CN204865548U - 基于尿素溶液的scr烟气脱硝处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于尿素溶液的SCR烟气脱硝处理系统，包括SCR反应器以及尿素供给分配单元，其中：所述尿素供给分配单元包括混合器以及与分别所述混合器的入水口相连的尿素原液罐和水罐，所述混合器的出水口连接有至少两根并联设置的喷枪，且所述喷枪伸入SCR反应器的烟道内部、温度为350-600℃的反应风道内；其中，所述尿素供给单元中各喷枪的位置、喷入的尿素溶液的量根据SCR反应中各喷枪喷射范围内的烟气中的氮氧化物的浓度来进行调整。本实用新型的烟气脱硝处理系统可实现还原剂用量的精准控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种废气处理系统及工艺，具体涉及一种基于以尿素为还原剂进行烟气脱硝处理的处理系统。
背景技术
煤炭在燃烧的过程中会产生大量的硫氧化物、氮氧化物、粉尘及重金属。其中，一部分污染物来自燃料自身的组分，而大部分污染物则在燃烧过程中产生。这些烟气污染物的产生将会对环境造成极大的破坏。“十二五”期间，国家加强了对燃煤锅炉的治理，使得烟气污染物的排放得到了一定程度上的控制。
SCR(选择性催化还原法)技术作为行业内应用最为广泛的烟气脱硝技术之一，其是在催化剂作用下，向温度约280～420℃的烟气中喷入氨或尿素作为还原剂，将NOX还原成N2和H2O，处理过程没有副产物，不形成二次污染，具有脱除效率高(可达90％以上)，运行可靠，便于维护等优点。然而，当以氨为还原剂时，由于所采用的大多为液氨，具有高危险性，其储存、运输都极为不变，且存在较大的安全隐患。当采用尿素为还原剂时，在一定程度上可以提高系统的安全性，但需通过水解或热解反应来制取氨，然后再送人反应器中进行反应，该工艺过程中需新建热解炉、增加加热设备等，提升了烟气脱硝处理的设备成本及运行成本，而且增加了能耗。因此，亟待开发一种系统安全性高、运行成本低、脱硝效率高的烟气处理系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种安全性高、运行成本低、脱硝效率高的基于尿素溶液的SCR烟气脱硝处理系统。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于尿素溶液的SCR烟气脱硝处理系统，包括SCR反应器以及尿素供给分配单元，其中：所述尿素供给分配单元包括混合器以及与分别所述混合器的入水口相连的尿素原液罐和水罐，所述混合器的出水口连接有至少两根并联设置的喷枪，且所述喷枪伸入SCR反应器的烟道内部、温度为350-600℃的反应风道内。
优选的是：所述尿素供给单元中各喷枪的位置、喷入的尿素溶液的量根据SCR反应中各喷枪喷射范围内的烟气中的氮氧化物的浓度来进行调整。
优选的是：所述尿素供给单元中各喷枪按径向沿SCR反应器的烟道的内周壁等间距分布。
优选的是：所述喷枪包括喷枪本体及设于喷枪本体前端的喷头，所述喷枪本体内部设有一根供臭氧通过的臭氧管，所述臭氧管的端部和尾部分别与喷头及臭氧供应设备相连，所述喷枪本体的内部注入有环绕臭氧管的干燥冷却气体。
优选的是：所述的喷头的中心处设有一个矩形喷嘴，所述矩形喷嘴的雾化粒径为100-500μm。
优选的是：所述喷枪的流量为50-300kg/h，压力为0.2Mpa-0.6Mpa。
优选的是：所述的尿素供给分配单元还包括分别控制尿素原液罐以及水罐出水流量的流量控制阀，以及控制各喷枪中尿素溶液流量的流量控制阀以及对整个尿素供给分配单元实现自动运行控制的控制单元。
优选的是：所述处理系统还包括氧化反应单元，所述氧化反应单元包括与SCR反应器的出风口相连的氧化反应器，所述氧化反应器内通入有与烟气发生氧化反应的氧化剂。
本实用新型的有益效果在于，本实用新型通过将尿素溶液直接喷入SCR反应器的烟道内部、温度为350-600℃的反应风道内，使得尿素在发生热解的同时可与烟道内的烟气均匀预混合，随后在催化剂作用下将烟气中的NOX还原成N2和H2O以烟气脱硝的目的。而且，本实用新型的处理系统可根据烟道内烟气中氮氧化物浓度的不同来调整喷枪的数量、分布位置以及各喷枪中还原剂尿素溶液的喷入量，实现了以喷枪喷射范围所划分的反应区内的尿素溶液量的精准可调控制，提升了还原反应效率并显著降低了还原剂尿素溶液的消耗量，降低了处理成本。
附图说明
图1示出了本实用新型所述烟气脱硝处理系统的结构示意图；
图2示出了本实用新型所述尿素供给分配单元的结构示意图；
图3示出了本实用新型所述喷枪的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。
如附图1所示，本实用新型所述的烟气脱硝处理系统，包括SCR反应器1以及尿素供给分配单元2，其中，如图2所示，本实用新型所述的尿素供给分配单元2包括装有质量浓度为40-60％的尿素原液罐24、装有去离子水的水罐23、混合器22以及至少两根并联设置的喷枪21，所述尿素原液罐24以及水罐23的出水端均通过管道与混合器22的入水口相连，所述混合器22的出水口与至少两根并联设置的喷枪21相连，所述喷枪21伸入SCR反应器1的烟道内部、温度为350-600℃的反应风道内，以将经混合器22混合后的尿素溶液送入SCR反应器1的反应烟道内，在本实用新型中，各喷枪21的位置、喷入的尿素溶液的量可根据SCR反应器1中各喷枪21所处喷射范围内的烟气中的氮氧化物的浓度进行调整，优选地，各喷枪21按径向沿SCR反应器1的烟道的内周壁等间距分布。如图3所示，本实用新型所述的喷枪21包括呈管状的喷枪本体211以及设于喷枪本体211前端的喷头212，所述喷枪本体211内部设有一根供臭氧通过的臭氧管213，所述臭氧管213的端部与喷头212相连，其尾部设有可与臭氧供应设备相连的臭氧入口214。此外，所述喷枪本体211的内部、臭氧管213的四周还通过设于喷枪本体211尾部的冷却气注入口215注入有干燥冷却气体，所述冷却气体可以是空气、氧气或氮气。进一步地，本实用新型所述的喷头212，其中心处设有一个矩形喷嘴(图中未示出)，所述矩形喷嘴的雾化粒径为100-500μm，以确保喷头良好的喷射雾化效果，既不会喷射到烟道内壁上，又能保证最大的辐射面积，使得尿素与烟气中的氮氧化物反应更为均匀充分，所述喷枪21的流量为50-300kg/h，压力为0.2Mpa-0.6Mpa。此外，在本实用新型中，所述喷枪的各部件的材质可采用不锈钢如316L或钛材，且在喷枪本体211的尾部设有连接法兰216以将所述喷枪可拆卸式地固定于烟道反应器内。
此外，本实用新型所述的尿素供给分配单元2还包括分别控制尿素原液罐24以及水罐23出水流量的流量控制阀，以分别控制进入混合器22中的尿素原液以及去离子水的量，进而确保经混合器22混合后的尿素溶液的质量浓度为2-20％，所述尿素供给分配单元2还包括控制各喷枪21中尿素溶液流量的流量控制阀以及对整个尿素供给分配单元实现自动运行控制的PLC控制单元。进一步地，本实用新型所述的脱硝处理系统还可包括氧化反应单元，所述氧化反应单元包括与SCR反应器1的出风口相连的氧化反应器，所述氧化反应器内通入有氧化剂，所述氧化剂优选臭氧，经SCR反应器1脱硝处理后的烟气在氧化反应器中与氧化剂发生氧化反应，以进一步氧化去除烟气中的氮氧化物、硫氧化物等污染物。
采用本实用新型如上所述的脱硝处理系统对锅炉烟气进行处理，其处理步骤包括：尿素原液罐24中质量浓度为40-60％的尿素原液以及水罐23中的去离子水经混合器22混合成质量浓度为2-20％的尿素溶液，并通过喷枪21喷入SCR反应器1的烟道内部、温度为350-600℃的反应风道内，尿素在此温度下发生热解反应生成氨气，并在SCR催化剂的作用下，将烟气中的NOX还原成N2和H2O，进而达到烟气脱硝的目的。
进一步地，所述处理步骤中还可包括氧化反应步骤：经SCR反应器1脱硝处理后的烟气在氧化反应器中与氧化剂发生氧化反应，以进一步氧化去除烟气中的氮氧化物、硫氧化物等污染物。
本实用新型通过将还原剂2-20％的尿素溶液喷入SCR反应器1的烟道内部、温度为350-600℃的反应风道内，使得尿素在发生热解的同时可与烟道内的烟气均匀预混合，随后在催化剂作用下将烟气中的NOX还原成N2和H2O以烟气脱硝的目的，脱硝效率高。
本实用新型已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加落在了本实用新型权利要求的保护范围中。相似的编号通篇指代相似的元件。为清晰起见，在附图中可能有将某些线、层、元件、部件或特征放大的情况。
本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，并非意在对本实用新型进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本实用新型所属领域的一般技术人员的理解相同。还须明确的是，除在本文中有明确的定义外，诸如字典中通常定义的术语应该解释为在本说明书以及相关技术的语境中可具有一致的意思，而不应解释的理想化或过分形式化。公知的功能或结构处于简要和清楚地考虑或不再赘述。
Claims (8)
1.一种基于尿素溶液的SCR烟气脱硝处理系统，包括SCR反应器以及尿素供给分配单元，其特征在于：所述尿素供给分配单元包括混合器以及与分别所述混合器的入水口相连的尿素原液罐和水罐，所述混合器的出水口连接有至少两根并联设置的喷枪，且所述喷枪伸入SCR反应器的烟道内部、温度为350-600℃的反应风道内。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于：所述尿素供给单元中各喷枪的位置、喷入的尿素溶液的量根据SCR反应中各喷枪喷射范围内的烟气中的氮氧化物的浓度来进行调整。
3.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于：所述尿素供给单元中各喷枪按径向沿SCR反应器的烟道的内周壁等间距分布。
4.根据权利要求1或2所述的处理系统，其特征在于：所述喷枪包括喷枪本体及设于喷枪本体前端的喷头，所述喷枪本体内部设有一根供臭氧通过的臭氧管，所述臭氧管的端部和尾部分别与喷头及臭氧供应设备相连，所述喷枪本体的内部注入有环绕臭氧管的干燥冷却气体。
5.根据权利要求4所述的处理系统，其特征在于：所述的喷头的中心处设有一个矩形喷嘴，所述矩形喷嘴的雾化粒径为100-500μm。
6.根据权利要求4所述的处理系统，其特征在于：所述喷枪的流量为50-300kg/h，压力为0.2Mpa-0.6Mpa。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的处理系统，其特征在于：所述的尿素供给分配单元还包括分别控制尿素原液罐以及水罐出水流量的流量控制阀，以及控制各喷枪中尿素溶液流量的流量控制阀以及对整个尿素供给分配单元实现自动运行控制的控制单元。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的处理系统，其特征在于：所述处理系统还包括氧化反应单元，所述氧化反应单元包括与SCR反应器的出风口相连的氧化反应器，所述氧化反应器内通入有与烟气发生氧化反应的氧化剂。
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