CN208660826U - 一种喷氨优化的高效脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种喷氨优化的高效脱硝系统，包括烟气传输系统、脱硝反应系统，以及监控系统；其中所述烟气传输系统包括烟气传输管道，以及在该烟气传输管道内沿烟气传输方向设置的喷氨格栅、旋流混合装置；旋流混合装置包括圆筒状的旋流烟道及沿所述旋流烟道圆周方向设置的旋流叶片，所述旋流叶片的内缘与所述旋流烟道的内壁固定、且与所述旋流烟道的母线呈5～15°夹角，外缘沿烟气传输方向向所述旋流烟道的轴线方向呈弧形延伸；所述脱硝反应系统包括脱硝塔和在所述脱硝塔内设置的催化剂层。本实用新型将使氨的喷入量更精确合理，并使氨气与氮氧化物能够充分混合，最大程度地减少氨气逃逸及其引起的各种问题。

Description

一种喷氨优化的高效脱硝系统

技术领域

本实用新型属于烟气脱硝技术领域，特别涉及一种喷氨优化的高效脱硝系统。

背景技术

大部分火电厂采用SCR脱硝工艺，该工艺的核心是在合理的氨氮摩尔比下，将氨气与氮氧化物在混合后，经过催化剂的催化作用来完成反应，生成氮气与水。烟气在脱硝系统中会经过喷氨、混合、导流等几个环节才能到达催化剂，加之锅炉负荷、燃煤量、送风量及燃烧器投运方式等不稳定因素，很难将入口流场和出口流场进行对应。并且，现有喷氨装置对氨的喷入量计算量不精确，负荷适应性差，氮氧化物浓度波动较大时尤其不适用。而从喷氨到烟气传输到催化剂的过程中，由于现有的氨气与氮氧化物混合及导流装置难以保证二者完全混合，在接触催化剂后则不能完全进行反应，喷入的氨就会造成浪费，形成氨逃逸。另外，催化剂层中的催化剂活性也并不能保证均一，存在不能使氨完全反应的可能，进一步导致氨逃逸。过量逃逸的氨气能够与三氧化硫反应生成硫酸氢。硫酸氢铵因其特殊物理性质，极易吸附并粘结在空预器换热元件上，常规的蒸汽吹灰和激波吹灰、在线高压水冲洗都难以去除。硫酸氢铵还会对空预器产生堵塞、腐蚀，并进一步影响下游的除尘器和脱硫。过量的氨逃逸不仅仅是脱硝系统本身的浪费，还是造成下游设备不能够稳定运行的原因之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种喷氨优化的高效脱硝系统，旨在解决目前氨气与氮氧化物混合不充分、氨气逃逸造成的附着空预器热元件、产生堵塞、腐蚀、影响除尘器和脱硫的问题，具有提升氨氮混合效果、减少氨逃逸量的特点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种喷氨优化的高效脱硝系统，包括烟气传输系统、脱硝反应系统，以及监控系统；其中所述烟气传输系统包括烟气传输管道，以及在所述烟气传输管道内沿烟气传输方向设置的喷氨格栅、旋流混合装置；所述旋流混合装置包括圆筒状的旋流烟道及沿所述旋流烟道圆周方向设置的旋流叶片，所述旋流叶片的内缘与所述旋流烟道的内壁固定、且与所述旋流烟道的母线呈5～15°夹角，所述旋流叶片的外缘沿烟气传输方向向所述旋流烟道的轴线方向呈弧形延伸；所述脱硝反应系统包括脱硝塔和在所述脱硝塔内设置的催化剂层。

进一步地，所述旋流叶片外缘的起始端与所述旋流烟道的内壁贴合、末端至所述旋流烟道内壁的最近距离是所述旋流烟道半径的0.1～0.6倍。起始端即为靠近烟气进入旋流烟道的进气端的一端，末端即为沿烟气传输方向的外缘尾端。

进一步地，所述旋流叶片沿烟气流通方向间隔设置有1～3组，且每组旋流叶片沿所述旋流烟道内壁的圆周方向均布3～4片，每组旋流叶片设置相同的片数。

进一步地，2～7个所旋流烟道平行、并排设置为一簇，并平行于烟气传输方向设置在所述烟气传输管道内。

进一步地，在所述烟气传输管道内设置1～3簇旋流烟道。

进一步地，所述旋流烟道长度为内径的2～3倍；所述旋流叶片的外缘与内缘长度分别为所述旋流烟道内径的0.8～1.2倍。

进一步地，所述监控系统包括入口监测器、出口监测器、控制器；所述入口监测器设于所述烟气传输管道的入口，用于监测氮氧化物浓度；所述出口监测器设于所述脱硝塔的出口，用于监测氨浓度；所述入口监测器和所述出口监测器的输出端接所述控制器的输入端，所述控制器的输出端接所述喷氨格栅的控制端。

进一步地，所述入口监测器和/或所述出口监测器为网格式监测器；和/或所述喷氨格栅各支管的调节门为气动调节门。

进一步地，所述烟气传输系统的出口处还设有均布板；和/或所述脱硝塔外侧还设有吹灰器。

进一步地，所述催化剂层有1～3个。

本实用新型提供的喷氨优化的高效脱硝系统的有益效果在于：本实用新型所采用的旋流混合装置利用烟气流动特性及本身动能，经旋流作用后自动形成旋流态，能够大幅提升混合效果。经过该旋流混合装置后，氨气与氮氧化物能够充分混合，从而进行混合烟气与催化剂的反应，最大程度地减少氨气逃逸及其引起的各种问题。同时，本实用新型设有监控系统，能够对本系统内的烟气和反应状况进行监测和控制，有利于调整参数，使喷氨量更合理、氨气逃逸更少。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例中喷氨格栅的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中旋流混合装置结构示意图。

1烟气传输系统

10烟气传输管道

11喷氨格栅

111稀释风机 112供氨调门 113氨/空气混合器

12旋流混合装置

121旋流烟道 122旋流叶片

1211旋流烟道进气端 1221外缘 1222内缘

13均布板

2脱硝反应系统

20脱硝塔 21催化剂层 22吹灰器

3监控系统

31入口监测器 32出口监测器 33控制器

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1、图2和图3，现对本实用新型提供的喷氨优化的高效脱硝系统进行说明。所述喷氨优化的高效脱硝系统烟气传输系统1、脱硝反应系统2，以及监控系统；其中烟气传输系统1包括烟气传输管道10，以及在烟气传输管道10内沿烟气传输方向设置的喷氨格栅11、旋流混合装置12；旋流混合装置12包括圆筒状的旋流烟道121及沿旋流烟道121圆周方向设置的旋流叶片122，旋流叶片122的内缘1222与旋流烟道121的内壁固定，且与旋流烟道121的母线呈5～15°夹角；旋流叶片122的外缘1221沿烟气传输方向向旋流烟道121的轴线方向呈弧形延伸；脱硝反应系统2包括脱硝塔20和在脱硝塔20内设置的催化剂层21。

本实用新型所采用的旋流混合装置12利用烟气流动特性及本身动能，经旋流作用后自动形成旋流态，能够大幅提升混合效果。经过该旋流混合装置12 后，氨气与氮氧化物能够充分混合，从而进行混合烟气与催化剂的反应，最大程度地减少氨气逃逸及其引起的各种问题。同时，本实用新型设有监控系统，能够对本系统内的烟气和反应状况进行监测和控制，有利于调整参数，使喷氨量更合理、氨气逃逸更少。

旋流叶片122的外缘1221的起始端与旋流烟道121的内壁贴合、末端至旋流烟道121内壁的最近距离是旋流烟道121半径的0.1～0.6倍。起始端即为靠近烟气进入旋流烟道121的进气端1211的一端，末端即为沿烟气传输方向的外缘1221尾端。旋流叶片122与旋流烟道121内壁的布置方式既能够减少烟气旋流过程中的阻力，又能够对烟气流向起到明显的旋流作用，并防止烟气中烟尘颗粒对旋流叶片122的冲刷磨损。

旋流叶片122沿烟气流通方向间隔设置有2组，每组沿旋流烟道121内壁的圆周方向均布3片。利用多组旋流叶片，能够使烟气在第一组生成旋流状态之后，在后续旋流叶片组中增大旋流效果。

3个旋流烟道121平行、并排设置为一簇，并平行于烟气传输方向设置于烟气传输管道10内。在烟气传输管道10内设置2簇旋流烟道121。该设置能够对烟气进行充分的旋流、混合。

旋流烟道121长度为内径的2.5倍；旋流叶片122的外缘1221与内缘1222 长度均为旋流烟道内径的1倍。

监控系统包括入口监测器31、出口监测器32、控制器33；入口监测器31 设于烟气传输管道10的入口，用于监测氮氧化物浓度；出口监测器32设于脱硝塔20的出口，用于监测氨浓度；入口监测器31和出口监测器32的输出端接控制器33的输入端，控制器33的输出端接喷氨格栅11的输入端。入口监测器 31、出口监测器32将烟气传输管道入口处的断面氮氧化物浓度、脱硝塔出口处的氨浓度及时反馈至控制器33，再由控制器33对喷氨格栅11进行精准调整，能够将本脱硝系统的氨氮摩尔比控制在最合理的范围内，使氨的喷入量更精确合理，从而减少过量氨的逃逸。

入口监测器31和出口监测器32为网格式监测器，网格式监测能够对不同区域的氮氧化物与氨进行监测，将监测结果反馈至控制器33，使控制器33对喷氨格栅11实时调节，从而实现喷氨的优化效果。喷氨格栅11各支管为气动调节门，可在0-100％开度之间调节，100％开度时能够满足系统最大氮氧化物浓度时所需喷氨量。

烟气传输系统1的出口处还设有均布板13，使氮氧化物与氨气的混合气体更均匀地进入脱硝塔20，使反应更完全。脱硝塔20外侧还设有吹灰器22，及时清除逃逸氨与三氧化硫反应生成的硫酸铵，尽可能地减少硫酸铵在设备外部的附着。

催化剂层21有2个，氮氧化物与氨气的混合气体经第一个催化剂层后，未参与反应的混合气体能够经第二个催化剂层21再次与催化剂反应，使反应更加完全。

本实用新型解决其技术问题所采用的操作流程是：

1、根据烟气中氮氧化物的含量经验值对控制器33进行预设：将锅炉负荷、燃煤量、入口出氮氧化合物含量等参数作为前馈信息，通过前期记录大量的不同负荷点的前馈信息录入软件系统，并根据录入信息模拟不同负荷下入口的氮氧化合物浓度值，找出入口氮氧化合物与前馈信息的基本规律录入软件系统。出口氮氧化合物与氨的监测结果与自动调门的开度形成对应信息，确定调门对不同区域氮氧化合物与氨的线性关系，将此特性录入软件计算系统。软件系统根据上述数据建立入口监测器31的氮氧化合物浓度、出口监测器32氨逃逸量与喷氨格栅11喷氨量的对应关系，计算出降低氨逃逸量的最佳调整方式，以便在新的数据导入控制器33的软件系统时能够实现快速反馈，对喷氨格栅11快速控制；

2、氨区制备的氨气通过供氨调门112与经稀释风机111进入管道的空气在氨/空气混合器113中进行混合，之后在喷氨格栅11等待喷射；将待脱硝的烟气通入本喷氨优化的高效脱硝系统，入口监测器31采取红外激光器分析仪对烟气中的氮氧化物进行监测后，将监测结果传递至控制器33，控制器33中的软件系统将根据监测结果对喷氨格栅11各支管的气动调节门进行调节，使氨与含有氮氧化物的烟气形成混合烟气，共同进入旋流烟道121；

3、在第一组旋流叶片122的旋流作用下，混合烟气形成初级旋流，再经过第二组旋流叶片122的旋流作用来再次加强旋流效果，使混合烟气混合更加均匀；

4、混合后的烟气经均布板13进入脱硝塔20，在催化剂层21中催化剂的作用下发生脱销反应：4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O，6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O；

5、经脱硝后的烟气经出口监测器32的监测，得出逃逸氨的含量，该监测结果传递至控制器33，控制器33对喷氨格栅11进行调节，将逃逸氨的量降至最低；

6、极少量未反应的氨气进入空预器等后续设备，吹灰器22对设备外层进行除尘吹灰，减少逃逸氨与三氧化硫反应生成的硫酸氢铵在设备上的沉积。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种喷氨优化的高效脱硝系统，其特征在于，所述高效脱硝系统包括烟气传输系统、脱硝反应系统，以及监控系统；

其中所述烟气传输系统包括烟气传输管道，以及在所述烟气传输管道内沿烟气传输方向设置的喷氨格栅、旋流混合装置；

所述旋流混合装置包括圆筒状的旋流烟道及沿所述旋流烟道圆周方向设置的旋流叶片，所述旋流叶片的内缘与所述旋流烟道的内壁固定、且与所述旋流烟道的母线呈5～15°夹角，所述旋流叶片的外缘沿烟气传输方向向所述旋流烟道的轴线方向呈弧形延伸；

所述脱硝反应系统包括脱硝塔和在所述脱硝塔内设置的催化剂层。

2.如权利要求1所述的喷氨优化的高效脱硝系统，其特征在于：所述旋流叶片外缘的起始端与所述旋流烟道的内壁贴合、末端至所述旋流烟道内壁的最近距离是所述旋流烟道半径的0.1～0.6倍。

3.如权利要求2所述的喷氨优化的高效脱硝系统，其特征在于：所述旋流叶片沿烟气流通方向间隔设置有1～3组，且每组旋流叶片沿所述旋流烟道内壁的圆周方向均布3～4片，每组旋流叶片设置相同的片数。

4.如权利要求1-3任一项所述的喷氨优化的高效脱硝系统，其特征在于：2～7个所旋流烟道平行、并排设置为一簇，并平行于烟气传输方向设置在所述烟气传输管道内。

5.如权利要求4所述的喷氨优化的高效脱硝系统，其特征在于：在所述烟气传输管道内设置1～3簇旋流烟道。

6.如权利要求2所述的喷氨优化的高效脱硝系统，其特征在于：所述旋流烟道长度为所述旋流烟道内径的2～3倍；

所述旋流叶片的外缘与内缘长度分别为所述旋流烟道内径的0.8～1.2倍。

7.如权利要求1所述的喷氨优化的高效脱硝系统，其特征在于：所述监控系统包括入口监测器、出口监测器、控制器；

所述入口监测器设于所述烟气传输管道的入口，用于监测氮氧化物浓度；

所述出口监测器设于所述脱硝塔的出口，用于监测氨浓度；

所述入口监测器和所述出口监测器的输出端接所述控制器的输入端，所述控制器的输出端接所述喷氨格栅的控制端。

8.如权利要求7所述的喷氨优化的高效脱硝系统，其特征在于：所述入口监测器和/或所述出口监测器为网格式监测器；和/或

所述喷氨格栅各支管的调节门为气动调节门。

9.如权利要求1所述的喷氨优化的高效脱硝系统，其特征在于：所述烟气传输系统的出口处还设有均布板；和/或

所述脱硝塔外侧还设有吹灰器。

10.如权利要求1所述的喷氨优化的高效脱硝系统，其特征在于：所述催化剂层有1～3个。