CN111992025A - 一种脱硝系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱硝系统，炉膛内设有第一探针和SNCR喷氨装置，锅炉尾部烟道内沿烟气流动方向依次设置有屏式过热器、高温过热器、低温过热器及第二探针；第二竖向烟道内沿烟气流动方向设置有反应器及空气预热器反应器内沿烟气流动方向依次设有第三探针、催化剂层和第四探针，信号器的输出端与喷氨控制器的输入端相连接；喷氨控制器的出口与喷氨格栅的入口相连通，喷氨控制器的入口与缓冲罐的吸热侧出口相连通，缓冲罐的吸热侧入口经溶液泵与尿素/液氨储存罐的出口相连通，该系统能够有效解决现有技术中脱硝效率偏离设计值、氨气与烟气混合不充分、氨气的注入量与烟气的比例无法控制、催化剂层易发生堵塞及还原剂进入到SCR烟道的烟气温度较低的问题。

Description

一种脱硝系统
技术领域
本发明属于锅炉技术领域，涉及一种脱硝系统。
背景技术
随着经济的高速发展，环境污染问题日益严重，燃料烟气所含的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等是造成大气污染、酸雨和温室效应的主要根源。在众多脱硝技术中，选择性催化还原法(SCR)是目前国内外比较成熟的脱硝技术，脱硝效率较高但存在成本高，而非选择性催化还原法(SNCR)脱硝效率低但存在成本较低。
现行的脱硝装置存在以下缺点：
1.锅炉低负荷运行时，烟气温度偏离催化剂的最佳反应温度，导致氨与烟气反应不充分，脱硝效率偏离设计值。
2.现有SCR脱硝装置一般只安装有一次氨气与烟气的混合过程，混合不够充分，导致催化剂层氨气分布均匀性较差。
3.氨气的注入量与烟气的比例无法实时控制，易造成氨逃逸或脱硝不充分的问题。
4.现运行的SCR工艺脱硝装置，催化剂层易发生堵塞现象，影响脱硝效率，加剧催化剂磨损现象甚至造成损坏。
5.进入SCR烟道的氨气温度较低，不利于系统温度分布的均匀性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种脱硝系统，该系统能够有效解决现有技术中脱硝效率偏离设计值、氨气与烟气混合不充分、氨气的注入量与烟气的比例无法控制、催化剂层易发生堵塞及还原剂进入到SCR烟道的烟气温度较低的问题。
为达到上述目的，本发明所述的脱硝系统包括炉膛、锅炉尾部烟道、第一转向烟道、第一竖向烟道、第二转向烟道、水平烟道、SCR烟道扩张段、第二竖向烟道、信号器、喷氨控制器、缓冲罐、尿素/液氨储存罐及送风管道；
炉膛、锅炉尾部烟道、第一转向烟道、第一竖向烟道、第二转向烟道、水平烟道、SCR烟道扩张段及第二竖向烟道沿烟气流向方向依次设置，其中，第一竖向烟道内设置有喷氨格栅，炉膛内沿烟气流动方向依次设置有第一探针和SNCR喷氨装置，锅炉尾部烟道内沿烟气流动方向依次设置有屏式过热器、高温过热器、低温过热器、第二探针及省煤器；
第二竖向烟道内沿烟气流动方向设置有反应器及空气预热器，反应器内沿烟气流动方向设置有整流格栅、第三探针、催化剂层和第四探针，第一探针的输出端与SNCR喷氨装置相连接，第二探针的输出端、第三探针的输出端及第四探针的输出端与信号器的输入端相连接，信号器的输出端与喷氨控制器的输入端相连接；
喷氨控制器的出口与喷氨格栅的入口相连通，喷氨控制器的入口与缓冲罐的吸热侧出口相连通，缓冲罐的吸热侧入口经溶液泵与尿素/液氨储存罐的出口相连通，空气预热器的出口经缓冲罐的放热侧与送风管道相连通。
第一转向烟道的转角为60°-90°，且，第一转向烟道与第一竖向烟道相切连接。
第一竖向烟道内还设置有竖直烟道斜板及静态扰流器，其中，静态扰流器的层数为两层，竖直烟道斜板、喷氨格栅及静态扰流器沿烟气流动方向依次设置。
第二转向烟道内设置有弧形导流板，水平烟道内设置有水平烟道导流板，SCR烟道扩张段内设置有直导流板及斜板。
反应器的拐角的形状为四分之一圆弧形，且反应器的拐角与第二竖向烟道的侧壁相切。
催化剂层的层数为三层，其中，第一层催化剂层的上方设置有防磨层，其中，防磨层与反应器的壁面之间通过固定装置连接，第二层催化剂层及第三层催化剂层的上方均设置有空气吹灰装置，空气吹灰装置的入口与空气预热器的出口相连通。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的脱硝系统在操作时，炉膛内设置有第一探针及SNCR喷氨装置，锅炉尾部烟道内沿烟气流动方向依次设置有屏式过热器、高温过热器、低温过热器、第二探针及省煤器，第二竖向烟道内沿烟气流动方向设置有反应器及空气预热器，反应器内沿烟气流动方向依次设置有整流格栅、第三探针、催化剂层和第四探针，通过第一探针检测的量控制SNCR喷氨装置的喷氨量，通过第二探针、第三探针及第四探针检测的量控制喷氨格栅的喷氨量，以解决现有技术中脱硝效率偏离设计值、氨气的注入量与烟气的比例无法控制的问题，同时空气预热器输出的一路烟气进入到缓冲罐中对尿素/液氨进行加热，以解决催化剂层易发生堵塞及还原剂进入到SCR烟道的烟气温度较低的问题，另外，在催化剂层的上方设置整流格栅，有益于烟气速度场的均匀性，避免较大的催化剂入口偏角，同时保证烟气与氨气混合均匀，与传统SCR脱硝系统相比，可以进一步加强气体扰动。
进一步，本发明设置有旁路烟道，通过旁路烟道控制进入到反应器中烟气的温度，以保证脱硝效率。
进一步，通过灰斗对烟气中的大颗粒进行收集，同时设置有防磨层，另外，第二层催化剂层及第三层催化剂层的上方设置有空气吹灰装置，以减轻烟气中灰尘对催化剂层的堵塞及冲刷，同时空气预热器的出口与空气吹灰装置相连通，避免烟气中的硫铵盐在催化剂层13上粘结。
进一步，第一探针将NO浓度信号传输给SNCR喷氨装置，SNCR喷氨装置按照化学反应计量比喷入所需氨气，第二探针将反应后烟气中的NO浓度信号和氨气浓度信号传递给信号器，信号器根据化学反应计量比计算SCR子系统喷氨量的设计值，第三探针和第四探针将NO浓度信号和氨气浓度信号反馈给信号器，信号器向喷氨控制器传输指令，当NO浓度较高时增加SCR子系统喷氨量的设计值作为SCR子系统喷氨量，反之适当降低SCR子系统喷氨量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为静态扰流器2的结构示意图。
其中，1为竖直烟道斜板、2为静态扰流器、3为弧形导流板、4为水平烟道导流板、5为直导流板、6为斜板、7为整流格栅、8、反应器、9为固定装置、10为防磨层、11为观察孔、121为第一探针、122为第二探针、123为第三探针、124为第四探针、13为催化剂层、14为送风机、15为空气预热器、16为流量计、17为信号器、18为喷氨控制器、19为缓冲罐、20为溶液泵、21为尿素/液氨储存罐、22为送风管道、23为SNCR喷氨装置、24为屏式过热器、25为高温过热器、26为低温过热器、27为省煤器、28为旁路烟道、29为催化剂装卸门、30为旁路烟气挡板、31为喷氨格栅、32为空气吹灰装置、33为锅炉尾部烟道、34为第一转向烟道、35为第二转向烟道、36为炉膛。
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及图2，本发明所述的脱硝系统包括炉膛36、锅炉尾部烟道33、第一转向烟道34、第一竖向烟道、第二转向烟道35、水平烟道、SCR烟道扩张段、第二竖向烟道、信号器17、喷氨控制器18、缓冲罐19、尿素/液氨储存罐21及送风管道22；炉膛36、锅炉尾部烟道33、第一转向烟道34、第一竖向烟道、第二转向烟道35、水平烟道、SCR烟道扩张段及第二竖向烟道沿烟气流向方向依次设置，其中，第一竖向烟道内设置有喷氨格栅31，炉膛36内设置有第一探针121和SNCR喷氨装置23，锅炉尾部烟道33内沿烟气流动方向依次设置有屏式过热器24、高温过热器25、低温过热器26、第二探针122及省煤器27；第二竖向烟道内沿烟气流动方向设置有反应器8和空气预热器15，反应器8内沿烟气流动方向依次设置有整流格栅7、第三探针123、催化剂层13及第四探针124，第一探针121的输出端与SNCR喷氨装置23相连接，第二探针122的输出端、第三探针123的输出端及第四探针124的输出端与信号器17的输入端相连接，信号器17的输出端与喷氨控制器18的输入端相连接；喷氨控制器18的出口与喷氨格栅31的入口相连通，喷氨控制器18的入口与缓冲罐19的吸热侧出口相连通，缓冲罐19的吸热侧入口经溶液泵20与尿素/液氨储存罐21的出口相连通，空气预热器15的出口经缓冲罐19的放热侧与送风管道22相连通。
第一转向烟道34的转角为60°-90°，第一转向烟道34与第一竖向烟道相切连接；第一竖向烟道内还设置有竖直烟道斜板1及静态扰流器2，其中，静态扰流器2的层数为两层，竖直烟道斜板1、喷氨格栅31及静态扰流器2沿烟气流动方向依次设置。
第二转向烟道35内设置有弧形导流板3，水平烟道内设置有水平烟道导流板4，SCR烟道扩张段内设置有直导流板5及斜板6；反应器8的拐角的形状为四分之一圆弧形，且反应器8的拐角与第二竖向烟道的侧壁相切。
催化剂层13的层数为三层，其中，第一层催化剂层13的上方设置有防磨层10，其中，防磨层10与反应器8的壁面之间通过固定装置9连接，第二层催化剂层13及第三层催化剂层13的上方均设置有空气吹灰装置32，空气吹灰装置32的入口与空气预热器15的出口相连通。
本发明还包括旁路烟道28，其中，旁路烟道28并联连通于省煤器27所在的烟道处，且旁路烟道28的入口处设置有旁路烟气挡板30。
SCR烟道扩张段内设置有直导流板5，第二竖向烟道的侧壁上设置有观察孔11及催化剂装卸门29，空气预热器15的入口连通有送风机14，空气预热器15与空气吹灰装置32之间的管道上设置有流量计16。
本发明的工作过程为：
燃烧产生的高温烟气与SNCR喷氨装置23喷出的还原剂进行反应，反应后的烟气依次流经屏式过热器24、高温过热器25及低温过热器26后，进入锅炉尾部烟道33，其中，部分烟气通过旁路烟道28进入SCR烟道，旁路烟道28中的烟气量通过旁路烟气挡板30调节，其余烟气与省煤器27换热后进入锅炉尾部烟道33的水平段内，其中，大颗粒灰尘落入灰斗中，烟气然后经第一转向烟道34进入到第一竖向烟道内，在第一竖向烟道的导流作用下流经喷氨格栅31及静态扰流器2，再与氨气混合均匀后在弧形导流板3的导流下进入第一水平管道内，并在水平烟道导流板4的作用下进入SCR烟道扩张段，然后在直导流板5及斜板6的导流作用下，流入整流格栅7，并依次流过防磨层10及催化剂层13后，与空气预热器换热后进入下游各级辅助设备。送风机14将空气加压送入空气预热器15的空气侧，空气与烟气换热后，部分进入到空气吹灰装置32中，另一部分进入到缓冲罐19的放热侧中，对还原剂进行加热气化后，然后进入到送风管道22中，送风管道22将空气送入其他设备。第一探针121将检测到的NO浓度信号传输给SNCR喷氨装置23，第二探针122将将测到的NO浓度信号及氨气浓度信号传递给信号器17，第三探针123及第四探针124将将各自检测到的NO浓度信号和氨气浓度信号反馈给信号器17，信号器17向喷氨控制器18传输指令。
参考图2，需要说明的是，静态扰流器2及喷氨格栅31位置满足关系H1/H2＝0.5-2.0，静态扰流器2由扰流管和斜板组构成，扰流管位于喷氨格栅31的上方，斜板组位于扰流管的上方，扰流管的数目与喷氨格栅31中喷氨支管数相对应，斜板组中斜板的数目与喷氨支管上设置的喷氨出口数目对应，斜板组中的斜板与竖直方向的角度范围为15°-45°，斜板组中相邻斜板之间的距离由实际情况确定，斜板组中的斜板的长度取值为50-100mm。
需要说明的是，第一转向烟道34对应的转角为60°-90°，第一转向烟道34对应转角较小，较传统的90°转角导流效果明显，有益于AIG上游速度分布和反应器8内氨气分布的均匀性，拐角与灰斗的壁面相切，竖直烟道斜板1位置关系满足：H3为500-1000mm，竖直烟道斜板1与竖直方向夹角为30°-45°，长度为50-100mm；弧形导流板3位于第二转向烟道35的内侧，对应的角度为90°；弧形导流板3与水平烟道导流板4的距离满足H4为1600-1700mm，水平烟道导流板4整体向下倾斜，水平烟道导流板4的板数为3-5片，长度为400-600mm，与水平烟道轴线的夹角为15°-30°；直导流板5位于整流格栅7的上方，直导流板5的板数取4-6片，整体布置靠近反应器8的右侧壁面，从左到右，直导流板5与竖直方向的夹角逐渐减小，与竖直方向的夹角在0°-20°范围内；斜板6与直导流板5位于同一水平高度，斜板6与反应器8的壁面焊接连接，斜板6与反应器8的壁面夹角为15°-45°，斜板6的长度100-300mm；整流格栅7整体为梯形结构，整流格栅7的上表面与水平线的夹角为5°-15°，整流格栅7的下表面与水平线方向平行，整流格栅7的竖直边线与反应器8壁面重合，整流格栅7的右侧竖直边线的长度为300-500mm。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (6)

1.一种脱硝系统，其特征在于，包括炉膛(36)、锅炉尾部烟道(33)、第一转向烟道(34)、第一竖向烟道、第二转向烟道(35)、水平烟道、SCR烟道扩张段、第二竖向烟道、信号器(17)、喷氨控制器(18)、缓冲罐(19)、尿素/液氨储存罐(21)及送风管道(22)；
炉膛(36)、锅炉尾部烟道(33)、第一转向烟道(34)、第一竖向烟道、第二转向烟道(35)、水平烟道、SCR烟道扩张段及第二竖向烟道沿烟气流向方向依次设置，其中，第一竖向烟道内设置有喷氨格栅(31)，炉膛(36)内沿烟气流动方向依次设置有第一探针(121)及SNCR喷氨装置(23)，锅炉尾部烟道(33)内沿烟气流动方向依次设置有屏式过热器(24)、高温过热器(25)、低温过热器(26)、第二探针(122)及省煤器(27)；
第二竖向烟道内沿烟气流动方向设置有反应器(8)及空气预热器(15)，反应器(8)内沿烟气流动方向依次设有整流格栅(7)、催化剂层(13)及第四探针(124)，第一探针(121)的输出端与SNCR喷氨装置(23)相连接，第二探针(122)的输出端、第三探针(123)的输出端及第四探针(124)的输出端与信号器(17)的输入端相连接，信号器(17)的输出端与喷氨控制器(18)的输入端相连接；
喷氨控制器(18)的出口与喷氨格栅(31)的入口相连通，喷氨控制器(18)的入口与缓冲罐(19)的吸热侧出口相连通，缓冲罐(19)的吸热侧入口经溶液泵(20)与尿素/液氨储存罐(21)的出口相连通，空气预热器(15)的出口经缓冲罐(19)的放热侧与送风管道(22)相连通。
2.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于，第一转向烟道(34)的转角为60°-90°，第一转向烟道(34)与第一竖向烟道相切连接。
3.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于，第一竖向烟道内还设置有竖直烟道斜板(1)及静态扰流器(2)，其中，静态扰流器(2)的层数为两层，竖直烟道斜板(1)、喷氨格栅(31)及静态扰流器(2)沿烟气流动方向依次设置。
4.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于，第二转向烟道(35)内设置有弧形导流板(3)，水平烟道内设置有水平烟道导流板(4)，SCR烟道扩张段内设置有直导流板(5)及斜板(6)。
5.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于，反应器(8)的拐角的形状为四分之一圆弧形，且反应器(8)的拐角与第二竖向烟道的侧壁相切。
6.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于，催化剂层(13)的层数为三层，其中，第一层催化剂层(13)的上方设置有防磨层(10)，其中，防磨层(10)与反应器(8)的壁面之间通过固定装置(9)连接，第二层催化剂层(13)及第三层催化剂层(13)的上方均设置有空气吹灰装置(32)，空气吹灰装置(32)的入口与空气预热器(15)的出口相连通。
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