CN206535430U - 一种高效scr脱硝系统氨水制氨系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统，包括稀释风机、氨水供应泵、计量装置、烟气换热器、雾化装置、汽化室、汽水分离器、旋流装置、喷氨格栅和氨水储罐，稀释风机与烟气换热器入口联箱连接，加热后的稀释气与汽化室连接，氨水供应泵的入口与氨水储罐连接，出口与雾化装置连接，汽化室出口与喷氨格栅连接，汽水分离器进口、出口分别与汽化室出口、喷氨格栅入口相连，旋流装置布置在汽化室入口处。将烟气余热利用、SO2/SO3转化规律、脱硝规律充分结合，在降低还原剂制备的能耗的同时，减少SO3、氨逃逸的产生，有效解决了现影响机组安全、可靠、经济运行的问题。

Description

一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统

技术领域

本发明涉及一种SCR烟气脱硝系统还原剂制备系统，特别是一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统。

背景技术

选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)烟气脱硝技术因其脱硝效率高、技术成熟，已成为大型火电机组脱硝的首选技术。其技术原理是向烟气中喷入还原剂NH3，在催化剂作用下与烟气中的NOx反应生成无害的N2和H2O。SCR烟气脱硝技术工程应用的关键之一是还原剂的制备，现在国内外应用的还原剂主要有液氨、氨水、尿素三种，但无论哪种还原剂均需要利用外部热量将液态或以其他化合物形式存在的氨转化成氨气，如何降低这部分能量消耗成为还原剂制备工艺研究的热点问题。

燃煤机组SCR脱硝系统中催化剂对运行温度有一定的范围及要求，烟温低于最低连续运行温度(MOT)会导致NH4HSO4生成并堵塞催化剂内部反应微孔，造成催化剂失活。因此，在实际脱硝运行中，为了保证催化剂的活性，脱硝装置应长期稳定运行在最低连续运行烟温以上；然而，当前国内机组普遍存在负荷率低，脱硝装置入口烟气温度低，低负荷运行工况下脱硝装置投运问题也更加突出。

现有的技术如中国专利公告CN104548933A提供了一种利用烟气余热替代外部热源通过氨水制备氨气的工艺及装置来解决上述问题。该工艺虽然降低了氨气制备过程的能耗，但由于其利用SCR首层催化剂上部的烟气热量，会进一步降低锅炉低负荷工况运行时SCR烟气脱硝装置首层催化剂入口的烟气温度，增加了烟气脱硝脱硝装置低于最低连续运行温度的风险。

大量研究认为，最低连续运行温度主要与入口烟气条件中的NH3浓度与SO3浓度有关，随着SO3和NH3浓度的增加而升高，然而首层催化剂之后由于大部分的NH3被消耗，对于第二层及以后催化剂而言，其所要求的最低连续运行温度显著降低，适当降低第二层及以后层催化剂入口烟气温度不会对脱硝装置全负荷运行的产生影响。另外SCR烟气脱硝装置中SO2/SO3的转化主要受到反应温度及NH3浓度的影响，烟气温度越高，SO2/SO3的转化率越高；NH3浓度越高，SO2/SO3的转化率越低。对于SCR烟气脱硝系统，由于首层催化剂入口NH3浓度较高，发生的SO2/SO3的转化少，但第二层及后面催化剂的NH3浓度较低，为SO2/SO3转化的主要发生区域，如果能合理控制SCR烟气脱硝装置经过首层催化剂后的烟气温度，对于降低SO3的生成有重要的影响。

因此，如何正确利用SCR多层催化剂SO2/SO3转化规律及脱硝规律，将降低SO3生成、减少氨逃逸与还原剂的制备联合起来，在降低制氨成本的同时，进一步缓解SCR下游设备ABS现象，成为还原剂制备领域研究的一个新热点。

发明内容

本发明的所要解决的是现有技术中还原剂需要利用外部热量将液态或以其他化合物形式存在的氨转化成氨气的问题，同时利用SCR多层催化剂SO2/SO3转化规律及脱硝规律，将降低SO3生成、减少氨逃逸与还原剂的制备联合起来，在降低制氨成本的同时，进一步缓解SCR下游设备ABS现象。

本发明包括：

沿烟气前进方向依次设置的喷氨装置、至少包括第一层催化剂和第二层催化剂的催化剂层；以及

沿稀释气体前进方向依次通过管道连接设置的稀释风机、烟气换热器、汽化室，所述烟气换热器设置在第一层催化剂和第二层催化剂之间；以及

沿氨水溶液前进方向依次设置的氨水储罐、雾化装置，所述雾化装置和汽化室通过管道连接，所述汽化室和喷氨装置通过管道连接。

本发明在SCR烟气脱硝装置第一层催化剂和第二层催化剂之间，增加一级或多级烟气换热器，将第二层催化剂入口温度降低20-50℃，不仅从SO3生成机理角度降低了SO3的生成量，而且不影响烟气脱硝装置全负荷投运。另外，新增的烟气换热器能够优化第一层催化剂与第二层催化剂之间的流场，进一步保证SCR烟气脱硝装置的高效运行，减少氨逃逸量，减少硫酸氢氨在SCR烟气脱硝装置的下游设备表面的沉积，缓解堵塞的风险。烟气放出的热量用于加热冷空气，加热后的空气用于制备还原剂NH3。

进一步的，所述烟气换热器为管式换热器。

进一步的，所述汽化室设有旋流装置。旋流装置用于解决流场不均匀而造成的温度不均匀，提高蒸发效率，布置在汽化室的入口处；

进一步的，所述喷氨装置之前设置汽液分离器。汽液分离器用于降低混合气体中的水分的含量，布置在汽化室与喷氨装置之间的供氨管道上；

进一步的，所述氨水储罐和汽化室之间还设有过滤装置、氨水供应泵、计量装置、还原剂压力调节阀，所述稀释风机和烟气换热器之间还设有稀释气体压力控制阀。

进一步的，所述烟气换热器加热稀释气体到260℃以上。

进一步的，所述氨水储罐中氨水的质量浓度为20-30％。

进一步的，所述喷氨装置和第一层催化剂之间还设有静态混合装置。

进一步的，所述稀释风机由两台并联组成。

进一步的，所述氨水供应泵由两台并联组成。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、结构合理，安装和实施方便。

2、大大降低企业还原剂制备能耗。

3、有效减少了SO3和氨逃逸的产生。

4、有效缓解ABS沉积问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统示意图。

标注说明：

1-喷氨装置 2-静态混合器 3-第一层催化剂 4-烟气换热器

5-第二层催化剂 6-稀释气体压力控制阀 7-雾化装置

8-还原剂压力调节阀 9-计量装置 10-氨水供应泵 11-过滤装置

12-氨水储罐 13-旋流装置 14-汽化室 15-稀释风机

16-汽液分离器。

具体实施方式

下面结合具体实施例详细说明本专利：

实施例1：参考图1，本实施例喷氨装置1、催化剂层，催化剂层至少包括第一层催化剂3和第二层催化剂5，也可以有三层及三层以上催化剂；本实施例还包括稀释风机15、烟气换热器4、汽化室14，烟气换热器4设置在第一层催化剂3和第二层催化剂5之间，稀释气体经过稀释风机15到烟气换热器4再到汽化室14，本实施例还包括氨水储罐12、雾化装置7，雾化装置7和汽化室14连接，储罐12出来的氨水经雾化装置7雾化后喷入汽化室14。

实施例2：本实施例中，烟气换热器4为管式换热器。

实施例3：参考图1，本实施例中，汽化室14入口处设有旋流装置13。

实施例4：参考图1，本实施例中，喷氨装置1之前设置汽液分离器16。

实施例5：参考图1，本实施例中，氨水储罐12和汽化室14之间还设有过滤装置11、氨水供应泵10、计量装置9、还原剂压力调节阀8，稀释风机15和烟气换热器4之间还设有稀释气体压力控制阀6。

实施例6：本实施例中，烟气换热器4加热稀释气体到260℃以上。

实施例7：本实施例中，氨水储罐中氨水的质量浓度为20-30％。

实施例8：参考图1，本实施例中，喷氨装置1和第一层催化剂3之间还设有静态混合装置2。

实施例9：参考图1，本实施例中，稀释风机15由两台并联组成。

实施例10：参考图1，本实施例中，氨水供应泵10由两台并联组成。

本发明由稀释风机15提供足量的稀释气体，将汽化后的氨稀释到体积浓度5％以下，稀释气体进入烟气换热器4，与高温烟气进行热交换，被加热到足够汽化氨水溶液的温度(260℃以上)，成为蒸发氨水的汽化气；氨水储罐12中质量浓度为20％－30％氨水溶液经过过滤装置11，通过氨水供应泵10、计量装置9、还原剂压力调节阀8送入雾化装置7，雾化后的氨水溶液喷入汽化室14内，经过旋流装置13与汽化气充分混合、汽化，形成氨质量浓度5％的氨、空气和水蒸气的混合气体，混合气体经过汽液分离器16进行进一步除水后进入喷氨装置1，喷入到烟气中，经过静态混合器2后进行催化剂，进行还原反应。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统，其特征在于，包括：

沿烟气前进方向依次设置的喷氨装置、至少包括第一层催化剂和第二层催化剂的催化剂层；以及

沿稀释气体前进方向依次通过管道连接设置的稀释风机、烟气换热器、汽化室，所述烟气换热器设置在第一层催化剂和第二层催化剂之间；以及

沿氨水溶液前进方向依次设置的氨水储罐、雾化装置，所述雾化装置和汽化室通过管道连接，所述汽化室和喷氨装置通过管道连接。

2.根据权利要求1所述的一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统，其特征在于，所述烟气换热器为管式换热器。

3.根据权利要求1所述的一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统，其特征在于，所述汽化室入口处设有旋流装置。

4.根据权利要求1所述的一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统，其特征在于，所述喷氨装置之前设置汽液分离器。

5.根据权利要求1所述的一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统，其特征在于，所述氨水储罐和汽化室之间还设有过滤装置、氨水供应泵、计量装置、还原剂压力调节阀，所述稀释风机和烟气换热器之间还设有稀释气体压力控制阀。

6.根据权利要求1所述的一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统，其特征在于，所述烟气换热器加热稀释气体到260℃以上。

7.根据权利要求1所述的一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统，其特征在于，所述氨水储罐中氨水的质量浓度为20-30％。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统，其特征在于，所述喷氨装置和第一层催化剂之间还设有静态混合装置。

9.根据权利要求1-7任一项所述的一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统，其特征在于，所述稀释风机由两台并联组成。

10.根据权利要求5所述的一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统，其特征在于，所述氨水供应泵由两台并联组成。