CN212457400U - 低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统。包括烟道系统、氨水蒸发系统、热风炉及其配风系统；所述烟道系统包括气气换热器（11）、脱硝烟道（12）、静置混合器（13）、脱硝反应器（15）、引风机（17）；所述热风炉及其配风系统包含热风炉（29），煤气/空气混合器（25）；所述热风炉（29）包含燃烧室（30）、混合室（32）；所述热风炉（29）设置在脱硝反应器（15）入口段；所述热风炉（29）燃烧口前设置煤气/空气混合器（25），所述热风炉（29）的混合室（32）引入气气换热器（11）原烟气侧出口或净烟气侧出口；所述氨水蒸发系统的氨水喷入热风炉（29）出口。本实用新型采用的氨水蒸发脱硝既解决低温脱硝反应温度过低造成的脱硝效率下降，又降低了脱硝催化剂负荷，降低设备维护费用。

Description

低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统

技术领域

本实用新型涉及烟气净化技术领域，具体涉及一种低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统，适用于焦化、钢铁及其他需采用低温脱硝或热风炉升温脱硝工艺的行业。

背景技术

目前常规氨水蒸发工艺采用氨水送入氨水蒸发器（热源为蒸汽或电），蒸发后与稀释风机提供的新鲜空气经混合器混合后，送入脱硝SCR入口前烟道内喷氨格栅。

该工艺能耗高，设备数量多，增加维护工作量。在于厂内蒸汽量不足的情况下，如采用电加热，造成的能耗更高。本专利技术采用热风炉出口的高温烟气对氨水进行蒸发，取代了常规工艺，降低运行成本。

目前低温脱硝工艺配套的热风炉系统，一般采用新鲜空气作为助燃空气，由于含氧量较高，造成热风炉燃烧室内的中心火焰温度过高（1100~1400℃），从而使空气中的氮气N₂与过量氧反应生成氮氧化物NO_X，增加了脱硝催化剂的负荷。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的不足提供一种低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统，采用热风炉配风系统，既达到了对低温脱硝催化剂所需的烟气升温目的，又降低了低温脱硝工艺中热风炉燃烧过程中产生的NOx。

本实用新型的技术解决方案是：低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统，包括烟道系统、氨水蒸发系统，还包括热风炉及其配风系统；所述烟道系统包括气气换热器、脱硝烟道、静置混合器、脱硝反应器、引风机；所述热风炉及其配风系统包含热风炉，煤气/空气混合器；所述热风炉包含燃烧室、混合室；所述热风炉设置在脱硝反应器入口段；所述热风炉燃烧口前设置煤气/空气混合器，所述热风炉的混合室引入气气换热器原烟气侧出口或净烟气侧出口；所述氨水蒸发系统的氨水喷入热风炉出口。

根据本实用新型实施例，所述氨水蒸发系统包括氨水槽或罐、氨水输送泵、氨水流量计、氨水调节阀、压力表、雾化喷嘴或双流体喷枪、喷氨段烟道、烟氨混合器、喷氨母管、烟混分配器及连接管道，所述烟混分配器设置在脱硝烟道内，气气换热器的上部，所述喷氨段烟道连接所述热风炉出口和烟混分配器，所述喷氨段烟道内设有烟氨混合器、喷氨母管，所述雾化喷嘴或双流体喷枪将氨水喷入喷氨段烟道，在喷氨段烟道将高温烟气蒸发，蒸发后的烟气进入烟氨混合器，然后通过分配母管进入烟混分配器，与气气换热器冷侧出口的原烟气进行混合，再经过后置的静置混合器混合后进入脱硝反应器。

根据本实用新型实施例，所述热风炉及其配风系统还包括冷却风机，所述冷却风机通过管道连接混合室，在连接管道上设有冷却风调节阀，所述冷却风机通过管道还连接煤气/空气混合器，在连接管道上设有配风流量计、配风调节阀，所述冷却风机还连接低温未处理烟气管道。

根据本实用新型实施例，所述热风炉及其配风系统还包括冷却风机，所述冷却风机通过管道连接混合室，在连接管道上设有冷却风调节阀，所述冷却风机通过管道还连接煤气/空气混合器，在连接管道上设有配风流量计、配风调节阀，所述冷却风机还连接净烟气烟气管道。

根据本实用新型实施例，所述热风炉及其配风系统还包括助燃风机，所述助燃风机通过管道连接煤气/空气混合器，在连接管道上设有助燃空气流量计、助燃风调节阀。

根据本实用新型实施例，所述脱硝烟道上部设置温度计。

根据本实用新型实施例，所述引风机一端连接气气换热器，另一端连接净烟气管道，在引风机与气气换热器连接管道上设置在线监测装置。

根据本实用新型实施例，所述热风炉上设有燃烧室出口温度计、混合室出口温度计。

根据本实用新型实施例，所述静置混合器是叶片式、涡流式；所述气气换热器是回转式、板框式、水媒式；所述引风机是离心式、轴流式。

根据本实用新型实施例，所述煤气/空气混合器是环管形式，煤气/空气混合器主要作用是将煤气、空气、低温烟气接入环管后混合进入热风炉进行燃烧。

根据本实用新型实施例，所述煤气/空气混合器上设有煤气压力表、煤气流量计、煤气调节阀。

本实用新型提供了一种利用热风炉高温烟气余热对氨水进行蒸发的低温SCR脱硝工艺中的技术，同时对热风炉配风系统进行了改造；未处理的原烟气经气气换热器与热端高温净烟气换热后，在气气换热器出口的烟混分配器上与来自热风炉产生的高温烟气进行混合，混合后顺着烟道进入后置的静置混合器再次进行充分混合，此时烟气中的氨气、温度已经混合均匀，然后进入脱硝反应器，经反应后进入气气换热器的净烟气侧，与原烟气进行换热，温度降低后经引风机排入烟囱。

本实用新型系统采用的氨水蒸发脱硝工艺，取代了常规氨水蒸发工艺中所需的稀释风机、氨水蒸发器或电加热器等设备；取消了喷氨格栅及其管道和管道附件等常规设置设备，既解决低温脱硝反应温度过低造成的脱硝效率下降，又降低了脱硝催化剂负荷。提高脱硝效率的同时，又达到了降低脱硝能耗、降低设备维护费用的目的。

与现有低温脱硝技术相比，本实用新型的有益技术效果是。

（1）充分利用了热风炉的烟气余热，与氨水常规蒸发工艺相比，节省了电耗或蒸汽耗量及运行成本，规避了常规蒸发工艺能耗高和投资较大的缺点。

（2）充分利用热风炉本体结构和附属设备，取消了稀释风机、氨气蒸发器、电加热等设备。降低了设备维护成本及更换费用。

（3）蒸发后的氨气与烟气经过烟氨混合器、烟混分配器、静置混合器等多次混合，使氨在烟气中的混合更均匀，有助于降低脱硝反应后的氨逃逸。

（4）取消了常规喷氨格栅及复杂的支管等工艺配套设备，简化了工艺，避免了喷嘴堵塞或喷氨格栅工艺常规的弊端。

（5）借鉴低氮燃烧工艺的特点，与常规热风炉工艺相比，燃烧过程中新产生的NO_X含量更低，也更便于控制，一方面脱硝催化剂使用量降低，另一方面也降低了脱硝催化剂的脱硝负荷，催化剂的使用寿命更长，从而降低了投资成本和维护成本。

附图说明

图1是低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统结构图。

图1中，1-氨水槽或罐，2-氨水输送泵，3-氨水流量计，4-氨水调节阀，5-压力计，6-喷嘴或双流体喷枪，7-喷氨段烟道，8-烟氨混合器，9-分配母管，10-烟混分配器，11-气气换热器，12-脱硝烟道，13-静置混合器，14-温度计，15-脱硝反应器，16-在线监测装置，17-引风机，18-助燃风机，19-助燃风流量计，20-助燃风调节阀，21-冷却风机，22-冷却风调节阀，23-配风流量计，24-配风调节阀，25-煤气/空气混合器，26-煤气压力表，27-煤气流量计，28-煤气调节阀，29-热风炉，30-燃烧室，31-燃烧室出口温度计，32-混合室，33-混合室出口温度计。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统，包括烟道系统、氨水蒸发系统、热风炉及其配风系统；所述烟道系统包括气气换热器11、脱硝烟道12、静置混合器13、脱硝反应器15、引风机17；所述热风炉及其配风系统包含热风炉29，煤气/空气混合器25；所述热风炉29包含燃烧室30、混合室32；所述热风炉29设置在脱硝反应器15入口段；所述热风炉29燃烧口前设置煤气/空气混合器25，所述热风炉29的混合室32引入气气换热器11原烟气侧出口或净烟气侧出口；所述氨水蒸发系统的氨水喷入热风炉29出口。

烟道系统是从气气换热器11入口到引风机17出口的烟道段，所述烟道系统是未处理原烟气经气气换热器11换热后，再经热风炉29升温后，进入SCR脱硫反应器15，然后经气气换热器11与低温原烟气换热后，进入脱硝反应器15，再经气气换热器11降温后经引风机17排入烟囱。

所述热风炉及其配风系统是指将热风炉29中通过煤气的燃烧产生的高温烟气送入脱硝烟道系统，同时利用该烟气的高温特点将氨水蒸发。

一方面通过配风系统，降低煤气（焦炉或高炉或混合）助燃空气中的含氧量，从而降低燃烧过程中产生的氮氧化物NO_X；另一方面是通过冷却风机21引入低温净烟气将高温热风炉烟气冷却至合适温度段（~650℃），在喷氨段烟道7将喷入的雾化氨水蒸发后，通过烟氨混合器8混合后，将含氨的烟气送入脱硝烟道12。

所述氨水蒸发系统包括氨水槽或罐1、氨水输送泵2、氨水流量计3、氨水调节阀4、压力表5、雾化喷嘴或双流体喷枪6、喷氨段烟道7、烟氨混合器8、喷氨母管9、烟混分配器10及连接管道，所述烟混分配器10设置在脱硝烟道12内，气气换热器11的上部，所述喷氨段烟道7连接所述热风炉29出口和烟混分配器10，所述喷氨段烟道7内设有烟氨混合器8、喷氨母管9，所述雾化喷嘴或双流体喷枪6将氨水喷入喷氨段烟道7，在喷氨段烟道7将高温烟气蒸发，蒸发后的烟气进入烟氨混合器8，然后通过分配母管9进入烟混分配器10，与气气换热器11冷侧出口的原烟气进行混合，再经过后置的静置混合器13混合后进入脱硝反应器15。

所述的热风炉29包括不限于立式、卧式等不同形式。

所述热风炉29上设有燃烧室出口温度计31、混合室出口温度计33。

所述脱硝烟道12上部设置温度计14。

所述引风机17一端连接气气换热器11，另一端连接净烟气管道，在引风机17与气气换热器11连接管道上设置在线监测装置16。

所述煤气/空气混合器25上设有煤气压力表26、煤气流量计27、煤气调节阀28。

市购氨水经氨水计量3分配装置通过均布在热风炉29出口喷氨段烟道7的雾化喷嘴或双流体喷枪6喷入，经高温烟气蒸发后经烟氨混合器8初次混合，进入设置在烟道上的烟混分配器8，与来自下方的原烟气经过二次混合，再经设置在后续烟道上的静置混合器13第三次充分混合后进入SCR脱硝反应器15。

所述的喷氨段烟道7包括该部分的雾化喷嘴或双流体喷枪6布置方式，包括平行分布，对称分布等不同形式。

所述的喷氨段烟道7材质包括不限于防腐及耐高温的合金或不锈钢材质。

所述的雾化喷嘴或双流体喷枪6包括不限于双流体雾化喷枪和雾化喷嘴形式。

所述的烟氨混合器8采用叶片或螺旋翅片或不同组合形式。

所述的分配母管9包括平行分布，对称分布等不同形式进入分配器。

所述的烟混分配器10由不同管径的支路管道组成，管道上设置数十个开孔或采用喷嘴方式。

所述的喷氨段烟道7，包括不限于此种形式。其位置根据布置需要，可设置热风炉混合室上方、热风炉出口的烟风道处、也可设置在分配母管后的各支路管道上。

所述的烟氨混合器8，包括不限于此种形式，其主要作用是使经雾化喷嘴喷入的雾化氨气快速与热烟气进行均匀混合，利于后续脱硝。

所述的烟混分配器10，包括不限于此种形式，其主要作用是使经过烟氨混合器混合后的混合烟气与气气换热器11出口的原烟气首次混合后，再经过后续的静置混合器13进一步充分混合，利于后续脱硝。

本发明系统流程为：在低温SCR脱硝反应器15入口段设置热风炉29，用于提高脱硝催化剂所需的反应温度；热风炉29燃烧口前设置煤气/空气混合器25，将煤气、新鲜空气、热烟气三者混合，降低助燃空气中的含氧量，从而降低热风炉的中心火焰温度，既降低燃烧过程中额外增加的NOx，既达到对脱硝原烟气升温目的，避免增加脱硝负荷。

为避免热风炉29出口的烟气温度过高造成后续设备损坏，热风炉29的混合室32引入气气换热器11原烟气侧出口或其净烟气侧出口的中低温烟气在热风炉29混合室32内与燃烧产生的高温烟气混合降温，混合后的烟气温度达到650℃左右。

然后进入脱硝烟道12与未处理的低温原烟气在烟混分配器10处混合，使原烟气温度升高至脱硝催化剂所需的合适反应温度。

热风炉29出口的烟风道设置喷氨段烟道7，雾化氨水通过雾化喷嘴或双流体喷枪6喷入，在该段经高温烟气蒸发。

蒸发后的烟气进入烟氨混合器8，然后通过分配母管9进入设置在脱硝烟道12上的烟混分配器10，与气气换热器11冷侧出口的原烟气进行混合，再经过后置的静置混合器13混合后进入脱硝反应器15。

在脱硝反应器15内与催化剂充分反应后，经过脱硝后的高温烟气进入气气换热器11，经换热后的中低温净烟气经引风机17升压后通过烟囱排入大气。

本实用新型采用脱硝后的净烟气与热风炉的助燃新鲜空气混合，降低助燃空气中的氧含量，降低燃烧过程的中心火焰温度，从而降低燃烧过程中新产生的氮氧化物NOx，降低新增热风炉出口烟气中的NO_X含量，降低低温脱硝催化剂负荷。

本实用新型利用脱硝后的净烟气作为热风炉燃烧室出口高温烟气的冷却风，对脱硝系统不增加额外风量，降低脱硝催化剂的脱硝负荷。

本实用新型氨水通过雾化喷嘴或双流体喷枪6喷入热风炉29出口，利用热风炉29出口的高温烟气进行蒸发，利用热风炉29出口配套的烟混分配器10与原烟气进行混合；取代了常规氨水蒸发器（热源采用高温蒸汽或电加热器）、稀释风机等配套装置；整体上降低能耗，降低设备维护费用。

所述热风炉及其配风系统还包括冷却风机21，所述冷却风机21通过管道连接混合室32，在连接管道上设有冷却风调节阀22，所述冷却风机21通过管道还连接煤气/空气混合器25，在连接管道上设有配风流量计23、配风调节阀24，所述冷却风机21还连接净烟气烟气管道。

所述冷却风机21、冷却风调节阀22及连接管道形成冷却风机系统，冷却风可取自气气换热原烟气侧出口的原烟气或其净烟气侧出口的净烟气；其主要作用有两个：一是将含氧量低的烟气送入煤气/空气混合器25，与助燃风机18送来的新鲜空气混合；根据在线监测装置16（CEMS）所显示的含氧量，通过冷却风调节阀22控制混合后空气中的含氧量，既满足燃烧需要，又降低燃烧温度，从而降低燃烧后新生成的氮氧化物NO_X，避免给脱硝催化剂增加负荷；二是将烟气送入热风炉29本体上方的混合室32，与热风炉29燃烧后的高温热烟气混合；根据设置在热风炉29的混合室出口温度计33，通过冷却风调节阀22控制冷却风量，从而降低热风炉29出口的烟气温度，使之能够匹配脱硝催化剂所适合的温度。

所述热风炉及其配风系统还包括助燃风机18，所述助燃风机18通过管道连接煤气/空气混合器25，在连接管道上设有助燃空气流量计19、助燃风调节阀20。

所述助燃风机18形成的助燃风机系统主要作用是将富氧的新鲜空气与经冷却风机21送来的含氧量低的净烟气或经过气气换热后的原烟气混合，降低助燃空气中含氧量，从而控制热风炉29燃烧过程中产生的氮氧化物NOx浓度。

所述的煤气/空气混合器25，包括不限于环管形式,其主要作用是将煤气、空气、低温烟气接入环管后混合进入热风炉29进行燃烧。

助燃风机18和冷却风机21提供的含氧量低的空气与煤气在燃烧室燃烧时，可通过助燃空气和冷却空气的调节阀控制空气中的含氧量及进风量，使之达到合适燃烧温度。

煤气的用量通过煤气调节阀28和煤气流量计27控制。煤气燃烧后产生的高温烟气，在混合室32与冷却风混合，通过混合室出口温度计33控制冷却风机的冷却风量，使之能够满足脱硝升温的要求。

所述的静置混合器13，包括不限于叶片式、涡流式等具有混合功能的不同形式。

所述的气气换热器11，包括不限于回转式、板框式、水媒式等具有气气换热功能的不同形式。

所述的引风机17，包括不限于离心式、轴流式等不同形式，布置位置包括不限于脱硝前、脱硝后等不同布置方式。

所述的在线监测装置16，包括不限于氧含量、氮氧化物、水份、流量、氨逃逸等成分测量。

通过脱硝出口的在线监测装置16含氨逃逸测量可控制氨水用量。

本领域的技术人员容易理解，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.低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统，包括烟道系统、氨水蒸发系统，其特征在于还包括热风炉及其配风系统；所述烟道系统包括气气换热器（11）、脱硝烟道（12）、静置混合器（13）、脱硝反应器（15）和引风机（17）；所述热风炉及其配风系统包含热风炉（29），煤气/空气混合器（25）；所述热风炉（29）包含燃烧室（30）、混合室（32）；所述热风炉（29）设置在脱硝反应器（15）入口段；所述热风炉（29）燃烧口前设置煤气/空气混合器（25），所述热风炉（29）的混合室（32）引入气气换热器（11）原烟气侧出口或净烟气侧出口；所述氨水蒸发系统的氨水喷入热风炉（29）出口。

2.根据权利要求1所述的低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统，其特征在于所述氨水蒸发系统包括氨水槽或罐（1）、氨水输送泵（2）、氨水流量计（3）、氨水调节阀（4）、压力表（5）、雾化喷嘴或双流体喷枪（6）、喷氨段烟道（7）、烟氨混合器（8）、分配母管（9）和烟混分配器（10）及连接管道，所述烟混分配器（10）设置在脱硝烟道（12）内，气气换热器（11）的上部，所述喷氨段烟道（7）连接所述热风炉（29）出口和烟混分配器（10），所述喷氨段烟道（7）内设有烟氨混合器（8）、分配母管（9），所述雾化喷嘴或双流体喷枪（6）将氨水喷入喷氨段烟道（7），在喷氨段烟道（7）将高温烟气蒸发，蒸发后的烟气进入烟氨混合器（8），然后通过分配母管（9）进入烟混分配器（10），与气气换热器（11）冷侧出口的原烟气进行混合，再经过后置的静置混合器（13）混合后进入脱硝反应器（15）。

3.根据权利要求1所述的低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统，其特征在于所述热风炉及其配风系统还包括冷却风机（21），所述冷却风机（21）通过管道连接混合室（32），在连接管道上设有冷却风调节阀（22），所述冷却风机（21）通过管道还连接煤气/空气混合器（25），在连接管道上设有配风流量计（23）和配风调节阀（24），所述冷却风机（21）还连接净烟气管道。

4.根据权利要求1所述的低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统，其特征在于所述热风炉及其配风系统还包括助燃风机（18），所述助燃风机（18）通过管道连接煤气/空气混合器（25），在连接管道上设有助燃空气流量计（19）和助燃风调节阀（20）。

5.根据权利要求1所述的低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统，其特征在于所述脱硝烟道（12）上部设置温度计（14）。

6.根据权利要求1所述的低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统，其特征在于所述引风机（17）一端连接气气换热器（11），另一端连接净烟气管道，在引风机（17）与气气换热器（11）连接管道上设置在线监测装置（16）。

7.根据权利要求1所述的低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统，其特征在于所述热风炉（29）上设有燃烧室出口温度计（31）和混合室出口温度计（33）。

8.根据权利要求1所述的低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统，其特征在于所述静置混合器（13）是叶片式或涡流式；所述气气换热器（11）是回转式、板框式或水媒式；所述引风机（17）是离心式或轴流式。

9.根据权利要求1所述的低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统，其特征在于所述煤气/空气混合器（25）是环管形式。

10.根据权利要求1所述的低温脱硝热风炉低氮燃烧控制及喷氨系统，其特征在于所述煤气/空气混合器（25）上设有煤气压力表（26）、煤气流量计（27）和煤气调节阀（28）。

Images