CN204365144U - 一种适用于燃烧高灰分煤种的scr脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种适用于燃烧高灰分煤种的SCR脱硝装置，包括前置式旋风分离器、氨注射系统、SCR反应器和烟道(20)；前置式旋风分离器通过烟道(20)与SCR反应器连接；氨注射系统与烟道(20)垂直段连接；所述前置式旋风分离器包括进气管(9)、圆筒体(10)、圆锥体(11)、排灰管(12)、两级星形排料机(13)和排气管(14)；进气管(9)与圆筒体(10)内腔连通，圆筒体(10)内腔还与排气管(14)连通，圆筒体(10)与圆锥体(11)大端面连接，圆锥体(11)小端面与排灰管(12)连接，排气管(14)与两级星形排料机(13)连接。本装置脱硝效率高、运行安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适用于燃烧高灰分煤种的SCR脱硝装置。
背景技术
氮氧化物(称NOx，由NO、NO2等组成)是酸雨形成的重要因子，是生成臭氧和光化学烟雾的重要前提之一，也是形成区域超细颗粒(PM2.5)污染和雾霾的重要原因。燃煤电厂是氮氧化物主要的排放源之一。我国是世界上为数不多的以煤炭作为一次能源的国家，在一次能源消费中，煤炭的比重占75％，而且从长远看这种状况将长期存在。据统计，煤在燃烧过程中产生的氮氧化物(NOx)占全国总量的67％。为此，国家环保局于2011年颁布了《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，明确规定2014年7月1日起环境影响报告书待审查批准的新、扩、改建火电厂300MW及以上机组固态排渣煤粉炉NOx排放量不得超过100mg/m3。
燃煤电厂为使其锅炉达标排放，现役发电锅炉均采用低氮燃烧技术、SNCR(选择性非催化还原)及SCR(选择性催化还原)脱硝技术。其中，SCR脱硝技术是燃煤电厂广泛采用的安全、高效的脱硝方式。其中SCR脱硝技术所采用的催化剂模块是脱硝化学反应过程中的主要核心装置。
众所周知，我国燃煤电厂是以劣质煤为主，即发热量低、灰分高，有些煤的灰分达40％以上。烟气中的烟尘浓度达40g/Nm3左右，受系统烟气速度、烟尘浓度等因素的影响，烟气中粉尘浓度对催化剂模块使用寿命及脱硝效率均有很重要的影响。烟气中粉尘浓度高，会对催化剂模块的磨损严重，大大降低了催化剂模块使用寿命，严重影响了燃煤电厂的运行经济性；同时，如果采用小节距的催化剂模块，烟气中的铵盐及飞灰中的小颗粒沉积在催化剂的小孔中致使烟气不能顺利流通，这样就会阻碍NOx、NH3、O2到达催化剂活性表面，引起催化剂钝化，影响SCR脱硝效率；SCR脱硝系统严重堵灰，除了引起催化剂钝化以外，催化剂模块内的烟气流速还会大大增加，使催化剂磨损加剧及烟气阻力增加，对锅炉的烟风系统正常运行也会带来不利的影响；另外，烟气中粉尘浓度高，在SCR脱硝系统设计时，被迫采用大节距的催化剂模块，这样使得催化剂模块的比表面积大大降低，SCR脱硝效率降低。
因此，对燃煤发电企业来说，无论是从可持续发展的大局还是从提高企业效益的考虑，电站锅炉采用适用于燃烧高灰分煤种的SCR脱硝装置都是一项势在必行且能直接产生经济效益的重要工作。
实用新型内容
针对以上问题，本实用新型公开一种适用于燃烧高灰分煤种的SCR脱硝装置。
本实用新型所采用的技术如下：一种适用于燃烧高灰分煤种的SCR脱硝装置，包括前置式旋风分离器、氨注射系统、SCR反应器和烟道(20)；前置式旋风分离器通过烟道(20)与SCR反应器连接；氨注射系统与烟道(20)垂直段连接；所述前置式旋风分离器包括进气管(9)、圆筒体(10)、圆锥体(11)、排灰管(12)、两级星形排料机(13)和排气管(14)；进气管(9)与圆筒体(10)内腔连通，圆筒体(10)内腔还与排气管(14)连通，圆筒体(10)与圆锥体(11)大端面连接，圆锥体(11)小端面与排灰管(12)连接，排气管(14)与两级星形排料机(13)连接。
本实用新型还采用如下技术特征：
1、所述氨注射系统包括稀释风机(2)、氨/空气混合器(3)、静态混合器(4)、混合旋流器(21)和管道，稀释风机(2)装于管道进气口处，管道内装有氨/空气混合器(3)和混合旋流器(21)，管道的出口处连接有静态混合器(4)，静态混合器(4)安装在烟道(20)垂直段内。
2、所述SCR反应器包括整流格栅(5)、多个耙式吹灰器(6)和多个催化剂层(7)，整流格栅(5)位于SCR反应器入口处；耙式吹灰器(6)安装于催化剂层(7)上从而组成耙式吹灰器/催化剂层单元，多个耙式吹灰器/催化剂层单元依次连接。
3、所述混合旋流器(21)包括旋流叶片(15)、导向扩流锥(16)和固定筒体(17)，混合旋流器(21)的旋流叶片(15)装在固定筒体(17)内外环状表面间，固定筒体(17)一侧端面与导向扩流锥(16)连接。
4、所述的静态混合器(2)设置有两层交错布置的静态混合叶片。
本实用新型的有益效果和优点：
(1)前置式旋风分离器是一种适合烟气温度在300～450℃的高温、高效、低阻的旋风分离器，分离效率可达80％以上，燃煤锅炉燃用高灰分煤种时，前置式旋风分离器可以使其出口烟气浓度降低到15mg/Nm3以下，对于改善催化剂模块的磨损、堵塞大有裨益；
(2)在排灰管布置的两级星形排料机锁气密封效果好，可以完全保证前置式旋风分离器的分离效率；
(3)氨气/空气混合器采用径向旋流叶片，使得氨气与空气能够在混合器内充分混合，并把氨气稀释成质量比小于5％的混合气体，确保喷氨系统的安全运行；
(4)静态混合器设计成两层交错布置的静态混合叶片，可以确保稀释后的5％的氨气与300～420℃高温烟气充分混合，提高SCR系统的脱硝效率；
(5)在SCR反应器入口设计均匀整流格栅，保证反应器入口烟气分布均匀，并且拦截并击碎“大块状”的灰块，保护其对催化剂的重力冲击，损坏催化剂模块；
(6)由于前置式旋风分离器高效分离效率，使得反应器入口的烟尘浓度降低到15mg/Nm3以下以下，这样，催化剂模块可以设计成小节距，使得催化剂模块的比表面积大大增加，NOx、NH3、O2迅速到达催化剂活性表面，提高SCR系统的脱硝效率；
(7)采用耙式吹灰器，吹灰气源压力为1.5MPa，温度350℃，吹灰面积广，吹扫深度达2.0m左右。
附图说明
图1为一种适用于燃烧高灰分煤种的SCR脱硝装置结构示意图；
图2为前置式旋风分离器剖视图；
图3为混合旋流器侧视图；
图4为混合旋流器主视图；
图5为耙式吹灰器的局部放大图。
具体实施方式
下面根据附图举例进一步说明：
实施方式1
如图1-5所示，一种适用于燃烧高灰分煤种的SCR脱硝装置，包括前置式旋风分离器、氨注射系统、SCR反应器和烟道20；前置式旋风分离器通过烟道20与SCR反应器连接；氨注射系统与烟道20垂直段连接；所述前置式旋风分离器包括进气管9、圆筒体10、圆锥体11、排灰管12、两级星形排料机13和排气管14；进气管9与圆筒体10内腔连通，圆筒体10内腔还与排气管14连通，圆筒体10与圆锥体11大端面连接，圆锥体11小端面与排灰管12连接，排气管14与两级星形排料机13连接。所述氨注射系统包括稀释风机2、氨/空气混合器3、静态混合器4、混合旋流器21和管道，稀释风机2装于管道进气口处，管道内装有氨/空气混合器3和混合旋流器21，管道的出口处连接有静态混合器4，静态混合器4安装在烟道20垂直段内。所述SCR反应器包括整流格栅5、多个耙式吹灰器6和多个催化剂层7，整流格栅5位于SCR反应器入口处；耙式吹灰器6安装于催化剂层7上从而组成耙式吹灰器/催化剂层单元，多个耙式吹灰器/催化剂层单元依次连接。所述混合旋流器21包括旋流叶片15、导向扩流锥16和固定筒体17，混合旋流器21的旋流叶片15装在固定筒体17内外环状表面间，固定筒体17一侧端面与导向扩流锥16连接。所述的静态混合器2设置有两层交错布置的静态混合叶片。
实施方式2
结合图1、图2，当高温烟气以12～15m/s的速度由进气管9进入前置式旋风分离器时，在圆筒体10和圆锥体11的作用下气流由直线运动变成圆周运动，旋转气流的绝大部分沿器壁自圆筒体10呈螺旋形向下朝圆锥体11运动。含尘气流在旋转过程中产生离心力，将密度大于气体的尘粒甩向器壁，使尘粒失去惯性而靠向下的重力沿壁面下落，进入排灰管12，然后由星形排料机13排出，进入出灰斗。旋转下降的外旋转气流到达圆锥体11底部时，旋转气流向中心靠拢，根据旋转矩不变原理，其切向速度不断提高，在圆锥体11底部由下而上做旋转运动，形成内旋气流，净化后的高温烟气经排气管14排出，进入SCR脱硝装置的垂直烟道。
结合图1、图3，大气中的常温空气由稀释风机2送入，稀释风机2的提升压力在5500Pa左右。稀释风进入氨/空气混合器3后，与氨区过来的气态氨相遇，进入混合旋流器。当稀释风包裹着气态氨进入混合旋流器时，首先接触到导向扩流锥16，气流中心的气态氨变相射入稀释风层，由于流通面积的收缩，气态氨与稀释风的混合速度增加，进行初期混合。初期混合的气态氨与稀释风随后进入旋流叶片15，初期混合的气态氨与稀释风首先被切割成16～32个小局部混合气流，再由旋流叶片15在轴向、径向施加两个分速度，进行螺旋向前流动，使得气态氨与稀释风充分混合，制成质量比小于5％的稀释氨。
结合图1，质量比小于5％的稀释氨进入SCR系统的垂直烟道，与经过净化的高温烟气进行两次变向混合，形成除尘后的高温烟气(含NOx)与稀释氨的混合气体。高温烟气在反应器入口罩前的水平烟道会有一定程度的积灰，这些积灰成砣结块，如果被风携带进入反应器，会破坏催化剂模块。因此，在SCR反应器入口布置整流格栅5，整流格栅5由水平隔板和垂直小隔板组成，形成100×100mm的方格，如果有大块被高温烟气吹落到反应器入口时，大的灰块会被这些小方格拦截在上方，小于100mm的灰块进入反应器后则不会对催化剂模块造成损坏。除尘后的高温烟气与稀释氨的混合气体进入催化剂模块，锅炉高温烟气经过前置式旋风分离器除尘后，烟气含尘浓度可以降低到15g/Nm3以下。由于含尘浓度中等偏低，可以减少催化剂模块堵灰、钝化现象的发生，另外在设计催化剂模块时，可以选取小节距的催化剂模块，增加催化剂的比表面积。除尘后的高温烟气(含NOx)与质量比小于5％的稀释氨(NH3)充分混合的混合气体迅速到达催化剂活性表面，大大提高了SCR系统的脱硝效率。最终，经过反应完全的烟气经过省煤器8返回锅炉中，完成了SCR选择性催化还原法的全部过程。
Claims (5)
1.一种适用于燃烧高灰分煤种的SCR脱硝装置，包括前置式旋风分离器、氨注射系统、SCR反应器和烟道(20)；前置式旋风分离器通过烟道(20)与SCR反应器连接；氨注射系统与烟道(20)垂直段连接；其特征在于，所述前置式旋风分离器包括进气管(9)、圆筒体(10)、圆锥体(11)、排灰管(12)、两级星形排料机(13)和排气管(14)；进气管(9)与圆筒体(10)内腔连通，圆筒体(10)内腔还与排气管(14)连通，圆筒体(10)与圆锥体(11)大端面连接，圆锥体(11)小端面与排灰管(12)连接，排气管(14)与两级星形排料机(13)连接。
2.根据权利要求1所述的一种适用于燃烧高灰分煤种的SCR脱硝装置，其特征在于：所述氨注射系统包括稀释风机(2)、氨/空气混合器(3)、静态混合器(4)、混合旋流器(21)和管道，稀释风机(2)装于管道进气口处，管道内装有氨/空气混合器(3)和混合旋流器(21)，管道的出口处连接有静态混合器(4)，静态混合器(4)安装在烟道(20)垂直段内。
3.根据权利要求1所述的一种适用于燃烧高灰分煤种的SCR脱硝装置，其特征在于：所述SCR反应器包括整流格栅(5)、多个耙式吹灰器(6)和多个催化剂层(7)，整流格栅(5)位于SCR反应器入口处；耙式吹灰器(6)安装于催化剂层(7)上从而组成耙式吹灰器/催化剂层单元，多个耙式吹灰器/催化剂层单元依次连接。
4.根据权利要求2所述的一种适用于燃烧高灰分煤种的SCR脱硝装置，其特征在于：所述混合旋流器(21)包括旋流叶片(15)、导向扩流锥(16)和固定筒体(17)，混合旋流器(21)的旋流叶片(15)装在固定筒体(17)内外环状表面间，固定筒体(17)一侧端面与导向扩流锥(16)连接。
5.根据权利要求2所述的一种适用于燃烧高灰分煤种的SCR脱硝装置，其特征在于：所述的静态混合器(2)设置有两层交错布置的静态混合叶片。
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| CN109954325A (zh) * | 2017-12-25 | 2019-07-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于丙烯腈催化剂的焙烧尾气脱除粉尘的方法 |
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