CN203108409U - 一种非催化还原法和选择性催化还原法脱硝装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种非催化还原法和选择性催化还原法脱硝装置，在工业锅炉燃烧室内设置氨水顶部喷射点和侧部喷射点，所述氨水由氨水泵自氨水储槽供送；在工业锅炉的省煤器的正下方设置有脱硝催化剂反应器；设置氨储槽、氨泵以及氨汽化装置，所述氨汽化装置与所述反应器的入口连通，氨汽化装置由所述氨泵自所述氨储槽供送氨液；所述反应器的烟气出口与空气预热器连通，所述空气预热器还分别与所述工业锅炉燃烧室、烟气除尘装置以及鼓风机通过管道相通。本实用新型将现有的非催化还原（SNCR）法和选择性催化还原（SCR）法脱硝复合装置在工业锅炉脱硝上进一步优化组合应用，达到提高脱硝效率和降低成本的目的。

Description

一种非催化还原法和选择性催化还原法脱硝装置
技术领域：
本实用新型涉及一种非催化还原法和选择性催化还原法脱硝装置。
背景技术：
现有的非催化还原（SNCR）法和选择性催化还原（SCR）法脱硝复合装置在工业锅炉脱硝上存在的问题主要是：脱硝效率低，消耗偏高，不利于节能降耗工作的开展。
发明内容：
为克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种非催化还原法和选择性催化还原法脱硝装置，将现有的非催化还原（SNCR）法和选择性催化还原（SCR）法脱硝复合装置在工业锅炉脱硝上进一步优化组合应用，达到提高脱硝效率和降低成本的目的。
本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：
一种非催化还原法和选择性催化还原法脱硝装置，在工业锅炉燃烧室内设置氨水顶部喷射点和侧部喷射点，所述氨水由氨水泵自氨水储槽供送；在工业锅炉的省煤器的正下方设置有脱硝催化剂反应器；
设置氨储槽、氨泵以及氨汽化装置，所述氨汽化装置与所述反应器的入口连通，氨汽化装置由所述氨泵自所述氨储槽供送氨液；
所述反应器的烟气出口与空气预热器连通，所述空气预热器还分别与所述工业锅炉燃烧室、烟气除尘装置以及鼓风机通过管道相通。
所述反应器包括反应器箱体、在所述反应器箱体内纵向设立的反应器隔墙板、催化剂填装架；在反应器箱体内横向设立的催化剂支撑梁、脱硝催化剂筐；所述反应器箱体的顶部向上依次设有催化剂填装入口、金属滤网以及烟气入口，箱体的底部设有与所述空气预热器相通的烟气出口。
所述工业锅炉燃烧室内的侧部喷射点的喷嘴向上倾斜设置，所述侧部喷射点的喷嘴与水平线形成3°的夹角。
选择性非催化还原（SNCR）法脱硝技术就是把含有氨基的还原剂喷入到锅炉炉膛中900～1100℃的区域内,该还原剂快速释放出NH3并和烟气中的NOx进行还原反应,把NOx还原成N2和H2O。该方法以锅炉炉膛为反应器，可通过对锅炉的改造实现。在炉膛内不同的高度上布置还原剂喷射口，满足在不同的锅炉负载下把还原剂喷射到具有合适温度窗口的炉膛区域内。
选择性催化还原（SCR）法脱硝技术是指在催化剂和氧气存在的条件下，在较低的温度范围（280～420℃）内，还原剂（如氨、CO或碳氢化合物等）有选择地将烟气中的NOx还原生成为N2和水来减少NOx排放的技术。因为整个反应具有选择性和需要催化剂存在，故称之为选择性催化还原（SCR）。
由于以氨作为还原剂时能够得到的NOx的脱除效率最高，所以现在几乎所有的研究都一致认为典型SNCR+SCR联合脱硝工艺化学反应式如下所示：
炉内：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O
8NH3+6NO2→7N2+12H2O
SNCR还原NOx的反应对于温度条件非常敏感，炉膛上喷入点的选择，也就是所谓的温度窗口的选择，是SNCR还原NO效率高低的关键。一般认为理想的温度范围为900℃～1100℃，并随锅炉类型的变化而有所不同。当反应温度低于温度窗口时，由于停留时间的限制，往往使化学反应进行的程度较低反应不够彻底，从而造成NO的还原率较低，同时未参与反应的氨增加也会造成氨气泄漏。而当反应温度高于温度窗口时，NH3的氧化反应开始起主导作用：
4NH3+5O2→4NO+6H2O
从而，NH3的作用成为氧化并生成NO，而不是还原NO为N2。总之，SNCR还原NO的过程是上述两类反应相互竞争、共同作用的结果。如何选取合适的温度条件同时兼顾减少还原剂的泄漏成为SNCR技术成功应用的关键。
SCR反应器内：
Figure BDA00002960675600021
Figure BDA00002960675600023
Figure BDA00002960675600024
通过使用适当的催化剂，上述反应可以在280～420℃的温度范围内有效进行。反应时，排放气体中的NOX和注入的NH3几乎是以等摩尔比的量进行反应，可以得到80%～90%以上的脱硝率。在反应过程中，NH3可以选择性地和NOX反应生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，其基本原理如图3-1所示。
本装置用氨水作脱硝还原剂，外购氨水储存于氨水罐内，经计量分配系统计量分配、稀释系统稀释后通过喷射器喷入锅炉，氨水气化释放出氨气，一部分氨气在900～1100℃温度区间内与燃烧生成的NOx反应脱除部分NOx，未反应的一部分氨气随烟气进入省煤器与空气预热器之间的SCR反应器，在300～400℃温度范围内，在催化剂作用下还原NOx为N2和水，实现NOx的有效脱除。脱硝过程中产生的N2不会对下游空气预热器及脱硫系统造成危害，最终净烟气达到要求后排放到大气中。
与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：
氨水还原反应的要求，在锅炉完全燃尽区并避开水管的区域开孔安装喷枪，如果安装位置烟气温度低于800℃，脱硝效率低，喷入的氨大部分发生其他反应，高于1400℃，还原剂反被氧化为NOx，达不到脱氮的目的。所以氨水雾化的程度，特别是安装的部位是不是在900～1100℃温度区域，其核心是喷头安装的角度应该在与炉墙的垂直面形成93°的夹角，即喷头安装应该上扬3°才能在900～1100℃主反应区域形成有效的覆盖继而进行一系列化学反应，提高脱硝效率。
安装烟道扩散收缩段布置导流板：当进入SCR反应器前的烟气分布不均匀时，会导致脱硝效率下降，为保证脱硝效率，反应器直接架在锅炉省煤器下端（垂直），并在SCR反应器入口前安装烟道扩散收缩段布置导流板，从而使进入SCR反应器的烟气更均匀，有效保证了脱硝效率。
每层催化剂筐上方均设置吹灰喷头：反应器内的积灰，不仅会直接或间接地减少催化剂有效体积而降低SCR性能，同时变硬的灰块掉下会造成催化剂的机械损伤，故在结构设计上应尽量减少积灰的可能。反应器进口烟道设置金属滤网，防止大颗粒灰渣进入反应器。
附图说明：
图1为本实用新型的总体示意图；图2A为反应器的结构示意图；图2B为图2A的A向剖视图；图3a、3b为SCR法脱硝基本原理，其中3a为反应原理；3b为反应机理。
图中标号：1氨水储槽，2氨水泵，3侧部喷射点，4顶部喷射点，5工业锅炉燃烧室，6省煤器，7氨储槽，8氨泵，9反应器，91烟气出口，92反应器箱体，93反应器隔墙板，94催化剂填装架，95催化剂支撑梁，96脱硝催化剂筐，97催化剂填装入口，98金属滤网，99烟气入口，10氨汽化装置，11空气预热器，12烟气除尘装置，13鼓风机。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式：
实施例：结合图1-2，本实施例的非催化还原法和选择性催化还原法脱硝装置，是在工业锅炉燃烧室5内设置氨水顶部喷射点4和侧部喷射点3，所需氨水由氨水泵2自氨水储槽1供送；在工业锅炉的省煤器6的正下方设置有脱硝催化剂反应器9，该反应器9包括反应器箱体92，在反应器箱体内纵向设立的反应器隔墙板93、催化剂填装架94；在反应器箱体内横向设立的催化剂支撑梁95、脱硝催化剂筐96；反应器箱体的顶部向上依次设有催化剂填装入口97、金属滤网98以及烟气入口99，箱体的底部设有与空气预热器11相通的烟气出口91，反应器9的烟气出口91与空气预热器11连通，并且空气预热器11还分别与工业锅炉燃烧室5、烟气除尘装置12以及鼓风机13通过管道相通。另外设置氨储槽7、氨泵8以及氨汽化装置9，氨汽化装置10与反应器9的入口连通，氨汽化装置由氨泵8自氨储槽7供送氨液；具体设置中，工业锅炉燃烧室内的侧部喷射点3的喷嘴向上倾斜设置，侧部喷射点的喷嘴与水平线形成3°的夹角。
本装置用氨水作脱硝还原剂，外购氨水储存于氨水罐内，经计量分配系统计量分配、稀释系统稀释后通过喷射器喷入锅炉，氨水气化释放出氨气，一部分氨气在900～1100℃温度区间内与燃烧生成的NOx反应脱除部分NOx，未反应的一部分氨气随烟气进入省煤器与空气预热器之间的SCR反应器，在300～400℃温度范围内，在催化剂作用下还原NOx为N2和水，实现NOx的有效脱除。脱硝过程中产生的N2不会对下游空气预热器及脱硫系统造成危害，最终净烟气达到要求后排放到大气中。

Claims (3)

1.一种非催化还原法和选择性催化还原法脱硝装置，其特征在于，在工业锅炉燃烧室（5）内设置氨水顶部喷射点（4）和侧部喷射点（3），所述氨水由氨水泵（2）自氨水储槽（1）供送；在工业锅炉的省煤器（6）的正下方设置有脱硝催化剂反应器（9）；
设置氨储槽（7）、氨泵（8）以及氨汽化装置（9），所述氨汽化装置（10）与所述反应器（9）的入口连通，氨汽化装置由所述氨泵（8）自所述氨储槽（7）供送氨液；
所述反应器（9）的烟气出口（91）与空气预热器（11）连通，所述空气预热器（11）还分别与所述工业锅炉燃烧室（5）、烟气除尘装置（12）以及鼓风机（13）通过管道相通。
2.根据权利要求1所述的一种非催化还原法和选择性催化还原法脱硝装置，其特征在于，所述反应器（9）包括反应器箱体（92）、在所述反应器箱体内纵向设立的反应器隔墙板（93）、催化剂填装架（94）；在反应器箱体内横向设立的催化剂支撑梁（95）、脱硝催化剂筐（96）；所述反应器箱体的顶部向上依次设有催化剂填装入口（97）、金属滤网（98）以及烟气入口（99），箱体的底部设有与所述空气预热器（11）相通的烟气出口（91）。
3.根据权利要求1所述的一种非催化还原法和选择性催化还原法脱硝装置，其特征在于，所述工业锅炉燃烧室内的侧部喷射点（3）的喷嘴向上倾斜设置，所述侧部喷射点的喷嘴与水平线形成3°的夹角。
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