CN208177229U - 一种选择性非催化还原法脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种选择性非催化还原法脱硝系统，包括卸车泵、尿素溶液储罐、除盐水缓存罐、静态混合器、稀尿素溶液配比罐、喷枪，所述卸车泵和尿素溶液储罐连接，所述尿素溶液储罐经浓尿素计量泵和静态混合器连接，除盐水缓存罐经除盐水计量泵也和静态混合器连接，静态混合器和稀尿素溶液配比罐连接，稀尿素溶液配比罐经输送泵或备用泵和计量控制模块连接，计量控制模块控制喷枪。

Description

一种选择性非催化还原法脱硝系统

技术领域

本实用新型适用于垃圾焚烧行业的烟气净化脱硝处理，即氮氧化物的净化技术，具体是一种选择性非催化还原法脱硝系统。

背景技术

集中焚烧法逐渐成为我国城市生活垃圾处理的主要方式，在垃圾焚烧炉的烟气中会产生一定含量的氮氧化物――NOx (NO，NO₂，N₂O，N₂O₃，N₂O₄，N₂O₅等氮氧化物的统称)，随着国民环保意识的增强，随着《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485－2014）自2016年1月1日全面实施，对生活垃圾焚烧炉烟气处理技术提出了新的要求。在生活垃圾焚烧炉产生的大气污染物中，NOx的净化是最困难且费用最昂贵的技术，这是由于NO的惰性（不易发生化学反应）和难溶于水的性质决定的，现有广泛使用的烟气脱硝处理技术为选择性催化还原法――SCR和选择性非催化还原法――SNCR。

SNCR（Selective Non-Catalytic Reduction，简写为SNCR）脱硝技术指在一定的温度下，不使用催化剂，以含氨基（NH₃）的氨水或尿素溶液作为还原剂，有选择性的与烟气中的氮氧化物进行还原反应，并生成无毒、无污染的N₂和水的清洁脱硝技术。

在不添加催化剂的条件下，氨与氮氧化物的反应温度区间为850℃～1100℃，还原剂NH₃与氮氧化物(NO和NO₂)进行表面反应，反应原理如下：

4NO +2CO (NH₂) ₂ + O_{2 ―}950℃_――→4N₂ +2CO₂+ 4H₂O （尿素溶液为还原剂）

4 NO + 4 NH₃ + O_2―900℃ _―→4 N₂ + 6 H₂O （氨水为还原剂）

由于环保安全性因素，还原剂一般选用尿素溶液替代氨水。

现今常用的SNCR工艺，主要流程如图1所示。SNCR系统包括还原剂配制组件、尿素溶液输送组件、计量分配模块、喷枪组件、管道、仪表及检测控制系统。

SNCR系统在垃圾发电厂实际使用过程中，尿素溶液的配制系统复杂，是其中较为费时费力的事情。常用尿素粒料是袋装尿素（50kg/袋），配制时需要人工拆袋投料，劳动强度高；尿素粒料的储存需要防高温挥发防潮湿板结也较为占用空间。由于尿素的溶解过程是吸热反应，其溶解热高达－57.8Cal/g（负号表示吸热），而50%的尿素溶液的结晶温度是16.7℃，所以在尿素溶液配制过程中需配置功率强大的热源，以防尿素溶解后的再结晶。尿素溶液的结晶体，会造成管路、阀门、仪表、喷嘴的堵塞。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种选择性非催化还原法脱硝系统，包括卸车泵、尿素溶液储罐、除盐水缓存罐、静态混合器、稀尿素溶液配比罐、喷枪，所述卸车泵和尿素溶液储罐连接，所述尿素溶液储罐经浓尿素计量泵和静态混合器连接，除盐水缓存罐经除盐水计量泵也和静态混合器连接，静态混合器和稀尿素溶液配比罐连接，稀尿素溶液配比罐经输送泵或备用泵和计量控制模块连接，计量控制模块控制喷枪。

进一步的，还包括在锅炉炉膛和烟囱设置的温度仪表、NOx与NH₃检测仪表，检测结果送入PLC控制器。

进一步的，所述除盐水缓存罐还通过冲洗管路直接和备用泵连接。

本实用新型的技术要点在于：1、采用40～50%尿素溶液[ CO (NH₂)₂]做为还原剂原料，使得操作更为安全可靠，而不必当心氨泄漏造成的风险；使用尿素溶液，无需考虑颗粒尿素溶解所需的大功率加热设备，简化了系统配置；直接购买的尿素溶液含杂质较少，有效避免喷枪及管道堵塞；尿素溶液通常储存在温度20℃左右干燥通风良好的环境。2、计量泵的选型及静态混合器的结构设计，采用可调式计量泵与静态混合器的组合，稀尿素溶液浓度在线可调，随用随配，浓度配比准确、调节反应迅速，系统结构简单。3、将清洗泵与备用输送泵结合在一起，通过电磁阀进行管路切换，实现除盐水清洗和输送泵故障备用的双重功能。4、根据炉膛温度梯度，分层多点布置喷枪，充分利用炉膛最佳反应温度窗口，提高还原剂利用效率。

本实用新型有如下优点：

a)采用40～50%尿素溶液[CO(NH₂)₂]做为还原剂原料，使得操作更为安全可靠，而不必当心氨泄漏造成的风险；使用尿素溶液，无需考虑颗粒尿素溶解所需的大功率加热设备搅拌设备，简化了系统配置；直接购买的尿素溶液含杂质较少，有效避免喷枪及管道堵塞；尿素溶液通常储存在温度20℃左右干燥通风良好的环境。

b)分三层多点布置喷枪，充分利用炉膛最佳反应温度窗口，提高还原剂利用效率，有效保障了氮氧化物（NOx）的达标排放。

c)采用可调式计量泵与静态混合器的组合，稀尿素溶液浓度在线可调，随用随配，浓度配比准确、调节反应迅速，相比常用的“输送泵+减压阀+流量计+调节阀”的组合，系统结构简单成本低。

d)将清洗泵与备用输送泵结合在一起，通过电磁阀进行管路切换，实现除盐水清洗和输送泵故障备用的双效功能，节省了设备成本。

e)采用模块化设计，安装方便，自动化程度高，实现了完全无人值守，自动调节自动运行，系统设备能得到更快速更方便的维护，减少了系统停机的时间。

附图说明

图1是现有技术中SNCR系统的结构示意图；

图2是本实用新型的选择性非催化还原法脱硝系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型的选择性非催化还原法脱硝系统，包括卸车泵、尿素溶液储罐、除盐水缓存罐、静态混合器、稀尿素溶液配比罐、喷枪，卸车泵和尿素溶液储罐连接，尿素溶液储罐经浓尿素计量泵和静态混合器连接，除盐水缓存罐经除盐水计量泵也和静态混合器连接，静态混合器和稀尿素溶液配比罐连接，稀尿素溶液配比罐经输送泵或备用泵和计量控制模块连接，计量控制模块控制喷枪，喷枪将稀尿素溶液喷入锅炉炉膛实现烟气净化脱硝。在锅炉炉膛和烟囱设置温度仪表、NOx与NH₃检测仪表，将检测结果送入PLC控制器。除盐水缓存罐还通过冲洗管路直接和备用泵连接。

本实用新型中，卸车泵用于将供应商提供的浓尿素溶液从尿素溶液罐车中加注到浓尿素溶液储罐中。浓尿素溶液储罐用于储存浓尿素溶液，其上设置有静压式液位计，实时监测溶液液位。除盐水缓冲罐用于缓存除盐水，设置有浮球开关阀、静压式液位计，自动控制进水和实时监测液位。静态混合器用于稀释配比稀尿素溶液，并使浓尿素溶液与除盐水均匀混合，提供合适的还原剂质量。稀尿素溶液配比罐：用于缓存稀尿素溶液，其上设置有静压式液位计，实时监测溶液液位。输送泵用于还原剂――稀尿素溶液的输送，出口设置压力变送器，实时监测溶液管路压力。计量控制模块：由分配阀、流量计、调节阀、压力变送器组成，用于分配、调节、监测各喷射点投入的还原剂质量。备用输送泵用于工作输送泵故障时投入还原剂――稀尿素溶液的输送，维持系统的正常工作，还可以通过电磁阀的管路切换，对未投用喷枪管路进行除盐水清洗，防止尿素溶液结晶堵塞管路或喷嘴。喷枪：安装于锅炉炉墙喷射点，实现还原剂的雾化和喷射。PLC控制器、温度与压力仪表：用于控制各设备的运行和功能切换，保证还原剂的脱硝效果，实现系统的自动运行、稳定运行。NOx与NH₃检测仪表检测NOx的含量及氨逃逸，保证系统达到设计指标。

本实用新型的SNCR系统工作时：采用40～50%的尿素溶液做为还原剂原料，来自供应商的尿素溶液罐车通过卸车泵将40～50%的浓尿素溶液加注到40m³尿素溶液储罐内储存。然后用稀释泵将40-50%的尿素溶液输送至静态混合器中，同时由另外一个除盐水泵向静态混合器内输送一定比例的除盐水，通过静态混合器的混合作用将溶液浓度均匀稀释至5～10%（具体参数按脱硝工艺实际需求，稀释泵与除盐水泵均采用计量泵，计量泵具有在线可调定量功能）。稀释后的尿素溶液注入10m³尿素溶液配比罐内缓存，再由输送泵（多级离心泵）加压至4～6bar，通过计量分配模块调节后，分别输送至锅炉喷射点。喷射点选择在锅炉炉膛合适的反应温度窗口内，分三层将喷枪布置在喷射点炉墙上，在喷枪中尿素溶液经压缩空气雾化后喷入锅炉炉膛。均布于炉膛内的尿素与烟气中的NOx发生化学反应完成脱硝，系统根据锅炉的负荷改变、NOx含量实时调整每个喷枪喷射尿素溶液的质量。每台锅炉对应一台输送泵，每台输送泵供应18支喷枪，设置一台备用输送泵，每支喷枪配置一路雾化压缩空气。

设置除盐水清洗旁路，用于防止设备停用时尿素溶液结晶造成的管道、仪表、阀门及喷嘴堵塞，清洗泵与备用输送泵共用一台多级离心泵，通过电磁阀的通断可实现清洗与备用自动切换。设置溢流旁路对输送泵进行超压保护。

在炉膛和烟囱在线设置温度和压力仪表、NOx与NH₃检测仪表，实时监测烟气温度、氮氧化物含量及氨逃逸，根据焚烧炉的燃烧工况以及烟气中实时测量出的NOx含量，通过计量控制模块对每只喷枪喷射还原剂——尿素溶液的质量进行计量调节，以达到最佳喷射效果，实现高效还原烟气中的NOx，整个过程全部由自动化控制系统控制完成。

Claims (3)

1.一种选择性非催化还原法脱硝系统，包括卸车泵、尿素溶液储罐、除盐水缓存罐、静态混合器、稀尿素溶液配比罐、喷枪，其特征在于：所述卸车泵和尿素溶液储罐连接，所述尿素溶液储罐经浓尿素计量泵和静态混合器连接，除盐水缓存罐经除盐水计量泵也和静态混合器连接，静态混合器和稀尿素溶液配比罐连接，稀尿素溶液配比罐经输送泵或备用泵和计量控制模块连接，计量控制模块控制喷枪。

2.如权利要求1所述的选择性非催化还原法脱硝系统，其特征在于：还包括在锅炉炉膛和烟囱设置的温度仪表、NOx与NH₃检测仪表，检测结果送入PLC控制器。

3.如权利要求1或2所述的选择性非催化还原法脱硝系统，其特征在于：所述除盐水缓存罐还通过冲洗管路直接和备用泵连接。