CN203648364U - 一种燃煤锅炉烟气脱硝系统 - Google Patents

一种燃煤锅炉烟气脱硝系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种燃煤锅炉烟气脱硝系统,包括还原剂制备与输送模块、分配喷射模块、SNCR反应区和SCR反应器,其中SNCR反应区设在燃煤锅炉炉膛处,SCR反应器的进口烟道从锅炉省煤器后端引出,其出口烟道折回锅炉空预器前端;其特征在于,锅炉低温过热器与省煤器之间设有还原剂补充喷射区,所述还原剂制备与输送模块与两条管道相连,其中一条管道输出至SNCR反应区,另一条管道输出至还原剂补充喷射区,所述两条管道分别在与还原剂输送模块连接的一端设有阀门,在所述两条管道的另一端分别设置有分配喷射模块。本实用新型可充分利用脱硝工艺中还原剂,能够提高脱硝的效率,节约系统的运行费用。

Description

一种燃煤锅炉烟气脱硝系统
技术领域
本实用新型涉及烟气净化领域,特别是涉及一种燃煤锅炉烟气脱硝系统。
背景技术
氮氧化物(NOx)危害极大,是造成温室效应、酸雨和臭氧层破坏的主要污染物之一,受到世界各国的极大关注。目前国内65%的NOx是燃煤产生的,而我国又是最大的煤炭生产国和消费国,如果不采取有效措施,随着燃煤工业的发展,在未来5-10年内,NOx排放量可能超过二氧化硫SO2而成为第一大酸性气体污染物。因此,推行燃煤锅炉降氮脱硝是一项迫在眉睫的工作。
随着污染物排放标准的日益严格,燃煤锅炉NOx排放已被列入总量控制的污染物指标,2010年广东省颁布的《锅炉大气污染物排放标准》(DB44/765-2010)中规定10~65t/h燃煤锅炉2013年1月1日起执行氮氧化物排放限值为200mg/Nm3
目前,锅炉烟气脱硝的方法主要有:选择性催化还原法(以下简称SCR)、选择性非催化还原法(以下简称SNCR)。由于SNCR脱硝工艺具有成本低、占地面积小、设施简单的优点,且脱硝效率勉强可以达到DB44/765-2010的要求,因此,现有的小型锅炉(蒸发量小于65t/h,NOx浓度小于400mg/Nm3)大多数采用SNCR脱硝。
在NOx排放总量不变的前提下,企业若要进行扩建,继续采用SNCR技术将无法满足既定的“NOx增产不增污”要求,此时就需要效率更高的SCR脱硝技术,其还原剂一般选用液氨,或者采用尿素热解。
但是,SCR脱硝工艺投资、运行成本较高,并且小型锅炉采用液氨还原剂的SCR技术,通常满足不了安全防护距离的要求,具有一定的安全风险;而采用尿素热解SCR技术,其尿素热解的能耗费用让企业难于接受。
因此,需要一种(投资成本、运行费用)不高,适宜中小型燃煤锅炉使用的燃煤锅炉烟气脱硝系统,能够提高脱硝的效率,使氮氧化物排放量符合相关规定,兼顾企业发展与环境保护的要求。
发明内容
本实用新型针对上述现有技术存在的问题,提出了一种燃煤锅炉烟气脱硝系统,以提高燃煤锅炉烟气脱硝的效率,并且节省脱硝系统的成本和运行费用。
为了解决上述技术问题,本实用新型的技术方案如下:
一种燃煤锅炉烟气脱硝系统,包括还原剂制备与输送模块、分配喷射模块、SNCR反应区和SCR反应器,其中SNCR反应区设在燃煤锅炉炉膛处,SCR反应器的进口烟道从锅炉省煤器后端引出,其出口烟道折回锅炉空预器前端;锅炉低温过热器与省煤器之间设有还原剂补充喷射区,所述还原剂制备与输送模块与两条管道相连,其中一条管道输出至SNCR反应区,另一条管道输出至还原剂补充喷射区,所述两条管道分别在与还原剂输送模块连接的一端设有阀门,在所述两条管道的另一端分别设置有分配喷射模块。
优选地,在所述两条管道的阀门与分配喷射模块之间,设置有保证还原剂雾化喷射效果的压缩空气供应模块。
压缩空气供应模块用于辅助还原剂的喷射,可以使制备的还原剂形式微细喷雾,扩大接触面积,让喷射更完全、均匀。
优选地,所述阀门为精密型电动调节阀。
优选地,所述燃煤锅炉烟气脱硝系统还包括控制模块,所述精密型电动调节阀与控制模块相连。
本实用新型加入控制模块,并以锅炉类型、锅炉负荷、煤质参数、排放浓度限值等脱硝中需要考虑的实际因素作为控制模块的运算参数,经过综合运算发出控制信号,调控与之相连的电动调节阀,控制还原剂的喷射量及喷射点,增加脱硝系统的灵活度和可控性,兼顾脱硝系统的效率和运行费用,避免了一味追求单一指标。
与现有技术相比,本实用新型具有如下优点:
本实用新型为SNCR-SCR联合脱硝、综合调控的系统,整个脱硝系统采用模块化配置,运行操作简便;对燃煤锅炉烟气的联合脱硝,能够有效降低烟气中氮氧化物的浓度,脱硝效率高;设置两条还原剂的输出管道,并在管道上安装阀门,可有效控制还原剂的喷射量及喷射点;并且,采用炉内尿素热解为SCR反应提供氨气,可大幅度降低炉外热解尿素的高额电耗费用,从而节省系统运行费用。本实用新型可充分利用脱硝工艺中还原剂,能够提高脱硝的效率,节约系统的运行费用,保证脱硝效率满足环保和费用要求,解决企业发展与环境保护之间的矛盾。
附图说明
图1为本实用新型一种燃煤锅炉烟气脱硝系统的结构示意图;
图2为本实用新型“SNCR-SCR联合脱硝”系统的结构示意图;
图3为本实用新型“炉内尿素热解-SCR脱硝”系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
参照图1,示出了本实用新型一种燃煤锅炉烟气脱硝系统的结构示意图;
如图1,一种燃煤锅炉烟气脱硝系统,包括还原剂制备与输送模块1、分配喷射模块2/12、选择性非催化还原法SNCR反应区3、选择性催化还原法SCR反应器5,其中SCR反应器5的进口烟道从锅炉省煤器6后端引出,其出口烟道回到锅炉空预器7前端;锅炉低温过热器与省煤器之间设有还原剂补充喷射区4,还原剂制备与输送模块1与两条管道相连,其中一条管道8输出至燃煤锅炉炉膛SNCR反应区3,另一条管道9输出至还原剂补充喷射区4,管道8在与还原剂制备与输送模块1连接的一端设有阀门10,管道8的另一端设有分配喷射模块2,管道9在与还原剂制备与输送模块1连接的一端设有阀门11,管道9的另一端设有分配喷射模块12。
如图,SCR反应器5包括整流层14和催化剂15,在SCR反应器中置有整流层和多层催化剂,提高还原剂与NOx的混合均匀性,保证良好的脱硝效率。
在实际应用中,还原剂制备模块1包括依次逐个相连的尿素溶解罐、尿素稀释计量罐、尿素溶液储存罐、尿素输送循环单元。
尿素作为SNCR和SCR脱硝工艺中的还原剂,相比于其它还原剂,更加安全,并且无毒、运输方便,本实用新型的还原剂制备模块,经过尿素溶解罐、尿素稀释计量罐、尿素溶液储存罐、尿素输送循环单元的处理,可制备还原剂,供脱硝中使用,本实用新型燃煤锅炉烟气脱硝系统的还原剂,可以采用尿素或氨水,并以尿素为主。
在两条管道的阀门与分配喷射模块之间,设置有保证还原剂雾化喷射效果的压缩空气供应模块13,用于辅助还原剂的喷射。
优选地,脱硝系统还设置有控制模块,两条管道上设置的阀门为精密型电动调节阀,精密型电动调节阀与控制模块相连。
控制模块以锅炉类型、锅炉负荷、煤质参数、排放浓度限值等脱硝中需要考虑的实际因素作为控制模块的运算参数,经过综合运算发出控制信号,调控与之相连的电动调节阀,从而控制还原剂的喷射量及喷射点。
参照图1,当电动调节阀10和电动调节阀11均开启时,脱硝系统包括“SNCR-SCR联合脱硝”和“炉内尿素热解-SCR脱硝”,工艺原理为:
还原剂制备后,在850-1100℃的炉膛内喷入浓度为5%~10%的尿素溶液,尿素在高温下气化热解为NH2、CO,并与烟气中的NOx反应生成N2、H2O,完成SNCR脱硝进程;炉膛区未参与反应的NH2随烟气经过高温过热器、低温过热器和省煤器,并进入后续设施;同时在500-600℃的温度区域内补充喷入尿素溶液,使尿素溶液在炉内热解,为SCR反应器提供适量的还原剂,在脱硝催化剂的作用下,NH2将NOx氧化成N2、H2O,完成SCR脱硝过程,达到净化NOx的目的。
在实际应用中,具体控制流程如下:
①在过热蒸汽、搅拌促溶作用下,在尿素溶解罐内将颗粒尿素溶解成质量浓度为50%的尿素溶液(一次溶解量满足厂区所有锅炉最大连续蒸发量BMCR工况下1至2天的用量);②将50%尿素溶液输送至尿素稀释计量罐,计量稀释至5%~10%(一次稀释量满足厂区所有锅炉BMCR工况下8小时的用量);③将尿素稀释计量罐内5%~10%尿素溶液转移至尿素溶液储存罐(最大储量满足厂区所有锅炉BMCR工况下24小时的用量),作为系统喷射用的还原剂;④利用尿素输送循环单元将5%~10%尿素溶液输送至尿素溶液分配喷射模块,在压缩空气供应模块提供的压缩空气作用下形式微细喷雾,进入炉膛850-1100℃区域;⑤在高温作用下,微细液雾快速气化热解成NH2、CO,并与烟气中的NOx反应生成N2、H2O;⑥炉膛区未参与反应的NH2随烟气进入高温过热器、低温过热器和省煤器等后续设施,在500-600℃的温度区域内通过尿素溶液分配喷射模块补充喷入尿素溶液,为SCR反应器提供适量的还原剂,在脱硝催化剂的作用,及300-400℃的温度条件下,NH2将NOx氧化成N2、H2O,达到净化NOx的目的。还原剂喷射量由尿素溶液分配喷射模块中的电动调节阀10和11联合控制,其调节信号来自控制模块的综合运算,运算的主要参数包括:锅炉类型、锅炉负荷、煤质参数、排放浓度限值等。
本实用新型“SNCR-SCR联合脱硝”和“炉内尿素热解-SCR脱硝”的模式,SCR反应器采用TiO2、V2O5、WO3作为催化剂,综合脱硝效率为75-90%,投资成本一般,运行成本较低,适合要求脱硝效率大于80%时应用。
当电动调节阀10开启,电动调节阀11关闭时,脱硝系统为“SNCR-SCR联合脱硝”;如图2,为本实用新型“SNCR-SCR联合脱硝”系统的结构示意图,其工艺原理为:
在850-1100℃的炉膛内喷入浓度为5%~10%的尿素溶液,尿素在高温下气化热解为NH2、CO,并与烟气中的NOx反应生成N2、H2O,完成SNCR脱硝进程;未参与反应的NH2随烟气进入SCR反应器,在脱硝催化剂的作用下,将NOx氧化成N2、H2O,完成SCR脱硝过程,达到净化NOx的目的。
在实际应用中,具体控制流程如下:
①在过热蒸汽、搅拌促溶作用下,在尿素溶解罐内将颗粒尿素溶解成质量浓度为50%的尿素溶液(一次溶解量满足厂区所有锅炉BMCR工况下1-2天的用量);②将50%尿素溶液输送至尿素稀释计量罐,计量稀释至5%~10%(一次稀释量满足厂区所有锅炉BMCR工况下8小时的用量);③将尿素稀释计量罐内5%~10%尿素溶液转移至尿素溶液储存罐(最大储量满足厂区所有锅炉BMCR工况下24小时的用量),作为系统喷射用的还原剂;④利用尿素输送循环单元将5%~10%尿素溶液输送至尿素溶液分配喷射模块,在压缩空气供应模块提供的压缩空气作用下形式微细喷雾进入炉膛850-1100℃区域;⑤在高温作用下,微细液雾快速气化热解成NH2、CO,并与烟气中的NOx反应生成N2、H2O;⑥未参与反应的NH2随烟气进入SCR反应器,在脱硝催化剂的作用及300-400℃的温度条件下,将NOx氧化成N2、H2O,达到净化NOx的目的。
本实用新型“SNCR-SCR联合脱硝”的模式,SCR反应器采用TiO2、V2O5、WO3作为催化剂,脱硝效率为70-90%,投资成本一般,运行成本较低,适合要求脱硝效率大于80%时应用。
当电动调节阀10闭合,电动调节阀11开启时,脱硝系统为“炉内尿素热解-SCR脱硝”;如图3,为本实用新型“炉内尿素热解-SCR脱硝”的结构示意图,其工艺原理为:
在500-600℃的炉膛内喷入浓度为20~25%的尿素溶液,尿素在炉内高温下气化热解为NH2、CO,随烟气进入SCR反应器,在脱硝催化剂的作用下,将NOx氧化成N2、H2O,达到净化NOx的目的。
在实际应用中,具体控制流程如下:
①在过热蒸汽、搅拌促溶作用下,在尿素溶解罐内将颗粒尿素溶解成质量浓度为20~25%的尿素溶液(一次溶解量满足厂区所有锅炉BMCR工况下1-2天的用量);②将50%尿素溶液转移至尿素溶液储存罐(最大储量满足厂区所有锅炉BMCR工况下2天的用量),作为系统喷射用的还原剂;③利用尿素输送循环单元将5%~10%尿素溶液输送至尿素溶液分配喷射模块,在压缩空气供应模块提供的压缩空气作用下形式微细喷雾进入炉膛500-600℃区域;④在高温作用下,微细液雾快速气化热解成NH2、CO;⑤NH2随烟气进入SCR反应器,在脱硝催化剂的作用下,将NOx氧化成N2、H2O,达到净化NOx的目的。
本实用新型“炉内尿素热解-SCR脱硝”的模式,SCR反应器采用TiO2、V2O5、WO3作为催化剂,脱硝效率为60-85%,投资成本低,运行成本较高,适合要求脱硝效率为60~80%时应用。
本实用新型为SNCR-SCR联合脱硝、综合调控的系统,整个脱硝系统采用模块化配置,运行操作简便;对燃煤锅炉烟气的联合脱硝,能够有效降低烟气中氮氧化物的浓度,脱硝效率高;设置两条还原剂的输出管道,并在管道上安装阀门,可有效控制还原剂的喷射量及喷射点;并且,采用炉内尿素热解为SCR反应提供氨气,可大幅度降低炉外热解尿素的高额电耗费用,从而节省系统运行费用。本实用新型可充分利用脱硝工艺中还原剂,能够提高脱硝的效率,节约系统的运行费用,保证脱硝效率满足环保和费用要求,解决企业发展与环境保护之间的矛盾。
上列详细说明是针对本实用新型之一可行实施例的具体说明,该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围,凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更,均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种燃煤锅炉烟气脱硝系统,包括还原剂制备与输送模块、分配喷射模块、SNCR反应区和SCR反应器,其中SNCR反应区设在燃煤锅炉炉膛处,SCR反应器的进口烟道从锅炉省煤器后端引出,其出口烟道折回锅炉空预器前端;其特征在于,锅炉低温过热器与省煤器之间设有还原剂补充喷射区,所述还原剂制备与输送模块与两条管道相连,其中一条管道输出至SNCR反应区,另一条管道输出至还原剂补充喷射区,所述两条管道分别在与还原剂输送模块连接的一端设有阀门,在所述两条管道的另一端分别设置有分配喷射模块。
2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气脱硝系统,其特征在于,在所述两条管道的阀门与分配喷射模块之间,设置有保证还原剂雾化喷射效果的压缩空气供应模块。
3.根据权利要求1所述的燃煤锅炉烟气脱硝系统,其特征在于,所述阀门为精密型电动调节阀。
4.根据权利要求3所述的燃煤锅炉烟气脱硝系统,其特征在于,还包括控制模块,所述精密型电动调节阀与控制模块相连。
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