CN209985211U - 一种选择性催化还原脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属燃煤电厂领域，特别是一种选择性催化还原脱硝系统。包括：燃煤锅炉：尾部设置有过热器和再热器；催化反应器：内部设置有催化剂层；电除尘子系统；脱硫子系统；还原气体喷射子系统：设置有多个喷嘴，其中一个喷嘴设置在过热器和再热器附近，向过热器和再热器的位置喷射气体；其中一个喷嘴设置在靠近燃煤锅炉的高温尾部烟道附近，向此处喷射气体；还有一个喷嘴设置在靠近催化反应器的高温尾部烟道附近，向此处的高温尾部烟道喷射还原气体。本申请的系统利用天然气、煤层气或煤气通过氧化还原反应大幅降低火电厂烟气中的氮氧化物含量，达到脱硝的目的；避免了氨逃逸，不会造成空预器的堵塞，且避免了二次环境污染。
Description
技术领域
本实用新型属于燃煤锅炉和燃煤电厂环保领域，特别是一种选择性催化还原脱硝系统。
背景技术
目前燃煤火力发电厂锅炉脱硝系统的典型工艺为以尿素或氨气类还原剂为主的选择性催化还原脱硝工艺(SCR)或选择性非催化还原(SNCR)脱硝工艺，特别是还原剂以尿素和液氨为主的选择性催化还原脱硝工艺(SCR)目前应用广泛。
但由于燃煤锅炉氮氧化物排放标准限值的不断降低，喷氨量也随之增加，继而造成脱硝后的氨逃逸大幅增加，从而造成尾部烟气中的氨含量增加造成了二次环境污染；同时由于氨逃逸的增加，氨和三氧化硫生成亚硫酸铵，亚硫酸铵和粉尘生成胶状物，黏附在空预器的内表面，造成了空预器的堵塞几率增加，空预器运行差压，上升明显，严重影响火电燃煤机组的运行可靠性和长周期运行能力，造成了能耗的增加。
综上，现有的喷氨式脱硝方式，存在诸多问题。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题在于提供一种选择性催化还原脱硝系统。
实现本实用新型目的的技术解决方案为：
一种选择性催化还原脱硝系统，所述系统包括：
燃煤锅炉：尾部设置有过热器和再热器；
催化反应器：内部设置有催化剂层，用于脱硝，所述燃煤锅炉通过高温尾部烟道与催化反应器的进气口相连；
电除尘子系统：设置在催化反应器后；
脱硫子系统：设置在电除尘子系统后；
还原气体喷射子系统：提供还原气体，设置有多个喷嘴，其中一个喷嘴设置在燃煤锅炉的过热器和再热器附近，向过热器和再热器的位置喷射还原气体；其中一个喷嘴设置在靠近燃煤锅炉的高温尾部烟道附近，向此处的高温尾部烟道喷射还原气体；还有一个喷嘴设置在靠近催化反应器的高温尾部烟道附近，向此处的高温尾部烟道喷射还原气体。
进一步地，所述系统还包括空预器子系统，空气通过空预器子系统进入燃煤锅炉。
进一步地，所述催化反应器进气口和出气口都设置有NOX检测仪。
进一步地，所述催化反应器出气口侧的NOX检测仪后设置有可燃气体检测仪，可燃气体检测仪后通过空预器子系统连接电除尘子系统。
进一步地，所述脱硫子系统后连接有烟囱。
进一步地，所述还原气体喷射子系统包括液化气罐车、液化气罐车后侧依次连接液化气罐和气体缓冲罐。
进一步地，所述气体缓冲罐后还连接有阻火器，还原气体通过阻火器进入多个喷嘴，进行还原气体的喷射。
进一步地，所述还原气体喷射子系统喷射的气体为天然气、煤层气或煤气的任一种或任意组合。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点：
(1)本申请的脱硝系统，利用天然气、煤层气或煤气通过氧化还原反应大幅降低火电厂烟气中的氮氧化物(NOx)含量，达到脱硝的目的；本申请避免了氨逃逸，不会造成空预器的堵塞，且避免了氨逃逸造成的二次环境污染。
(2)本申请的脱硝系统，还原气体喷射子系统在喷嘴前部设置有阻火器，防止系统燃烧回火。
(3)本申请的脱硝系统，在催化反应器进气口和出气口都设置有NOX检测仪，和出气口设置的可燃气体检测仪，实现对催化反应器出口的氮氧化物的检测，从而得到脱硝的效果，且通过检测仪的检测效果，可以进一步的调整脱硝反应，实现了系统的全自动控制。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1本申请脱硝系统原理图。
附图标记说明：
1-燃煤锅炉，2-催化反应器，3-空预器子系统，4-阻火器，5-气体缓冲罐，6-液化气罐，7-NOx检测仪，8-可燃气体检测仪，9-电除尘子系统，10-脱硫子系统，11-液化气罐车，12-烟囱，13-过热器，14-再热器。
具体实施方式
如图1所示的脱硝系统，所述系统包括：燃煤锅炉1：尾部设置有过热器13和再热器14；
催化反应器2：内部设置有催化剂层，用于脱硝，所述燃煤锅炉1通过高温尾部烟道与催化反应器2的进气口相连；
电除尘子系统9：设置在催化反应器2后；
脱硫子系统10：设置在电除尘子系统9后；
还原气体喷射子系统：为脱硝提供还原气体，设置有多个喷嘴，其中一个喷嘴设置在燃煤锅炉1的过热器13和再热器14附近，向过热器13和再热器14的位置喷射还原气体；其中一个喷嘴设置在靠近燃煤锅炉1的高温尾部烟道附近，向此处的高温尾部烟道喷射还原气体；还有一个喷嘴设置在靠近催化反应器的高温尾部烟道附近，向此处的高温尾部烟道喷射还原气体。
所述系统还包括空预器子系统3，空气通过空预器子系统3进入燃煤锅炉1。
所述催化反应器2进气口和出气口都设置有NOX检测仪7。
所述催化反应器2出气口侧的NOX检测仪7后设置有可燃气体检测仪8，可燃气体检测仪8后通过空预器子系统3连接电除尘子系统9。
所述脱硫子系统10后连接有烟囱12。
所述还原气体喷射子系统包括液化气罐车11、液化气罐车11后侧依次连接液化气罐6和气体缓冲罐5。
所述气体缓冲罐5后还连接有阻火器4，还原气体通过阻火器4进入多个喷嘴，进行还原气体的喷射。
所述还原气体喷射子系统喷射的气体为天然气、煤层气或煤气的任一种或任意组合。
本申请通过在火力发电厂燃煤锅炉1过热器13、再热器14或高温尾部烟道喷入一定量的天然气、煤层气或煤气在高温和催化剂的作用下来进行脱硝反应。天然气和煤层气主要成分烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，煤气的主要成分为要含有一氧化碳、氢、甲烷、乙烯、丁烯、氮、碳酸、硫化氢等，上述气体中的甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)及低碳数烃类有机物质在高温下一定氧量和催化剂的存在下与氮氧化物(NOx)发生复杂的氧化还原反应，最终将氮氧化物还原为氮气(N2)和水，甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)及低碳数烃类有机物质被氧化为二氧化碳和水，继而大幅降低火电厂烟气中的氮氧化物(NOx)含量，最终实现脱硝的目的，避免了为了实现超低排放限值而出现的大量喷氨造成的氨逃逸而引发的一系列后续的问题。
该脱硝工艺过程可以分为两个部分反应，第一部分为在高温下未经催化剂的作用下的自然化学反应，第二部分为在一定的温度下经过催化剂的作用下的催化还原反应，无论经过催化剂与否最终的反应过程是一样的。下面分别以甲烷和一氧化碳为例说明催化还原氮氧化物的化学反应过程，将氮氧化物还原为N2的热化学方程式如下：
以甲烷为主的天然气等的主要反应式如下：
CH4(g)+4NO2(g)＝4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)
CH4(g)+4NO(g)＝2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
以一氧化碳为主的工业煤气等的主要反应式如下：
4CO(g)+2NO2(g)＝4CO2(g)+N2(g)
2NO(g)+2CO(g)＝2CO2(g)+N2(g)
通过在催化反应器2出口烟道安装在线可燃气体检测仪8表来判断和衡量反应进度，可以联合催化反应器2进、出口氮氧化物在线检测仪表来实现全自动控制。从而实现氮氧化物的排放控制和还原性可燃气体的逃逸浓度控制。
通过在作为还原剂的气体喷射子系统设置阻火器4防止系统燃烧回火，避免安全风险，气体储存区设置可燃气体检测报警仪等设备。
火力发电厂燃煤锅炉1过热器13、再热器14或高温尾部烟道喷入一定量的天然气、煤层气或煤气在高温或催化剂的作用下用来达到降低氮氧化物的目的。天然气和煤层气主要成分烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷；煤气的主要成分为要含有一氧化碳、氢、甲烷、乙烯、丁烯、氮、碳酸、硫化氢等。其中的甲烷、一氧化碳及低碳数烃类有机物质在高温下一定氧量存在下与氮氧化物发生氧化还原反应，将氮氧化物还原为氮气和水，甲烷、一氧化碳及低碳数烃类有机物质被氧化为二氧化碳和水，因此降低了燃煤锅炉烟气中的氮氧化物的含量，避免了常规脱硝方式大量喷氨造成的氨逃逸而引发的一系列后续的问题。
本实用新型可以避免空预器结垢和堵塞问题，消除因氨逃逸造成的二次环境污染问题。该工艺的实施将不同程度的降低燃煤火电厂的能耗，消除火电厂长周期运行的安全隐患，将大幅降低燃煤锅炉或燃煤发电厂的运行成本。
Claims (8)
1.一种选择性催化还原脱硝系统，其特征在于，所述系统包括：
燃煤锅炉(1)：尾部设置有过热器(13)和再热器(14)；
催化反应器(2)：内部设置有催化剂层，用于脱硝，所述燃煤锅炉(1)通过高温尾部烟道与催化反应器(2)的进气口相连；
电除尘子系统(9)：设置在催化反应器(2)后；
脱硫子系统(10)：设置在电除尘子系统(9)后；
还原气体喷射子系统：提供还原气体，设置有多个喷嘴，其中一个喷嘴设置在燃煤锅炉(1)的过热器(13)和再热器(14)附近，向过热器(13)和再热器(14)的位置喷射还原气体；其中一个喷嘴设置在靠近燃煤锅炉(1)的高温尾部烟道附近，向此处的高温尾部烟道喷射还原气体；还有一个喷嘴设置在靠近催化反应器(2)的高温尾部烟道附近，向此处的高温尾部烟道喷射还原气体。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括空预器子系统(3)，空气通过空预器子系统(3)进入燃煤锅炉。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述催化反应器(2)进气口和出气口都设置有NOX检测仪(7)。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述催化反应器(2)出气口侧的NOX检测仪(7)后设置有可燃气体检测仪(8)，可燃气体检测仪(8)后通过空预器子系统(3)连接电除尘子系统(9)。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脱硫子系统(10)后连接有烟囱(12)。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述还原气体喷射子系统包括液化气罐车(11)、液化气罐车(11)后侧依次连接液化气罐(6)和气体缓冲罐(5)。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述气体缓冲罐(5)后还连接有阻火器(4)，还原气体通过阻火器(4)进入多个喷嘴，进行还原气体的喷射。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述还原气体喷射子系统喷射的气体为天然气、煤层气或煤气的任一种或任意组合。
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2019
- 2019-03-28 CN CN201920408315.8U patent/CN209985211U/zh active Active
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