CN202021014U - 一种锅炉烟气脱除氮氧化物的系统 - Google Patents
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Abstract
一种锅炉烟气脱除氮氧化物的系统，包括位于锅炉外的还原剂溶液制备系统，与其相连的位于锅炉外的SNCR还原剂溶液供给及控制装置，位于锅炉炉膛出口的SNCR还原剂溶液喷射器组与SNCR还原剂溶液供给及控制装置通过SNCR还原剂溶液管道连接，位于锅炉尾部烟道内的SCR反应器；还包括SCR还原剂溶液供给及控制装置，SCR还原剂溶液喷射器组，所述SCR还原剂溶液喷射器组与所述SCR还原剂溶液供给及控制装置通过SCR还原剂溶液管道连接；解决了现有技术中的SNCR/SCR混合脱硝工艺存在SCR段脱硝效率低，SCR段脱硝效率高时还原剂成本高，综合脱硝效率的自动控制难以实现的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及烟气脱硝领域，具体地涉及一种SNCR/SCR混合脱除氮氧化物系统及工艺。
背景技术
氮氧化物（NOx）是一种能造成大气环境严重污染的气体，随着氮氧化物排放量的日趋严重，控制氮氧化物的途径成为当前社会关注的热点环境问题。
常用的脱除氮氧化物的方法包括选择性非催化还原法（SNCR）和选择性催化还原法（SCR），SNCR法需要的还原剂用量多，脱除NOx的效率低，系统简单初期投入资本较少；SCR法需要的还原剂用量少，脱除NOx的效率高，但系统复杂投入资本较高且使用的催化剂成本高。
近几年来，出现了一种SNCR/SCR混合脱硝工艺，能够在一个系统中实现SNCR/SCR的联用，公开号为CN101773781A的专利文献中公开了一种燃煤锅炉SNCR 和SCR联合脱硝的实现方法，在燃煤锅炉烟气通道上布置还原剂喷枪，在锅炉尾部烟道内布置加载有SCR催化剂的SCR反应器，还原剂进入烟气通道后，与烟气发生SNCR反应，之后剩余还原剂与烟气经过SCR反应器，在催化剂表面发生SCR反应，该技术提高了SNCR反应过程中还原剂的利用率，综合脱硝效率高，在现有锅炉脱硝技术上改造方便易行。
上述技术中，还原剂进入烟气通道后分解成氨气，氨气与氮氧化物进一步发生还原反应，发生SNCR反应之后，只有少量的（浓度约5-30ppm）的氨气未参与反应随烟气流出，称之为氨逃逸，氨逃逸率不是无限制增加的，最高只能达到40ppm，导致后端SCR脱硝效率受到氨气浓度的限制，烟气脱硝不完全；本技术中，提高SCR脱硝效率必须通过提高氨逃逸率来实现，而氨逃逸率的提高需要增加3至6倍的还原剂消耗生成，大大提高了装置运行成本；此外，氨逃逸率在SNCR反应过程中具有随机性，无法控制实际参与SCR反应的氨气量，导致混合法的综合脱硝效率难以通过控制系统实现。
因此，现有技术的SNCR/SCR混合脱硝工艺中，存在SCR段脱硝效率低，或SCR段脱硝效率高则还原剂使用量多，综合脱硝效率难以通过控制系统实现的缺点。
发明内容
为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中的SNCR/SCR混合脱硝工艺存在SCR段脱硝效率低，SCR段脱硝效率高时还原剂使用量多成本高，综合脱硝效率难以通过控制系统实现的缺点；从而提供了一种SCR段脱硝效率高，还原剂成本低，综合脱硝效率可控的脱硝工艺及其系统。
为解决上述技术问题，本实用新型的一种锅炉烟气脱除氮氧化物的系统，包括：位于锅炉外的还原剂溶液制备系统，与所述还原剂溶液制备系统连接的位于锅炉外的SNCR还原剂溶液供给及控制装置；位于锅炉炉膛出口处的SNCR还原剂溶液喷射器组，所述SNCR还原剂溶液喷射器组与所述SNCR还原剂溶液供给及控制装置通过SNCR还原剂溶液管道连接；位于锅炉尾部烟道内的SCR反应器，所述SCR反应器内加载有SCR催化剂；还包括与所述还原剂溶液制备系统连接的位于锅炉外的SCR还原剂溶液供给及控制装置，位于锅炉转向室内的SCR还原剂溶液喷射器组，所述SCR还原剂溶液喷射器组与所述SCR还原剂溶液供给及控制装置通过SCR还原剂溶液管道连接。
所述SNCR还原剂溶液喷射器组设置在烟气温度为800-1250℃的锅炉炉膛出口处，优选烟气温度为805-1130℃的锅炉炉膛出口处。
所述SCR还原剂溶液喷射器组设置在烟气温度为300-700℃的锅炉转向室内，优选烟气温度为305-630℃的锅炉转向室内。
所述SCR还原剂溶液喷射器组喷射出的还原剂物质液滴的直径小于等于500微米。
所述SCR还原剂溶液喷射器组喷射出的还原剂物质到达下一个受热面的时间大于等于0.1秒。
所述SCR还原剂溶液喷射器组为多个，所述SCR还原剂溶液喷射器组之间的距离大于等于200毫米。
所述SNCR还原剂溶液喷射器组与所述SCR还原剂溶液喷射器组之间的烟道上设有过热器和再热器。
所述SCR还原剂溶液喷射器组与所述SCR反应器之间的烟道上依次设有省煤器、静态混合器、烟气导流板、整流格栅。
本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，
（1） 本实用新型在现有的SNCR/SCR混合法脱硝工艺中增加了SCR还原剂溶液喷射器组，在转向室内喷入尿素，碳酸氢铵，碳酸铵等加热能够分解出氨气的氨基物质还原剂，补充了进入SCR反应器的氨气，使得发生SCR反应的氨气含量和氮氧化物含量相当，由此在还原剂消耗较低的情况下，得到较高的氮氧化物脱除效率。
（2） 本实用新型中，SCR还原剂溶液喷射器组设置在烟气温度为300-700℃的锅炉转向室内，优选烟气温度为305-630℃的锅炉转向室内，在该温度下，绝大部分氨基物质溶液被分解为氨气，到达反应器时按其浓度可达到上千个ppm，避免了副反应造成的氨基物质损失，相对于现有SNCR/SCR混合法技术，提高了氨基物质的利用率和脱硝效率。
（3） 本实用新型中，SCR还原剂溶液喷射器组喷射出的氨基物质液滴的直径小于等于500微米，喷射出的液滴直径小，外表面接触面积大，转化为氨气的效率有效提高。
（4） 本实用新型中，SCR还原剂溶液喷射器组喷射出的氨基物质到达下一个受热面的时间大于等于0.1秒，使得喷射出的氨基物质液滴有足够多的时间与经SNCR后未反应的氮氧化物和氨气混合，并受热分解成氨气，避免了氨基物质液滴积聚在炉体内受热面表面上从而结垢。
（5） 本实用新型中，SCR还原剂溶液喷射器组为多个，SCR还原剂溶液喷射器组之间的距离大于等于200毫米。优选500毫米，使得喷射器组间保持了足够的距离，避免了喷射出来的液滴交叉碰撞后凝结在一起，导致氨基物质的转化率降低。
（6） 本实用新型中，SNCR还原剂溶液喷射器组与SCR还原剂溶液喷射器组之间的烟道上设有过热器和再热器，使所述两组喷射器完全处于不同温度段，以实现不同的化学反应。
（7） 本实用新型的烟气脱硝系统及工艺与现有技术相比，在不增加SNCR部分还原剂使用量的情况下提高了SCR段的脱硝效率，综合脱硝效率可以通过补充SCR段还原剂进行控制，从而也提高了综合脱硝效率，可以达到92%以上。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1 是本实用新型所述的锅炉烟气脱除氮氧化物系统的示意图。
图中附图标记表示为：1-还原剂溶液制备系统，2-SNCR还原剂溶液供给及控制装置，3-SCR还原剂溶液供给及控制装置，4-锅炉燃烧室，5-SNCR还原剂溶液管道，6-过热器和再热器，7-省煤器，8-锅炉转向室，9-SCR还原剂溶液喷射器组，10-静态混合器，11-烟气导流板，12-整流格栅，13-SCR催化剂，14-SCR反应器，15-排烟装置，16-SCR还原剂溶液管道，17-进入反应器的烟气，18-SNCR还原剂溶液喷射器组。
具体实施方式
实施例1
图1是本实用新型所述的锅炉烟气脱除氮氧化物系统的示意图，整个系统包括位于锅炉外的还原剂溶液制备系统1，与所述还原剂溶液制备系统1相连的SNCR还原剂溶液供给及控制装置2，与所述还原剂溶液制备系统1相连的SCR还原剂溶液供给及控制装置3，以及位于锅炉炉膛出口处的SNCR还原剂溶液喷射器组18，位于锅炉转向室8内的SCR还原剂溶液喷射器组9，位于锅炉尾部烟道内的加载有SCR催化剂13的SCR反应器14。
所述SNCR还原剂溶液喷射器组18设置在烟气温度为805-845℃的锅炉炉膛出口处，与所述SNCR还原剂溶液供给及控制装置2通过SNCR还原剂溶液管道5连接；所述SCR还原剂溶液喷射器组9设置在烟气温度为305-360℃的锅炉转向室8内，与所述SCR还原剂溶液供给及控制装置3通过SCR还原剂溶液管道16连接。在本实施例中所述还原剂溶液为尿素溶液。所述SCR还原剂溶液喷射器组9喷射出的尿素液滴的直径为300微米，所述SCR还原剂溶液喷射器组9喷射出的氨基物质到达下一个受热面即省煤器7的时间为0.7-0.9秒，所述SCR还原剂溶液喷射器组9为4个，所述SCR还原剂溶液喷射器组9之间的距离为200毫米，所述SNCR还原剂溶液喷射器组18与所述SCR还原剂溶液喷射器组9之间的烟道上设有过热器和再热器6，所述SCR还原剂溶液喷射器组9与所述SCR反应器14之间的烟道上依次设有省煤器7，静态混合器10，烟气导流板11，整流格栅12，最后进入SCR反应器14。
本实施例的脱硝系统的工作过程为： 还原剂溶液制备系统1将还原剂固体颗粒溶解成还原剂水溶液，此处的还原剂为尿素，将尿素水溶液通过管道送到SNCR还原剂溶液供给及控制装置2，通过SNCR还原剂溶液管道5的输送进入SNCR还原剂溶液喷射器组18，尿素溶液喷射进入锅炉炉膛出口处与锅炉燃烧室4产生的烟气混合，尿素溶液分解成氨气，氨气与锅炉燃烧时产生的氮氧化物部分发生反应，脱除烟气中42%的氮氧化物，反应后剩余的未发生反应的氨气和烟气经过过热器和再热器6温度逐步下降后进入锅炉转向室8。
氨基物质溶液制备系统1中的尿素水溶液通过管道送到SCR还原剂溶液供给及控制装置3，通过SCR还原剂溶液管道16的输送，将尿素溶液送到SCR还原剂溶液喷射器组9进行喷射，SCR还原剂溶液喷射器组9喷射出的氨基溶液被烟气加热分解成氨气，与上一步中的剩余烟气和氨气混合，其中，由SCR还原剂溶液供给及控制装置3根据SCR反应器14需要的氨需量及SNCR反应中逃逸氨的质量，折算成需要补充的氨基物质溶液的流量，并按该流量向SCR还原剂溶液喷射器组9输送尿素溶液，使经过本步骤后，烟气中氮氧化物和氨气的含量达到SCR反应需要的摩尔比。
随后，烟气和氨气混合气体进入省煤器7，依次经过静态混合器10、烟气导流板11和整流格栅12，使得混合更加充分，气流更加平稳均匀，之后最终进入SCR反应器14，混合气体被加载在SCR反应器14里面的催化剂13催化，氮氧化物与氨气发生化学还原反应，生成无害的氮气和水，通过排烟装置15排出。由于补充进入的氨气的量足以与剩余的氮氧化物发生完全反应，因此本实用新型的脱硝系统脱除氮氧化物的效率高。
本实施例的锅炉烟气脱硝系统进行烟气脱硝的工艺，包括以下步骤：（1）在所述还原剂溶液制备系统1中配制氨基物质溶液，所述SNCR还原剂溶液供给及控制装置2通过SNCR还原剂溶液管道5将所述氨基物质溶液输入所述SNCR还原剂溶液喷射器组18，从所述SNCR还原剂溶液喷射器组18喷出的氨基物质液滴与烟气混合，被加热并分解成氨气；（2）氨气与烟气中的氮氧化物反应，脱除烟气中的部分氮氧化物，未反应的氮氧化物和氨气一起流入锅炉下一个受热面即过热器和再热器6；（3）所述SCR还原剂溶液供给及控制装置3通过SCR还原剂溶液管道16将所述尿素溶液输入所述SCR还原剂溶液喷射器组9，这里SCR还原剂溶液供给及控制装置3根据SCR反应器14需要的氨需量折算出需要补充的氨基物质溶液，按需要补充的流量进行输送，从所述SCR还原剂溶液喷射器组9喷出的尿素液滴与烟气混合，被加热并分解成氨气，与步骤（2）中未反应的氮氧化物和氨气混合；（4）步骤（3）中得到的氨气和烟气的混合物流入所述SCR反应器14，在催化剂的作用下，发生SCR反应，生成无害的氮气和水。本实施例的综合脱硝效率可以达到92%。
实施例2
本实施例中的锅炉烟气脱除氮氧化物系统，包括位于锅炉外的还原剂溶液制备系统1，与所述还原剂溶液制备系统1相连的SNCR还原剂溶液供给及控制装置2，与所述还原剂溶液制备系统1相连的SCR还原剂溶液供给及控制装置3，以及位于锅炉炉膛出口处的SNCR还原剂溶液喷射器组18，位于锅炉转向室8内的SCR还原剂溶液喷射器组9，位于锅炉尾部烟道内的加载有SCR催化剂13的SCR反应器14。
所述SNCR还原剂溶液喷射器组18设置在烟气温度为905-945℃的锅炉炉膛出口处，与所述SNCR还原剂溶液供给及控制装置2通过SNCR还原剂溶液管道5连接；所述SCR还原剂溶液喷射器组9设置在烟气温度为450-520℃的锅炉转向室8内，与所述SCR还原剂溶液供给及控制装置3通过SCR还原剂溶液管道16连接。本实施例中所用的还原剂为碳酸氢铵。所述SCR还原剂溶液喷射器组9喷射出的碳酸氢铵液滴的直径为500微米，所述SCR还原剂溶液喷射器组9喷射出的碳酸氢铵到达下一个受热面即省煤器7的时间为0.1-0.6秒，所述SCR还原剂溶液喷射器组9为6个，所述SCR还原剂溶液喷射器组9之间的距离为300毫米，所述SNCR还原剂溶液喷射器组18与所述SCR还原剂溶液喷射器组9之间的烟道上设有过热器和再热器6，所述SCR还原剂溶液喷射器组9与所述SCR反应器14之间的烟道上依次设有省煤器7，静态混合器10，烟气导流板11，整流格栅12，最后进入SCR反应器14。
本实施例的工作原理及烟气脱硝工艺同实施例1，本实施例的综合脱硝效率可以达到88%。
实施例3
本实施例的锅炉烟气脱除氮氧化物系统，包括位于锅炉外的还原剂溶液制备系统1，与所述还原剂溶液制备系统1相连的SNCR还原剂溶液供给及控制装置2，与所述还原剂溶液制备系统1相连的SCR还原剂溶液供给及控制装置3，以及位于锅炉炉膛出口处的SNCR还原剂溶液喷射器组18，位于锅炉转向室8内的SCR还原剂溶液喷射器组9，位于锅炉尾部烟道内的加载有SCR催化剂13的SCR反应器14。
所述SNCR还原剂溶液喷射器组18设置在烟气温度为980-1130℃的锅炉炉膛出口处，与所述SNCR还原剂溶液供给及控制装置2通过SNCR还原剂溶液管道5连接；所述SCR还原剂溶液喷射器组9设置在烟气温度为550-630℃的锅炉转向室8内，与所述SCR还原剂溶液供给及控制装置3通过SCR还原剂溶液管道16连接。本实施中所用的还原剂为碳酸铵。所述SCR还原剂溶液喷射器组9喷射出的碳酸铵液滴的直径为200微米，所述SCR还原剂溶液喷射器组9喷射出的碳酸铵到达下一个受热面即省煤器7的时间为0.8秒，所述SCR还原剂溶液喷射器组9为6个，所述SCR还原剂溶液喷射器组9之间的距离为500毫米，所述SNCR还原剂溶液喷射器组18与所述SCR还原剂溶液喷射器组9之间的烟道上设有过热器和再热器6，所述SCR还原剂溶液喷射器组9与所述SCR反应器14之间的烟道上依次设有省煤器7，静态混合器10，烟气导流板11，整流格栅12，最后进入SCR反应器14。
本实施例的工作原理及烟气脱硝工艺同实施例1，本实施例的综合脱硝效率可以达到86%。
上述实施例中的还原剂为任何加热后可以产生氨气的物质，如尿素、碳酸氢铵、碳酸铵等。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种锅炉烟气脱除氮氧化物的系统，包括：
位于锅炉外的还原剂溶液制备系统（1），与所述还原剂溶液制备系统（1）连接的位于锅炉外的SNCR还原剂溶液供给及控制装置（2）；
位于锅炉炉膛出口处的SNCR还原剂溶液喷射器组（18），所述SNCR还原剂溶液喷射器组（18）与所述SNCR还原剂溶液供给及控制装置（2）通过SNCR还原剂溶液管道（5）连接；
位于锅炉尾部烟道内的SCR反应器（14），所述SCR反应器（14）内加载有SCR催化剂（13）；
其特征在于：还包括与所述还原剂溶液制备系统（1）连接的位于锅炉外的SCR还原剂溶液供给及控制装置（3），位于锅炉转向室（8）内的SCR还原剂溶液喷射器组（9），所述SCR还原剂溶液喷射器组（9）与所述SCR还原剂溶液供给及控制装置（3）通过SCR还原剂溶液管道（16）连接。
2.根据权利要求1所述的锅炉烟气脱除氮氧化物的系统，其特征在于：所述SNCR还原剂溶液喷射器组（18）设置在烟气温度为800-1250℃的锅炉炉膛出口处。
3.根据权利要求1或2所述的锅炉烟气脱除氮氧化物的系统，其特征在于：所述SCR还原剂溶液喷射器组（9）设置在烟气温度为300-700℃的锅炉转向室（8）内。
4.根据权利要求3所述的锅炉烟气脱除氮氧化物的系统，其特征在于：所述SCR还原剂溶液喷射器组（9）喷射出的还原剂物质液滴的直径小于等于500微米。
5.根据权利要求3所述的锅炉烟气脱除氮氧化物的系统，其特征在于：所述SCR还原剂溶液喷射器组（9）喷射出的还原剂物质到达下一个受热面的时间大于等于0.1秒。
6.根据权利要求3所述的锅炉烟气脱除氮氧化物的系统，其特征在于：所述SCR还原剂溶液喷射器组（9）为多个，所述SCR还原剂溶液喷射器组（9）之间的距离大于等于200毫米。
7.根据权利要求1或2或4或5或6所述的锅炉烟气脱除氮氧化物的系统，其特征在于：所述SNCR还原剂溶液喷射器组（18）与所述SCR还原剂溶液喷射器组（9）之间的烟道上设有过热器和再热器（6）。
8.根据权利要求1或2或4或5或6所述的锅炉烟气脱除氮氧化物的系统，其特征在于：所述SCR还原剂溶液喷射器组（9）与所述SCR反应器（14）之间的烟道上依次设有省煤器（7）、静态混合器（10）、烟气导流板（11）、整流格栅（12）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Bi Haosheng Inventor after: Liu Jiangfeng Inventor after: Han Yanmei Inventor after: Zhang Shun Inventor before: Zhu Limin Inventor before: Ma Li Inventor before: Qu Jinghong |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: ZHU LIMIN MA LI QU JINGHONG TO: BI HAOSHENG LIU JIANGFENG HAN YANMEI ZHANG SHUN |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: System and process for removing nitrogen oxide by boiler flue gas Effective date of registration: 20150204 Granted publication date: 20111102 Pledgee: Beijing first financing Company limited by guarantee Pledgor: Beijing Lowcarbon Environment Protection Technology Co., Ltd. Registration number: 2015990000097 |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20111102 |