CN205073858U - 一种还原与氧化联合脱硝系统 - Google Patents

一种还原与氧化联合脱硝系统 Download PDF

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一种还原与氧化联合脱硝系统,包括SNCR脱硝装置、SCR脱硝装置以及氧化脱硝装置。所述SNCR脱硝装置包括还原剂储存装置、旋风分离器和还原剂喷射装置。所述SCR脱硝装置,包括还原剂补充剂量控制装置和脱硝催化剂层,所述脱硝催化剂层设于锅炉烟气管道尾部内。所述氧化脱硝装置,其与锅炉烟气管道出口通过烟气管道连接,包括依次通过烟气管道连接的氧化反应装置、浓硝酸吸收塔和碱液洗涤塔;所述氧化脱硝装置对经过SNCR脱硝装置与SCR脱硝装置脱硝处理后的烟气进行深度脱硝处理。本实用新型的一种还原与氧化联合脱硝系统,将SNCR脱硝技术与SCR脱硝技术相结合,并引进氧化剂氧化技术,烟气处理过程中还原与氧化联合使用,使得烟气中的NOx含量大幅度减少。

Description

一种还原与氧化联合脱硝系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及脱硝技术,尤其涉及一种还原与氧化联合脱硝系统。
背景技术
[0002] 氮氧化物是造成大气污染的主要污染物,通常所说的污染大气的勵夂主要包括N0和N02。氮氧化物的大气污染问题日益严重,人体健康的伤害、高含量硝酸雨、光化学烟雾、臭氧的减少以及其他一些问题均与低浓度氮氧化物有关系。工业排放的氮氧化物是大气污染重氮氧化物的主要来源。
[0003] 10多年来随着我国火电氮氧化物排放逐年增加,单位火电发电量的氮氧化物排放量水平远远超过发达国家的水平。在“十二五”规划中火电厂锅炉烟气脱硝技术以总量控制为原则,还添置污水处理中氨氮与大气排放中的氮氧化物为总量控制指标对其进行硬约束,同时在政策上给予适当的电价铺贴以便有效覆盖企业增加的脱硝成本,也增加了企业投资脱硝设备的积极性。
[0004] 依据目前我国火电厂锅炉烟气脱硝技术研究现状来看,脱硝技术分门别类且各具特点,在不同的煤质及应用中,我们选用技术也会有所不同,而当前我们正面临着难以进行系统定位及无法准备的进行选择的难题。所以目前的研究将会走向多功能、一体化系统的道路,也即综合性强且应用广泛的脱硝系统。一般我们会结合各类技术的优势进行新的联合,同时为了适应社会发展的需要,还要考虑利用现代化高科技、自动化技术来实现环保节能的综合性脱硝系统。
[0005] 现有的脱硝技术主要是利用SNCR技术(选择性非催化还原技术)或者SCR技术(选择性催化还原技术)。其中,SNCR技术(选择性非催化还原法技术)是一种不使用催化剂,在850〜1100°C温度范围内还原NOx的方法。最常使用的还原剂为氨和尿素。一般来说,SNCR脱硝效率对大型燃煤机组可达25%〜40%,对小型机组可达80%。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大,多用作低氮燃烧技术的补充处理手段。其工程造价低、布置简易、占地面积小,适合老厂改造,新厂可以根据锅炉设计配合使用。而SCR技术是目前最成熟的烟气脱硝技术,它是一种炉后脱硝方法,是利用还原剂(NH3、尿素)在金属催化剂作用下,选择性地与NOx反应生成队和Η 20,而不是被02氧化,故称为“选择性”。在SCR中使用的催化剂大多以打02为载体,以V 205或V 205-胃03或V 205-Μο03为活性成分,制成蜂窝式、板式或波纹式三种类型。该法脱硝效率高,价格相对低廉,广泛应用在国内外工程中,成为电站烟气脱硝的主流技术。其缺点是燃料中含有硫分,燃烧过程中可生成一定量的S03。添加催化剂后,在有氧条件下,S03的生成量大幅增加,并与过量的NH 3生成NH 4HS04o順4肥04具有腐蚀性和粘性,可导致尾部烟道设备损坏。虽然S03的生成量有限,但其造成的影响不可低估。另外,催化剂中毒现象也不容忽视。
[0006] 由上述可知,无论利用SNCR技术还是SCR技术脱硝都不能够保证排出的烟气中N0X的含量低于国家标准,并且排出的烟气中含有较多的飞灰,容易污染大气。实用新型内容
[0007] 本实用新型在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种更为全面的、还原与氧化联合的脱硝系统。
[0008] 为了达到上述目的,本实用新型采用以下技术方案:一种还原与氧化联合脱硝系统,其包括:
[0009] SNCR脱硝装置,包括还原剂储存装置、旋风分离器和还原剂喷射装置;所述旋风分离器的入口与锅炉通过锅炉烟气管道连接,所述还原剂喷射装置设于旋风分离器入口处的锅炉烟气管道内;
[0010] SCR脱硝装置,包括还原剂补充剂量控制装置和脱硝催化剂层,所述脱硝催化剂层设于锅炉烟气管道尾部内;所述还原剂补充剂量控制装置设于所述还原剂储存装置与所述脱硝催化剂层之间;
[0011] 以及,氧化脱硝装置,其与锅炉烟气管道出口通过烟气管道连接,包括依次通过烟气管道连接的氧化反应装置、浓硝酸吸收塔和碱液洗涤塔;所述氧化脱硝装置对经过SNCR脱硝装置与SCR脱硝装置脱硝处理后的烟气进行深度脱硝处理。
[0012] 相比于现有技术,本实用新型的一种还原与氧化联合脱硝系统,将SNCR脱硝技术与SCR脱硝技术相结合,并引进氧化剂氧化技术,烟气处理过程中还原与氧化联合使用,使得烟气中的NOx含量大幅度减少。此外,该系统可在电厂等企事业单位原有SNCR脱硝系统的基础上增设SCR脱硝装置和氧化脱硝装置,减少了设备成本,无需对锅炉进行加装设备或改造,便于大多数企事业单位直接投入使用。
[0013] 进一步地,所述还原与氧化联合脱硝系统还包括设于锅炉烟气管道出口与氧化脱硝装置之间的氧化脱硝控制装置,其包括依次通过烟气管道连接的NOx浓度检测装置和烟气流向控制装置;所述烟气流向控制装置设有至少两个烟气出口,其中一个烟气出口与所述氧化脱硝装置连接。设置氧化脱硝控制装置,可以灵活地、有选择性地决定是否启动后续的氧化脱硝装置。当烟气经过SNCR脱硝装置和SCR脱硝装置的脱硝处理后,进入NOx浓度检测装置中检测其NOx含量是否达到国家标准,若烟气中NOx含量仍高于国家标准,则启动后续的氧化脱硝装置;若烟气中的NOx含量低于国家标准,则将烟气排入大气中。经过NOx浓度检测装置检测后的烟气通过烟气流向控制装置控制流向某一烟气出口,其中一烟气出口与后续的氧化脱硝控制装置相连接,未达到排放标准的烟气则通过该烟气出口流向氧化脱硝装置进行深度脱硝处理。
[0014] 进一步地,所述还原与氧化联合脱硝系统还包括设于锅炉烟气管道出口与氧化脱硝控制装置之间的活性炭吸附装置。该活性炭吸附装置内装有大量活性炭,用以吸附烟气中的飞灰以及未燃烧的煤粉残渣,从而降低烟气中的灰尘量。
[0015] 进一步地,所述还原剂喷射装置设置于锅炉烟气管道内烟气温度为800〜1000°C的位置处。该工况下有利于烟气在还原剂喷射装置的作用下发生充分的还原反应,充分还原烟气中的NOx。
[0016] 本实用新型还提供一种利用上述还原与氧化联合脱硝系统进行锅炉烟气脱硝的方法,包括以下步骤:
[0017] 1)在锅炉燃烧室出口外部设置SNCR脱硝装置对烟气进行初步脱硝处理;
[0018] 2)在锅炉烟气管道尾部设置SCR脱硝装置对烟气进行进一步脱硝处理;
[0019] 3)将氧化脱硝装置与锅炉烟气管道尾端通过烟气管道连接,对经过SNCR脱硝装置与SCR脱硝装置脱硝处理后的烟气进行深度脱硝处理。
[0020] 相比于现有技术,本实用新型的一种还原与氧化联合的锅炉烟气脱硝的方法,将SNCR脱硝技术与SCR脱硝技术相结合,并引进氧化剂氧化技术,烟气处理过程中还原与氧化联合使用,使得烟气中的NOx含量大幅度减少。此外,该脱硝方法依托的脱硝系统可在电厂等企事业单位原有SNCR脱硝系统的基础上增设SCR脱硝装置和氧化脱硝装置,减少了设备成本,无需对锅炉进行加装设备或改造,便于大多数企事业单位直接投入使用。
[0021] 进一步地,步骤1)包括:将旋风分离器的入口通过锅炉烟气管道与锅炉燃烧室出口连接,再将还原剂喷射装置安装于旋风分离器入口处的锅炉烟气管道内,并通过锅炉烟气管道外部的还原剂储存装置向还原剂喷射装置输送还原剂,使还原剂喷射装置对烟气中的NOx进行还原。本实用新型中,还原剂选用10%〜20%的氨水或尿素。
[0022] 进一步地,步骤2)包括:在锅炉烟气管道尾部内设置脱硝催化剂层,所述脱硝催化剂层利用所述SNCR脱硝装置中逃逸出来的还原剂对烟气进行进一步还原,并通过在还原剂储存装置与所述脱硝催化剂层之间的锅炉烟气管道外部设置的还原剂补充剂量控制装置对其补充还原剂。脱硝催化剂层设置在锅炉烟气通道的尾部,可以方便地利用SNCR脱硝装置中逃逸出来的还原剂进行进一步的还原反应,减少了还原剂的泄漏量;而还原剂补充剂量控制装置可以通过判断脱硝催化剂层中还原剂的用量对其补充适量的还原剂,从而尽可能地减少烟气中的氮氧化物含量。该步骤在电厂等企事业单位大型锅炉的原有SNCR脱硝系统的基础上加设SCR脱硝装置,减少了设备成本,且不需要对锅炉进行加装设备或改造,便于大多数电厂直接投入应用。
[0023] 进一步地,步骤3)包括:在锅炉烟气管道尾端通过烟气管道依次连接上氧化反应装置、浓硝酸吸收塔和碱液洗涤塔,使烟气依次经过,并在所述氧化反应装置中通过氧化反应将烟气中的NOx氧化成化合价更高的化合物、在浓硝酸吸收塔上通过浓硝酸吸收烟气中的硝酸根、在碱液洗涤塔中通过碱液中和从吸收塔中带出的酸性气体。本实用新型中,氧化剂选用高锰酸钾、次氯酸钠、高氯酸钠、次氯酸钙、过氧化氢和臭氧中的一种或多种。通过该步骤,将SNCR、SCR还原技术与氧化剂氧化技术联合使用,使得烟气中的NOx含量大幅度减少。
[0024] 进一步地,在步骤3)之前还包括在锅炉烟气管道出口与氧化脱硝装置之间设置活性炭吸附装置与氧化脱硝控制装置的步骤:在锅炉烟气管道出口依次连接上活性炭吸附装置、NOx浓度检测装置与烟气流向控制装置,并将烟气流向控制装置的一个烟气出口与所述氧化脱硝装置连接。通过该步骤,可以通过活性炭将锅炉烟气管道排出的烟气中的飞灰以及未燃烧的煤粉残渣吸附,使得烟气更为清洁。通过氧化脱硝控制装置,可以灵活地选择是否启用后续的氧化脱硝装置,保障排放出的烟气符合国家排放标准。
[0025] 进一步地,步骤1)中,还原剂喷射装置设置于锅炉烟气管道内烟气温度为800〜1000°C的位置处。该工况下还原效果较佳。
[0026] 为了更好地理解和实施,下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
[0027] 图1为本实用新型的还原与氧化联合脱硝系统的流程示意图
具体实施方式
[0028] 请参阅图1,其为本实用新型的还原与氧化联合脱硝系统的流程示意图。本实施例的一种还原与氧化联合脱硝系统,包括依次连接的SNCR脱硝装置20、SCR脱硝装置30、活性炭吸附装置60、氧化脱硝控制装置50以及氧化脱硝装置40。烟气从锅炉燃烧室10排出,先经过SNCR脱硝装置20进行初步还原脱硝处理,然后经过SCR脱硝装置30进行进一步还原脱硝处理,再经过活性炭吸附装置60去除飞灰以及未燃烧的煤粉残渣,接着经过氧化脱硝控制装置50检测判断Ν0Χ含量是否符合标准,若不符合则再通过氧化脱硝装置40深度氧化脱硝处理,最终将脱硝彻底的洁净烟气排放到大气中。
[0029] 具体地,所述SNCR脱硝装置20包括还原剂储存装置21、旋风分离器22和还原剂喷射装置23 ;所述旋风分离器22的入口与锅炉通过锅炉烟气管道11连接,所述还原剂喷射装置23设于旋风分离器22入口处的锅炉烟气管道11内;所述还原剂储存装置21与所述还原剂喷射装置23连接并向其输送还原剂。
[0030] 具体地,所述SCR脱硝装置30包括还原剂补充剂量控制装置31和脱硝催化剂层32,所述脱硝催化剂层32设于锅炉烟气管道11尾部内;所述还原剂补充剂量控制装置31设于所述还原剂储存装置21与所述脱硝催化剂层32之间,并向所述脱硝催化剂层32补充提供适量还原剂。
[0031] 具体地,所述氧化脱硝控制装置50设于活性炭吸附装置60与氧化脱硝装置40之间,其包括依次通过烟气管道70连接的NOx浓度检测装置51和烟气流向控制装置52。所述烟气流向控制装置51设有两个烟气出口 521和522,其中一个烟气出口 521与所述氧化脱硝装置40连接。
[0032] 具体地,所述氧化脱硝装置40包括依次通过烟气管道70连接的氧化反应装置41、浓硝酸吸收塔42和碱液洗涤塔43 ;所述氧化脱硝装置41对经过SNCR脱硝装置20与SCR脱硝装置30脱硝处理后的烟气进行深度脱硝处理。
[0033] 进一步地,还原剂喷射装置23优选设置于锅炉烟气管道内烟气温度为800〜1000°C的位置处。本实施例中,还原剂选用10%〜20%的氨水或尿素,氧化剂选用高猛酸钾、次氯酸钠、高氯酸钠、次氯酸钙、过氧化氢和臭氧中的一种或多种。
[0034] 待净化的高温烟气从锅炉燃烧室10排出到锅炉烟气管道11中,经过设置于锅炉烟气管道11内位于旋风分离器22入口段的还原剂喷射装置23,在烟温800〜1000°C的工况下,烟气中的NOx被还原剂还原,含量大幅度降低;之后烟气在旋风分离器22的作用下继续在锅炉烟气管道11内流动,经过脱硝催化剂层32 ;脱硝催化剂层32利用从还原剂喷射装置23中逃逸出来的还原剂进行进一步的还原反应,减少了还原剂的泄漏量;而还原剂补充剂量控制装置通过判断脱硝催化剂层中还原剂的用量对其补充适量的还原剂,保证了烟气中氮氧化物含量尽可能减少。此后烟气被排出锅炉烟气管道11,进入活性炭吸附装置,其含有的飞灰以及未燃烧的煤粉残渣被活性炭吸附,从而得到更为洁净的烟气。之后烟气进入NOx浓度检测装置51中检测其NOx含量是否达到国家标准,若烟气中NOx含量仍高于国家标准,则启动后续的氧化脱硝装置40 ;若烟气中的NOx含量低于国家标准,则将烟气排入大气中。经过NOx浓度检测装置检测后的烟气通过烟气流向控制装置52控制流向某一烟气出口,符合排放标准的由烟气出口 522排出,未达到排放标准的烟气则通过烟气出口 521流向氧化脱硝装置40进行深度脱硝处理。在氧化反应装置41中通过氧化反应将烟气中的NOx氧化成化合价更高的化合物,在浓硝酸吸收塔42中通过浓硝酸吸收烟气中的硝酸根,在碱液洗涤塔43中通过碱液中和从吸收塔42中带出的酸性气体。经过深度氧化脱硝处理后,洁净的烟气从烟气出口 80排向大气。
[0035] 相比于现有技术,本实用新型的一种还原与氧化联合脱硝系统,将SNCR脱硝技术与SCR脱硝技术相结合,并引进氧化剂氧化技术,烟气处理过程中还原与氧化联合使用,使得烟气中的NOx含量大幅度减少。此外,该系统可在电厂等企事业单位原有SNCR脱硝系统的基础上增设SCR脱硝装置和氧化脱硝装置,减少了设备成本,无需对锅炉进行加装设备或改造,便于大多数企事业单位直接投入使用。
[0036] 本实施例还提供一种利用上述还原与氧化联合脱硝系统进行锅炉烟气脱硝的方法,包括以下步骤:
[0037] 1)在锅炉燃烧室出口外部设置SNCR脱硝装置20对烟气进行初步脱硝处理:将旋风分离器22的入口通过锅炉烟气管道11与锅炉燃烧室10的出口连接,再将还原剂喷射装置23安装于旋风分离器22入口处的锅炉烟气管道11内,并通过锅炉烟气管道外部的还原剂储存装置21向还原剂喷射装置23输送还原剂,使还原剂喷射装置23对烟气中的NOx进行还原。本实用新型中,还原剂选用10%〜20%的氨水或尿素。
[0038] 2)在锅炉烟气管道尾部设置SCR脱硝装置30对烟气进行进一步脱硝处理:在锅炉烟气管道11尾部内设置脱硝催化剂层32,所述脱硝催化剂层32利用所述SNCR脱硝装置中逃逸出来的还原剂对烟气进行进一步还原,并通过在还原剂储存装置21与所述脱硝催化剂层32之间的锅炉烟气管道11外部设置的还原剂补充剂量控制装置31对其补充还原剂。
[0039] 3)将氧化脱硝装置40与锅炉烟气管道11尾端通过烟气管道连接,对经过SNCR脱硝装置20与SCR脱硝装置30脱硝处理后的烟气进行深度脱硝处理:在锅炉烟气管道尾端通过烟气管道70依次连接上氧化反应装置41、浓硝酸吸收塔42和碱液洗涤塔43,使烟气依次经过,并在所述氧化反应装置41中通过氧化反应将烟气中的NOx氧化成化合价更高的化合物、在浓硝酸吸收塔42上通过浓硝酸吸收烟气中的硝酸根、在碱液洗涤塔43中通过碱液中和从吸收塔中带出的酸性气体。本实用新型中,氧化剂选用高锰酸钾、次氯酸钠、高氯酸钠、次氯酸钙、过氧化氢和臭氧中的一种或多种。
[0040] 进一步地,在步骤3)之前还包括在锅炉烟气管道出口与氧化脱硝装置之间设置活性炭吸附装置60与氧化脱硝控制装置50的步骤:在锅炉烟气管道出口依次连接上活性炭吸附装置60、N0x浓度检测装置51与烟气流向控制装置52,并将烟气流向控制装置52的一个烟气出口 521与所述氧化脱硝装置40连接。通过该步骤,可以通过活性炭将锅炉烟气管道排出的烟气中的飞灰以及未燃烧的煤粉残渣吸附,使得烟气更为清洁。通过氧化脱硝控制装置,可以灵活地选择是否启用后续的氧化脱硝装置,保障排放出的烟气符合国家排放标准。
[0041] 进一步地,步骤1)中,还原剂喷射装置设置于锅炉烟气管道内烟气温度为800〜1000°C的位置处。该工况下还原效果较佳。
[0042] 相比于现有技术,本实用新型所述的脱硝方法具有以下优点:
[0043] (1)采用SNCR脱硝技术从源头上降低NOx浓度,将SNCR技术与SCR技术相结合,既能大幅度提高脱硝效率,又能减少氨气的泄露。
[0044] (2)将SNCR、SCR还原技术与氧化剂氧化技术联合使用,使得烟气中的NOx含量大幅度减少。
[0045] (3)该方法可方便地在电厂等企事业单位原有SNCR脱硝系统的基础上再增加一个SCR脱硝装置以及氧化脱硝装置,减少了设备成本,并且不需要对锅炉进行加装设备或改造,便于大多数电厂在原有脱硝系统上直接升级改造。
[0046] (4)该方法中还设有装满活性炭装置,用以吸附烟气中的飞灰以及未燃烧的煤粉残渣,使得烟气更清洁。
[0047] (5)该方法中设有检测NOx含量的装置,用于判断是否需要采用之后的氧化NOx的装置进一步脱硝,使得该方法具有灵活性、选择性。
[0048] (6)该方法将氧化后所得具有更高化合价的化合物通入浓硝酸吸收塔,可以将烟气中的NOx制成硝酸,变废为宝,一举两得。
[0049] (7)该方法最后将烟气通入碱液洗涤塔以中和从浓硝酸吸收塔带出来的酸性气体,清洁烟气,提高最终排放的烟气的洁净度。
[0050] 以上仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制,本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种还原与氧化联合脱硝系统,其特征在于:包括 SNCR脱硝装置,包括还原剂储存装置、旋风分离器和还原剂喷射装置;所述旋风分离器的入口与锅炉通过锅炉烟气管道连接,所述还原剂喷射装置设于旋风分离器入口处的锅炉烟气管道内; SCR脱硝装置,包括还原剂补充剂量控制装置和脱硝催化剂层,所述脱硝催化剂层设于锅炉烟气管道尾部内;所述还原剂补充剂量控制装置设于所述还原剂储存装置与所述脱硝催化剂层之间; 以及,氧化脱硝装置,其与锅炉烟气管道出口通过烟气管道连接,包括依次通过烟气管道连接的氧化反应装置、浓硝酸吸收塔和碱液洗涤塔;所述氧化脱硝装置对经过SNCR脱硝装置与SCR脱硝装置脱硝处理后的烟气进行深度脱硝处理。
2.根据权利要求1所述的还原与氧化联合脱硝系统,其特征在于:还包括设于锅炉烟气管道出口与氧化脱硝装置之间的氧化脱硝控制装置,其包括依次通过烟气管道连接的NOx浓度检测装置和烟气流向控制装置;所述烟气流向控制装置设有至少两个烟气出口,其中一个烟气出口与所述氧化脱硝装置连接。
3.根据权利要求2所述的还原与氧化联合脱硝系统,其特征在于:还包括设于锅炉烟气管道出口与氧化脱硝控制装置之间的活性炭吸附装置。
4.根据权利要求1〜3任一项所述的还原与氧化联合脱硝系统,其特征在于:所述还原剂喷射装置设置于锅炉烟气管道内烟气温度为800〜1000°C的位置处。
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CN105251326A (zh) * 2015-10-09 2016-01-20 广州特种承压设备检测研究院 一种还原与氧化联合脱硝系统及其脱硝方法
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