CN202844886U - 氨水直接注射的余热炉烟气脱硝装置 - Google Patents

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杨志忠
崔有贵
金黄
叶茂
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Abstract

本实用新型公开了一种氨水直接注射的余热炉烟气脱硝装置，涉及一种锅炉脱硝装置，包括氨水注射机构、SCR脱硝催化剂，以及为所述氨水注射机构提供氨水的氨水供给装置，所述氨水注射机构设于燃机出口烟道，所述SCR脱硝催化剂设于余热炉高压蒸发受热面至中压蒸发受热面间。本实用新型是一种在燃机出口烟道直接注射氨水的余热炉SCR烟气脱硝装置，该装置简单、设备少，投资和运行成本低。

Description

氨水直接注射的余热炉烟气脱硝装置
技术领域
本实用新型涉及一种锅炉脱硝装置，适用于燃气余热炉污染物治理。
背景技术
选择性催化还原烟气脱硝工艺（Selective Catalytic Reduction of NOx，简称SCR脱硝工艺）还原剂主要有液氨、氨水、尿素三种形态。液氨属于高危险还原品，其运输和储存要求苛刻且越来越多地受到政策、法规的限制，极为不便；尿素虽然可以方便地被运输、储存和使用，但是要使尿素分解成气氨需要消耗大量的热量。而氨水兼顾了液氨和尿素特性，特别是对于周边具有氨水副产物的电厂，采用氨水作为脱硝还原剂更具有性价比优势。
氨水主要成分是NH3.H2O，含有少量的NH4 +和OH-，氨水见光受热易分解成NH3和水。氨水作为SCR烟气脱硝还原剂，常见工艺是设置单独的气化器将氨水气化成气氨后，再将气氨注射到烟气中进行脱硝。
专利文献：专利号JP5057146(A)，公开日是1993年3月9日，日本专利说明书介绍了一种引出部分余热炉过热蒸汽将氨水气化成气氨后再注入到余热炉内的烟气脱硝装置。该方法不足之处，直接引过热蒸汽将影响余热炉热效率、工艺复杂、增大了投资成本。
专利文献：专利号JP7265660(A)，公开日是1995年10月17日，日本专利说明书介绍了一种将氨水管道引入余热炉内、以蛇形管方式布置使氨水蒸发成气氨用于SCR烟气脱硝的氨水气化装置。该方法不足之处，将氨水管道引入余热炉内并蛇形布置、将增大余热炉空间和烟气阻力，且传热效果差，增大投资成本和运行成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供了一种在燃机出口烟道直接注射氨水的余热炉SCR烟气脱硝装置，该装置简单、设备少，投资和运行成本低。
本实用新型的目的通过下述技术方案来实现： 
一种氨水直接注射的余热炉烟气脱硝装置，包括氨水注射机构、SCR脱硝催化剂，以及为所述氨水注射机构提供氨水的氨水供给装置，所述氨水注射机构设于燃机出口烟道，所述SCR脱硝催化剂设于余热炉高压蒸发受热面至中压蒸发受热面间。
作为优选方式，所述氨水注射机构由布置于烟道断面上的若干喷枪组成。
作为优选方式，所述喷枪在烟道同一断面上对称布置。作为优选方式，所述喷枪在烟道同一断面上均匀、对称布置。
作为优选方式，所述喷枪与烟气流成30°～60°夹角布置。作为优选方式，所述喷枪与烟气流成45°夹角布置。
作为优选方式，所述喷枪喷嘴雾化角度为30°～150°可调。
作为优选方式，所述氨水注射机构由布置于烟道断面上的若干氨水注射单元组成，所述氨水注射单元由注射母管，设于所述注射母管上若干支管，设于所述支管上的若干喷口组成。
本实用新型的工作流程：
氨水的主要成分NH3.H2O，仅少量氨水转化成NH4 +，如1M的氨水（pH:11.63）仅0.43％转化成NH4 +。
氨水注射机构在燃机出口烟道喷入的氨水。燃机出口、余热炉入口烟道的烟气温度范围为440℃-600℃，氨水在此温度范围下受热基本分解成NH3，NH3.H2O→NH3↑＋H2O，为SCR烟气脱硝提供脱硝还原剂气氨。
在燃机出口直接注射氨水对烟气特性影响很小，可忽略，如对于燃机出口2100000Nm3/h的余热炉脱硝，若脱硝效率80％、喷入20％Wt.的氨水量约220kg/h，烟气中的水分百分比仅增加0.006％、温降仅降低0.2℃。
选择氨水适宜的浓度为：10-35％Wt.，最适宜的浓度为20％Wt.。
为确保SCR烟气脱硝提供适宜的反应温度窗口，在余热炉高压蒸发受热面至中压蒸发受热面的烟气流方向选择适当位置布置SCR脱硝催化剂，在催化剂作用下，氨水分解的NH3与烟气中的NOx发生化学反应生成N2和H2O ，达到脱硝目的。最适宜的催化剂采用小节距的蜂窝式催化剂，最适宜的催化剂采用4.3mm节距以下的蜂窝式催化剂。
当氨水注射机构为喷枪时，喷枪将10-35%Wt.的氨水喷射到烟道内并雾化成细小的液滴，液滴烟气流方向上运动过程中与对称布置喷枪喷射雾化的液滴发生碰撞，再次形成细小的液滴，以加快氨水受热分解。喷枪均匀分布在烟道断面，在烟道同一截面均匀分布、对称布置喷枪在烟道四周，根据氨水的总耗量，喷枪按2只、4只、6只、8只布置，以保证喷射的氨水能均匀地喷射到烟道内部。
本实用新型的有益效果：工艺流程简单、设备少、投资成本低；
利用燃机出口烟道注射氨水，不用额外增加烟道布置氨水喷射、混合装置，可节省余热炉烟气流空间，降低余热炉长度，降低余热炉的投资成本；
在燃机出口烟道注射氨水，可利用余热炉内部自身的换热管对脱硝还原剂进行整流，使还原剂与烟气混合均匀；同时由于省掉了混合器，可减少烟气阻力，降低投资成本和运行成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的装置流程示意图；
图2是本实用新型实施例1的喷枪结构示意图；
图3是本实用新型实施例1的2只喷枪布置示意图；
图4是本实用新型实施例1的4只喷枪布置示意图；
图5是本实用新型实施例1的6只喷枪布置示意图；
图6是本实用新型实施例1的8只喷枪布置示意图；
图7是本实用新型实施例2的装置流程示意图；
图8是本实用新型实施例2的氨水注射单元结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。
实施例1：
如图1所示：一种氨水直接注射的余热炉烟气脱硝装置，包括氨水注射机构、SCR脱硝催化剂6，以及为氨水注射机构提供氨水的氨水供给装置，氨水注射机构设于燃机出口烟道12， SCR脱硝催化剂6设于余热炉高压蒸发受热面22至中压蒸发受热面间。如本实施例所示，氨水注射机构由布置于烟道断面上的若干氨水喷枪5组成。燃机1排出的烟气11经过燃机出口烟道12。在燃机出口烟道12内，氨水喷枪5喷入的氨水41快速受热分解成氨气被均匀分散到烟气11中，含氨烟气进入余热炉，经过过热蒸发受热面21、高压蒸发受热面22的进一步梳理、整流，流经SCR脱硝催化剂6，在催化剂作用下，氨与烟气中的NOx发生化学还原反应生成N2和H2O ，达到脱除烟气中NOx的目的，脱除NOx的净烟气经过余热炉出口25排出。
氨水供给装置：氨水储罐40中的氨水41通过泵44送到氨水喷枪5。压缩空气31进入喷枪5，将氨水41雾化成液滴注射到燃机出口烟道12中。氨水管线和压缩空气管线上分别设置氨水流量调节阀42、氨水流量计43和压缩空气流量调节阀32、压缩空气流量计33。通过氨水流量调节阀42调节氨水流量（氨水流量计43信号反馈）控制喷射到烟气12中的氨水量，以适应烟气负荷变化；通过压缩空气流量调节阀32调节压缩空气量（压缩空气流量计33信号反馈）控制喷射到烟气12中氨水雾化颗粒的尺寸大小。
如图2所示：氨水喷枪5采用双介质喷枪，由喷嘴51、外套管52、内套管53组成。外套管介质为氨水，连接氨水管道接口54。内套管介质为压缩空气，连接压缩空气管道接口55。喷枪也可以内套管介质氨水、外套管介质压缩空气。
氨水喷枪5均匀分布、对称布置在同一截面的燃机出口烟道12的四周，根据氨水的总耗量，喷枪按2只（图3）、4只（图4）、6只（图5）、8只布置（图6），以保证喷射的氨水能均匀地喷射到烟道内部。喷枪与烟气流成0°-90°夹角水平布置，适宜的夹角是30°-60°，进一步最适宜的角度是45°。
氨水喷枪5喷嘴雾化角度为30°-150°可调。
实施例2：
如图7所示：一种氨水直接注射的余热炉烟气脱硝装置，包括氨水注射机构、SCR脱硝催化剂6，以及为氨水注射机构提供氨水的氨水供给装置，氨水注射机构设于燃机出口烟道12， SCR脱硝催化剂6设于余热炉高压蒸发受热面22至中压蒸发受热面间。如本实施例所示，氨水注射机构由布置于烟道断面上的若干氨水注射单元5组成。燃机1排出的烟气11经过燃机出口烟道12。在燃机出口烟道12内，氨水注射单元5注入的氨水41快速受热分解成氨气被均匀分散到烟气11中，含氨烟气进入余热炉，经过过热蒸发受热面21、高压蒸发受热面22的进一步梳理、整流，流经SCR脱硝催化剂6，在催化剂作用下，氨与烟气中的NOx发生化学还原反应生成N2和H2O ，达到脱除烟气中NOx的目的，脱除NOx的净烟气经过余热炉出口25排出。
氨水供给装置：氨水储罐40中的氨水41通过泵44送到位于燃机出口烟道12内的氨水注射单元5。
如图8所示：根据燃机出口烟道12断面规格，烟道断面内的氨水注射单元5可以是若干个组成。每个氨水注射单元5含一个注射母管51、设于注射母管51上若干支管52和设于支管52上的若干喷口53组成，喷口孔径2-6mm。
氨水被均匀分配到烟道12内的各个注射单元5，经过注射母管51，再被均匀分配到各个支管52，从喷口53喷入烟气11中。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种氨水直接注射的余热炉烟气脱硝装置，其特征在于：包括氨水注射机构、SCR脱硝催化剂，以及为所述氨水注射机构提供氨水的氨水供给装置，所述氨水注射机构设于燃机出口烟道，所述SCR脱硝催化剂设于余热炉高压蒸发受热面至中压蒸发受热面间。
2.如权利要求1所述的氨水直接注射的余热炉烟气脱硝装置，其特征在于：所述氨水注射机构由布置于烟道断面上的若干喷枪组成。
3.如权利要求2所述的氨水直接注射的余热炉烟气脱硝装置，其特征在于：所述喷枪在烟道同一断面上对称布置。
4.如权利要求3所述的氨水直接注射的余热炉烟气脱硝装置，其特征在于：所述喷枪在烟道同一断面上均匀、对称布置。
5.如权利要求2所述的氨水直接注射的余热炉烟气脱硝装置，其特征在于：所述喷枪与烟气流成30°～60°夹角布置。
6.如权利要求5所述的氨水直接注射的余热炉烟气脱硝装置，其特征在于：所述喷枪与烟气流成45°夹角布置。
7.如权利要求2至6中任一权利要求中所述的氨水直接注射的余热炉烟气脱硝装置，其特征在于：所述喷枪喷嘴雾化角度为30°～150°可调。
8.如权利要求1所述的氨水直接注射的余热炉烟气脱硝装置，其特征在于：所述氨水注射机构由布置于烟道断面上的若干氨水注射单元组成，所述氨水注射单元由注射母管，设于所述注射母管上若干支管，设于所述支管上的若干喷口组成。
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