CN206454499U - 锅炉烟气的脱硝系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种锅炉烟气的脱硝系统，包括：锅炉、选择性催化还原系统和选择性非催化还原系统，当所述锅炉在启动或运行负荷小于等于50％的状态下，所述选择性非催化还原系统投运，所述锅炉内的氮氧化物与所述至少一组喷枪喷出的还原剂接触，在炉膛内的高温环境下无需催化剂即可发生反应，生成对环境无毒无害的氮气和水，从而解决了传统带有选择性催化还原系统的锅炉在启动和低负荷运行时脱硝效率较差的问题。当所述锅炉在运行负荷大于50％的状态下，所述选择性催化还原系统能够高效率进行脱硝，此时所述选择性非催化还原系统停止投运，保证高效率脱硝的同时减少脱硝系统中还原剂的消耗量。

Description

锅炉烟气的脱硝系统

技术领域

本实用新型涉及锅炉烟气处理领域，更具体地，涉及一种锅炉烟气的脱硝系统。

背景技术

工业生产的燃烧烟气中，往往存在大量氮氧化物，将这种烟气直接排放到大气中必然会对环境造成危害。烟气的脱硝是指在烟气排放入大气之前，对其进行处理，减少甚至去除掉烟气中的氮氧化物(NOx)，以减小对大气的危害。

选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)脱硝技术目前较为成熟且脱硝效率高，在国内锅炉脱硝领域得到了广泛应用。SCR技术的原理是在300至400℃的温度条件下，以氨作为还原剂与氮氧化物发生催化还原反应，生成对环境无毒无害的氮气和水。锅炉SCR装置由于受煤质条件波动、运行工况不稳定、运行操作不到位等因素影响，实际运行中存在各种问题，特别是在低负荷工况下，由于烟气温度低于300℃时，硫酸氢铵会对催化剂造成破坏，SCR脱硝系统不得不停止使用，NOx难以实现达标排放。在锅炉起停频繁时，SCR脱硝系统也无法投运。

目前针对锅炉低负荷脱硝问题的研究主要集中在研发更宽温度窗口的SCR催化剂，但该方法成本高，且难以兼顾频繁调峰的需要，因此需要研发低成本、简易可行的技术路线来解决锅炉低负荷下SCR停止使用的问题。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种锅炉烟气的脱硝系统，该脱硝系统能使锅炉在低负荷状态下仍然具有较高的脱硝效率，且实施成本较低，实现锅炉在任何负荷状态下的高效率脱硝。

根据本实用新型提供的一种锅炉烟气的脱硝系统，其包括：锅炉，包括炉膛和烟气出口；选择性催化还原系统，包括反应器，所述反应器设置在所述锅炉的炉膛与烟气出口之间，所述锅炉内的氮氧化物与所述反应器内的还原剂及催化剂接触并反应；以及选择性非催化还原系统，包括至少一组喷枪，所述至少一组喷枪伸入所述锅炉的炉膛内，其中，所述锅炉在启动或运行负荷小于等于50％的状态下，所述选择性非催化还原系统投运，所述锅炉内的氮氧化物与所述至少一组喷枪喷出的还原剂接触并反应，所述锅炉在运行负荷大于50％的状态下，所述选择性非催化还原系统停止投运。

优选地，所述至少一组喷枪的组数为两组以上。

优选地，两组以上所述喷枪分别对应所述炉膛的不同高度设置。

优选地，所述至少一组喷枪中的每组包括多个喷口。

优选地，所述选择性非催化还原系统还包括连接至所述至少一组喷枪的还原剂模块以及雾化空气模块，所述还原剂模块提供的还原剂与所述雾化空气模块提供的雾化空气通过所述至少一组喷枪喷出至所述炉膛内。

优选地，所述还原剂模块包括与所述至少一组喷枪连接的混合器以及与所述混合器连接的尿素或氨水支路、稀释水支路，所述尿素或氨水支路提供的尿素或氨水与所述稀释水支路提供的稀释水在所述混合器内混合后进入所述至少一组喷枪内。

优选地，所述尿素或氨水支路包括尿素或氨水储罐和连接在所述尿素或氨水储罐与所述混合器之间的第一泵、第一调节阀以及第一流量计。

优选地，稀释水支路包括稀释水储罐和连接在所述稀释水储罐与所述混合器之间的第二泵、第二调节阀以及第二流量计。

优选地，所述雾化空气模块包括用于产生雾化空气的空气压缩装置以及连接在所述空气压缩装置与所述至少一组喷枪之间的管路。

优选地，所述管路与所述至少一组喷枪相连接的部分为软管。

根据本实用新型的锅炉烟气的脱硝系统，包括选择性催化还原系统和选择性非催化还原系统，当所述锅炉在启动或运行负荷小于等于50％的状态下，所述选择性非催化还原系统投运，所述锅炉内的氮氧化物与所述至少一组喷枪喷出的还原剂接触，在炉膛内的高温环境下无需催化剂即可发生反应，生成对环境无毒无害的氮气和水，从而解决了传统带有选择性催化还原系统的锅炉在启动和低负荷运行时脱硝效率较差的问题。当所述锅炉在运行负荷大于50％的状态下，所述选择性催化还原系统能够高效率进行脱硝，此时所述选择性非催化还原系统停止投运，保证高效率脱硝的同时减少脱硝系统中还原剂的消耗量。

本实用新型的锅炉烟气的脱硝系统可以通过改造传统的选择性催化还原系统得到，其中增加的选择性非催化还原系统的反应器为所述锅炉的炉膛，不需要特殊预留空间，其精简结构为上述改造过程节省成本，便于本实用新型的脱硝系统的推广。

在优选的实施例中，所述至少一组喷枪的组数为两组以上，两组以上所述喷枪分别对应所述炉膛的不同高度设置，使得还原剂在炉膛内的分散更均匀，提高脱硝效率。此外，喷枪在炉膛内的布置高度与传统选择性非催化还原系统的喷枪的布置高度相比可以适当偏下，以更接近炉膛的高温区域，保证脱硝系统的锅炉在启动和低负荷运行时具有较高的脱硝效率。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，其中：

图1示出根据本实用新型一个实施例的锅炉烟气的脱硝系统的结构图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

图1示出根据本实用新型一个实施例的锅炉烟气的脱硝系统的结构图，所述锅炉烟气的脱硝系统包括：锅炉100、选择性催化还原(SCR)系统、以及选择性非催化还原(Selective Non-Catalytic Reduction，SNCR)系统300。

锅炉100包括炉膛110和烟气出口120，当然根据需要还可以包括省煤器等其他结构，炉膛110内燃料燃烧为锅炉100提供热能，同时产生含氮氧化物的烟气。

SCR系统通常以氨作为还原剂，在300至400℃的温度条件以及催化剂的作用下，与氮氧化物发生催化还原反应，生成对环境无毒无害的氮气和水，从而实现烟气的脱硝。SCR系统可以包括氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器、省煤器旁路、SCR旁路、检测控制系统等，其可以是公知的任何用于锅炉烟气脱硝的SCR系统，并且至少包括反应器210。其中反应器210设置在锅炉100的炉膛110与烟气出口120之间，使得锅炉100内的氮氧化物经过反应器210时与反应器210内的还原剂及催化剂接触并反应，经过反应脱硝后的烟气从烟气出口120排出到其他设备或大气中。

SNCR系统300在图中以虚线示出，其通常以含氨基的氨水、尿素溶液等作为还原剂，在850至1100℃的温度条件下，不需要催化剂也能与与氮氧化物发生反应，生成氮气和水，从而实现烟气的脱硝。SNCR系统300包括至少一组喷枪350，所述至少一组喷枪350伸入锅炉100的炉膛110内，以方便将还原剂喷至炉膛110内。

锅炉100在启动或运行负荷小于等于50％的状态下时，炉内烟气的温度会低于300℃，同时系统中的硫酸氢铵会对催化剂造成破坏，SCR系统的脱硝效率较低，此时所述SNCR系统300投运，锅炉100内的氮氧化物与SNCR系统300的至少一组喷枪350喷出的还原剂接触，在炉膛110内温度较高的环境下，烟气中的氮氧化物与还原剂反应，生成氮气和水，使锅炉在低负荷状态下仍然具有较高的脱硝效率。

锅炉100在运行负荷大于50％的状态下时，SCR系统以经能够高效率进行脱硝，此时SNCR系统300停止投运，以保证本实用新型的脱硝系统高效率脱硝的同时减少脱硝系统中还原剂的消耗量。

上述的至少一组喷枪350中的每组包括多个喷口，组数可以是一组、两组、三组等，以实际工况需要设置，优选为两组以上。当喷枪350为两组以上时，两组以上的喷枪350可以分别对应炉膛110的不同高度设置。使得还原剂在炉膛110内的分散更均匀，提高脱硝效率。此外，喷枪350在炉膛110内的布置高度与传统SNCR系统的喷枪的布置高度相比可以适当偏下，以更接近炉膛110的高温区域，保证脱硝系统的锅炉100在启动和低负荷运行时具有较高的脱硝效率。

SNCR系统还可以包括连接至至少一组喷枪350的还原剂模块以及雾化空气模块，还原剂模块提供的还原剂与雾化空气模块提供的雾化空气通过所述至少一组喷枪350喷出至炉膛110内。

还原剂模块包括与所述至少一组喷枪350连接的混合器330以及与该混合器连接的尿素或氨水支路、稀释水支路。其中尿素或氨水支路提供的尿素或氨水作为还原剂，与稀释水支路提供的稀释水在混合器330内混合后进入所述至少一组喷枪350内。

尿素或氨水支路包括尿素或氨水储罐311和连接在尿素或氨水储罐311与混合器330之间的第一泵312、第一调节阀313以及第一流量计314。尿素或氨水储罐311中储有尿素溶液或氨水，通过调节第一泵312以及第一调节阀313能控制尿素或氨水支路向混合器330提供的尿素溶液或氨水的流量。

稀释水支路包括稀释水储罐321和连接在稀释水储罐321与混合器330之间的第二泵322、第二调节阀323以及第二流量计324。稀释水储罐321中储有稀释水，通过调节第二泵322以及第二调节阀323能控制稀释水支路向混合器330提供的稀释水的流量，通过分配尿素溶液或氨水的流量和稀释水的流量，可以对还原剂的成分进行配比。

雾化空气模块包括用于产生雾化空气的空气压缩装置341以及连接在空气压缩装置341与至少一组喷枪350之间的管路。其中，所述管路与至少一组喷枪350相连接的部分为软管342。

本实施例中，在系统中的各管路上根据实际的需要可以设置阀门，以控制管路中流体的流动状态。

根据本实用新型的锅炉烟气的脱硝系统，包括SCR系统和SNCR系统300，当锅炉100在启动或运行负荷小于等于50％的状态下，SNCR系统300投运，锅炉100内的氮氧化物与喷枪350喷出的还原剂接触，在炉膛110内的高温环境下无需催化剂即可发生反应，生成对环境无毒无害的氮气和水，从而解决了传统带有SCR系统的锅炉在启动和低负荷运行时脱硝效率较差的问题。当锅炉100在运行负荷大于50％的状态下，SCR系统能够高效率进行脱硝，此时SNCR系统停止投运，保证高效率脱硝的同时减少脱硝系统中还原剂的消耗量。

本实用新型的锅炉烟气的脱硝系统可以通过改造传统的SCR系统得到，其中增加的SNCR系统300的反应器为锅炉100的炉膛110，不需要特殊预留空间，其精简结构为上述改造过程节省成本，便于本实用新型的脱硝系统的推广。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种锅炉烟气的脱硝系统，其特征在于，包括：

锅炉，包括炉膛和烟气出口；

选择性催化还原系统，包括反应器，所述反应器设置在所述锅炉的炉膛与烟气出口之间，所述锅炉内的氮氧化物与所述反应器内的还原剂及催化剂接触并反应；以及

选择性非催化还原系统，包括至少一组喷枪，所述至少一组喷枪伸入所述锅炉的炉膛内，

其中，所述锅炉在启动或运行负荷小于等于50％的状态下，所述选择性非催化还原系统投运，所述锅炉内的氮氧化物与所述至少一组喷枪喷出的还原剂接触并反应，所述锅炉在运行负荷大于50％的状态下，所述选择性非催化还原系统停止投运。

2.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于，所述至少一组喷枪的组数为两组以上。

3.根据权利要求2所述的脱硝系统，其特征在于，两组以上所述喷枪分别对应所述炉膛的不同高度设置。

4.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于，所述至少一组喷枪中的每组包括多个喷口。

5.根据权利要求1所述的脱硝系统，其特征在于，所述选择性非催化还原系统还包括连接至所述至少一组喷枪的还原剂模块以及雾化空气模块，所述还原剂模块提供的还原剂与所述雾化空气模块提供的雾化空气通过所述至少一组喷枪喷出至所述炉膛内。

6.根据权利要求5所述的脱硝系统，其特征在于，所述还原剂模块包括与所述至少一组喷枪连接的混合器以及与所述混合器连接的尿素或氨水支路、稀释水支路，所述尿素或氨水支路提供的尿素或氨水与所述稀释水支路提供的稀释水在所述混合器内混合后进入所述至少一组喷枪内。

7.根据权利要求6所述的脱硝系统，其特征在于，所述尿素或氨水支路包括尿素或氨水储罐和连接在所述尿素或氨水储罐与所述混合器之间的第一泵、第一调节阀以及第一流量计。

8.根据权利要求6所述的脱硝系统，其特征在于，稀释水支路包括稀释水储罐和连接在所述稀释水储罐与所述混合器之间的第二泵、第二调节阀以及第二流量计。

9.根据权利要求5所述的脱硝系统，其特征在于，所述雾化空气模块包括用于产生雾化空气的空气压缩装置以及连接在所述空气压缩装置与所述至少一组喷枪之间的管路。

10.根据权利要求9所述的脱硝系统，其特征在于，所述管路与所述至少一组喷枪相连接的部分为软管。