CN209317408U - 一种烟气脱硝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种烟气脱硝装置，其包括依次连通设置的入口烟道、旋风分离器、尾部烟道、省煤器、催化剂和预热器，入口烟道的入口端与锅炉连通；尾部烟道包括依次设置的水平段和后竖直段，后竖直段与省煤器连通，且后竖直段内设有用于使烟气混合均匀的均混部。该烟气脱硝装置通过SNCR和SCR耦合脱硝，使氨气与氮氧化物能够均匀混合、提高脱硝效率、减少催化剂堵塞及省煤器的磨损进而降低成本。

Description

一种烟气脱硝装置

技术领域

本实用新型涉及锅炉烟气脱硝技术领域，具体涉及一种CFB锅炉用烟气脱硝装置。

背景技术

目前，我国对燃煤电厂烟气脱硝主要采用选择性催化还原脱硝技术或者是选择性非催化还原脱硝技术。选择性催化还原(SCR，selective catalyst reactive)烟气脱硝工艺原理是将氨气喷入含氮氧化物的烟气中，经过一定程度的混合后，氨气与氮氧化物在催化剂的作用下发生氧化还原反应使氮氧化物被还原为无害的氮气和水。选择性非催化还原(SNCR，selective non-catalytic reduction)烟气脱硝技术同样也是采用氨气或尿素作为还原剂在900～1150℃的高温下直接与氮氧化物发生氧化还原反应生成氮气、水等无害气体。

SCR和SNCR技术各有其优缺点，其中SCR技术具有可靠性好、脱硝效率高等优点，但其存在结构相对较复杂，前期投资大，后期维护运行成本高的缺点。SNCR烟气脱硝的优点为结构简单、投资成本低，但也存在氨氮混合均匀难度大，脱硝效率不高，氨逃逸率高的问题。

为了提高脱硝效率和节省投资运营成本，许多电厂综合两种脱硝技术的优点，采用SNCR和SCR耦合脱硝的方式对氮氧化物进行脱除。SNCR和SCR耦合脱硝系统结合了SNCR技术投资改造成本低、SCR技术脱硝效率高的特点克服了各自的缺陷。现有技术中，结合了SNCR和SCR技术联合脱硝的CFB锅炉用烟气脱硝装置，如图1所示，包括与锅炉01依次相连的旋风分离器02、尾部烟道04、省煤器06和空气预热器08。其中，旋风分离器02与尾部烟道04相连的管道内设有进行SNCR脱硝的第一层喷枪03，利用该区域的高温进行SNCR脱硝反应，尾部烟道04内设有用于SCR脱硝的第二层喷枪05，省煤器06与空气预热器08之间的管道内设有进行SCR脱硝的催化剂07。

上述方案虽然将SNCR和SCR耦合脱硝，但只是两种脱硝技术在工艺上的组合，烟气从旋风分离器02出来到尾部烟道04跨度大，导致氨气和氮氧化物在沿烟气流动方向的分布差异较大，氨氮混合效果差，而氮气和氮氧化物的混合不均容易导致氨气逃逸量大，逃逸的氨气将于烟气中的三氧化硫反应生成NH₄HSO₄粘附在催化剂表，使催化剂表面发生堵塞，降低催化剂的活性，缩短机组的运行周期，增加维护量，提高成本。

在惯性作用下分离器出口的气流还保持旋转状态，以致烟气在进入尾部烟道04时，流场均匀性非常差，这样的流场不利于氨气与氮氧化物的混合，影响脱硝效率，并且气流混乱容易造成省煤器04的换热不均和局部磨损，长期以来影响机组正常运行。

因此，如何通过SNCR和SCR耦合脱硝，使氨气与氮氧化物能够均匀混合、提高脱硝效率、减少催化剂堵塞及省煤器的磨损进而降低成本是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种烟气脱硝装置，通过SNCR和SCR耦合脱硝，使氨气与氮氧化物能够均匀混合、提高脱硝效率、减少催化剂堵塞及省煤器的磨损进而降低成本。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种烟气脱硝装置，其包括依次连通设置的入口烟道、旋风分离器、尾部烟道、省煤器、催化剂和预热器，所述入口烟道的入口端与锅炉连通；所述尾部烟道包括依次设置的水平段和后竖直段，所述后竖直段与所述省煤器连通，且所述后竖直段内设有用于使烟气混合均匀的均混部。

烟气由旋风分离器出来进入尾部烟道的水平段和后竖直段后，烟气流场分布不均，并且由于经过了转弯和变径，使得气流十分混乱，而当烟气经过位于后竖直段内的均混部后，通过均混部对烟气进行梳理，使得烟气中的氨气和氮氧化物得到了有效的混合，并可使得混乱的烟气流场分布均匀，烟气的速度和温度得到重新分布，在提高脱硝效率的同时可有效改善省煤器的换热效果，避免由于气流混乱造成的省煤器换热不均和局部磨损的情况，保持机组长期稳定的运行，经济性好。

另外，氨气和氮氧化物得到有效的混合，进而避免由于氨气和氮氧化物混合不均导致的氨气逃逸量大，逃逸的氨气与烟气中的三氧化硫反应生成NH₄HSO₄粘附在催化剂表面，使催化剂表面发生堵塞，降低催化剂的活性，缩短机组的运行周期。因此，该均混部的设置可提高机组的运行周期，减少维护量，降低成本。

可选地，所述均混部包括混流件，所述混流件包括多排并列设置的混流单元，各所述混流单元分别由两个多孔板呈第一夹角固定组成，各所述多孔板均匀设有多个通孔，所述混流单元的横截面呈V型结构。

可选地，所述均混部还包括均流件，所述均流件包括多排间隔设置的均流单元，各所述均流单元分别包括支撑杆和沿所述支撑杆的长度方向间隔设置的多组叶片组件，各所述叶片组件分别包括两个呈第二夹角设置的叶片，且所述叶片组件的开口向气流下游方向设置。

可选地，所述混流件设于所述均流件和所述省煤器之间。

可选地，各所述混流单元间隔并列设置，且所述支撑杆的长度方向与所述混流单元的长度方向垂直。

可选地，所述竖直段内还包括整流格栅，所述整流格栅位于所述省煤器和所述催化剂之间。

可选地，还包括第一喷枪，所述第一喷枪设于所述入口烟道的内侧。

可选地，所述入口烟道的高度为H1，所述第一喷枪的数量为三个，且三个所述第一喷枪的设置位置分别为由所述入口烟道的顶端向下0.1H1～0.2H1之间、0.4H1～0.5H1之间，以及0.6H1～0.7H1之间。

可选地，还包括第二喷枪，所述尾部烟道还包括连接于旋风分离器和水平段之间的前竖直段，所述第二喷枪设于所述前竖直段靠近所述旋风分离器出口端的一侧。

可选地，所述第二喷枪的数量为两个或三个，且各所述第二喷枪沿所述前竖直段的周向均匀设置。

附图说明

图1是现有技术中的烟气脱硝装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例所提供的烟气脱硝装置的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2中均混部的结构示意图；

图5是图4中均流件的俯视图；

图6是图4中混流件的结构示意图；

图7是图2中整流格栅的结构示意图；

图8是设有两个第二喷枪时的布置图；

图9是设有三个第二喷枪时的布置图。

附图1中，附图标记说明如下：

01-锅炉；02-旋风分离器；03-第一层喷枪；04-尾部烟道；05-第二层喷枪；06-省煤器；07-催化剂；08-空气预热器；

附图2-9中，附图标记说明如下：

1-锅炉；2-入口烟道；3-旋风分离器；41-前竖直段，42-水平段，43-后竖直段；5-省煤器；6-催化剂；7-预热器；8-混流件，81-混流单元，82-多孔板，α-第一夹角；9-均流件，91-均流单元，92-支撑杆，93-叶片，β-第二夹角；10-整流格栅；11-第一喷枪；12-第二喷枪。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图2-9，图2是本实用新型实施例所提供的烟气脱硝装置的结构示意图；图3是图2的俯视图；图4是图2中均混部的结构示意图；图5是图4中均流件的俯视图；图6是图4中混流件的结构示意图；图7是图2中整流格栅的结构示意图；图8是设有两个第二喷枪时的布置图；图9是设有三个第二喷枪时的布置图。

本实用新型实施例提供了一种烟气脱硝装置，用于CFB锅炉(循环流化床锅炉)，如图1所示，该烟气脱硝装置包括依次连通设置的入口烟道2、旋风分离器3、尾部烟道、省煤器5、催化剂6和预热器7，入口烟道2的入口端与锅炉1(CFB锅炉的炉膛)连通；其中，尾部烟道包括依次设置的水平段42和后竖直段43，后竖直段43与省煤器5连通，且后竖直段43内设有用于使烟气混合均匀的均混部。

烟气由旋风分离器3出来进入尾部烟道的水平段42和后竖直段43后，烟气流场分布不均，并且由于经过了转弯和变径，使得气流十分混乱，而当烟气经过位于后竖直段43内的均混部后，通过均混部对烟气进行梳理，使得烟气中的氨气和氮氧化物得到了有效的混合，并可使得混乱的烟气流场分布均匀，烟气的速度和温度得到重新分布，在提高脱硝效率的同时可有效改善省煤器5的换热效果，避免由于气流混乱造成的省煤器5换热不均和局部磨损的情况，保持机组长期稳定的运行，经济性好。

另外，氨气和氮氧化物得到有效的混合，进而避免由于氨气和氮氧化物混合不均导致的氨气逃逸量大，逃逸的氨气与烟气中的三氧化硫反应生成NH₄HSO₄粘附在催化剂6表面，使催化剂6表面发生堵塞，降低催化剂6的活性，缩短机组的运行周期。因此，该均混部的设置可提高机组的运行周期，减少维护量，降低成本。

在上述实施例中，均混部包括混流件8，混流件8包括多排并列设置且依次连接的混流单元81，各混流单元81分别由两个多孔板82呈第一夹角α固定组成，混流单元81的横截面呈V型结构。具体的，如图4和图5所示，每个混流单元81包括两个多孔板82，多孔板82均匀设有多排通孔，两个多孔板82的一侧固定并形成第一夹角α(即两个混流板所成的V型结构的夹角)。

该混流件8的各混流单元81沿其长度方向的两端分别与后竖直烟道的内壁焊接固定，当烟气经过设有通孔的混流件8后，通孔后会形成射流，强化湍流作用，可促进烟气中氨气与氮氧化物得到了更有效的混合，气流分部更加均匀，烟气进入省煤器5前的温度分布也能满足其相对标准偏差要求。

当然，本实施例汇中的混流件8还可以是一整块均匀设有通孔的多孔板82，而将混流件8设置为多个横截面呈V字型设置的混流单元81，可在促进烟气混合的同时，还对烟气有整流的效果，从而将不均匀的烟气速度和温度得到重新分布，改善省煤器5的换热效果。

另外，本实施例中的各组混流单元81可依次连接也可以均匀间隔排布，在此不做具体要求。

在上述实施例中，均混部包括均流件9，均流件9包括多排间隔设置的均流单元91，各均流单元91分别包括支撑杆92和沿支撑杆92的长度方向间隔设置的多组叶片组件，各叶片组件分别包括两个呈第二夹角β设置的叶片93，且叶片组件的开口向气流下游方向设置。具体的如图4和图6所示，多组叶片组件沿支撑杆92的长度方向间隔设置，各叶片组件的两个叶片93呈V字型设置，并且两个叶片93之间具有第二夹角β(两个叶片93所形成的V字型的夹角)。

从水平段42进入后竖直段43内的烟气速度和温度分布都不均匀，均流件9的设置对烟气具有扩散和整流作用，使得不均匀的烟气速度和温度得到重新分布，改善省煤器5的换热效果。氨气与含氮氧化物的烟气经过叶片93后，形成强烈混合作用，从而强化了氨气和氮氧化物的混合效果。

在上述实施例中，混流件8设于均流件9和省煤器5之间，也就是说，烟气进入后竖直段43内后，先经过均流件9均流，使烟气的速度和温度重新分布后，再经过混流件8混流，以强化氨气和氮氧化物的混合，可以使SCR脱硝催化剂6入口温度偏差小于±15℃，氨氮摩尔比相对标准偏差小于5％，能够满足脱硝设备安全稳定高效运行的要求。

在上述实施例中，如图4所示，各混流单元81间隔并列设置，且支撑杆92的长度方向与混流单元81的长度方向垂直。此种相互垂直的设置方案可避免烟气依次穿过两个均流单元91之间的空隙后直接穿过两个混流单元81之间的空隙至省煤器5，无法达到均匀混合的效果。同时，将各混流单元81间隔并列设置后，各混流单元81还可对烟气起到扩散和整流的作用，进而减小均流件9的均流压力。

也就是说，本实施例中的混流件8也有均流效果，均流件9也有混流效果，二者相辅相成，共同作用可有效使得不均匀的烟气变得更加均匀，提升省煤器5的换热效果，同时还可使得氨气与含有氮氧化物的烟气混合更为均匀，提升脱硝效率。

在上述实施例中，第一夹角α和第二夹角β均为45°～90°，具体可根据现场烟道来定，第一夹角α和第二夹角β的角度可以相同也可以不同，在此不做限制。当然，第一夹角α和第二夹角β也可以设置为其它角度，如小于45°或大于90°，而将夹角设于45°～90°之间，相对于较大的夹角来说，不易使叶片93的表面积灰，相对于较小的夹角来说，易于提高整流效果。具体的角度可根据现场烟道来定。

进一步的，本实施例中，混流件8的通孔孔径为30mm～50mm，开孔率在40％～60％之间，通孔可以是圆孔也可以是方孔，在此不做限制。另外，如图6所示，均流件9的各叶片组件按间距L沿支撑杆92的长度方向设置，其中L优选为500mm～1000mm之间，保证均流效果。当然，L还可以设为其它值，在此不做具体限制。

在上述实施例中，如图2和图7所示，竖直段内还包括整流格栅10，整流格栅10位于省煤器5和催化剂6之间。整流格栅10的设置使得经过省煤器5换热后的烟气进行强制整流作用，将烟气进入整流格栅10前的水平方向的速度减小或消除，将烟气调整为竖直向下流动，避免烟气进入催化剂6时入射角度过大冲刷催化剂6的表面，从而延长催化剂6的使用寿命。

在上述实施例中，该烟气脱硝装置还包括用于向烟道内喷射还原剂(氨)的第一喷枪11，该第一喷枪11设于入口烟道2的内侧，如图3所示，如此布置可使得通过该第一喷枪11喷入的还原剂气化后可沿着烟气流动方向与含氮氧化物的高温烟气一起进入旋风分离器3内，由于旋风分离器3内烟气扰动强烈，能促使喷射进入的还原剂与烟气均匀混合，并进行SNCR(selective non-catalytic reduction，选择性非催化还原)脱硝反应，脱除部分氮氧化物。

进一步的，因过滤到旋风分离器3的水平烟道内气流分布不均，烟气主要集中在入口烟道2的上半部分，因此，为了提高还原剂的使用效率，在入口烟道2的竖直方向按一定比例布置若干只第一喷枪11。具体的，如图2所示，以设有三只第一喷枪11为例，入口烟道2的总高度为H1，(该入口烟道2水平设置，此时，该入口烟道2的总高度H1即为入口烟道2的直径)，第一个第一喷枪11设于由入口烟道2的顶端向下0.1H1～0.2H1之间，第二个第一喷枪11设于由入口烟道2的顶端向下0.4H1～0.5H1之间，第三个第一喷枪11设于由入口烟道2的顶端向下0.6H1～0.7H1之间。可以看出，三个第一喷枪11偏向入口烟道2的上部设置，以配合入口烟道2内的气流分布。

当然，本实施例中，还可以将第一喷枪11设置为两个或三个以上，并且对各第一喷枪11的设置位置也不做具体要求，而将第一喷枪11的数量设为三个，并沿入口烟道2的高度方向间隔布置，可使得通过第一喷枪11喷入的还原剂能够充分与内部烟气中的氮氧化物混合，进而提升脱销效率。

在上述实施例中，该烟气脱硝装置还包括用于向烟道内喷射还原剂(氨)的第二喷枪12，尾部烟道还包括连接于旋风分离器3和水平段42之间的前竖直段41，也就是说，如图2所示，尾部烟道包括依次连接于旋风分离器3和省煤器5之间的前竖直段41、水平段42和后竖直段43，第二喷枪12设于该前竖直段41内。

具体的，该第二喷枪12沿周向均匀设于前竖直段41靠近旋风分离器3出口的一侧，烟气在此位置仍保持旋流状态，第二喷枪12在此处向前竖直段41内喷射还原剂(氨)，可使得与烟气混合的更加充分，且该第二喷枪12的设置位置距催化剂6较长，有足够的时间和距离使氨氮混合更均匀，便于进行SCR(selective catalyst reactive选择性催化还原)脱硝反应。

进一步的，该第二喷枪12到旋风分离器3的距离为H2，H2优选为0.5m～1.0m之间，预留出H2的距离可方便现场安装第二喷枪12，并且相对于较大的距离H2来说，有利于使氨氮充分混合。

在上述实施例中，对于第二喷枪12的数量不做具体限定，本实施例中，第二喷枪12的数量为两个或三个，并且，各第二喷枪12沿前竖直段41的周向均匀间隔设置，当第二喷枪12的数量为两个时，两个第二喷枪12沿尾部烟道的前竖直段41的径向相对设置并呈180°，如图9所示，当第二喷枪12的数量为三个时，相邻两个第二喷枪12之间的夹角为120°，以使喷入烟道内的还原剂更均匀。当然，本实施例中，还可以将第二喷枪12的数量设置为四个或更多个，而两个或三个第二喷枪12在可满足提供足够的还原剂(氨)的前提下，简化整体结构。

第二喷枪12到省煤器5前的高温烟气段(尾部烟道)内，氨氮直接发生氧化还原反应，脱除部分氮氧化物，而未反应的氨气和氮氧化物则随烟气经过均混部的作用后，使得氨气与氮氧化物混合的更为均匀，并在经过省煤器5换热、整流格栅10整流后，在催化剂6的作用下发生氧化还原反应，生成氮气和水。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种烟气脱硝装置，其特征在于，包括依次连通设置的入口烟道(2)、旋风分离器(3)、尾部烟道、省煤器(5)、催化剂(6)和预热器(7)，所述入口烟道(2)的入口端与锅炉(1)连通；

所述尾部烟道包括依次设置的水平段(42)和后竖直段(43)，所述后竖直段(43)与所述省煤器(5)连通，且所述后竖直段(43)内设有用于使烟气混合均匀的均混部。

2.根据权利要求1所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述均混部包括混流件(8)，所述混流件(8)包括多排并列设置的混流单元(81)，各所述混流单元(81)分别由两个多孔板(82)呈第一夹角度固定组成，各所述多孔板(82)均匀设有多个通孔，所述混流单元(81)的横截面呈V型结构。

3.根据权利要求2所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述均混部还包括均流件(9)，所述均流件(9)包括多排间隔设置的均流单元(91)，各所述均流单元(91)分别包括支撑杆(92)和沿所述支撑杆(92)的长度方向间隔设置的多组叶片组件，各所述叶片组件分别包括两个呈第二夹角设置的叶片(93)，且所述叶片组件的开口向气流下游方向设置。

4.根据权利要求3所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述混流件(8)设于所述均流件(9)和所述省煤器(5)之间。

5.根据权利要求3所述的烟气脱硝装置，其特征在于，各所述混流单元(81)间隔并列设置，且所述支撑杆(92)的长度方向与所述混流单元(81)的长度方向垂直。

6.根据权利要求1-5任一项所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述竖直段内还包括整流格栅(10)，所述整流格栅(10)位于所述省煤器(5)和所述催化剂(6)之间。

7.根据权利要求1-5任一项所述的烟气脱硝装置，其特征在于，还包括第一喷枪(11)，所述第一喷枪(11)设于所述入口烟道(2)的内侧。

8.根据权利要求7所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述入口烟道(2)的高度为H1，所述第一喷枪(11)的数量为三个，且三个所述第一喷枪(11)的设置位置分别为由所述入口烟道(2)的顶端向下0.1H1～0.2H1之间、0.4H1～0.5H1之间，以及0.6H1～0.7H1之间。

9.根据权利要求1-5任一项所述的烟气脱硝装置，其特征在于，还包括第二喷枪(12)，所述尾部烟道还包括连接于旋风分离器(3)和水平段(42)之间的前竖直段(41)，所述第二喷枪(12)设于所述前竖直段(41)靠近所述旋风分离器(3)出口端的一侧。

10.根据权利要求9所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述第二喷枪(12)的数量为两个或三个，且各所述第二喷枪(12)沿所述前竖直段(41)的周向均匀设置。