CN114699889A - 一种可准确控制喷氨量的scr脱硝系统 - Google Patents

一种可准确控制喷氨量的scr脱硝系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可准确控制喷氨量的SCR脱硝系统，包括脱硝喷氨烟道和脱硝反应器，待处理的烟气进入脱硝喷氨烟道，并经脱硝反应器后输送至下级处理单元，脱硝喷氨烟道内设有喷氨格栅，喷氨格栅被均匀分成若干个区块，各区块分别经喷氨支管与上游供氨管路相连通，喷氨格栅各区块独立调节控制；喷氨格栅下游脱硝喷氨烟道内设置有分区测试单元，分区测试单元包括若干测试模块，各测试模块分别与喷氨格栅中各区块对应；测试模块包括烟气污染物在线监测装置和烟气流量计。通过测试各烟道分区的烟气流量和原始NOX浓度，计算需氨量，通过各分区的喷氨量和需氨量的关系，反馈调节信号到各调节阀进行调节，同时基于氨逃逸和NOX浓度的实时检测，修正调阀开度。

Description

一种可准确控制喷氨量的SCR脱硝系统
技术领域
本发明属于环保技术烟气脱硝领域，尤其涉及一种可准确控制喷氨量的SCR脱硝系统。
背景技术
燃料中的氮和空气中的氮，在高温燃烧过程中，会产生对人类有害的气体氮氧化物(NOX)，为了将烟气中的大量NOX脱除实现烟气达标排放，通常采用SNCR或SCR脱硝系统。严格的环保指标要求SCR系统具有更高的脱硝效率，SCR脱硝系统需要更多的喷氨量和氨氮比，脱硝系统中生成硫酸氢铵(ABS)的几率也越来越大。为了减少硫酸氢铵对脱硝下游设备运行的影响，需尽量精确控制SCR系统的喷氨量。
工程项目中，常采用“精准喷氨”系统来控制喷氨量、减少氨逃逸。普遍采用的“精准喷氨”系统是将脱硝喷氨格栅和脱硝反应器同样分为“目”字或“田”字型的若干个区，脱硝喷氨格栅和脱硝反应器的分区一一对应，在脱硝反应器出口设置分区NOX分析仪或NH3逃逸分析仪，通过脱硝反应器出口分区测量的数据作为信号反馈给脱硝喷氨分区的调节阀进行调节。但由于喷氨格栅处烟气在到达脱硝反应器出口测点位置时还会经过两次90°转角和催化剂的均流，因此脱硝喷氨格栅各分区中的烟气和脱硝反应器出口分区中的烟气并不是完全对应。
数值模拟结果显示，将单侧脱硝系统分成6个区的情况下，反应器出口单个分区的烟气只有约60-80％和喷氨格栅处分区一致，因此，目前的“精准喷氨”系统，在实际运行调节中仍有不少调节误差，这对于日益严格NOX排放要求和氨逃逸要求来说，很容易影响“精准喷氨”系统的“精准性”甚至是排放指标不达标；或是现场调试时需要花费大量的调试时间和结合大数据工作才能调平“精准喷氨”，需要消耗大量的人力财力，增大了投资成本。此外，目前的“精准喷氨”系统，喷氨分区调阀大多设置在气氨稀释之后的氨空气混合气分区母管上，分区母管管径较大，设置喷氨分区调阀投资成本高。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种可准确控制喷氨量的SCR脱硝系统，通过本SCR脱硝系统的结构设置，将脱硝喷氨烟道分成若干个区，分区原则和方式与喷氨格栅分区方式一致，通过在线测试每个烟道分区的烟气流量和原始NOX浓度，自动计算需氨量，通过实时检测的各分区的喷氨量和计算需氨量的关系，反馈调节信号到各分区的调阀进行调节，同时通过脱硝出口对氨逃逸和NOX浓度的实时检测，修正调阀开度。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种可准确控制喷氨量的SCR脱硝系统，所述SCR脱硝系统包括脱硝喷氨烟道和脱硝反应器，待处理的烟气进入脱硝喷氨烟道，并经脱硝反应器后输送至下级处理单元，所述脱硝喷氨烟道内设有喷氨格栅，所述喷氨格栅被均匀分成若干个区块，各区块分别经喷氨支管与上游供氨管路相连通，且喷氨格栅各区块独立调节控制；所述喷氨格栅下游脱硝喷氨烟道内设置有分区测试单元，所述分区测试单元包括若干测试模块，各测试模块分别与所述喷氨格栅中各区块一一对应；所述测试模块包括烟气污染物在线监测装置和烟气流量计。
根据一个优选的实施方式，所述供氨管路包括气氨总管、气氨分区支管、稀释空气总管和稀释空气分区母管，所述气氨总管下游分别连接有若干气氨分区支管；所述稀释空气总管下游分别连接有若干稀释空气分区母管；各稀释空气分区母管上分别设有气体混合器，各气氨分区支管分别与气体混合器的另一入口端连接，各气体混合器的出口端分别与各区块对应的喷氨支管连通。
根据一个优选的实施方式，在脱硝喷氨烟道中各喷氨格栅中同一流向位置处的各区块，分别经喷氨支管与同一气体混合器的出口端相连通。
根据一个优选的实施方式，各气氨分区支管上设有调节阀和流量计，通过流量计完成流经气体的流量监测，并通过调节阀完成流量调节控制。
根据一个优选的实施方式，所述SCR脱硝系统还包括分析及控制单元，所述分析及控制单元基于分区测试单元各测试模块测得数据，和流量计测得的气氨流量，完成调节阀的开度调节控制。
根据一个优选的实施方式，所述分析及控制单元基于各测试模块测得的烟气流量和原始NOX浓度计算得出每个分区内所需的喷氨量，并对比流量计测得的实际喷氨流量，最终将对比结果作为调节信号反馈给调节阀，控制调阀开度。
根据一个优选的实施方式，所述脱硝反应器的出口管路上设有NOX/氨逃逸分析仪，所述分析及控制单元基于NOX/氨逃逸分析仪测得数据和预设数据完成对比，将对比结果作为调节信号反馈给调节阀，修正阀体开度。
根据一个优选的实施方式，所述脱硝反应器内设有脱硝催化剂。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本发明的有益效果：
本发明公开的SCR脱硝系统可在现有技术的基础上进行优化，将分区测试的位置设置在喷氨格栅下游的脱硝喷氨烟道，可通过分区测试单元、分析及控制单元准确控制每个分区的喷氨量，避免了现有的“精准喷氨”系统由于分区测试的位置距离喷氨格栅较远，烟气在脱硝系统中有分区间的“窜漏”，即脱硝反应器出口分区和脱硝喷氨格栅分区无法一一对应的问题。
本系统可提高喷氨的准确性，减少氨逃逸，降低SCR脱硝下游设备受硫酸氢铵的影响。也可以在现有技术的基础上，优化系统配置，降低投资成本。
附图说明
图1是实施例1的SCR脱硝系统的原理结构示意图；
其中，1-气氨总管，2-气氨分区支管，3-调节阀，4-流量计，5-稀释空气总管，6-稀释空气分区母管，7-气体混合器，8-喷氨支管，9-喷氨格栅，10-脱硝喷氨烟道，11-分区测试单元，12-分析及控制单元，13-脱硝反应器，14-脱硝催化剂，15-NOX/氨逃逸分析仪。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。
实施例1：
参考图1所示，本实施例公开了一种可准确控制喷氨量的SCR脱硝系统。
具体地，某燃煤发电机组单台锅炉炉后A、B两侧分别设置1套SCR脱硝系统，单侧脱硝系统分区数为6个，单台炉分区数为12个。
来自省煤器的烟气经过脱硝喷氨烟道10后进入脱硝反应器13，脱硝催化剂14安装在脱硝反应器13中，脱硝还原剂通过喷氨格栅9喷入脱硝喷氨烟道10中和烟气混合，在脱硝反应器13中，烟气中的氮氧化物(NOX)在脱硝催化剂14的作用下和脱硝还原剂反应生成氮气和水，随后脱硝后的烟气进入下游设备。
本实施例所述SCR脱硝系统中，脱硝还原剂(气氨)由还原剂供应系统提供，气氨通过气氨总管1进入气氨分区支管2，还原剂稀释空气由稀释风机提供，稀释空气通过稀释空气总管5进入稀释空气分区母管6，气氨和稀释空气通过气体混合器7混合，混合气稀释至气氨体积百分比5％以下。
气氨分区支管2和稀释空气分区母管6的数量(例如，本实施例为6支)根据单侧脱硝系统分区数量确定。每个气氨分区支管2上设有一个调节阀3和一个可远传的流量计4，每个调节阀3可独立调节。喷氨格栅9布置在脱硝喷氨烟道10中，可在宽度方向和深度方向独立调节。单侧脱硝系统喷氨格栅9按“田”字型均匀分成6个区，每个分区的喷氨支管8从本分区的稀释空气分区母管6上接出。
单侧喷氨格栅9下游的脱硝喷氨烟道10顶部均匀分布安装6套分区测试单元11，包括6套烟气流量计、6套烟气取样装置和1套烟气污染物在线监测装置。6套分区测试单元11与喷氨格栅9分区一一对应。
在运行控制调节过程中，通过在线测试每个分区的烟气流量和原始NOX浓度和实时检测各分区的实际喷氨量，分析及控制单元12自动计算各分区脱硝所需喷氨量，并与流量计4实测的喷氨量进行对比，对比结果作为调节信号反馈到调节阀3，以控制调节阀3调节喷氨流量。
进一步地，脱硝出口处的NOX/氨逃逸分析仪15同样将测试数据传输至分析及控制单元12，通过NOX/氨逃逸分析仪15测试数据和设定数据的比较，将对比结果作为调节信号反馈给调节阀3，修正调阀开度。
本发明公开的SCR脱硝系统可在现有技术的基础上进行优化，将分区测试的位置设置在喷氨格栅下游的脱硝喷氨烟道，可通过分区测试单元、分析及控制单元准确控制每个分区的喷氨量，避免了现有的“精准喷氨”系统由于分区测试的位置距离喷氨格栅较远，烟气在脱硝系统中有分区间的“窜漏”，即脱硝反应器出口分区和脱硝喷氨格栅分区无法一一对应的问题。
且本发明系统可提高喷氨的准确性，减少氨逃逸，降低SCR脱硝下游设备受硫酸氢铵的影响。也可以在现有技术的基础上，优化系统配置，降低投资成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可准确控制喷氨量的SCR脱硝系统，所述SCR脱硝系统包括脱硝喷氨烟道(10)和脱硝反应器(13)，待处理的烟气进入脱硝喷氨烟道(10)，并经脱硝反应器(13)后输送至下级处理单元，
其特征在于，
所述脱硝喷氨烟道(10)内设有喷氨格栅(9)，所述喷氨格栅(9)被均匀分成若干个区块，各区块分别经喷氨支管(8)与上游供氨管路相连通，且喷氨格栅(9)各区块独立调节控制；
所述喷氨格栅(9)下游的脱硝喷氨烟道(10)内设置有分区测试单元(11)，所述分区测试单元(11)包括若干测试模块，各测试模块分别与所述喷氨格栅(9)中各区块一一对应；
所述测试模块包括烟气污染物在线监测装置和烟气流量计。
2.如权利要求1所述的SCR脱硝系统，其特征在于，所述供氨管路包括气氨总管(1)、气氨分区支管(2)、稀释空气总管(5)和稀释空气分区母管(6)，
所述气氨总管(1)下游分别连接有若干气氨分区支管(2)；
所述稀释空气总管(5)下游分别连接有若干稀释空气分区母管(6)；
各稀释空气分区母管(6)上分别设有气体混合器(7)，各气氨分区支管(2)分别与气体混合器(7)的另一入口端连接，各气体混合器(7)的出口端分别与各区块对应的喷氨支管(8)连通。
3.如权利要求2所述的SCR脱硝系统，其特征在于，在脱硝喷氨烟道(10)中各喷氨格栅(9)中同一流向位置处的各区块，分别经喷氨支管(8)与同一气体混合器(7)的出口端相连通。
4.如权利要求2所述的SCR脱硝系统，其特征在于，各气氨分区支管(2)上设有调节阀(3)和流量计(4)，通过流量计(4)完成流经气体的流量监测，并通过调节阀(3)完成流量调节控制。
5.如权利要求4所述的SCR脱硝系统，其特征在于，所述SCR脱硝系统还包括分析及控制单元(12)，所述分析及控制单元(12)基于分区测试单元(11)各测试模块测得数据，和流量计(4)测得的气氨流量，完成调节阀(3)的开度调节控制。
6.如权利要求5所述的SCR脱硝系统，其特征在于，所述分析及控制单元(12)基于各测试模块测得的烟气流量和原始NOX浓度计算得出每个分区内所需的喷氨量，并对比流量计(4)测得的实际喷氨流量，最终将对比结果作为调节信号反馈给调节阀(3)，控制调阀开度。
7.如权利要求6所述的SCR脱硝系统，其特征在于，所述脱硝反应器(13)的出口管路上设有NOX/氨逃逸分析仪(15)，
所述分析及控制单元(12)基于NOX/氨逃逸分析仪(15)测得数据和预设数据完成对比，将对比结果作为调节信号反馈给调节阀(3)，修正阀体开度。
8.如权利要求1所述的SCR脱硝系统，其特征在于，所述脱硝反应器(13)内设有脱硝催化剂(14)。
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