CN111151130A - 具有在线再生的垃圾焚烧炉scr烟气脱硝系统及其脱硝方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统及其脱硝方法，所述系统包括：脱硝入口烟道，其中沿着烟气流动方向依次设置有蒸汽加热器和喷氨栅格；脱硝反应器，布置在脱硝入口烟道的下游，其中沿着烟气流动方向依次设置有再生加热器和若干层脱硝催化剂并且分隔形成若干个并联的独立分区，每个独立分区对应于再生加热器的一个热解析再生模块；蒸汽加热器和再生加热器均采用垃圾焚烧炉产生的蒸汽作为热源。所述方法则采用所述系统进行垃圾焚烧烟气的脱硝。本发明采用垃圾焚烧炉产生的蒸汽作为热源，经济性大幅提升，热源供应稳定可靠，适用于所有垃圾焚烧电厂；催化剂的再生采用分区方式依次进行，所需蒸汽瞬时耗量小，不影响机组的安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾焚烧电厂烟气脱硝的技术领域，更具体地讲，涉及一种具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统及其脱硝方法。
背景技术
由于经济和社会的发展，我国各城镇均面临大量城市生活垃圾处理的难题。由于垃圾焚烧发电技术具有减量化、资源化、高效率等优势，成为我国现阶段城市生活垃圾处理的有效途径。我国各地新建垃圾焚烧电厂项目骤然增多。
随着国家和社会对环境问题的重视，垃圾焚烧电厂的排放标准亦越来越严格。目前已有部分城市和地区采用高于GB18485-2014或欧盟2010的排放标准，发达地区甚至参考火力发电超低排放标准(NOx排放均值不超过50mg/Nm3)。单纯的采用SNCR脱硝技术将很难满足未来环保的需求，目前许多新建的垃圾焚烧电厂项目已经开始使用SCR脱硝技术或者预留SCR脱硝的安装空间。
根据垃圾焚烧电厂烟气污染物和处理工艺的特点，目前的技术条件下，只能采用低温SCR脱硝，即SCR催化剂的运行温度在170℃～230℃范围。由于烟气中不可避免的含有SO2和SO3，并且脱硝反应温度正好处于硫酸氢铵的凝结温度范围。随着运行时间的增长，催化剂表面会逐步附集硫酸氢铵等物质，导致催化剂活性不断下降，直至无法满足脱硝效率和NOx排放的要求。这时就需要采用催化剂再生技术，使催化剂的活性重新满足运行需求。
普遍的做法是利用电加热器和循环风机将脱硝反应器内的温度循环加热至300～320℃，使催化剂附集的硫酸氢铵分解，这种做法一方面需要将脱硝反应器进行单独隔离，导致催化剂再生时SCR脱硝反应无法正常进行，NOx排放超标；另一方面采用电加热器进行加热，需要采用大功率的电加热器，电量消耗较大，经济效益差。例如专利文献CN107913598A和CN207838717U中公开的生活垃圾焚烧厂SCR低温脱硝催化剂在线再生系统，其所谓的“在线再生”仅仅指无需拆卸催化剂模块异地再生，再生过程中需要用挡板门将SCR入口和出口隔离，无法保证脱硝反应的正常进行而造成排放不达标；另一方面其再生用热源主要是采用电加热器对烟气(或空气)进行加热，电量消耗较大，经济效益差。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种在实现SCR脱硝催化剂同步在线再生的同时，能够提高SCR系统连续运行的可靠性和经济性的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统及其脱硝方法。
本发明的一方面提供了一种具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统，包括：脱硝入口烟道，其中沿着烟气流动方向依次设置有蒸汽加热器和喷氨栅格；脱硝反应器，布置在脱硝入口烟道的下游，其中沿着烟气流动方向依次设置有再生加热器和若干层脱硝催化剂并且分隔形成若干个并联的独立分区，每个独立分区对应于再生加热器的一个热解析再生模块；其中，所述蒸汽加热器和再生加热器均采用垃圾焚烧炉产生的蒸汽作为热源。
根据本发明具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的一个实施例，所述再生加热器包括蒸汽母管以及若干组蒸汽支管、蒸汽调节阀和加热单元，每组蒸汽支管、蒸汽调节阀和加热单元组成一个热解析再生模块，所述热解析再生模块的数量与独立分区的数量相对应。
根据本发明具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的一个实施例，所述蒸汽母管的入口端与垃圾焚烧炉的蒸汽出口相连且蒸汽母管的出口端与各组蒸汽支管的入口端相连，蒸汽调节阀设置在蒸汽支管上，蒸汽支管的出口端与设置在各独立分区中的加热单元相连，其中，通过调整蒸汽调节阀的开度实现热解析再生模块的调节。
根据本发明具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的一个实施例，所述脱硝反应器的入口处还布置有整流栅格，所述脱硝反应器的各独立分区通过隔板分隔开。
根据本发明具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的一个实施例，所述喷氨格栅与氨源相连，所述垃圾焚烧炉产生的蒸汽温度为400～480℃。
本发明的另一方面提供了一种利用具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的脱硝方法，采用上述具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统进行垃圾焚烧烟气的脱硝处理。
根据本发明利用具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的脱硝方法的一个实施例，依次启用再生加热器的各热解析再生模块对其所对应的独立分区中的脱硝催化剂进行在线再生。
根据本发明利用具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的脱硝方法的一个实施例，启用再生加热器的所有热解析再生模块与蒸汽加热器联用对脱硝反应器的入口烟气温度进行提升。
根据本发明利用具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的脱硝方法的一个实施例，通过调节再生加热器中热解析再生模块的蒸汽调节阀进行热解析再生模块的启停和调节。
与现有技术相比，本发明采用垃圾焚烧炉产生的蒸汽作为热源。与采用电加热作为热源的技术相比，本发明的经济性大幅提升；与采用燃气或者其他燃料作为热源的技术相比，本发明所采用的热源供应稳定可靠，适用于所有垃圾焚烧电厂。此外，由于催化剂的再生采用分区的方式依次进行，所需蒸汽瞬时耗量小，不影响机组的安全运行。
附图说明
图1示出了根据本发明示例性实施例的具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的结构示意图。
图2示出了沿着图1中A-A线的剖视结构示意图。
图3示出了沿着图1中B-B线的剖视结构示意图。
附图标记说明：
1-脱硝反应器；1-1-反应器壳体；1-2-脱硝催化剂；1-3-隔板；1-4-整流栅格；2-脱硝入口烟道；3-喷氨栅格；4-蒸汽加热器；5-再生加热器；5-1-蒸汽母管；5-2-蒸汽支管；5-3-蒸汽调节阀；5-4-加热单元。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
一般情况下，低温脱硝催化剂需三个月再生一次。若采用电加热器循环加热的方式进行再生，在热解析期间需要将脱硝进出口挡板门关闭，利用电加热器将脱硝反应器内部的温度循环加热至300～320℃，整个过程需持续1～3天。在此期间脱硝反应器无法正常工作，本发明旨在保证SCR脱硝装置正常运行过程中实现催化剂热解析在线再生，并且在催化剂热解析再生再生过程中也能达标排放，极大提高脱硝装置的利用率和可靠性。
在下文中，先对本发明具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统进行详细说明。
图1示出了根据本发明示例性实施例的具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的结构示意图，图2示出了沿着图1中A-A线的剖视结构示意图，图3示出了沿着图1中B-B线的剖视结构示意图。
如图1至图3所示，根据本发明的示例性实施例，所述具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统，包括脱硝入口烟道2和脱硝反应器1。其中，脱硝入口烟道2用于烟气的通入并对烟气进行预热和喷氨处理，脱硝反应器1则用于对烟气进行脱硝处理。
具体地，脱硝入口烟道2布置在脱硝反应器1的上游，其中沿着烟气流动方向依次设置有蒸汽加热器4和喷氨栅格3，喷氨格栅3与氨源相连以向烟气均匀喷入氨气。脱硝反应器1布置在脱硝入口烟道2的下游，其中沿着烟气流动方向依次设置有再生加热器5和若干层脱硝催化剂1-2。
脱硝反应器1优选地采用立式布置，反应器壳体1-1采用钢结构，脱硝反应器1内部设置的若干层脱硝催化剂1-2可以根据入口烟气实际情况确定具体层数。
如图3所示，脱硝反应器1分隔形成若干个并联的独立分区，每个独立分区对应于再生加热器5的一个热解析再生模块。也即，每个热解析再生模块对应一个独立分区并位于所对应独立分区的烟气通道内。优选地，脱硝反应器1内部设有隔板1-3，通过隔板1-3将脱硝反应器1分为若干个并联的独立分区。为了使进入脱硝反应器的烟气更为均匀并使烟气与氨气混合均匀，脱硝反应器1的入口还布置有整流栅格1-4。
其中，蒸汽加热器4和再生加热器5均采用垃圾焚烧炉产生的蒸汽作为热源，优选地采用温度为400～480℃的主蒸汽。由于采用的蒸汽量较小，对机组的正常运行影响很小。与采用电加热作为热源的技术相比，经济性大幅提升；与采用燃气或者其他燃料作为热源的技术相比，所采用的热源供应稳定可靠，适用于所有垃圾焚烧电厂。此外，由于催化剂的再生采用分区的方式依次进行，所需蒸汽瞬时耗量小，不影响机组的安全运行。
如图2所示，本发明的再生加热器5包括蒸汽母管5-1以及若干组蒸汽支管5-2、蒸汽调节阀5-3和加热单元5-4，每组蒸汽支管、蒸汽调节阀和加热单元组成一个热解析再生模块，热解析再生模块的数量与独立分区的数量相对应以实现分别的加热作用。
蒸汽母管5-1的入口端与垃圾焚烧炉的蒸汽出口相连且蒸汽母管5-1的出口端与各组蒸汽支管5-2的入口端相连，蒸汽调节阀5-3设置在蒸汽支管5-2上，蒸汽支管5-2的出口端与设置在各独立分区中的加热单元5-4相连.其中，通过调整蒸汽调节阀5-3的开度实现热解析再生模块的调节，具体是通过调整管路的开闭和开度来调节蒸汽的通入量。
并且，本发明再生加热器5的使用方式灵活。一方面，启用再生加热器5的至少一个热解析再生模块对其所对应的至少一个独立分区中的脱硝催化剂进行在线再生；另一方面，启用再生加热器5的所有热解析再生模块与蒸汽加热器4联用对脱硝反应器1的入口烟气温度进行提升。
接下来对本发明利用具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的脱硝方法进行具体说明。
本发明的脱硝方法具体采用上述具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统进行垃圾焚烧烟气的脱硝处理。其中，依次启用再生加热器的各热解析再生模块对其所对应的独立分区中的脱硝催化剂进行在线再生；并且能够在烟气温度不达标时，启用再生加热器的所有热解析再生模块与蒸汽加热器联用对脱硝反应器的入口烟气温度进行提升。
优选地，本发明可以通过调节再生加热器中热解析再生模块的蒸汽调节阀进行热解析再生模块的启停和调节，方便快捷且可靠性高。
更具体地，脱硝原烟气进入脱硝入口烟道2之后，被蒸汽加热器4加热至催化剂的运行温度(催化剂的运行温度根据具体设计情况在170～240℃范围内选择)，随后与喷氨栅格3喷入的脱硝还原剂氨气进行充分混合。由于脱硝反应器1进行了分区，混合后的烟气均匀地进入每个独立分区，分别通过整流栅格1-4和再生加热器5后与脱硝催化剂1-2进行SCR反应，脱除烟气中的NOx。
该脱硝装置运行一段时间后，脱硝催化剂1-2的脱硝效率会由于硫酸氢铵的附集而下降。这时启用脱硝反应器1中一个独立分区所对应的热解析再生模块，通过调节其所对应蒸汽调节阀5-3的开度将对应独立分区中的烟气温度加热至300～320℃，使该独立分区内脱硝催化剂1-2表面的硫酸氢铵受热汽化并被烟气带出脱硝反应器1，完成该独立分区内催化剂1-2的热解析在线再生，再生完成后关闭该独立分区热解析再生模块上的蒸汽调节阀5-3。对每一个独立分区依次完成上述操作，最终使整个脱硝反应器1中的所有脱硝催化剂1-2实现热解析在线再生。
在脱硝系统正常运行阶段，若因为原烟气的波动或者其他原因导致蒸汽加热器4无法将烟气加热至脱硝催化剂1-2的设计温度，脱硝催化剂1-2的脱硝效率会急剧下降，导致排放不达标。这时也可以开启所有热解析再生模块，通过调节蒸汽调节阀5-3的开度，将烟气温度调节至催化反应所需的运行温度。提高脱硝系统对烟气的适应性和运行的可靠性。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
脱硝系统运行过程中，若检测到催化剂的脱硝效率有明显下降，可在线进行催化剂热解析再生而不影响脱硝系统的正常运行。
实施方法如下：
启用脱硝反应器1其中一个独立分区所对应的热解析再生模块，通过调节蒸汽调节阀5-3的开度将对应独立分区中烟气的温度加热至300～320℃以上并保持一段时间，使得附集在该独立分区内脱硝催化剂1-2表面的硫酸氢铵受热汽化并被烟气带出脱硝反应器1，完成该独立分区内脱硝催化剂1-2的热解析在线再生。该独立分区内的脱硝催化剂1-2再生完成后关闭该独立分区热解析再生模块上的蒸汽调节阀5-3。对其他独立分区依次完成上述操作，最终使整个脱硝反应器1中的所有脱硝催化剂1-2实现热解析再生，同时确保排放达标。
以某2×400t/d垃圾焚烧炉为例，分析其对机组运行的影响：
MCR工况下余热锅炉产生的主蒸汽温度450℃、压力6.4MPa，单台炉蒸发量约为42.5t/h。SCR脱硝系统进口的烟气量约为10.7万Nm3/h。将该脱硝反应器分成三个独立分区，再生加热器的进口蒸汽为余热锅炉主蒸汽，出口饱和水(280℃)返回锅炉汽包。再生加热器将单个独立分区中的烟气由190℃加热至320℃，主蒸汽耗量为2.7t/h，占汽轮机入口主蒸汽总量的3.2％，对机组正常运行影响很小。
脱硝反应器分区之后，脱硝催化剂的再生时间为36h，由于消耗了主蒸汽，全厂小时发电量减少约713KW，再生过程总减少发电量25668KW。如采用电加热器实现催化剂热解析在线再生，将10.7万Nm3/h烟气由190℃加热至320℃，电加热器功率为5312KW，按照再生时间12h计算，需耗电63743KW，总耗电量是本发明的2.48倍，因此本方案具有较高的经济性。
实施例2：
脱硝系统运行过程中，当入炉垃圾热值降低导致蒸汽加热器4的入口烟气温度偏低，导致蒸汽加热器4无法将烟气温度加热至催化剂运行所需温度时，可以同步开启再生加热器5上所有的蒸汽调节阀5-3并通过调整蒸汽调节阀5-3的开度，将脱硝反应器1内部的烟气温度提升至脱硝催化剂1-2所需的运行温度，确保排放达标。
本发明能够根据脱硝催化剂的运行情况，实时地进行催化剂热解析在线再生，提高SCR脱硝系统的可靠性；在催化剂热解析再生过程中也能达标排放，极大提高脱硝装置的利用率和可靠性；调节方式简单，只需通过调整蒸汽调阀的开度实现对烟气温度进行调节，可靠性高。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (9)
1.一种具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统，其特征在于，包括：
脱硝入口烟道，其中沿着烟气流动方向依次设置有蒸汽加热器和喷氨栅格；
脱硝反应器，布置在脱硝入口烟道的下游，其中沿着烟气流动方向依次设置有再生加热器和若干层脱硝催化剂并且分隔形成若干个并联的独立分区，每个独立分区对应于再生加热器的一个热解析再生模块；
其中，所述蒸汽加热器和再生加热器均采用垃圾焚烧炉产生的蒸汽作为热源。
2.根据权利要求1所述具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统，其特征在于，所述再生加热器包括蒸汽母管以及若干组蒸汽支管、蒸汽调节阀和加热单元，每组蒸汽支管、蒸汽调节阀和加热单元组成一个热解析再生模块，所述热解析再生模块的数量与独立分区的数量相对应。
3.根据权利要求2所述具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统，其特征在于，所述蒸汽母管的入口端与垃圾焚烧炉的蒸汽出口相连且蒸汽母管的出口端与各组蒸汽支管的入口端相连，蒸汽调节阀设置在蒸汽支管上，蒸汽支管的出口端与设置在各独立分区中的加热单元相连，其中，通过调整蒸汽调节阀的开度实现热解析再生模块的调节。
4.根据权利要求1所述具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统，其特征在于，所述脱硝反应器的入口处还布置有整流栅格，所述脱硝反应器的各独立分区通过隔板分隔开。
5.根据权利要求1所述具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统，其特征在于，所述喷氨格栅与氨源相连，所述垃圾焚烧炉产生的蒸汽温度为400～480℃。
6.一种利用具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的脱硝方法，其特征在于，采用权利要求1至5中任一项所述具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统进行垃圾焚烧烟气的脱硝处理。
7.根据权利要求6所述利用具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的脱硝方法，其特征在于，依次启用再生加热器的各热解析再生模块对其所对应的独立分区中的脱硝催化剂进行在线再生。
8.根据权利要求6所述利用具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的脱硝方法，其特征在于，启用再生加热器的所有热解析再生模块与蒸汽加热器联用对脱硝反应器的入口烟气温度进行提升。
9.根据权利要求6所述利用具有在线再生的垃圾焚烧炉SCR烟气脱硝系统的脱硝方法，其特征在于，通过调节再生加热器中热解析再生模块的蒸汽调节阀进行热解析再生模块的启停和调节。
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2020
- 2020-02-27 CN CN202010124142.4A patent/CN111151130A/zh active Pending
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