CN208642342U - 一种烟气scr脱硝处理前的氨气稀释结构 - Google Patents

Abstract

一种烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构，SCR反应器的排气管与换热器的热源管路连通；环境空气进气管通过新风风机连通换热器的热交换腔进口，换热器的热交换腔出口通过稀释风机连通空气氨气混合器的第一输入口；空气氨气混合器的第二输入口与进氨管连通；空气氨气混合器的输出口与设置在SCR反应器进气管内的喷氨格栅连通。本结构有效保证了稀释后的氨气的初始温度，避免因为稀释后的氨气初始温度过低，在与烟气混合后使混合气体的温降过大，影响催化剂催化还原的效果，并且提高了烟气和稀释后的氨气的混合效率，避免了氨、液态水和三氧化硫形成铵盐堵塞催化剂微孔，无需配置额外的加热热源，能耗低，有效控制了烟气SCR脱硝处理的成本。

Description

一种烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构

技术领域

本实用新型涉及烟气SCR脱硝处理领域，尤其涉及一种烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构。

背景技术

随着能源消费的增长，大量石化燃料被消耗，导致氮氧化物的排放量不断增加，对环境造成极大的破坏，因此富氧条件下NOx的排放控制已成为目前环境脱硝催化剂和大气污染控制技术领域中的一个研究热点。

NOx作为空气中一种重要的污染物，是产生酸雨、光化学烟雾、臭氧层空洞的主要原因之一。近年来，环境恶化日益严重，全国大部分地区饱受雾霾侵扰，尤其是这两年，雾霾天数急剧增多，范围也急剧变广，对人们正常生活造成极大不便。因此，国家也相继制定颁发了相关政策及NOx排放标准，并严格执行，这就需要对烟气脱硝技术有更高的要求。

就目前而言，烟气脱硝一般采用SCR法(选择性催化还原法)，该法NOx脱出效率高且无二次污染，广泛应用于火电厂、锅炉以及钢铁等行业，其基本工艺原理是将稀释后的氨气与烟气混合后，利用氨对NOx的还原功能，在催化剂的作用下将NOx(主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N₂和水。

现有的SCR催化还原工艺，是直接利用环境空气稀释氨气，以降低氨气体积浓度、防止氨气爆炸。该稀释方式容易产生两个问题：一是稀释后的氨气在与烟气混合后，混合气体相对于烟气的温降很大，尤其在冬季时，温降约15～20℃，混合气体的温度甚至会低于后续的脱硝最佳催化反应温度，也不利于余热热回收蒸汽；二是稀释后的氨气通过喷氨格栅与烟气混合时，由于稀释后的氨气温度较低，扩散慢，因此烟气混合速率慢，并且会有液态水形成，约3％左右，混合气体中水份含量较大，易与氨气、液态水和三氧化硫形成铵盐堵塞催化剂微孔、不利于催化剂使用。

在电力行业中，由于排放烟气的温度较高，通常在350℃以上，因此即便直接利用环境空气稀释氨气，由于烟气所携带热能较高，在氨气与烟气混合的过程中，温降比较少，不会影响催化剂使用，上述两个问题并不严重。

但是在非电行业中，如焦化、烧结等，其排放烟气的温度低，通常在300℃以内，上述两个问题比较严重，会直接影响到SCR处理的效果，如果采用电加热方式加热稀释后的氨气，又会造成烟气处理成本高，能耗大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构，该结构将SCR脱硝处理后的烟气所携带的热量换热给环境空气预热，有效解决了上述两个问题，并且无需额外的加热结构，结构简单，改造方便，利于在现有SCR脱硝处理系统上的运用。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构，其特征在于：

SCR反应器的排气管与换热器的热源管路连通；

环境空气进气管通过新风风机连通换热器的热交换腔进口，换热器的热交换腔出口通过稀释风机连通空气氨气混合器的第一输入口；

空气氨气混合器的第二输入口与进氨管连通；空气氨气混合器的输出口与设置在SCR反应器进气管内的喷氨格栅连通。

环境空气经新风风机鼓风进入换热器内，并在那里与从SCR反应器排出的处理后的烟气换热升温至合适的温度后，再通过稀释风机鼓风，进入空气氨气混合器稀释氨气，经稀释后的氨气再通过喷氨格栅与烟气混合，该预热方式一方面可以有效保证稀释后的氨气的初始温度，避免因为稀释后的氨气初始温度过低，在与烟气混合后使混合气体的温降过大，影响催化剂催化还原的效果，另一方面，由于稀释后的氨气的初始温度具有一定的初始温度，在与烟气混合时，两者之间的温差相对较小，有利于稀释后的氨气通过喷氨格栅在烟气中的快速扩散，提高了混合效率，并且避免了混合后的氨气通过喷氨格栅后有液态水的形成，进而避免了氨、水和三氧化硫形成铵盐堵塞催化剂微孔。

进一步的，所述空气氨气混合器的第一输入口内设有温度传感器，温度传感器信号连接控制单元；进氨管内设有控制管道内氨气流量大小的进气调节阀，控制单元通过控制线路连接新风风机、稀释风机和进气调节阀；当控制单元接收到的温度传感器监测的空气氨气混合器的第一输入口内的空气温度小于/大于设定范围值时，控制单元减少/增大新风风机和稀释风机的输出功率，并相应减小/增大进气调节阀的开启程度，使空气氨气混合器的第一输入口内的空气温度恢复设定范围值内，并使空气氨气混合器的输出口输出的稀释后的氨气气体中，氨气体积浓度位于设范围值内。大多数情况下，烟气的流量是相对稳定的，因此定流量的环境空气在通过换热器后的温度值也在一个相对稳定的区间范围内，但是，当烟气的流量急剧变化时，有可能会导致定流量的环境空气在通过换热器后温升过高或者过低、超出了适合的温度区间(尤其是温度过低的情况)，这个时候就有必要同步增大或者减少稀释后的氨气流量以适应烟气的流量变化，一是稀释后的氨气保持适合的温度有利于催化还原的效果，二是适宜的稀释后的氨气流量有利于催化还原充分，而稀释后的氨气又是由加温后的环境空气和氨气两部分组成的，在调节稀释后的氨气的流量时，还需要将氨气在稀释后的氨气中的体积浓度控制在适度的范围内，以避免氨气体积浓度过高引起爆炸，综上所述，通过温度传感器监测加热后的环境空气温度并即时反馈给控制单元，控制单元相应调节环境空气和氨气流量，以使稀释后的氨气流量自动适应不同的烟气流量，并使预热空气温度位于合适的温度范围区间内，使稀释后的氨气体积浓度低于警戒值。

再进一步，所述空气氨气混合器的第一输入口内的空气温度设定范围值为70～90℃，优选为80℃左右，有利于稀释氨气后、催化剂催化还原的效果，同时经催化还原的烟气温降也不会太低，有利于下一道工序的持续进行。

再进一步，所述氨气体积浓度范围值为<5％，避免因为氨气体积浓度过高引过爆炸。

再进一步，极少数情况下，系统会因运行异常造成氨气流量过大，造成稀释后的氨气中，氨气体积浓度过高，存在爆炸隐患，为避免该情况发生，可以在空气氨气混合器的输出口内设置氨气浓度传感器，氨气浓度传感器信号连接控制单元；控制单元信号连接报警器；当空气氨气混合器的输出口内的稀释后的氨气气体中氨气体积浓度大于设定范围值时，控制单元信号控制报警器报警，并相应减小进气调节阀的开启程度和/或增大新风风机和稀释风机的输出功率，使空气氨气混合器的输出口输出的稀释后的氨气气体中，氨气体积浓度恢复到设范围值内。

进一步的，所述进气调节阀为气动调节阀，电动调节阀，液动调节阀或者其它具有流量调节功能、并且能够被控制单元远程控制的调节阀。

进一步的，所述换热器为列管式换热器，回转式换热器或者其它利于气体之间热交换的换热器。

进一步的，所述新风风机和稀释风机为罗茨鼓风机，侧流式风机，多级离心鼓风机或者其它能够不需要润滑、排出的气体不含油，流量的选择可通过选择转速(即输出功率)而达到需要等类似功能的风机。

进一步的，所述换热器数量为一个，或者串联的多个，可以通过多个换热器串联的结构增强SCR反应器排出的处理后的烟气与环境空气之间的换热效率，以确保换热后的环境空气温升至适宜范围内。

进一步的，所述环境空气进气管上设有能够反复拆卸清洁的过滤防尘网，对稀释空气起到过滤灰尘及杂质的作用，避免堵塞管路、影响催化还原的效果。

本实用新型的有益效果在于：

1、有效保证了稀释后的氨气的初始温度，避免因为稀释后的氨气初始温度过低，在与烟气混合后使混合气体的温降过大，影响催化剂催化还原的效果；

2、由于稀释后的氨气具有一定的初始温度，在与烟气混合时，两者之间的温差相对较小，有利于稀释后的氨气通过喷氨格栅在烟气中的快速扩散，提高了混合效率，并且避免了混合后的氨气通过喷氨格栅后有液态水的形成，进而避免了氨、液态水和三氧化硫形成铵盐堵塞催化剂微孔；

3、利用SCR脱硝处理后的烟气所携带的热量换热给环境空气预热，无需配置额外的加热热源，能耗低，有效控制了烟气SCR脱硝处理的成本；

4、结构简单，安装方便，造价及运行成本低廉，利于在现有SCR脱硝处理系统上的改造运用。

附图说明

图1为现有技术中氨气稀释结构的连接示意图

图2为本发明氨气稀释结构一种优选方案的连接示意图

图3为一种过滤防尘网与环境空气进气管的配合位置放大示意图

图1～3中：1为SCR反应器，2为换热器，3为新风风机，4为稀释风机，5为空气氨气混合器，6为进氨管，7为环境空气进气管，8为喷氨格栅，9为过滤防尘网，10为提手。

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所示现有技术中的氨气稀释结构，直接将环境空气进气管7和进氨管6接入空气氨气混合器5中用于稀释氨气、以降低氨气体积浓度，再将稀释后的氨气接入SCR反应器1进气管内的喷氨格栅8内，将稀释后的氨气与烟气混合后送入SCR反应器1，在催化剂的作用下将NOx选择性催化还原为N2和水。该稀释方式容易产生两个问题：一是稀释后的氨气在与烟气混合后，温降很大，尤其在冬季时，温降约15～20℃，在非电行业中，由于烟气本身温度也不高，混合气体的温度甚至会低于后续的脱硝最佳催化反应温度，不利于NOx的催化还原；二是稀释后的氨气通过喷氨格栅与烟气混合时，由于稀释后的氨气温度较低，扩散慢，因此烟气混合速率慢，并且会有液态水形成，约3％左右，混合气体中水份含量较大，易与氨气、水和三氧化硫形成铵盐堵塞催化剂微孔、不利于催化剂使用。

如图2所示的本发明氨气稀释结构，SCR反应器1的排气管与换热器2的热源管路连通；环境空气进气管7通过新风风机3连通换热器2的热交换腔进口，换热器2的热交换腔出口通过稀释风机4连通空气氨气混合器5的第一输入口；空气氨气混合器5的第二输入口与进氨管6连通；空气氨气混合器5的输出口与设置在SCR反应器1进气管内的喷氨格栅8连通。

此外，环境空气进气管7的进气端上还设有可以反复拆斜清洁的过滤防尘网9。如图3所示，环境空气进气管7顶部设有开口，顶部带提手10的过滤防尘网9从开口竖直插入环境空气进气管7内，对进入管内的环境空气起到过滤防尘的作用；过滤防尘网9顶部边框与环境空气进气管7顶部管壁平齐，起到密封作用，需要清洁更换过滤防尘网9的时候，利用提手10将其从环境空气进气管7拉出即可；此外，在环境空气进气管7顶部或者底部设置用于固定限位过滤防尘网9的横向限位槽，或者，环境空气进气管7两侧还可以设置用于固定限位过滤防尘网9的立式导向槽。

此外，空气氨气混合器5的第一输入口内设有温度传感器，温度传感器信号连接控制单元；进氨管6内设有控制管道内氨气流量大小的进气调节阀，控制单元通过控制线路连接新风风机3、稀释风机4和进气调节阀；当控制单元接收到的温度传感器监测的空气氨气混合器5的第一输入口内的空气温度小于/大于设定范围值时，控制单元减少/增大新风风机3和稀释风机4的输出功率，并相应减小/增大进气调节阀的开启程度，使空气氨气混合器5的第一输入口内的空气温度恢复设定范围值内，并使空气氨气混合器5的输出口输出的混合气体中，氨气体积浓度位于设范围值内。温度传感器监测加热后的环境空气温度并即时反馈给控制单元，控制单元相应调节环境空气和氨气流量，以自动适应不同的烟气流量，并使预热空气始终保持在合适的温度范围区间(如70～90℃)内，使稀释后的氨气体积浓度低于警戒值(如5％)。

最后，还可以在空气氨气混合器5的输出口内设置氨气浓度传感器，氨气浓度传感器信号连接控制单元；控制单元信号连接报警器；当空气氨气混合器5的输出口内的稀释后的氨气气体中氨气体积浓度大于设定范围值(如5％)时，控制单元信号控制报警器报警，并相应减小进气调节阀的开启程度和/或增大新风风机3和稀释风机4的输出功率，使空气氨气混合器5的输出口输出的稀释后的氨气气体中，氨气体积浓度恢复到设范围值内。

进气调节阀可以是气动调节阀，电动调节阀，液动调节阀，换热器2可以是列管式换热器或者回转式换热器，新风风机3和稀释风机4可以是罗茨鼓风机，侧流式风机或者多级离心鼓风机。

换热器2数量为一个，或者串联的多个，可以根据现场情况及环境空气需要的温升值具体选定。

Claims (10)

1.一种烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构，其特征在于：

SCR反应器(1)的排气管与换热器(2)的热源管路连通；

环境空气进气管(7)通过新风风机(3)连通换热器(2)的热交换腔进口，换热器(2)的热交换腔出口通过稀释风机(4)连通空气氨气混合器(5)的第一输入口；

空气氨气混合器(5)的第二输入口与进氨管(6)连通；空气氨气混合器(5)的输出口与设置在SCR反应器(1)进气管内的喷氨格栅(8)连通。

2.根据权利要求1所述的烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构，其特征在于：

所述空气氨气混合器(5)的第一输入口内设有温度传感器，温度传感器信号连接控制单元；

进氨管(6)内设有控制管道内氨气流量大小的进气调节阀，控制单元通过控制线路连接新风风机(3)、稀释风机(4)和进气调节阀；

当控制单元接收到的温度传感器监测的空气氨气混合器(5)的第一输入口内的空气温度小于/大于设定范围值时，控制单元减少/增大新风风机(3)和稀释风机(4)的输出功率，并相应减小/增大进气调节阀的开启程度。

3.根据权利要求2所述的烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构，其特征在于：所述空气氨气混合器(5)的第一输入口内的空气温度设定范围值为70～90℃。

4.根据权利要求2所述的烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构，其特征在于：所述氨气体积浓度范围值为<5％。

5.根据权利要求2所述的烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构，其特征在于：所述进气调节阀为气动调节阀，电动调节阀或液动调节阀。

6.根据权利要求2所述的烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构，其特征在于：所述空气氨气混合器(5)的输出口内设有氨气浓度传感器，氨气浓度传感器信号连接控制单元；控制单元信号连接报警器；当空气氨气混合器(5)的输出口内的稀释后的氨气气体中氨气体积浓度大于设定范围值时，控制单元信号控制报警器报警，并相应减小进气调节阀的开启程度和/或增大新风风机(3)和稀释风机(4)的输出功率。

7.根据权利要求1所述的烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构，其特征在于：所述换热器(2)为列管式换热器或者回转式换热器。

8.根据权利要求1所述的烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构，其特征在于：所述新风风机(3)和稀释风机(4)为罗茨鼓风机，侧流式风机或者多级离心鼓风机。

9.根据权利要求1所述的烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构，其特征在于：所述换热器(2)数量为一个，或者串联的多个。

10.根据权利要求1所述的烟气SCR脱硝处理前的氨气稀释结构，其特征在于：所述环境空气进气管(7)上设有能够反复拆卸清洁的过滤防尘网(9)。