CN203123800U - 一种适合垃圾焚烧炉的sncr脱硝装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种适合垃圾焚烧炉的SNCR脱硝装置，该脱硝装置包括氨水储存和运输系统、工艺水稀释系统、稀氨水输送系统、分配计量系统、压缩空气系统和喷射系统，氨水储存和运输系统包括氨水储罐和多台氨水输送泵；工艺水稀释系统包括工艺水箱和多台工艺水泵；稀氨水输送系统包括氨水缓冲罐和高压输入泵；分配计量系统包括分配计量模块；压缩空气系统包括源于厂区的压缩空气和二次风，源于厂区的压缩空气计量分配为分配计量模块；喷射系统包括双流体雾化喷枪，双流体雾化喷枪与分配计量模块连接。本实用新型适合垃圾焚烧炉的选择性非催化还原技术，通过在焚烧炉内适合的位置喷入还原剂，以达到去除焚烧烟气中NOx的目的。

Description

一种适合垃圾焚烧炉的SNCR脱硝装置
技术领域
本实用新型涉及一种适合垃圾焚烧炉的SNCR脱硝装置，属于生活垃圾焚烧炉烟气净化领域。
背景技术
随着人民生活水平的提高，城市生活垃圾的排放量急剧增加，目前我国处理生活垃圾的方式主要有土地填埋、焚烧处理等，由于垃圾焚烧发电的资源再生化、减量化，以及大批量短周期处理的技术特点，近年来发展迅速，是目前最为有效的生活垃圾处理方式。
在垃圾焚烧过程中会产生大量的有害物质，包括HCl、HF、SO2、NOx等有害气体，以及重金属和二噁英等有毒物质。目前垃圾焚烧电厂都配套有尾气处理系统，主要针对HCl、HF、SO2等酸性气体的脱除以及重金属、二噁英的吸附处理，但未专门设置脱氮装置。
垃圾焚烧烟气中的NOx排放浓度一般可控制在300~400mg/Nm3，能够到达GB18485-2001中400 mg/Nm3的排放限值，但随着我国对环境保护的逐渐重视，各地排放标准相继调整，要求更为严格。福建省当地拟定垃圾焚烧NOx排放标准中规定，NOx排放小于250 mg/Nm3，所以必须设置专门的脱氮装置。因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种适合垃圾焚烧炉的SNCR脱硝装置。通过在焚烧炉内适合的位置喷入还原剂，以达到去除焚烧烟气中NOx的目的。
本实用新型采用的技术方案是：
一种适合垃圾焚烧炉的SNCR脱硝装置，该脱硝装置包括氨水储存和运输系统、工艺水稀释系统、稀氨水输送系统、分配计量系统、压缩空气系统和喷射系统，所述氨水储存和运输系统包括氨水储罐和多台氨水输送泵，所述氨水输送泵配置于氨水储罐的输送管路上，所述氨水储罐内盛装有质量浓度20%的氨水；所述工艺水稀释系统包括工艺水箱和多台工艺水泵，所述工艺水泵配置于工艺水箱的输送管路上，所述工艺水箱内盛装有水，所述氨水储罐与工艺水箱均伸出有输送管路与氨水混合器连接；所述稀氨水输送系统包括氨水缓冲罐和高压输入泵，所述高压输入泵配置于氨水缓冲罐的输送管路上；所述氨水缓冲罐通过输送管路与分配计量系统连接，所述分配计量系统包括分配计量模块；所述压缩空气系统包括源于厂区的压缩空气和二次风，所述源于厂区的压缩空气计量分配为分配计量模块；所述喷射系统包括双流体雾化喷枪，所述双流体雾化喷枪与分配计量模块连接，所述双流体雾化喷枪的喷枪口和二次风对准其垃圾焚烧炉内。
所述工艺水箱采用碳钢储罐。
所述氨水输送泵、工艺水泵和高压输入泵均为2台。
由于SNCR是燃烧后烟气处理工艺，燃烧装置的尺寸、类型和燃料类型对SNCR工艺没有较大影响，所以SNCR能应用于几乎所有的燃烧装置，能使其NOx排放满足或超过大多数NOx排放要求。通过现场经验表明，SNCR只要满足几个必要条件，如反应温度窗、反应时间和混合度等，工艺便可应用于燃烧各种燃料的各种型式的窑炉。
垃圾焚烧炉内燃烧的生活垃圾热值比较高，炉内一般也可达到900~1000℃左右的温度，在这个反应区间内，还原剂选择氨水更为高效。在这个温度区间内即便不采用催化剂，氨水也能够迅速与炉内的NOx进行选择反应。而在燃烧过程中，NO占NOx总量的90%以上，所以氨水与NOx的反应即为与NO的反应。主要反应为：
4 NH3 + 4 NO + O2 → 4 N2 + 6 H2O
垃圾焚烧过程中，垃圾的燃烧比较滞后，有些甚至不能够充分燃烧，因此焚烧炉利用二次风来增加炉内的旋流、增加燃烧需氧量，从而增加垃圾在主燃烧区的停留时间、并且辅助燃烧。而SNCR脱硝过程也同时需要考虑还原剂在炉内温度区间的停留时间、混合度和含氧量等问题，所以氨水可以利用二次风的保护，进入炉膛中心燃烧区域，与燃烧烟气进行充分混合，进而提高了氨水在炉内最佳反应区间的停留时间，提高了还原剂的反应效率。
垃圾焚烧炉负荷的波动、以及温度区间的大小决定了喷枪安装的层数：通过不同层面的喷入，确保在炉内负荷变化下，还原剂能够在最佳温度区间喷入，同时确保在反应区间内还原剂与烟气的混合充分。喷入点截面尺寸决定了喷枪的个数：喷入点还原剂覆盖面积越大，越有利于还原剂的混合。喷枪的喷射性能同时也决定了脱硝效率：穿透性能好，能与炉膛内部燃烧区域接触，提高效率；喷枪喷射角度大，覆盖面积增大，提高效率；喷枪雾化效果、喷射方向等都影响着SNCR的脱硝效率。
最为合适的喷入点选择还需要使用计算流体力学(CFD)和化学动力学模型(CKM)进行工程设计能力，将先进的虚拟现实设计技术与特定燃烧装置的尺寸、燃料类型和特性、锅炉负荷范围、燃烧方式、炉膛过剩空气、初始或基线NOx 浓度、炉膛烟气温度分布、炉膛烟气流速分布等相结合进行综合设计，最终给出最为合适的喷入点位置，提高脱硝效率。
本实用新型的有益效果：
本实用新型选择氨水作为还原剂，喷入焚烧炉炉膛温度900~1000℃的区域内，使其迅速热解为NH3和其他副产物，随后NH3与烟气中的NOx进行SNCR反应而生成Ｎ2，从而达到脱除NOx的目的；
本实用新型利用焚烧炉二次风的喷入延长了还原剂在反应温度区间的停留时间，增加了还原剂与烟气的混合程度，有效的提高了NOx的脱除效率；
本实用新型采用低浓度5%的氨水溶液喷入焚烧炉内，一方面降低了设备的危险程度，一方面增加了还原剂的覆盖面积，从而增加了脱除效率；
本实用新型脱硝效率≥60%，可以使NO x排放满足现有排放标准，甚至更为严格的排放标准。 
附图说明
图1为本实用新型的系统图。
其中：1、氨水储罐，2、氨水输送泵，3、输送管路，4、氨水，5、工艺水箱，6、工艺水泵，7、水，8、氨水混合器，9、氨水缓冲罐，10、高压输入泵，11、分配计量模块，12、双流体雾化喷枪，13、垃圾焚烧炉，14、源于厂区的压缩空气，15、二次风。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
以下实施例仅用于说明本实用新型，不用来限制本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型的一种适合垃圾焚烧炉的SNCR脱硝装置，该脱硝装置包括氨水储存和运输系统、工艺水稀释系统、稀氨水输送系统、分配计量系统、压缩空气系统和喷射系统，氨水储存和运输系统包括氨水储罐1和2台氨水输送泵2，氨水输送泵2配置于氨水储罐1的输送管路3上，氨水储罐1内盛装有质量浓度20%的氨水4；工艺水稀释系统包括工艺水箱5和2台工艺水泵6，工艺水泵6配置于工艺水箱5的输送管路3上，工艺水箱5采用碳钢储罐，工艺水箱5内盛装有水7，氨水储罐1与工艺水箱5均伸出有输送管路3与氨水混合器8连接；稀氨水输送系统包括氨水缓冲罐9和高压输入泵10，高压输入泵10配置于氨水缓冲罐9的输送管路3上；氨水缓冲罐9通过输送管路3与分配计量系统连接，分配计量系统包括分配计量模块11；压缩空气系统包括源于厂区的压缩空气14和二次风15，源于厂区的压缩空气14计量分配为分配计量模块11；喷射系统包括双流体雾化喷枪12，双流体雾化喷枪12与分配计量模块11连接，双流体雾化喷枪12的喷枪口和二次风15对准其垃圾焚烧炉13内。
采用氨水混合器8将水7与质量浓度20%的氨水4按3:1的比例混合，稀释为质量浓度5%的氨水溶液，储存至氨水缓冲罐9。
本实用新型选择氨水4作为还原剂，喷入垃圾焚烧炉13炉膛温度900~1000℃的区域内，使其迅速热解为NH3和其他副产物，随后NH3与烟气中的NOx进行SNCR反应而生成Ｎ2，从而达到脱除NOx的目的；
本实用新型利用焚烧炉二次风15的喷入延长了还原剂在反应温度区间的停留时间，增加了还原剂与烟气的混合程度，有效的提高了NOx的脱除效率；
本实用新型采用低浓度5%的氨水4溶液喷入焚烧炉内，一方面降低了设备的危险程度，一方面增加了还原剂的覆盖面积，从而增加了脱除效率；
本实用新型脱硝效率≥60%，可以使NOx排放满足现有排放标准，甚至更为严格的排放标准。 
SNCR技术是一项清洁的技术，没有任何固体或液体的污染物或副产物生成，无二次污染；由于SNCR的反应是靠锅炉内的高温驱动的，不需要昂贵的催化剂系统，因此投资成本和运行成本较低；SNCR技术最主要的系统就是还原剂的储存系统和喷射系统，主要设备有储罐、泵、喷枪和必要的管路、测控设备，由于设备简单，SNCR技术的安装期短，仅需15天左右停炉时间，小修期间即可完成炉膛施工；SNCR工艺占地少，不需单独设置反应器，对于现有垃圾焚烧锅炉改造项目的适用性强；SNCR技术不需要对垃圾焚烧炉燃烧设备和受热面进行大的改动，对锅炉的主要运行参数也不会有显著影响。

Claims (3)

1.一种适合垃圾焚烧炉的SNCR脱硝装置，其特征在于：该脱硝装置包括氨水储存和运输系统、工艺水稀释系统、稀氨水输送系统、分配计量系统、压缩空气系统和喷射系统，所述氨水储存和运输系统包括氨水储罐和多台氨水输送泵，所述氨水输送泵配置于氨水储罐的输送管路上，所述氨水储罐内盛装有质量浓度20%的氨水；所述工艺水稀释系统包括工艺水箱和多台工艺水泵，所述工艺水泵配置于工艺水箱的输送管路上，所述工艺水箱内盛装有水，所述氨水储罐与工艺水箱均伸出有输送管路与氨水混合器连接；所述稀氨水输送系统包括氨水缓冲罐和高压输入泵，所述高压输入泵配置于氨水缓冲罐的输送管路上；所述氨水缓冲罐通过输送管路与分配计量系统连接，所述分配计量系统包括分配计量模块；所述压缩空气系统包括源于厂区的压缩空气和二次风，所述源于厂区的压缩空气计量分配为分配计量模块；所述喷射系统包括双流体雾化喷枪，所述双流体雾化喷枪与分配计量模块连接，所述双流体雾化喷枪的喷枪口和二次风对准其垃圾焚烧炉内。
2.根据权利要求1所述的一种适合垃圾焚烧炉的SNCR脱硝装置，其特征在于：所述工艺水箱采用碳钢储罐。
3.根据权利要求1所述的一种适合垃圾焚烧炉的SNCR脱硝装置，其特征在于：所述氨水输送泵、工艺水泵和高压输入泵均为2台。
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