CN221156084U - 一种sncr脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种SNCR脱硝系统，包括喷枪组件，所述喷枪组件包括套筒和设置在所述套筒内的喷枪，所述喷枪用于喷射还原剂，还包括热传感器和流量调节装置，其中，所述热传感器设置在所述套筒内，所述流量调节装置设置在所述喷枪的还原剂供给管道上。采用本方案，能够提升炉内SNCR脱硝的效率，减少还原剂的损耗，减少“氨逃逸”，避免损伤水冷壁换热管。
Description
技术领域
本实用新型涉及垃圾处理领域，尤其涉及一种SNCR(Selective Non-CatalyticReduction，选择性非催化还原法)脱硝系统。
背景技术
随着国内城市化的发展，垃圾焚烧发电已经逐步成为垃圾处理的主流方式，目前国内一二线城市的垃圾焚烧厂烟气处理脱硝系统普遍采用“SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction，选择性非催化还原法)脱硝结合SCR(Selective CatalyticReduction，选择性催化还原法)脱硝”的组合工艺，而国内其他地方的垃圾焚烧发电厂的脱硝系统大多仅配置SNCR脱硝工艺。SNCR是指在无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水，该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为还原剂还原NOx。
SNCR脱硝系统的最适反应温度在850-1050℃之间，喷枪喷射位置的温度会随着锅炉负荷，水冷壁结焦情况等波动，而目前的SNCR工艺无法对每杆喷枪喷的温度和压力准确的监控测量，无法掌控还原剂喷射温度和雾化效果，导致氮氧化物的脱除效率低，大量氨未能充分反应，“逃逸”至后端腐蚀烟道，甚至在烟囱排放处和垃圾焚烧烟气中残留的氯化氢生成固体白色粉末氯化铵，产生白烟，并且氨逃逸高，雾化效果差会损坏竖直烟道的水冷壁换热管，导致换热管泄漏停炉。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种SNCR脱硝系统，能够提升炉内SNCR脱硝的效率，减少还原剂的损耗，减少“氨逃逸”，避免损伤水冷壁换热管。
为实现上述目的，本实用新型采用如下方案：
本实用新型提供一种SNCR脱硝系统，包括喷枪组件，所述喷枪组件包括套筒和设置在所述套筒内的喷枪，所述喷枪用于喷射还原剂，还包括热传感器和流量调节装置，其中，所述热传感器设置在所述套筒内，所述流量调节装置设置在所述喷枪的还原剂供给管道上。
在一些实施例中，本实用新型还包括以下技术特征：
还包括集散控制系统，所述集散控制系统与所述热传感器和所述流量调节装置连接，用于根据所述热传感器检测到的温度使用所述流量调节装置调节还原剂流量。
所述流量调节装置包括流量计和流量调节阀，实现对流量准确控制。
所述流量调节装置还包括压力计，用于检测喷枪工作状态是否正常。
所述流量调节装置还包括手动球阀，气动开关阀和针形阀。
所述喷枪组件还包括与热传感器连接的数显温度计。
所述数显温度计与所述热传感器之间设置有一手动球阀。
包括若干层喷枪层，每一层喷枪层包括若干套喷枪组件。
所述喷枪层为4层，每一层所述喷枪层包括6套喷枪组件。
所述热传感器为热电偶。
本实用新型提供的一种SNCR脱硝系统，通过给每一杆还原剂的喷枪配备热传感器和流量调节装置，通过监视每杆还原剂喷枪喷射处的温度和压力，自动或手动调控还原剂流量，确保还原剂喷射位置的温度在最适反应温度区间(850-1050℃)且雾化良好，提升SNCR脱硝效率，减少还原剂损耗，降低氨逃逸，保护水冷壁管。
附图说明
图1是本实用新型实施例中喷枪组件示意图；
图2是本实用新型实施例中SNCR脱销系统布置图；
图3是本实用新型实施例中SNCR脱销系统管路示意图；
图中，1-竖直烟道水冷壁前墙；2-喷枪热电偶套组；3-流量计；4-压力计；5-手动球阀；6-调节阀；7-气动开关阀；8-手动针形阀；21-套管；22-喷枪；23-热电偶；24-数显温度计前手动球阀；25-数显温度计。
具体实施方式
为使本实用新型技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图对本实用新型实施例的技术方案进行完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型为了提升炉内SNCR脱硝的效率，减少还原剂的损耗，减少“氨逃逸”，避免损伤水冷壁换热管，提出一种实时监测每一杆喷枪的喷射温度和压力，并根据温度和压力的情况及时调整的SNCR脱硝系统。
SNCR脱硝主要包含还原剂储存单元、还原剂输送单元、压缩空气单元、还原剂喷射单元，还原剂由泵输送、喷枪雾化、并在合适的温度区间喷射进入炉膛，还原脱除烟气中的氮氧化物。
在一些实施例中，本实用新型提出了一种SNCR脱硝系统，包括喷枪组件，在每一套喷枪组件的套筒内安装热传感器(本实施例采用一根热电偶)来实时检测还原剂喷射处的温度，连接数显温度计并远传至集散控制系统DCS(Distributed Control System)。在每杆喷枪的还原剂供给管道上配置流量调节装置，具体为流量计、压力计和流量调阀，集散控制系统可以根据每杆枪喷射处的温度来调整每杆喷枪的还原剂流量，来确保还原剂喷射区域的温度在最适反应温度区间内，并且根据还原剂供给管道上的压力变化，来判断喷枪是否雾化良好，是否损坏，及时指导检修维护。
下面结合一种具体实施方式对本方案进行说明。
作为一种具体实施方式，如图1，所述SNCR脱硝系统沿竖直烟道水冷壁前墙1从下往上，布置4层还原剂喷枪热电偶套组2(即喷枪组件)，每层布置6套还原剂喷枪热电偶套组2，使雾化喷射范围可以覆盖大部分的竖直烟道。
如图2，每套喷枪热电偶套组2中的套管21中安装一杆喷枪22，一个热电偶23，热电偶连接配置一个数显温度计25，数显温度计25前配置一个手动球阀24，便于拆装检修、更换温度计，温度远传至DCS集散控制系统。如图3，喷枪22的还原剂供给管道上依次设置流量计3，手动球阀5，压力计4，调节阀6，气动开关阀7和针形阀8。正常运行中打开还原剂供给管道上的手动球阀5，气动开关阀7和针形阀8，因还原剂(氨水)具有刺激性气味，易挥发，且接触到三甲胺等气体会参数爆炸，便于隔离检修，设置这三个阀门，根据热电偶23实时检测的温度，手动或自动调整调节阀6的开度，来控制还原剂的流量，在适宜反应温度区间的喷枪22多喷，不在适宜反应温度区间的喷枪22少喷或者不喷，确保还原剂喷射在850-1050℃区间。
经测算，生活垃圾焚烧所产生的NOx中NO占比约为95％，NO2占比约为5％，本实施例使用该比例指代氮氧化物组分，并带入计算。
SNCR、SCR系统均使用氨水作为脱硝还原剂，其与NO和NO2反应方程式分别为：
4ΝΗ3+4ΝΟ+Ο2＝4Ν2+6Η2Ο
4NH3+2NO2+O2＝3N2+6H2O
通过电厂CEMS实时数据面板，易提取该厂小时标干流量，设为Q(Nm3)，且通过SNCR所在竖直烟道出口NOx测点，可提取竖直烟道出口NOx浓度，并通过与项目设计原始氮氧化物浓度之差值计算得出SNCR系统所脱除的氮氧化物浓度，设为C(mg/Nm3)，以上所设标干烟气量Q(Nm3)与脱除氮氧化物浓度C(mg/Nm3)经计算可得SNCR系统每小时脱除NOx总质量m(NOx)，得到以下算式：
m(NOx)＝Q*C(mg)＝Q*C/1000(g)
根据物质摩尔量、质量、分子量与占比关系公式，带入NO于氮氧化物中占比关系为PNO，NO2占比PNO2，推导NO和NO2摩尔量分别为：
既上式已可得知经由SNCR系统所脱除的NOx总摩尔量，根据以NH3作还原剂的化学反应方程可计算为脱除以上含量的NO与NO2所需投加的氨水质量(g)，其中NH3与NO摩尔比为1:1，与NO2摩尔比为1:0.5，得到以下算式：
根据项目运行情况的不同，SNCR系统所能达到的最优脱硝效率约为50％至55％区间，因此根据实际项目工况的不同，将SNCR最优脱硝效率设为e。实际喷氨质量m(实际NH3)与理论所需氨水质量m(NH3)之间的关系即可使用脱硝效率e作为系数进行表达，得到以下算式：
使用25％氨水密度ρ(NH3)＝0.901g/cm3，将上式质量换算为容积单位升，得到以下算式：
式中，v(实际NH3)为实际工况下最优氨水投加量，单位是L/h；Q为标准状况下干烟气流量，单位是m3/h；C为经SNCR系统所脱除NOx浓度，单位是mg/Nm3；e为SNCR系统最优脱硝效率；ρ(NH3)为氨水密度，单位是g/cm3；PNO、PNO2为炉膛原始生产NOx中NO与NO2占比；Mr表示相对分子质量。
在实际运用中，可将上式运用于SNCR喷枪的控制逻辑中，通过结合焚烧炉当前标干烟气量、SNCR当前单位小时内脱除的NOx量与SNCR不同温度下的脱硝效率，综合分析出当前最适宜的氨水投加量，并以此为标准实现SNCR自动流量调节，提升SNCR脱硝效率并有效降低氨水物耗。
通过还原剂供给管道上的压力的大小是否在正常范围内，可以判断喷枪是否有堵塞、烧坏等缺陷，可以及时关闭管道上的阀门，抽出喷枪22检查更换，确保还原剂的喷射雾化效果。
本实用新型有以下几个优点：
(1)可以大幅提升SNCR脱硝系统对氮氧化物的脱除效率，确保垃圾焚烧烟气中氮氧化物的稳定达标排放；
(2)降低还原剂的消耗用量，提升经济效益；
(3)使氨气在竖直烟道内充分反应，减少“氨逃逸”，避免氨气到达后端烟道，随烟气冷凝腐蚀烟道钢材，避免在烟囱处与垃圾焚烧烟气中残留的氯化氢反应，生产白色粉末氯化铵，产生“白烟”。
(4)通过每杆枪的还原剂供给管道的压力来判断喷枪的雾化效果，压力过大或过小，均表示雾化效果差，及时检查更换，避免雾化不好，反应效果差，且损伤竖直烟道的水冷壁换热管，降低换热管的使用寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”和“示例”等述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相对的实施例或示例中以合适的方式结合。
必须指出，以上实施例的说明不用于限制而只是用于帮助理解本实用新型的核心思想，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，对本实用新型进行的任何改进以及与本产品等同的替代方案，也属于本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种SNCR脱硝系统，包括喷枪组件，所述喷枪组件包括套筒和设置在所述套筒内的喷枪，所述喷枪用于喷射还原剂，其特征在于，还包括热传感器和流量调节装置，其中，所述热传感器设置在所述套筒内，所述流量调节装置设置在所述喷枪的还原剂供给管道上。
2.根据权利要求1所述的SNCR脱硝系统，其特征在于，还包括集散控制系统，所述集散控制系统与所述热传感器和所述流量调节装置连接，用于根据所述热传感器检测到的温度使用所述流量调节装置调节还原剂流量。
3.根据权利要求2所述的SNCR脱硝系统，其特征在于，所述流量调节装置包括流量计和流量调节阀，实现对流量准确控制。
4.根据权利要求3所述的SNCR脱硝系统，其特征在于，所述流量调节装置还包括压力计，用于检测喷枪工作状态是否正常。
5.根据权利要求4所述的SNCR脱硝系统，其特征在于，所述流量调节装置还包括手动球阀，气动开关阀和针形阀。
6.根据权利要求1所述的SNCR脱硝系统，其特征在于，所述喷枪组件还包括与热传感器连接的数显温度计。
7.根据权利要求6所述的SNCR脱硝系统，其特征在于，所述数显温度计与所述热传感器之间设置有一手动球阀。
8.根据权利要求1-7任一项所述的SNCR脱硝系统，其特征在于，包括若干层喷枪层，每一层喷枪层包括若干套喷枪组件。
9.根据权利要求8所述的SNCR脱硝系统，其特征在于，所述喷枪层为4层，每一层所述喷枪层包括6套喷枪组件。
10.根据权利要求1所述的SNCR脱硝系统，其特征在于，所述热传感器为热电偶。
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