CN208066136U - 一种燃煤锅炉烟气脱硝的氨水蒸发制氨装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种燃煤锅炉烟气脱硝的氨水蒸发制氨装置，包括从上到下依次安装在脱硝反应器中的喷氨格栅、上级省煤器、催化剂层、下级省煤器，所述的喷氨格栅与上级省煤器之间设置气气换热器，气气换热器的进口通过进气阀门与热一次风管连接，气气换热器的出口通过出气阀门与氨水蒸发器的热风进口连接，氨水蒸发器的氨空混合气出口与所述的喷氨格栅连接。本实用新型将气气换热器安装在上级省煤器和喷氨格栅之间，应用省煤器前的高温热烟气，加热热一次风，利用加热后的热一次风进行氨水汽化。气气换热器的换热管代替了原喷氨格栅的扰流器位置，没有增加额外的设备空间。

Description

一种燃煤锅炉烟气脱硝的氨水蒸发制氨装置

技术领域

本实用新型涉及一种燃煤锅炉烟气脱硝的氨水蒸发制氨装置，是一种环保装置，是一种用于燃煤锅炉烟气脱硝净化的装置。

背景技术

SCR（Selective Catalytic Reduction）即为选择性催化还原技术，近几年来发展较快。目前，氨催化还原法是应用SCR最多的技术，是在催化剂（如V₂O₅/T_iO₂和V₂O₅-WO₃/T_iO₂）作用下，还原剂NH₃在290-400℃下将NO和NO₂还原成N₂，而几乎不发生NH₃的氧化反应，从而提高了脱硝的选择性，减少了NH₃的消耗。

物料平衡及热量平衡计算表明，一定比例的热风温度只要250℃~300℃，即可完成氨水的蒸发过程。传统的方法是采用电加热器加热的方式将热一次风温度升高至250~300℃，这种方法需要消耗大量的电能，运行成本很高，这一部分增加的运行费用大约1.3元/kgNOx，约占总运行费用的16%。而目前存在的利用脱硝反应器底部的热烟气（320℃~350℃）将120℃以上锅炉热一次风进一步加热到足够汽化氨水溶液的温度250℃~300℃来说，传热温差太小，换热效果不够明显，而且控制难度较大。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本实用新型提出了一种燃煤锅炉烟气脱硝的氨水蒸发制氨装置。所述的装置利用热烟气加热一次风，用加热后的一次风作为蒸发氨水的热源和稀释风，优化设备，节省电能，并提高了脱硝的效率。

本实用新型的目的是这样实现的：一种燃煤锅炉烟气脱硝的氨水蒸发制氨装置，包括从上到下依次安装在脱硝反应器中的喷氨格栅、上级省煤器、催化剂层、下级省煤器，所述的喷氨格栅与上级省煤器之间设置气气换热器，所述的气气换热器的进口通过进气阀门与热一次风管连接，所述的气气换热器的出口通过出气阀门与氨水蒸发器的热风进口连接，所述的氨水蒸发器的氨空混合气出口与所述的喷氨格栅连接。

进一步的，所述的气气换热器至少一层并排安装的换热管，所述换热管之间的距离按照氨气和烟气混合的扰流器设置。

进一步的，所述的气气换热器的进口和出口之间设置带有调节阀门的联通管。

进一步的，所述的气气换热器的进气阀门和出气阀门，以及联通管上的调节阀门是手动阀门。

进一步的，所述的气气换热器进口和出口分别设置温度计。

进一步的，所述的气气换热器的进气阀门和出气阀门，以及联通管上的调节阀门是电动阀门或气动阀门。

进一步的，所述的气气换热器进口和出口分别设置温度传感器。

进一步的，所述的进气阀门、出气阀门、调节阀门，以及气气换热器进口和出口上安装的温度传感器分别与温控器电连接。

进一步的，所述的氨水蒸发器连接单独的氨水存储罐。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型将气气换热器安装在上级省煤器和喷氨格栅之间，应用上级省煤器前的高温热烟气，加热热一次风，利用加热后的热一次风进行氨水汽化。气气换热器的换热管代替了原喷氨格栅的扰流器位置，没有增加额外的设备空间。由于上级省煤器前的烟气温度较高，因此，气气换热器的换热面积较小，既充分利用了空间，还提高了换热效率，并充分利用烟气中的热量，促进氨水汽化。本实用新型优化了换热设备，用气气换热器的换热管代替扰流器，增强了氨气与烟气的混合，充分利用了空间，使氨气与烟气混合效果得以提高，从而提高了脱硝效率，降低了氨逃逸。与现有利用脱硝反应器底部的热烟气（320℃~350℃）将120℃以上锅炉热一次风进一步加热对比，换热效果更佳，起到节能降耗的运行效果。比采用电加热器为热一次风再热的工艺方法，节省了大量的电能，大幅度降低了脱硝运行成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的实施例一所述燃煤锅炉烟气脱硝的氨水蒸发制氨装置结构示意图；

图2是本实用新型的实施例三、五、七所述带有联通阀门和温度计的装置结构示意图；

图3是本实用新型的实施例八所述带有温控器的装置结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种燃煤锅炉烟气脱硝的氨水蒸发制氨装置，如图1所示。本实施例包括从上到下依次安装在脱硝反应器1中的喷氨格栅2、上级省煤器3、催化剂层4、下级省煤器5，所述的喷氨格栅与上级省煤器之间设置气气换热器6，所述的气气换热器的进口通过进气阀门7与热一次风管8连接，所述的气气换热器的出口通过出气阀门9与氨水蒸发器10的热风进口连接，所述的氨水蒸发器的氨空混合气出口与所述的喷氨格栅连接。

本实施例的基本思路为：在脱硝反应器中，利用通过第一个省煤器（上级省煤器）前的高温热烟气（图1中用空心箭头表示流向）再加热热一次风（图1中用单线箭头表示流向），并利用加热后的热一次风进行氨水蒸发。第一个省煤器前的高温热烟气的烟温在520℃左右（450℃~550℃），对于加热120℃以上的热一次风具有显著的优势和良好的效果。

为实现这一构想，本实施例在脱硝反应器的上级省煤器之前，喷氨格栅之后设立一个气气换热器，气气换热器的进口连接热一次风管道，出口连接氨水蒸发器。具有一定热量（120℃以上）的锅炉热一次风经过气气换热器时，省煤器前的热烟气（450℃~550℃）将热一次风再次加热到250℃~300℃，加热后的热一次风进入氨水蒸发器用于对氨水进行汽化，同时兼作为氨气的稀释风。

本实施例安装在燃煤锅炉的脱硝反应器中。脱硝反应器是一种安装了大量设备的管型通道，通常管型通道竖直安装，烟气从上往下流动，在流动过程中经过喷氨和催化层产生脱硝净化，同时通过多个省煤器，将烟气中的热量收集利用。由于脱硝反应器长度有限，再增加任何设备，都会挤占其他设备的空间。

本实施例在脱硝反应器的上部，上级省煤器前设置气气换热器，进行热交换。热交换器传热方式主要分为三种：热传导、对流和辐射。本实施例的气气换热器采用成排安装的蛇形弯曲换热管，被加热的热一次风在管内流动，高温热烟气在管外流动。这种气气换热器属于对流导热方式，热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分，或者传递到与之接触的温度较低的另一物体的过程称为热传导，简称导热。

本实施例的气气换热器就是通过换热管束管壁内外温差实现热交换，高温烟气将热量传递到温度较低的热一次风中，使得热一次风温度得以提高。气气换热器采用阀门控制与热一次风管通过管道连接，气气换热器进、出口风量通过阀门，根据进出气气换热器的热一次风温度变化进行调节。气气换热器还通过管道与氨水蒸发器管道连接，氨水蒸发器通过管道与喷氨格栅连接，喷氨格栅上设有氨空混合气调节阀。为了连续供应反应剂，最好设置单独的氨水存储罐。氨水存储罐与氨水蒸发器管道相连接，并在管道上设计量泵将氨水输送到氨水蒸发器，对整个脱硝效率的控制通过氨水的流量调节来实现。

氨水蒸发器采用常规的氨水蒸发器，其封头采用锥形封头，气体分布器采用旋流式结构，氨水蒸发器需用绝热材料进行保温，蒸发器腐蚀余量1mm。

热一次风利用阀门控制通过管道送至气气换热器内，被进一步加热到足够汽化氨水溶液的温度250℃~300℃，然后送入氨水蒸发器中。氨水蒸发器中设置至少一只双流体喷枪，通过喷枪，浓度20%左右的氨水在雾化压缩空气的作用下，以40微米左右的粒径的雾滴形式喷出，在再热后的热一次风加热下，迅速蒸发成氨气和水蒸气，经过这一流程，与热一次风一起形成含氨浓度5%以下的混合气体，被作为SCR的反应物通过喷氨格栅喷射到反应器上部的烟气中。

气气换热器的换热管作为喷氨格栅的扰流器，扰动烟气和氨气混合的气体流向，加强了氨气与烟气的混合，使氨气与烟气混合效果得以提高。含氨混合气通过气气换热器的管束后进入上级省煤器，氨气与烟气进一步混合，然后进入催化剂层，在催化剂的作用下完成SCR反应，使NO_x被氨气还原成氮气和水蒸气。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于气气换热器的细化。本实施例所述的气气换热器至少一层并排安装的换热管，所述换热管之间的距离按照氨气和烟气混合的扰流器设置。

本实施例所述的气气换热器有多排换热管构成，这些换热管并排设置首尾相连，形成空气通道。

根据换热量和扰流器的需求，换热管可以设置多层。

本实施例中气气换热器的位置为原扰流器的位置，也就是是气气换热器的换热管要起到扰流的作用。扰流器一般是一层或多层成排设置的管材，用以干扰氨气和烟气的流动，促进两气流的混合。

因此，在本实施例中气气换热器的换热管的排列不但要考虑换热的效率，还要考虑换热管的位置，使换热管产生较好的气流扰动作用。

实施例三：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于气气换热器的细化，本实施例所述的气气换热器的进口和出口之间设置带有调节阀门11的联通管，如图2所示。

为更加方便的调节汽化氨水的热一次风，本实施例在气气换热器的进出口设置联通管，并在联通管上设置调节阀门。

气气换热器的出口的热风应当满足适当的风量和适当的温度这两个条件。仅仅在气气换热器的进口和出口设置阀门，按照兼顾风量和温度的要求，气气换热器的出风量和温度必须设计的比较精确，在运行过程中调节风量和温度也必须十分细心，才能达到满意的结果。

增加联通管和调节阀门之后，问题就比较简单了。由于热一次风能够通过联通管直接达到气气换热器的出口端，使出口端的风量和温度可以通过第三个阀门调节，使气气换热器可以在较大范围内选择换热率，较小的受到换热量和风量的限制，同时调节风量和温度可以用调节阀，使调整变得比较容易。

使用联通管的另一个好处在于进一步优化气气换热器。使用联通管相当于将气气换热器部分短路，使部分热一次风从气气换热器入口端直接引入到出口端，与气气换热器输出的热风混合，快速加热。这样的应用可以提高气气换热器的换热率，或者说减小气气换热器的换热面积或者换热管，使换热管得以优化。利用这种部分短路的方式，可以更加灵活的布置气气换热器的换热管，更容易配合扰流作用的设计。

实施例四：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于气气换热器各阀门的细化，本实施例所述的气气换热器的进气阀门和出气阀门，以及联通管上的调节阀门是手动阀门。

为简化系统，进气阀门、出气阀门和调节阀门可以使用手动阀门，在锅炉燃烧稳定后一次性调节，达到稳定就不在调整，这对于要求不高的燃烧过程还是适合的。

实施例五：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于气气换热器的细化，本实施例所述的气气换热器进口和出口分别设置温度计12、13，见图2。

在气气换热器的进口和出口都安装温度计是为了便于通过手动阀门，对进口和出口的热风温度进行调控。

实施例六：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于气气换热器的细化，本实施例所述的气气换热器的进气阀门和出气阀门，以及联通管上的调节阀门是电动阀门或气动阀门。

使用电动或气动阀门可以是阀门调节在控制室中进行，改善了工作环境，还能够使调控实现自动化。

实施例七：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于气气换热器的细化，本实施例所述的气气换热器进口和出口分别设置温度传感器，其位置与图2中表示的温度计相同。

使用温度传感器为控制自动化提供了条件。

实施例八：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于气气换热器的细化，本实施例所述的气气换热器的进气阀门、出气阀门、调节阀门，以及气气换热器进口和出口上安装的温度传感器分别与温控器14电连接，如图3所示。

通过温控器可以实现热一次进一步加热的自动控制，并能够达到风量和温度的精确控制，高效率的氨水汽化，节约能源，降低成本。

温控器是一种自动的电子调节装置，可以是简单的专用温控器，也可以是PID、单片机、PLC等的自动控制器，也可以是控制精度高的工控计算机等。温度控制软件可以是市场出售的成熟产生，可以直接使用。

实施例九：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于氨水蒸发器的细化，本实施例所述的氨水蒸发器连接单独的氨水存储罐。

为提高氨水蒸发的效率，本实施例使用专门独立的氨水存储罐，以保障氨水供应的稳定。氨水存储罐相当于一个缓冲器，保持氨水的供应。

最后应说明的是，以上仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案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，可以对本实用新型的技术方案（比如气气换热器的形式、整个装置的连接方式、各个连接关系等）进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种燃煤锅炉烟气脱硝的氨水蒸发制氨装置，包括从上到下依次安装在脱硝反应器中的喷氨格栅、上级省煤器、催化剂层、下级省煤器，其特征在于，所述的喷氨格栅与上级省煤器之间设置气气换热器，所述的气气换热器的进口通过进气阀门与热一次风管连接，所述的气气换热器的出口通过出气阀门与氨水蒸发器的热风进口连接，所述的氨水蒸发器的氨空混合气出口与所述的喷氨格栅连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的气气换热器至少一层并排安装的换热管，所述换热管之间的距离按照氨气和烟气混合的扰流器设置。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的气气换热器的进口和出口之间设置带有调节阀门的联通管。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的气气换热器的进气阀门和出气阀门，以及联通管上的调节阀门是手动阀门。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的气气换热器进口和出口分别设置温度计。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的气气换热器的进气阀门和出气阀门，以及联通管上的调节阀门是电动阀门或气动阀门。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的气气换热器进口和出口分别设置温度传感器。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的进气阀门、出气阀门、调节阀门，以及气气换热器进口和出口上安装的温度传感器分别与温控器电连接。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的氨水蒸发器连接单独的氨水存储罐。