CN206404574U - 一种烟气脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种烟气脱硝系统，该系统包括氨水一体化供应装置、超声波氨水雾化喷枪及LSCR反应器；所述LSCR反应器安装在烟道上；所述超声波氨水雾化喷枪安装在所述LSCR反应器的进口烟道上，且所述超声波氨水雾化喷枪的喷嘴朝向烟道内；所述氨水一体化供应装置包括通过管路依次连接的卸料泵、氨水存储罐及氨水泵，所述氨水一体化供应装置的出口通过氨水供液管道连接在所述超声波氨水雾化喷枪的入口上。本实用新型系统能够利用低浓度氨水去除低温烟气中NO_x含量，不仅可以高效脱除锅炉烟气中的氮氧化物，还可充分保障低的氨逃逸率。

Description

一种烟气脱硝系统

技术领域

本实用新型涉及一种烟气脱硝系统，涉及烟气脱硝领域。

背景技术

随着现代工业的发展飞速增加，氮氧化物(NO_x)所引起的大气污染问题日益突出。“十三五”期间，NO_x被列入大气排放总量控制指标。冬季取暖、全年工业生产锅炉排放的烟气是大型城市大气中NO_x浓度增加的重要原因，因此对上述锅炉的NO_x处理十分重要。随着小型锅炉压减燃煤的持续推进和城市社会经济的发展，燃油、燃气锅炉的数量将进一步增加，这些锅炉以2t/h-6t/h为主，目前NO_x排放浓度约100mg/m³-180mg/m³，有的超过200mg/m³。燃油、燃气锅炉作为供热的主要炉型，将导致NO_x排放总量进一步增加。燃油、燃气供暖锅炉将成为重要的大气污染物排放源之一。目前国家和地方正制定新标准，NO_x排放限值日趋严格：许多经济发展特区NO₂排放新标准将从150mg/m³加严到60mg/m³或以下。既有燃气、燃油工业锅炉必须经过烟气脱硝改造后，NO_x排放才能达到排放标准要求。

传统的NO_x脱除技术主要分为干法和湿法，适合固定源NO_x的脱除技术主要是干法。干法脱除NO_x中催化脱除技术主要包括催化还原和催化分解。催化还原是指在催化剂作用的条件下，烟气中的NO_x与还原剂发生反应生成N₂，主要为选择性催化还原(SelectiveCatalytic Reduction，SCR)和选择性非催化还原(Selective Non-catalytic Reduction，SNCR)技术。选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)技术原理是由美国安格(Engelhard)公司发现，并于1957年申请专利。上世纪70年代末首先在锅炉产业上成功投入商业运行。现在SCR技术已经成为世界上应用最广泛、最成熟和最有效的烟气脱硝技术。目前，国际、国内还未见该技术应用于民用燃气、燃油锅炉烟气脱硝，尽管利用催化还原技术NO_x去除率能够达到90％，但是其对温度范围要求较高，且存在还原剂NH₃储存和泄漏的问题。因此，本领域亟需开发一种新的烟气脱硝系统，以使其满足新的要求，以使燃气、燃油锅炉烟气能达标排放。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种烟气脱硝系统，该系统能够利用低浓度氨水去除低温烟气中NO_x含量，不仅可以高效脱除锅炉烟气中的氮氧化物，还可充分保障低的氨逃逸率。

为实现上述目的，本实用新型提供一种烟气脱硝系统，其中：该系统包括氨水一体化供应装置、超声波氨水雾化喷枪及LSCR反应器(低温选择性催化还原反应器)；

所述LSCR反应器安装在烟道上；

所述超声波氨水雾化喷枪安装在所述LSCR反应器的进口烟道上，且所述超声波氨水雾化喷枪的喷嘴朝向烟道内；

所述氨水一体化供应装置包括通过管路依次连接的卸料泵、氨水存储罐及氨水泵，所述氨水一体化供应装置的出口通过氨水供液管道连接在所述超声波氨水雾化喷枪的入口上。

本实用新型使用LSCR反应器，LSCR反应器发挥传统SCR反应器的脱硝效率，降低还原温度，同时减少氨逃逸，使用范围更加广阔。LSCR反应器与现有脱硝反应器相比，具有操作流程简单、投资较少、占地面积小、副产物少、无放射物产生、作用时间短等优点，具有极大市场潜力和良好应用前景。本实用新型LSCR反应器中的催化剂可采用现有技术中适用于LSCR反应器的催化剂，通常这类催化剂可为低温SCR金属氧化物催化剂，其可分为负载型和非负载型，负载型多数以TiO₂或Al₂O₃为载体，还有一些以SiO₂为载体，负载各种金属氧化物，如V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu等，其中，含Mn的催化剂具有良好的低温活性而得到广泛研究。非负载型主要集中在Mn基、Ce基和Co基及其复合金属氧化物方面。使用LSCR反应器，在140℃～400℃条件下，可以在很小的氨逃逸率下达到95％的NO转化率。通常而言，本实用新型所述LSCR反应器能够使氨水和烟气在烟气温度140℃～400℃的情况下反应，脱硝效率超过80％。除此之外，本实用新型采用超声波氨水雾化喷枪可以有效的保障脱硝效率，同时降低还原剂的使用量及减少氨水逃逸。

根据本实用新型的具体实施方式，其中：所述LSCR反应器安装在离烟道气出口1m～1.5m的垂直烟道上。在该段烟道上的烟气温度高，氨水能够充分的雾化，且很快进入反应器。

根据本实用新型的具体实施方式，其中：所述超声波氨水雾化喷枪安装在离烟道气出口0.5m～1m范围内的烟道上。

本实用新型所述氨水一体化供应装置包括氨水存储罐、氨水泵及卸料泵，该氨水一体化供应装置占地小、布置灵活且检修方便。此外，采用该氨水一体化供应装置使得氨水进入LSCR反应器前，不需要热解和蒸发，无需压缩空气，能耗低。

根据本实用新型的具体实施方式，其中：所述氨水泵为变频氨水泵。采用变频氨水泵可使氨水供应精确计量，充分保证氨逃逸达标。

根据本实用新型的具体实施方式，其中：在所述氨水一体化供应装置的连接管路上并联设置两台所述氨水泵。优选两台氨水泵均为变频氨水泵。采用并列设置可方便对氨水泵的维修。

本实用新型所述氨水一体化供应装置设计氨水存储罐可根据实际氨水供应情况和相关规定，确定存储量。氨水溶液直接采用所述卸料泵投加即可。由于氨水本身具有挥发性，长期储存将造成挥发损失，从而降低入炉氨水浓度，影响换热系统的热平衡，增加排烟热损失，因此为减少氨水挥发，本系统使用的氨水浓度不超过20％。

根据本实用新型的具体实施方式，其中：所述氨水存储罐设有氨水吸收装置及液位计，氨水存储罐内设置搅拌装置。液位计电信号可传送至本系统如下设置的DCS系统，方便控制氨水存储罐中氨水量。

根据本实用新型的具体实施方式，其中：所述LSCR反应器的进出口还分别设有设置烟气参数探测器，所述系统还包括通过检测所述烟气参数探测器来控制所述变频氨水泵的变频器的DSC系统。本实用新型氨水喷射量的控制可通过DCS系统收集的LSCR反应器进出口NO_x排放浓度、烟气流速、含氧量等参数计算，反馈控制调节氨水泵变频器，根据NO_x排放浓度以及设定的最小调整步幅步进式调整氨水喷射量，在确保达标排放的基础上实现经济运行。采用这种方式，可使本系统与锅炉运行工况连锁，根据锅炉负荷进行脱硝，不影响锅炉安全运行，不影响锅炉热效率。当锅炉启动运行时，发出信号，启动本系统，本系统自带烟气参数探测器，通常包括NO_x浓度，O₂含量，烟气量等信息。探测器将信息反馈给DCS系统，DCS根据反馈的信息，发送相应的指令给氨水泵，氨水泵变频运行，供应氨水溶液。当锅炉停止运行时，同样给本系统发送停止信号，实现两系统的连锁工作。此外，在LSCR反应器进出口设置烟气参数探测器，可以分析脱硝效率，反应器阻损等参数，实现系统高效运行。

根据本实用新型的具体实施方式，其中：所述氨水供液管道上还设有Y型过滤器。以避免氨水中的固体杂质堵塞超声波氨水雾化喷枪。

为保证氨水与烟气充分混合，提高NO_x脱除率，同时降低氨逃逸，本系统设置超声波氨水雾化喷枪。根据本实用新型的具体实施方式，其中：所述超声波氨水雾化喷枪为钛合金超声波氨水雾化喷枪。这种喷枪为一种强度高、耐高温、耐腐蚀的金属材料，其可塑性、成形性较高，能加工成不同孔径的喷嘴。针对锅炉烟道狭小的特点，本实用新型采用超声波雾化氨水液滴的方式完成氨水溶液的喷入，每台锅炉出口管道设置一根超声波氨水雾化喷枪，优选钛合金超声波氨水雾化喷枪。雾化喷枪无需引入压缩空气，将减少系统对压缩空气的需求，同时由于超声波高频震动，氨水喷射部分具有防止结晶功能，类似于超声波碎粉碎结石原理。根据需要的雾化粒径和处理能力进行设备选型，雾化后氨水粒径可为25μm。

本实用新型上述技术手段可相互组合，以达到更佳的技术效果。此外，本实用新型系统中可按常规方式设置一些阀门，例如止回阀、球阀或闸阀，以更好的控制该系统。

本系统可根据锅炉房或锅炉的布置情况灵活布置。通常氨水一体化供应装置布置在锅炉房附近，既可以布置在锅炉房内，也可以布置在锅炉房外，可以布置在地下，也可以在锅炉房屋顶；超声波雾化喷枪通常布置在烟道气出口0.5～1m范围内的烟道上，在烟道上开孔，安装雾化喷枪；LSCR反应器布置在锅炉烟道气出口1m～1.5的垂直烟道上，实际实施时，可根据LSCR反应器长度，确定烟道总高度。氨水一体化供应装置设氨水供液管道，连接到烟道入口的超声波雾化喷枪上，管道可采用PPR材质，热熔连接。LSCR反应器单独布置在烟道上，根据运行周期和运行小时数，以及烟气参数传感器返回的参数来确定是否需要更换。各设备可按上述原理合理布置，形成一套完整的锅炉烟气脱硝系统。

本实用新型系统可用于燃油、燃气等民用、工业锅炉等的脱硝。另外该系统还有脱硝效率高、检修方便、布置灵活，烟气温度适应范围广等特点，是一种理想的锅炉烟气脱硝系统。

附图说明

图1为本实用新型实施例1使用的脱烟系统的示意图，图中标号具有如下意义：1：氨水一体化供应装置；2：超声波氨水雾化喷枪；3：LSCR反应器；11：卸料泵；12：氨水存储罐；13：变频氨水泵；14：氨气吸收装置；15：液位计；16：球阀；17：止回阀；18：闸阀；4：Y型过滤器；5：氨水卸料管。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。实施例中，各原始试剂材料均可商购获得，未注明具体条件的实验方法为所属领域熟知的常规方法和常规条件，或按照仪器制造商所建议的条件。

实施例1

本实施例1使用如图1所述的脱硝系统，该系统包括氨水一体化供应装置1、超声波氨水雾化喷枪2及LSCR反应器3；

所述LSCR反应器3安装在烟道上；

所述超声波氨水雾化喷枪2为钛合金超声波氨水雾化喷枪，所述超声波氨水雾化喷枪2安装在所述LSCR反应器3的进口烟道上，并且所述超声波氨水雾化喷枪的喷嘴朝向烟道内；

所述氨水一体化供应装置1包括通过管路依次连接的卸料泵11、氨水存储罐12及并联设置两台变频氨水泵13，所述氨水一体化供应装置1的出口通过氨水供液管道连接在超声波氨水雾化喷枪2的入口上；所述氨水供液管道上还设有Y型过滤器4；所述氨水存储罐12设有氨气吸收装置14及液位计15，氨水存储罐12内设置搅拌装置(图中未示出)；

所述LSCR反应器3安装在离烟道气出口1.2m范围内的垂直烟道上；

所述超声波氨水雾化喷枪2安装在离烟道气出口1m范围内的烟道上；

所述LSCR反应器3的进出口还分别设有设置烟气参数探测器(图中未示出)，所述系统还包括通过检测所述烟气参数探测器来控制所述变频氨水泵13的变频器的DSC系统(图中未示出)；

根据实际需要，本实用新型系统还设有球阀16、止回阀17及闸阀18。本实用新型所述卸料泵11的入口可与氨水卸料管5相连接，以便向氨水存储罐12中输入氨水。

本实用新型LSCR反应器3中所使用的催化剂为现有的矾钛系催化剂。

本实用新型在某燃油锅炉上进行测试，其中，进口烟气的中氮氧化物的浓度为137mg/m³，二氧化硫实测浓度为3mg/m³，按常规方式运行1小时后，NO浓度为1ppm，NO₂为0ppm，NO_x为1ppm，各项指标均符合要求，长时间运行后几乎无氨的逃逸。

最后说明的是：以上实施例仅用于说明本实用新型的实施过程和特点，而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，均应涵盖在本实用新型的保护范围当中。

Claims (9)

1.一种烟气脱硝系统，其特征在于：该系统包括氨水一体化供应装置、超声波氨水雾化喷枪及低温选择性催化还原反应器；

所述低温选择性催化还原反应器安装在烟道上；

所述超声波氨水雾化喷枪安装在所述低温选择性催化还原反应器的进口烟道上，且所述超声波氨水雾化喷枪的喷嘴朝向烟道内；

所述氨水一体化供应装置包括通过管路依次连接的卸料泵、氨水存储罐及氨水泵，所述氨水一体化供应装置的出口通过氨水供液管道连接在所述超声波氨水雾化喷枪的入口上。

2.根据权利要求1所述的烟气脱硝系统，其特征在于：所述低温选择性催化还原反应器安装在离烟道气出口1m～1.5m的垂直烟道上。

3.根据权利要求1或2所述的烟气脱硝系统，其特征在于：所述超声波氨水雾化喷枪安装在离烟道气出口0.5～1m范围内的烟道上。

4.根据权利要求1所述的烟气脱硝系统，其特征在于：所述氨水泵为变频氨水泵。

5.根据权利要求1所述的烟气脱硝系统，其特征在于：在所述氨水一体化供应装置的连接管路上并联设置两台所述氨水泵。

6.根据权利要求4所述的烟气脱硝系统，其特征在于：所述低温选择性催化还原反应器的进出口还分别设有设置烟气参数探测器，所述系统还包括通过检测所述烟气参数探测器来控制所述变频氨水泵的变频器的DSC系统。

7.根据权利要求1所述的烟气脱硝系统，其特征在于：所述氨水存储罐设有氨水吸收装置及液位计，氨水存储罐内设置搅拌装置。

8.根据权利要求1所述的烟气脱硝系统，其特征在于：所述超声波氨水雾化喷枪为钛合金超声波氨水雾化喷枪。

9.根据权利要求1所述的烟气脱硝系统，其特征在于：所述氨水供液管道上还设有Y型过滤器。