所述若干组喷氨格栅组件(21)通过塔式锅炉炉顶的悬吊换热管(20)支撑固定于塔式锅炉的三级过热器与四级过热器之间。

6.根据权利要求3所述的用于塔式锅炉的氨气SNCR脱硝系统，其特征在于，每组喷嘴(27)中的两个喷嘴(27)呈90°。

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