CN214914830U - 垃圾焚烧烟气scr脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统。本实用新型采用的技术方案为：SCR反应器布置在除尘器与引风机之间，烟气换热器高温侧与SCR反应器出口连接，利用SCR反应器出口高温烟气对除尘器出口低温烟气进行预热，换热后的烟气由引风机排入烟囱；烟气换热器低温侧与除尘器出口连接，预热后的烟气进入蒸汽加热器，蒸汽加热器安装在SCR反应器入口烟道内；所述的SCR反应器内设有中低温催化剂层。本实用新型采用低尘布置方式，解决了催化剂活性快速下降的问题；采用中低温催化剂，解决了低温催化剂性能不稳定、无法达标排放的问题；并利用烟气预热技术，解决了低温烟气加热装置的投资及运行费用高的问题。

Description

垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统

技术领域

本实用新型属于烟气净化系统领域，具体地说是一种垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统。

背景技术

氮氧化物(NOx)是垃圾焚烧产生的主要污染物之一，也是形成光化学烟雾和酸雨的重要原因之一，若不加以控制而任其大量排放，将会对生态环境及人体健康造成严重威胁。

目前，在各种脱硝技术中，SCR催化还原脱硝是应用最多、效率最高而且是最成熟的技术之一，具有脱硝效率高、选择性好、运行稳定可靠等优点。但生活垃圾焚烧烟气与燃煤电厂情况不同，燃料中容易引起催化剂中毒的成分比较多，使得催化剂活性快速下降；同时，烟气中的粉尘质量比较轻，粘附性强，容易堵塞催化剂孔道，导致催化剂活性快速下降。另外，一般生活垃圾焚烧发电项目除尘器出口烟气温度约为150℃。低温催化剂性能无法达到要求，而采用类似于燃煤锅炉烟气SCR脱硝系统的高温催化剂，则需要消耗大量的热能对烟气进行再加热，加热装置投资及运行能耗都非常巨大，脱硝装置的经济性较差而无法推广运用。

因此，生活垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统布置以及催化剂的选择、如何保证烟气温度在催化剂活性温度范围内是解决上述问题的关键。

实用新型内容

针对目前垃圾焚烧烟气SCR脱硝技术面临的问题，本实用新型提供一种垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统，其将SCR脱硝系统布置在除尘器出口，采用低尘布置方式，以解决催化剂活性快速下降的问题；采用中低温催化剂，以解决低温催化剂性能不稳定、无法达标排放的问题；并利用烟气预热技术，以解决低温烟气加热装置的投资及运行费用高的问题。

为此，本实用新型采用如下的技术方案：垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统，其包括除尘器、引风机、烟气换热器、蒸汽加热器和SCR反应器；

所述的SCR反应器布置在除尘器与引风机之间，所述的烟气换热器高温侧与SCR反应器出口连接，利用SCR反应器出口高温烟气对除尘器出口低温烟气进行预热，换热后的烟气由引风机排入烟囱；烟气换热器低温侧与除尘器出口连接，预热后的烟气进入蒸汽加热器，所述的蒸汽加热器安装在SCR反应器入口烟道内，实现SCR反应器入口侧烟气的预热，减少下游蒸汽加热器的能耗；

所述的SCR反应器内设有至少一层中低温催化剂层，所述的中低温催化剂层装有中低温催化剂。SCR反应器内安装中低温催化剂，可以适应垃圾炉烟气温度低且温度变化范围大的特点。所述的中低温催化剂活性温度范围为160-250℃。

本实用新型利用SCR反应器出口高温烟气对除尘器出口低温烟气进行预热。采用烟气换（加）热技术，不仅解决了由于垃圾焚烧烟气温度低采用低温催化剂性能不稳定，无法达到环保标准排放的问题，还解决了采用高温催化剂需要消耗巨大的能量对烟气进行加热的而导致运行费用过高的以及由于加热装置宠大而导致的投资费用过高的问题。

进一步地，所述的中低温催化剂层有多层，呈垂直布置。

进一步地，每层中低温催化剂层上方装有蒸汽吹灰器，用于中低温催化剂表面灰尘的吹扫，避免因灰尘的堆积而导致的催化剂堵塞和活性降低。

进一步地，垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统还包括稀释风机、稀释风加热器、氨/空气混合器、流量分配模块和氨喷射格栅，稀释风加热器对稀释风机出口的风进行加热；

所述的氨/空气混合器一侧连接稀释风加热器出口管道，另一侧连接流量分配模块，在氨/空气混合器内实现氨气与空气的均匀混合，并将氨气稀释到要求的百分比含量，然后将稀释后的氨气送入流量分配模块；

所述流量分配模块根据烟气中NOx分布，调节每一支路氨流量并送入氨喷射格栅，所述的氨喷射格栅安装在SCR反应器入口烟道内，将经计量及分配的氨气均匀地喷入到SCR反应器入口烟道内的烟气中，然后进入SCR反应器内的中低温催化剂层。烟气中的NOx在中低温催化剂的作用下与氨气发生还原反应，生成N₂和H₂O，在SCR反应器内实现NOx脱除。

流量分配模块可以根据烟气中NOx分布精确地调节喷入烟气中的氨流量。

进一步地，垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统还包括尿素水解器、尿素溶液泵和催化剂泵，尿素水解器的气体出口管道连接所述的氨/空气混合器；

尿素溶液由所述的尿素溶液泵输送至尿素水解器内，尿素溶液泵出口管道上设有水解催化剂加入口，水解催化剂由所述的催化剂泵泵入；所述的尿素水解器内装有带耦合传热增效装置的蒸汽盘管，利用蒸汽冷凝热对尿素溶液进行加热，使得尿素水解器内保持一定的温度和压力。

所述的尿素水解器采用催化水解方式，提高氨气供应的速度和稳定性。本实用新型采用尿素水解制氨技术，可快速响应锅炉负荷变化，比采用氨水或液氨更为安全。

进一步地，所述的蒸汽加热器顺烟气流向位于氨喷射格栅上游，利用蒸汽冷凝热对烟气进行进一步加热，将烟气温度升至中低温催化剂的活性温度范围内。

进一步地，所述的氨喷射格栅入口与流量分配模块连接，出口将氨气均匀地喷入SCR反应器入口烟气中。

进一步地，SCR反应器内设有中低温催化剂层的备用安装支架，该备用安装支架上没有安装中低温催化剂层，在工况需要的时候，可以直接加装中低温催化剂层。

本实用新型具有的有益效果如下：

1)SCR反应器布置在除尘器后，即采用低尘布置方式，因烟气中大部分灰尘、重金属已被除去，催化剂中毒以及堵塞的问题大大减少，延长催化剂使用寿命；同时可减小块状催化剂中的烟气通道，从而增大了催化剂比表面积，降低了催化剂用量，降低了初期投资及后期运行费用。

2)SCR脱硝系统采用中低温催化剂，催化剂活性温度范围宽（160-250℃）。不仅解决了采用低温催化剂性能不稳定、脱硝效率不达标的问题，同时解决了采用高温催化剂需要消耗大量热能对烟气进行再加热的问题。催化反应区采用垂直布置，有利于烟尘顺利通过催化剂，减少烟尘沉积，减少催化剂腐蚀，也比水平布置更节省占地面积；同时设置中低温催化剂层的备用安装支架层，增加整个装置的使用灵活性。

3)采用尿素催化水解制氨气，工艺安全性高，避免采用液氨或氨水带来的储存、使用中的安全风险；此外，尿素催化水解制氨反应速度快，能及时响应锅炉负荷变化。

4)采用SCR反应器出口高温烟气预热除尘器出口低温烟气，减少蒸汽加热器的能耗。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中：1-除尘器；2-烟气换热器；3-蒸汽加热器；4-氨喷射格栅；5-SCR反应器入口烟道；6-SCR反应器；7-引风机；8-烟囱；9-尿素水解器；10-尿素溶液泵；11-催化剂泵；12-稀释风机；13-稀释风加热器；14-氨/空气混合器；15-流量分配模块；16-蒸汽吹灰器；17-中低温催化剂层。

具体实施方式

下面结合说明书附图给出本实用新型的一个最佳实施方式。

如图1所示的一种垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统，由尿素溶液泵10、尿素水解器9、催化剂泵11、稀释风机12、稀释风加热器13、氨/空气混合器14、流量分配模块15、烟气换热器2、蒸汽加热器3、氨喷射格栅4、除尘器1、引风机7、烟囱8以及SRC反应器6组成。

所述的SCR反应器6布置在除尘器1与引风机7之间，所述的SCR反应器6内设有三层中低温催化剂层17，所述的中低温催化剂活性温度范围160-250℃，所述的三层中低温催化剂层17呈垂直布置。所述的每层中低温催化剂层17上方装有蒸汽吹灰器16。

所述的尿素水解器9采用催化水解技术，尿素溶液由所述的尿素溶液泵10输送至尿素水解器9内，泵出口管道上设有水解催化剂加入口，水解催化剂由所述的催化剂泵11泵入；所述的尿素水解器9内装有带耦合传热增效装置的蒸汽盘管，利用蒸汽冷凝热对尿素溶液进行加热，使得尿素水解器9内保持一定的温度和压力。

所述的烟气换热器2高温侧入口与SCR反应器6出口连接，所述的烟气换热器2高温侧出口与引风机7入口连接，利用SCR反应器6出口高温烟气对除尘器1出口低温烟气进行预热，换热后的烟气由引风机7排入烟囱8；低温侧烟气入口与除尘器1出口连接，低温侧出口与所述的蒸汽加热器3连接。

所述的蒸汽加热器3安装在SCR反应器入口烟道5内，顺烟气流向位于氨喷射格栅4上游，利用蒸汽冷凝热对烟气进行加热，实现SCR反应器入口侧烟气的预热。

所述的氨喷射格栅4安装在SCR反应器入口烟道5内，顺烟气流向位于蒸汽加热器3下游。所述的氨喷射格栅4入口与流量分配模块15连接，出口将氨气均匀地喷入SCR反应器入口烟道5的烟气中。

所述的氨/空气混合器14一侧连接稀释风加热器13出口管道以及尿素水解器9气体出口管道，在氨/空气混合器14内实现氨气与稀释空气的均匀混合，并将氨气浓度稀释至要求的百分比，另一侧连接流量分配模块15。

所述的流量分配模块15一侧连接氨/空气混合器14，另一侧连接氨喷射格栅4，根据烟气中NOx分布调节送入氨喷射格栅4内的氨气量。

所述稀释风加热器13的入口连接稀释风机12，出口连接氨/空气混合器14，利用蒸汽冷凝热将稀释风机12送来的空气进行加热至要求的温度。

本实用新型的工作过程如下：

来自锅炉的低温烟气经除尘器除去粉尘后，首先进入设置在SCR反应器出口的烟气换热器，与SCR反应器出口高温烟气进行换热，被预热后的低温烟气进入SCR反应器入口烟道，被安装在入口烟道内的蒸汽加热器进一步加热后，流经安装在入口烟道内的氨喷射格栅，氨喷射格栅喷出的氨气与烟气均匀混合后进入SCR反应器，SCR反应器内有三层中低温催化剂，在中低温催化剂的作用下，烟气中的NOx与NH₃发生还原反应，生成N₂和H₂O，实现NOx脱除，脱除NOx的烟气进入烟气换热器，对除尘器出口低温烟气进行预热，然后经引风机排入烟囱。每层中低温催化剂层的上方装有蒸汽吹灰器，防止灰尘堆积在催化剂表面。

脱硝用氨气由水解制氨工艺而得。50%质量浓度的尿素溶液由尿素溶液泵输送到水解器中，尿素溶液泵出口管道上设有水解催化剂加入口，由催化剂泵泵入。在尿素水解器内，尿素溶液由于蒸汽盘管加热保持在一定温度和压力条件下，在随尿素溶液一起加入的催化剂溶液的作用下，发生水解反应，生成氨气、水蒸汽以及二氧化碳组成的产品气，产品气进入氨/空气混合器，与来自稀释风机并经稀释风加热器加热后的空气均匀混合，使得混合气中氨气的体积百分比达到设计要求，然后由流量分配模块分配进入氨喷射格栅，均匀地喷入SCR反应器入口烟道内的烟气中，与烟气均匀混合后进入SCR反应器。

如上所述，尽管参照特定的优先实施例已经表示和表达了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (8)

1.垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统，其特征在于，包括除尘器(1)、引风机(7)、烟气换热器(2)、蒸汽加热器(3)和SCR反应器(6)；

所述的SCR反应器(6)布置在除尘器(1)与引风机(7)之间，所述的烟气换热器(2)高温侧与SCR反应器(6)出口连接，利用SCR反应器(6)出口高温烟气对除尘器(1)出口低温烟气进行预热，换热后的烟气由引风机(7)排入烟囱(8)；烟气换热器(2)低温侧与除尘器(1)出口连接，预热后的烟气进入蒸汽加热器(3)，所述的蒸汽加热器(3)安装在SCR反应器入口烟道(5)内，实现SCR反应器入口侧烟气的预热；

所述的SCR反应器(6)内设有至少一层中低温催化剂层(17)，所述的中低温催化剂层(17)装有中低温催化剂。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统，其特征在于，所述的中低温催化剂层(17)有多层，呈垂直布置。

3.根据权利要求2所述的垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统，其特征在于，每层中低温催化剂层(17)上方装有蒸汽吹灰器(16)。

4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统，其特征在于，还包括稀释风机(12)、稀释风加热器(13)、氨/空气混合器(14)、流量分配模块(15)和氨喷射格栅(4)，稀释风加热器(13)对稀释风机(12)出口的风进行加热；

所述的氨/空气混合器(14)一侧连接稀释风加热器(13)出口管道，另一侧连接流量分配模块(15)，在氨/空气混合器(14)内实现氨气与空气的均匀混合，并将氨气稀释到要求的百分比含量，然后将稀释后的氨气送入流量分配模块(15)；

所述流量分配模块(15)根据烟气中NOx分布，调节每一支路氨流量并送入氨喷射格栅(4)，所述的氨喷射格栅(4)安装在SCR反应器入口烟道(5)内，将经计量及分配的氨气均匀地喷入到SCR反应器入口烟道(5)内的烟气中，然后进入SCR反应器内的中低温催化剂层(17)。

5.根据权利要求4所述的垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统，其特征在于，还包括尿素水解器(9)、尿素溶液泵(10)和催化剂泵(11)，尿素水解器(9)的气体出口管道连接所述的氨/空气混合器(14)；

尿素溶液由所述的尿素溶液泵(10)输送至尿素水解器(9)内，尿素溶液泵(10)出口管道上设有水解催化剂加入口，水解催化剂由所述的催化剂泵(11)泵入；所述的尿素水解器(9)内装有带耦合传热增效装置的蒸汽盘管，利用蒸汽冷凝热对尿素溶液进行加热。

6.根据权利要求4所述的垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统，其特征在于，所述的蒸汽加热器(3)顺烟气流向位于氨喷射格栅(4)上游，利用蒸汽冷凝热对烟气进行进一步加热。

7.根据权利要求4所述的垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统，其特征在于，所述的氨喷射格栅(4)入口与流量分配模块(15)连接，出口将氨气均匀地喷入SCR反应器(6)入口烟气中。

8.根据权利要求4所述的垃圾焚烧烟气SCR脱硝系统，其特征在于，SCR反应器内设有中低温催化剂层的备用安装支架。

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