CN205007835U - 用于富氧燃烧和空气燃烧的scr脱硝系统及锅炉燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及烟气处理领域，公开了一种用于富氧燃烧和空气燃烧的SCR脱硝系统及锅炉燃烧系统，该SCR脱硝系统包括能够接收烟气的SCR反应器(10)，其特征在于，所述SCR脱硝系统还包括与所述SCR反应器(10)连接以用于补充气体的补气装置(20)以及用于打开或者关闭所述补气装置(20)的控制装置(30)。本实用新型提供的SCR脱硝系统和锅炉燃烧系统对于不同的燃烧工况可以采用同一套SCR脱硝系统，同时能够共用同一套催化剂对烟气进行脱硝处理，也就是说，本实用新型提供的锅炉燃烧系统的SCR脱硝系统不仅能够同时适用于空气工况和富氧工况的脱硝处理，同时，与现有技术中采用两套SCR脱硝系统相比，能够有效减少占地面积，降低工程造价。

Description

用于富氧燃烧和空气燃烧的SCR脱硝系统及锅炉燃烧系统

技术领域

本实用新型涉及烟气处理领域，具体地，涉及一种用于富氧燃烧和空气燃烧的SCR脱硝系统及锅炉燃烧系统。

背景技术

随着经济社会的发展，人们越来越关注环境问题，为此对于燃煤系统，锅炉排出的烟气需要满足国家规定的大气污染物排放标准才能排放。在燃煤系统中，锅炉排出的烟气中含有大量的氮氧化物，虽然利用富氧燃烧技术可以减少氮氧化物的产生，但还是不能满足大气污染物排放标准中氮氧化物排放浓度要求，因此需要对从锅炉排出的烟气进行处理后(例如，脱硝处理)才能排放到大气。

现有技术中的脱硝处理一般通过SCR(SelectiveCatalyticReduction，即选择性催化还原法)脱硝装置实现，该SCR脱硝装置包括能够提供氨气的脱硝反应器，该脱硝反应器内设置有催化剂，具体地，SCR脱硝原理是：在催化剂的作用下，烟气与氨混合，从而使烟气中的氮氧化物被还原成氮气和水。

然而，对于富氧燃烧和空气燃烧兼容的锅炉燃烧系统，由于这两种工况对应的烟气量差距较大(空气燃烧中，只有21％的氧参与燃烧，其余79％的空气并不参与燃烧，而是以烟气的形式排出，而富氧燃烧中，由于氧气的含量大于21％，因此，相应地参与燃烧的气体比空气燃烧多，从而排出的烟气量比空气燃烧少，一般情况下，空气燃烧工况较富氧燃烧工况烟气量增加约20％～30％)，从而在SCR脱硝装置截面面积一定的情况下，烟气进入SCR脱硝装置中的流速差别也较大(即，空气燃烧下的烟气流速大于富氧燃烧的烟气流速)，如果在该锅炉燃烧系统中采用同一套SCR脱硝装置进行脱硝处理，催化剂将很难适应，例如，如果该锅炉燃烧系统的SCR脱硝装置按照空气燃烧工况设计，切换到富氧燃烧工况时则烟气流速将低，而在富氧燃烧时含尘浓度高比空气燃烧时大(这是因为，在燃煤量相同的情况下，灰尘量也相同，但是富氧燃烧产生的烟气量较小，因此富氧燃烧的含尘浓度较大，另外，含尘浓度等于灰尘量除以烟气的体积)，因此容易造成催化剂积灰和堵塞现象；如果该锅炉燃烧系统的SCR脱硝装置按照富氧燃烧工况设计，切换到空气燃烧工况时烟气流速较高，从而容易加剧催化剂的磨损。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于富氧燃烧和空气燃烧的SCR脱硝系统及锅炉燃烧系统，以克服现有技术中的锅炉燃烧系统不适合采用同一套SCR脱硝装置进行脱硝处理的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于富氧燃烧和空气燃烧的SCR脱硝系统，该SCR脱硝系统包括能够接收烟气的SCR反应器，所述SCR脱硝系统还包括与所述SCR反应器连接以用于补充气体的补气装置以及用于打开或者关闭所述补气装置的控制装置。

优选地，该SCR脱硝系统还包括与所述补气装置连接以用于加热向所述补气装置补充的气体的加热装置。

本实用新型还提供一种锅炉燃烧系统，该锅炉燃烧系统包括锅炉，所述锅炉燃烧系统包括所述用于富氧燃烧和空气燃烧的SCR脱硝系统，所述SCR反应器的入口与所述锅炉连接以接收所述锅炉排出的烟气。

优选地，该锅炉燃烧系统包括脱硫装置以及烟气循环管道，所述脱硫装置的入口与所述SCR反应器的出口连接，所述脱硫装置的出口分别与烟囱和连接于所述锅炉的烟气循环管道连接，所述补气装置与所述烟气循环管道连接。

优选地，该锅炉燃烧系统包括设置在所述烟气循环管道上以用于切换富氧燃烧和空气燃烧的阀门。

优选地，所述补气装置包括补气管道，所述补气管道的第一端与所述烟气循环管道连接，所述补气管道的第二端与所述SCR反应器的入口连通。

优选地，所述控制装置为设置在所述补气管道上的控制阀门。

优选地，所述SCR脱硝系统还包括与所述补气装置连接以用于加热向所述补气装置补充的气体的加热装置。

优选地，所述加热装置为烟气预热器，该烟气预热器包括冷却管道以及位于所述冷却管道内的加热管道，所述冷却管道的入口与所述SCR反应器的出口连接，所述冷却管道的出口与所述脱硫装置的入口连接，所述加热管道的入口与所述烟气循环管道连接，所述加热管道的出口与所述补气管道的第一端连接。

优选地，所述加热管道包括第一加热管道和第二加热管道，所述烟气循环管道包括与所述脱硫装置的出口连接的总管道以及分别从所述总管道分支出的第一分支管道和第二分支管道，所述第一加热管道的入口与所述第一分支管道连接，所述第一加热管道的出口与所述补气管道的第一端连接，所述第二加热管道的入口与所述第二分支管道连接，所述第二加热管道的出口与所述补气管道的第一端连接，第一分支管道和第二分支管道均连接于所述锅炉。

本实用新型提供的SCR脱硝系统和锅炉燃烧系统对于不同的燃烧工况可以采用同一套SCR脱硝系统，同时能够共用同一套催化剂对烟气进行脱硝处理，也就是说，本实用新型提供的锅炉燃烧系统不仅能够同时适用于空气工况和富氧工况的脱硝处理，同时，与现有技术中采用两套SCR脱硝系统相比，能够有效减少占地面积，降低工程造价。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的实施方式提供的锅炉燃烧系统的结构示意图。

附图标记说明

10：SCR反应器；20：补气装置；30：控制装置；

40：加热装置；41：冷却管道；42a：第一加热管道；

42b：第二加热管道；100：锅炉；110：脱硫装置；

120：烟气循环管道；121：总管道；122：第一分支管道；

123：第二分支管道；130：烟囱；140：阀门；

150：除尘器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

本实用新型基于现有技术中的锅炉燃烧系统不适合采用同一套SCR脱硝装置进行脱硝处理的问题提供一种用于富氧燃烧和空气燃烧的SCR脱硝系统及锅炉燃烧系统，下文将参考附图对本实用新型进行详细的描述。

根据本实用新型的一个方面，如图1所示，本实用新型提供的SCR脱硝系统包括能够接收烟气的SCR反应器10，SCR脱硝系统还包括与SCR反应器10连接以用于补充气体的补气装置20以及用于打开或者关闭补气装置20的控制装置30。

在使用时，本实用新型提供的SCR脱硝系统的SCR反应器10以及该SCR反应器10内的催化剂都可以根据空气工况(也就是空气燃烧)进行选择，这样当在空气工况下燃烧时，可以通过控制装置30关闭补气装置20，从而阻止补气装置20向SCR反应器10中补充气体，当在富氧工况(也就是富氧燃烧)下燃烧时，可以通过控制装置30打开补气装置20，从而使补气装置20向SCR反应器10中补充气体，进而避免由于空气工况和富氧工况的烟气量差距较大而导致这两种工况不适合采用同一套SCR脱硝系统进行脱硝处理的问题。

其中，上述SCR脱硝系统还包括与补气装置20连接以用于加热向SCR反应器10补充的气体的加热装置40，从而可以使进入SCR反应器10中的补充气体可以满足SCR反应器10内的反应温度，提高反应速率。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型还提供一种锅炉燃烧系统，结合图1，该锅炉燃烧系统包括锅炉100，锅炉燃烧系统还包括上述用于富氧燃烧和空气燃烧的SCR脱硝系统，该SCR脱硝系统的SCR反应器10的入口与锅炉100连接以接收锅炉100排出的烟气。

如上所述，在使用时，上述锅炉燃烧系统的SCR脱硝系统的SCR反应器10以及该SCR反应器10内的催化剂都可以根据空气工况进行选择，当锅炉燃烧系统在空气工况下燃烧时，关闭补气装置20，从而阻止补气装置20向SCR反应器10中补充气体，当锅炉燃烧系统的燃烧工况由空气工况切换至富氧工况时，打开补气装置20，从而使补气装置20向SCR反应器10中补充气体，进而使进入SCR反应器10中的烟气量基本维持不变，使进入SCR反应器10中烟气流速在催化剂适应范围内，避免由于空气工况和富氧工况的烟气量差距较大而导致这两种工况不适合采用同一套SCR脱硝系统进行脱硝处理的问题。

也就是说，本实用新型提供的锅炉燃烧系统对于不同的燃烧工况可以采用同一套SCR脱硝系统，同时能够共用同一套催化剂对烟气进行脱硝处理，本实用新型提供的锅炉燃烧系统不仅能够同时适用于空气工况和富氧工况的脱硝处理，同时，与现有技术中采用两套SCR脱硝系统相比，能够有效减少占地面积，降低工程造价。

其中，上述锅炉燃烧系统包括脱硫装置110以及烟气循环管道120，脱硫装置110的入口与SCR反应器10的出口连接，脱硫装置110的出口分别与烟囱130和连接于锅炉的烟气循环管道120连接，补气装置20与烟气循环管道120连接。也就是说，从锅炉100出来的烟气先利用本实用新型提供的SCR脱硝系统进行脱硝处理，然后再通过脱硫装置110进行脱硫处理，当然，也可以在脱硝处理后通过除尘器150进行除尘，然后再进行脱硫处理。需要说明的是，本实用新型中的补气装置20中的气体可以是通过独立的补气装置20提供，也可以通过烟气循环管道120提供至补气装置20。

进一步地，上述锅炉燃烧系统包括设置在烟气循环管道120上以用于切换富氧燃烧和空气燃烧的阀门140，如图1所示，在锅炉燃烧系统采用空气工况燃烧时需要关闭阀门140，而在锅炉燃烧系统采用富氧工况燃烧时需要打开阀门140，从而使循环烟气与氧气混合后进入锅炉100，从而有利于高纯度二氧化碳的收集。

其中，补气装置20可以有多种形式，在本实施方式在，补气装置20以管道的形式存在，具体地，补气装置20包括补气管道，补气管道的第一端与烟气循环管道120连接，补气管道的第二端与SCR反应器10的入口连通。另外，控制装置30为设置在补气管道上的控制阀门。

另外，为了使通过补气装置20补入至SCR反应器10中的气体不会由于温度而影响SCR反应器10内的反应速率，也就是说，在补充气体后，进入SCR反应器10内的气体温度仍然能够维持在脱硝催化剂要求的烟温范围内，SCR脱硝系统还包括与补气装置20连接以用于加热向SCR反应器10补充的气体的加热装置40。

需要说明的是这里的加热装置40可以是独立地专门用于加热向SCR反应器10补充的气体的加热装置，也可以利用锅炉燃烧系统中已有的加热系统为向SCR反应器10补充的气体加热，在本实施方式中采用后者，具体地，加热装置40可以为烟气预热器，该烟气预热器包括冷却管道41以及位于冷却管道41内的加热管道，冷却管道41的入口与SCR反应器10的出口连接以降低脱硝后的烟气的温度，冷却管道41的出口与脱硫装置110的入口连接，加热管道的入口与烟气循环管道120连接(也就是说，烟气循环管道120中的循环烟气是通过热交换的方式加热，热量的来源是从SCR反应器10出来的高温烟气)，加热管道的出口与补气管道的第一端连接，这里需要说明的是，加热管道的出口不仅与补气管道连接，还与锅炉100的入口连接，这一点与现有技术相同，因此不做详细的解释。

具体地，加热管道包括第一加热管道42a和第二加热管道42b，烟气循环管道120包括与脱硫装置110的出口连接的总管道121以及分别从总管道121分支出的第一分支管道122和第二分支管道123，第一加热管道42a的入口与第一分支管道122连接，第一加热管道42a的出口与补气管道的第一端连接，第二加热管道42b的入口与第二分支管道123连接，第二加热管道42b的出口与补气管道的第一端连接，第一分支管道122和第二分支管道123均连接于锅炉100的入口，事实上，这里所述的第一分支管道122和第二分支管道123是指本领域经常提到的一次风管道和二次风管道。

下文将通过表格更形象的说明本实用新型的效果，具体地，下表是上述锅炉燃烧系统在富氧燃烧和空气燃烧工况下的参数：

显然，根据上述数据，在SCR脱硝系统的SCR反应器10满足空气燃烧工况脱硝情况下，当切换到富氧工况后，通过补气装置20将烟气循环管道120中的循环烟气引入SCR反应器10入口，可以保证进入SCR反应器10中的烟气量基本维持不变，从而烟气流速也基本维持不变。

本实用新型提供的锅炉燃烧系统可以按照空气工况进行SCR反应器10和催化剂选型，在切换到富氧工况后，利用补气装置20向SCR反应器10补充气体(例如，补充的气体可以是通过烟气预热器加热后的循环烟气)，从而使进入SCR反应器10中的烟气量仅有很小的波动。此外，由于补充的气体的含尘量低(这是因为，一般情况下烟气从锅炉100出来后都会经过除尘处理，例如，本实施方式中，在进行脱硝处理后对烟气进行除尘)，因此可以降低SCR反应器10入口的烟气含尘浓度，从而降低对SCR反应器10内催化剂的磨损，适应富氧燃烧(干循环或湿循环)和空气燃烧兼容工况的脱硝要求。另外，本实用新型提供的锅炉燃烧系统即使在富氧燃烧低负荷工况下，SCR脱硝系统也能安全稳定运行。

另外，需要说明的是，在上文描述中所提到的连接根据实际情况有可能是直接连接和/或间接连接。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于富氧燃烧和空气燃烧的SCR脱硝系统，该SCR脱硝系统包括能够接收烟气的SCR反应器(10)，其特征在于，所述SCR脱硝系统还包括与所述SCR反应器(10)连接以用于补充气体的补气装置(20)以及用于打开或者关闭所述补气装置(20)的控制装置(30)。

2.根据权利要求1所述的用于富氧燃烧和空气燃烧的SCR脱硝系统，其特征在于，该SCR脱硝系统还包括与所述补气装置(20)连接以用于加热向所述SCR反应器(10)补充的气体的加热装置(40)。

3.一种锅炉燃烧系统，该锅炉燃烧系统包括锅炉(100)，其特征在于，所述锅炉燃烧系统包括根据权利要求1所述的用于富氧燃烧和空气燃烧的SCR脱硝系统，所述SCR反应器(10)的入口与所述锅炉(100)连接以接收所述锅炉(100)排出的烟气。

4.根据权利要求3所述的锅炉燃烧系统，其特征在于，该锅炉燃烧系统包括脱硫装置(110)以及烟气循环管道(120)，所述脱硫装置(110)的入口与所述SCR反应器(10)的出口连接，所述脱硫装置(110)的出口分别与烟囱(130)和连接于所述锅炉的烟气循环管道(120)连接，所述补气装置(20)与所述烟气循环管道(120)连接。

5.根据权利要求4所述的锅炉燃烧系统，其特征在于，该锅炉燃烧系统包括设置在所述烟气循环管道(120)上以用于切换富氧燃烧和空气燃烧的阀门(140)。

6.根据权利要求4所述的锅炉燃烧系统，其特征在于，所述补气装置(20)包括补气管道，所述补气管道的第一端与所述烟气循环管道(120)连接，所述补气管道的第二端与所述SCR反应器(10)的入口连通。

7.根据权利要求6所述的锅炉燃烧系统，其特征在于，所述控制装置(30)为设置在所述补气管道上的控制阀门。

8.根据权利要求6所述的锅炉燃烧系统，其特征在于，所述SCR脱硝系统还包括与所述补气装置(20)连接以用于加热向所述SCR反应器(10)补充的气体的加热装置(40)。

9.根据权利要求8所述的锅炉燃烧系统，其特征在于，所述加热装置(40)为烟气预热器，该烟气预热器包括冷却管道(41)以及位于所述冷却管道(41)内的加热管道，所述冷却管道(41)的入口与所述SCR反应器(10)的出口连接，所述冷却管道(41)的出口与所述脱硫装置(110)的入口连接，所述加热管道的入口与所述烟气循环管道(120)连接，所述加热管道的出口与所述补气管道的第一端连接。

10.根据权利要求9所述的锅炉燃烧系统，其特征在于，所述加热管道包括第一加热管道(42a)和第二加热管道(42b)，所述烟气循环管道(120)包括与所述脱硫装置(110)的出口连接的总管道(121)以及分别从所述总管道(121)分支出的第一分支管道(122)和第二分支管道(123)，所述第一加热管道(42a)的入口与所述第一分支管道(122)连接，所述第一加热管道(42a)的出口与所述补气管道的第一端连接，所述第二加热管道(42b)的入口与所述第二分支管道(123)连接，所述第二加热管道(42b)的出口与所述补气管道的第一端连接，第一分支管道(122)和第二分支管道(123)均连接于所述锅炉(100)的入口。