CN111229037A - 氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置及方法 - Google Patents

氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置及方法，燃机出口烟道经余热锅炉与烟囱相连通，余热锅炉内沿烟气流动的方向依次设置有氨注射格栅、催化剂层及高温烟气引出装置，高温烟气引出装置的出口与高温稀释风机的入口相连通，高温稀释风机的出口与氨水蒸发器的入口相连通，压缩空气管道及氨水溶液输入管道与氨水蒸发器的入口相连通，氨水蒸发器的出口与混合气分配集箱的入口相连通，混合气分配集箱的出口经控制阀组与氨注射格栅的入口相连通，该装置及方法使用氨水作为还原剂，且经济性及运行可靠性较高。

Description

氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置及方法
技术领域
本发明属于燃气蒸汽联合循环机组SCR脱硝技术领域，涉及一种氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置及方法。
背景技术
燃气蒸汽联合循环发电技术以其清洁高效的特点在我国得到了广泛的应用。通常燃气轮机出口NOx排放浓度能够控制在50mg/m3(标态、干基、15％O2，下同)以内。近年，随着国家环保标准的提高，很多地区对于燃机的NOx排放提出了更加严格的要求，例如深圳市人民政府印发的深府[2017]1号文件“深圳市大气环境质量提升计划(2017-2020年)”要求新建燃气发电机组NOx排放浓度控制在15mg/m3以下，2020年前E级燃气发电机组NOx排放浓度控制在25mg/m3以下，F级燃气发电机组NOx排放浓度控制在15mg/m3以下。在这种情况下，仅依靠燃气轮机的低氮燃烧技术是很难达到NOx排放要求的。采用SCR脱硝技术成为一种可行的方案。
通常SCR脱硝反应还原剂可选择液氨、氨水和尿素。液氨蒸发制氨技术成熟可靠，投资和运行成本也较低，但液氨是重大危险源，限制液氨制氨技术的应用。尿素制氨技术目前有尿素热解和尿素水解制氨技术，但投资和运行成本相对较高。氨水蒸发制氨技术使用20％浓度的氨水，安全性能够保障，且投资和运行成本相对于尿素制氨技术较低，在燃气蒸汽联合循环SCR脱硝技术领域有着广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置及方法，该装置及方法使用氨水作为还原剂，且经济性及运行可靠性较高。
为达到上述目的，本发明所述的氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置包括燃机出口烟道、余热锅炉、烟囱、高温稀释风机、氨水蒸发器、压缩空气管道、氨水溶液输入管道、混合气分配集箱及控制阀组；
燃机出口烟道经余热锅炉与烟囱相连通，余热锅炉内沿烟气流动的方向依次设置有氨注射格栅、催化剂层及高温烟气引出装置，高温烟气引出装置的出口与高温稀释风机的入口相连通，高温稀释风机的出口与氨水蒸发器的入口相连通，压缩空气管道及氨水溶液输入管道与氨水蒸发器的入口相连通，氨水蒸发器的出口与混合气分配集箱的入口相连通，混合气分配集箱的出口经控制阀组与氨注射格栅的入口相连通。
氨水蒸发器内设置有双流体喷枪，其中，双流体喷枪与压缩空气管道及氨水溶液输入管道相连通。
所述控制阀组包括若干自动调节阀，氨注射格栅上设置有若干喷嘴，其中，一个自动调节阀对应一个喷嘴，混合气分配集箱经各自动调节阀与对应的喷嘴相连通。
氨注射格栅上的各喷嘴在余热锅炉同一横截面内均匀布置。
氨水蒸发器的长度和直径能够使氨水雾化后形成气态混合物。
本发明所述的氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝方法包括以下步骤：
高温烟气引出装置引出的260～350℃高温烟气进入氨水蒸发器中，压缩空气管道输出的压缩空气及氨水溶液输入管道输出的氨水溶液进入到氨水蒸发器中，并在高温烟气的作用下，使得氨水溶液气化形成气态混合物，该气态混合物经混合气分配集箱及控制阀组进入到氨注射格栅中，再经氨注射格栅喷射到余热锅炉中与烟气混合，然后进入催化剂层，并在催化剂层表面发生还原反应生成N2和H2O，最后经烟囱排出。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置及方法在具体操作时，通过高温烟气引出装置引出一路高温烟气，通过高温烟气对氨水溶液进行气化形成气态混合物，该气态混合物经混合气分配集箱及控制阀组进入到氨注射格栅中，再经氨注射格栅喷射到余热锅炉中与烟气混合，然后进入催化剂层，并在催化剂层表面发生还原反应生成N2和H2O，最后经烟囱排出，经济性及运行可靠性较高，结构简单，操作方便，实用性极强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为余热锅炉、2为高温稀释风机、3为双流体喷枪、4为氨水蒸发器、5为混合气分配集箱、6为控制阀组、7为氨注射格栅、8为催化剂层、9为高温烟气引出装置、10为烟囱、11为燃机出口烟道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置包括燃机出口烟道11、余热锅炉1、烟囱10、高温稀释风机2、氨水蒸发器4、压缩空气管道、氨水溶液输入管道、混合气分配集箱5及控制阀组6；燃机出口烟道11经余热锅炉1与烟囱10相连通，余热锅炉1内沿烟气流动的方向依次设置有氨注射格栅7、催化剂层8及高温烟气引出装置9，高温烟气引出装置9的出口与高温稀释风机2的入口相连通，高温稀释风机2的出口与氨水蒸发器4的入口相连通，压缩空气管道及氨水溶液输入管道与氨水蒸发器4的入口相连通，氨水蒸发器4的出口与混合气分配集箱5的入口相连通，混合气分配集箱5的出口经控制阀组6与氨注射格栅7的入口相连通。
具体的，氨水蒸发器4内设置有双流体喷枪3，其中，双流体喷枪3与压缩空气管道及氨水溶液输入管道相连通，氨水蒸发器4的长度和直径能够使氨水雾化后形成气态混合物。
所述控制阀组6包括若干自动调节阀，氨注射格栅7上设置有若干喷嘴，其中，一个自动调节阀对应一个喷嘴，混合气分配集箱5经各自动调节阀与对应的喷嘴相连通，氨注射格栅7上的各喷嘴在余热锅炉1同一横截面内均匀布置。
本发明所述的氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝方法包括以下步骤：
高温烟气引出装置9引出的260～350℃高温烟气进入氨水蒸发器4中，压缩空气管道输出的压缩空气及氨水溶液输入管道输出的20％浓度的氨水溶液进入到双流体喷枪3中，再经双流体喷枪3以一定粒径喷射到氨水蒸发器4中，并在高温烟气的作用下，使得氨水溶液气化形成气态混合物，该气态混合物经混合气分配集箱5及控制阀组6进入到氨注射格栅7中，再经氨注射格栅7喷射到余热锅炉1中与烟气混合，然后进入催化剂层8，并在催化剂层8表面发生还原反应生成N2和H2O，最后经烟囱10排出，另外，通过自动调节阀调节进入到各喷嘴中的流量，以实现分区控制。
高温稀释风机2所抽取的高温烟气热量需满足脱硝系统最高负荷和最低负荷下所需最大氨水耗量蒸发所需要的热量，并预留20％的裕量。高温稀释风机2所提供的压力需克服后部管道系统、氨水蒸发系统、氨注射格栅7及氨注射格栅7注入烟气中的阻力，控制阀组6内有多个自动调节阀，可根据燃气蒸汽联合循环机组实际运行时催化剂层8入口截面上NOx的分布自动调节各分区氨气的喷入流量。
在机组启动时打开高温稀释风机2，将余热锅炉1内的烟气抽出送入到氨水蒸发器4及氨注射格栅7中，将整个系统加热。选择合适风量和压力的高温稀释风机2，一般可以在机组启动15～30分钟之内使氨水蒸发器4输出的烟气温度加热到180℃以上。此时，催化剂层8入口的烟气温度也达到了最低连续运行温度，将20％浓度的氨水和压缩空气供入到双流体喷枪3中，氨水在压缩空气的作用下雾化成一定粒径并喷入氨水蒸发器4，在氨水蒸发器4中高温烟气的加热下，蒸发成氨气和烟气的混合气，由于氨水蒸发吸热以及压缩空气的吸热，氨水蒸发器4出口的烟气温度有所降低，但需保持在130℃以上，防止氨气和高温烟气的混合气体在后续的管路系统由于散热温度降低使氨气凝结成氨水，氨气和高温烟气混合气体在混合气分配集箱5中汇集，然后通过控制阀组6分配给各喷嘴。控制阀组6内各自动调节阀在机组不同工况的开度须通过优化调整试验来确定，在实际运行中，控制阀组6内的自动调节阀根据工况的改变自动调节各自动调节阀的开度，调节各区域内喷入的氨气体积流量，从而改善催化剂入口截面上NH3/NOx摩尔比的均匀性，从而达到脱硝系统最佳的脱硝效果和最优的氨水耗量。

Claims (6)

1.一种氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置，其特征在于，包括燃机出口烟道(11)、余热锅炉(1)、烟囱(10)、高温稀释风机(2)、氨水蒸发器(4)、压缩空气管道、氨水溶液输入管道、混合气分配集箱(5)及控制阀组(6)；
燃机出口烟道(11)经余热锅炉(1)与烟囱(10)相连通，余热锅炉(1)内沿烟气流动的方向依次设置有氨注射格栅(7)、催化剂层(8)及高温烟气引出装置(9)，高温烟气引出装置(9)的出口与高温稀释风机(2)的入口相连通，高温稀释风机(2)的出口与氨水蒸发器(4)的入口相连通，压缩空气管道及氨水溶液输入管道与氨水蒸发器(4)的入口相连通，氨水蒸发器(4)的出口与混合气分配集箱(5)的入口相连通，混合气分配集箱(5)的出口经控制阀组(6)与氨注射格栅(7)的入口相连通。
2.根据权利要求1所述的氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置，其特征在于，氨水蒸发器(4)内设置有双流体喷枪(3)，其中，双流体喷枪(3)与压缩空气管道及氨水溶液输入管道相连通。
3.根据权利要求1所述的氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置，其特征在于，所述控制阀组(6)包括若干自动调节阀，氨注射格栅(7)上设置有若干喷嘴，其中，一个自动调节阀对应一个喷嘴，混合气分配集箱(5)经各自动调节阀与对应的喷嘴相连通。
4.根据权利要求3所述的氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置，其特征在于，氨注射格栅(7)上的各喷嘴在余热锅炉(1)同一横截面内均匀布置。
5.根据权利要求1所述的氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置，其特征在于，氨水蒸发器(4)的长度和直径能够使氨水雾化后形成气态混合物。
6.一种氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝方法，其特征在于，基于权利要求所述的氨水作为还原剂的燃气蒸汽联合循环机组脱硝装置，包括以下步骤：
高温烟气引出装置(9)引出的260～350℃高温烟气进入氨水蒸发器(4)中，压缩空气管道输出的压缩空气及氨水溶液输入管道输出的氨水溶液进入到氨水蒸发器(4)中，并在高温烟气的作用下，使得氨水溶液气化形成气态混合物，该气态混合物经混合气分配集箱(5)及控制阀组(6)进入到氨注射格栅(7)中，再经氨注射格栅(7)喷射到余热锅炉(1)中与烟气混合，然后进入催化剂层(8)，并在催化剂层(8)表面发生还原反应生成N2和H2O，最后经烟囱(10)排出。
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