CN109173714A - 低温scr脱硝***、装置、方法 - Google Patents

低温scr脱硝***、装置、方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温SCR脱硝***、装置、方法，涉及净化废气的装置及***领域，其技术方案要点是，包括SCR脱硝***、与SCR脱硝***首尾相接的换热***，所述换热***和SCR脱硝***的管道路径上连接有补热***和喷氨***，所述换热***的出口与SCR脱硝***的入口之间设有烟道燃烧器，所述补热***连接至烟道燃烧器内，所述换热***采用板式换热器供热。经过本发明改进，该低温SCR脱硝***具有如下优点：1、烟气无泄漏，减少了催化剂及氨的用量，减少了运行成本。2、烟气补热***加热快，烟气温度比较均匀。3、催化剂反应窗口宽，易于调节。

Description

低温SCR脱硝***、装置、方法
技术领域
本发明涉及净化废气的装置及***领域，特别涉及一种低温SCR脱硝***、装置、方法。
背景技术
现有的烟气脱硝技术主要有干法(选择性催化还原烟气脱硝、选择性非催化还原法脱硝)和湿法两种。与湿法烟气脱硝技术相比，干法烟气脱硝技术的主要优点是:基本投资低，设备及工艺过程简单，脱除NOX的效率也较高，无废水和废弃物处理，不易造成二次污染。选择性催化还原SCR法脱硝是在催化剂存在的条件下，采用氨、CO或碳氢化合物等作为还原剂，在氧气存在的条件下将烟气中的NO还原为N2。可以作为SCR反应还原剂的有NH3、CO、H2，还有甲烷、乙烯、丙烷、丙稀等。以氨作为还原气的时候能够得到的NO的脱除效率最高。
钢厂烧结机出口或半干法脱硫后的烟气温度较低（一般为110～160℃，若采用半干法脱硫烟气温度一般为80℃左右），此温度区间不满足常规SCR脱硝催化剂的温度要求（中低温催化剂温度一般为280℃以上）。所以需要对脱硝入口烟气进行加热升温至280℃后进行脱硝。
常规方案一般采用回转式GGH对原烟气进行加热，利用脱硝后高温烟气对原烟气进行加热，一般将原烟气加热至250℃。同时，由于回转式GGH换热端差要求和中低温催化剂温度要求，需要对原烟气进一步进行加热至280℃；然后通过SCR反应器进行脱硝。烟气补热***一般采用热风炉，燃气采用钢厂高炉煤气或焦炉煤气，煤气在热风炉中燃烧生成600～700℃的高温烟气，与回转式GGH出口的高温原烟气进行混合，混合后温度达到中低温催化剂的温度要求。
采用以上工艺的缺点在于：1、由于回转式GGH密封及原烟气与净烟气侧存在压差，导致原烟气侧烟气漏向净烟气，导致净烟气中NOX排放浓度增高，因此需要将脱硝效率提高，防止净烟气NOX排放浓度超标，增大了催化剂及氨的用量。
2、烟气补热***采用热风炉高温烟气与脱硝原烟气掺混形式进行升温，存在烟气混合不均，烟气温度升温效率低。
3、脱硝催化剂采用中低温催化剂，催化剂温度窗口限制在280℃以上，耗能较高。
发明内容
本发明的目的一是提供一种低温SCR脱硝***，其具有氨用量低、耗能低、烟气升温效率高的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种低温SCR脱硝***，包括SCR脱硝***、与SCR脱硝***首尾相接的换热***，所述换热***和SCR脱硝***的管道路径上连接有补热***和喷氨***，所述换热***的出口与SCR脱硝***的入口之间设有烟道燃烧器，所述补热***连接至烟道燃烧器内，所述换热***采用板式换热器供热。
通过采用上述技术方案，板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器，烟气经板式加热器加热后，烟气温度增高到220℃，加热后的脱硝原烟气经烟气补热***加热至250℃。补热***采用直接燃烧方式，煤气直接在烟道中燃烧，此方式烟气加热快，烟气温度比较均匀。板式换热器具有无泄漏的优点，避免了原烟气与净烟气的压差，减少了催化剂及氨的用量。
经加热和补热之后的烟气进入SCR反应器，与喷氨***喷入的氨气在催化剂的作用下进行反应，从而达到脱硝目的。
板式换热器的高温烟气来自SCR脱硝***，SCR脱硝***的出口烟气温度为250℃。经脱硝后的烟气进入板式换热器，与原烟气进行换热，加热原烟气，最后进入烟囱排放，换热效率高、热损失小，热回收率高。
进一步设置：所述低温SCR脱硝***中采用的催化剂为宽温催化剂。
通过采用上述技术方案，催化剂采用宽温催化剂，具有较宽的反应窗口，其温度适用范围为250～420℃，同时此催化剂具有较强的抗硫性和较低的活性衰减性，减少ABS的产生和延长使用寿命。
进一步设置：所述喷氨***位于SCR脱硝***的进烟端，喷氨***内设有喷氨格栅，所述喷氨格栅的包括若干个喷氨支管，喷氨支管上带有若干喷氨喷嘴，所述喷氨喷嘴可转动的连接在喷氨支管。
通过采用上述技术方案，喷氨***内的烟道入口的烟气流入后，喷氨***内的两侧的喷氨喷嘴喷射的流速分布均匀，取长边方向上的两处，其中一侧烟气流速偏差分别为0.4、0.8、0.5m•s-1,相对偏差分别为2.8、7.1、6.0%；另一侧内外侧绝对偏差为1.3、0.6、0.6m•s-1,相对偏差分别为9.4%、5.7%、7.2%。控制好喷氨喷嘴喷射的流速后，使得喷氨***内烟道不同位置的NOx浓度分布较为均匀。
进一步设置：所述喷氨支管上设有带有球形区域的球形支座，喷氨喷嘴上带有一球形接头，球形接头的球至少部分的支承于球形支座的球形区域内，球形接头于球形区域内的部分可自由的全角度转动。
通过采用上述技术方案，通过全角度转动，能够使得喷氨喷嘴在喷射时，提供能够多角度喷射的条件，方便调节优化。
进一步设置：所述球形支座与喷氨支管之间螺纹连接。
通过采用上述技术方案，球形支座可以通过螺纹连接调节相对喷氨支管的长度，喷氨喷嘴的长度处于不同位置，方便自由的调整在喷氨***内的位置，优化调整更为方便。
进一步设置：所述喷氨支管自由端上设有垂直于自身的分流管，球形支座安装在分流管上，所述分流管均匀布置在喷氨支管的圆周方向上。
通过采用上述技术方案，分流管的设置改变了喷氨喷嘴在喷氨***内的喷射方向，可以将气体喷射至喷氨***内的不同位置上，分布较为均匀。使得局部区域喷氨量大幅降低,氨逃逸畸高点消除,***喷氨更加均匀,从而带动整个***氨逃逸率的大幅下降。
本发明的目的二是提供一种低温SCR脱硝装置，其具有氨用量低、耗能低、烟气升温效率高的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种低温SCR脱硝装置，包括SCR脱硝器、与SCR脱硝器首尾相接的换热器，所述换热器和SCR脱硝器的管道路径上连接有补热装置和喷氨装置，所述换热器的出口与SCR脱硝器的入口之间设有烟道燃烧器，所述补热装置连接至烟道燃烧器内，所述换热器用板式换热器供热。
进一步设置：所述低温SCR脱硝装置中采用的催化剂为宽温催化剂。
本发明的目的三是提供一种低温SCR脱硝方法，其具有氨用量低、耗能低、烟气升温效率高的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种低温SCR脱硝方法，包括SCR脱硝器、与SCR脱硝器首尾相接的换热器，换热器和SCR脱硝器的管道路径上连接有补热装置和喷氨装置，：在换热器的出口与SCR脱硝器的入口之间设置烟道燃烧器，将补热装置直接连接至烟道燃烧器内，该方法中采用的换热器为板式换热器。
进一步设置：所述低温SCR脱硝方法中采用的催化器为宽温催化剂。
综上所述，本发明具有以下有益效果：经过本发明改进，该低温SCR脱硝***具有如下优点：
1、烟气无泄漏，减少了催化剂及氨的用量，减少了运行成本。
2、烟气补热***加热快，烟气温度比较均匀。
3、催化剂反应窗口宽，易于调节。
附图说明
图1是第一种优选实施方式下的低温SCR脱硝***的结构示意图；
图2是喷氨格栅的一种结构示意图；
图3是喷氨格栅的另一种结构示意图；
图4是喷氨喷嘴的结构示意图。
图中，1、SCR脱硝***；2、补热***；3、喷氨***；4、烟道燃烧器；5、喷氨格栅；6、换热***；7、喷氨支管；8、喷氨喷嘴；9、分流管；10、球形支座；11、球形接头；12、球形区域；13、螺纹；14、氨气供应***；15、空气供应***；16、氨稀释风机；17、氨稀释风加热器；18、氨气空气混合器；19、氮气吹扫装置；21、助燃风***；22、煤气供给***；23、液化气供给***或天然气供给***。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
第一种优选实施方式：
一种低温SCR脱硝***，如图1所示，包括SCR脱硝***1、与SCR脱硝***1首尾相接的换热***6，换热***6和SCR脱硝***1的管道路径上连接有补热***2和喷氨***3。
换热***6的出口与SCR脱硝***1的入口之间设有烟道燃烧器4，补热***2连接至烟道燃烧器4内，补热***2管道连接煤气供给***22和液化气供给***或天然气供给***23，煤气供给***22和液化气供给***或天然气供给***23均由控制阀控制启闭，并在补热***2中连通一个补入空气的助燃风***21。补热***2采用直接燃烧方式，煤气直接在烟道中燃烧，此方式烟气加热快，烟气温度比较均匀。
换热***6采用板式换热器供热。板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器，烟气经板式加热器加热后，烟气温度增高到220℃，加热后的脱硝原烟气经烟气补热***2加热至250℃，满足低温SCR脱硝***1所需的工作温度的条件。
喷氨***3位于SCR脱硝***1的进烟端，喷氨***3包括氨气供应***14和空气供应***15，空气供应***15中还包括氨稀释风机16、氨稀释风加热器17；氨气供应***14和空气供应***15通过氨气空气混合器18混合后，将混合后的气体补入SCR脱硝***1的进烟端处，喷氨***3内设有喷氨格栅5，通过喷氨格栅5与烟气混合，待充分混合后一并送入SCR脱硝***1。经加热和补热之后的烟气进入SCR脱硝***1，与喷氨***3喷入的氨气在催化剂的作用下进行反应，从而达到脱硝目的。
氨气供应***14中带有氮气吹扫装置19。保证管线的清洁和防止堵塞管线。
需要说明的是，本实施方式下的，SCR脱硝***1中采用的催化剂为宽温催化剂。催化剂采用宽温催化剂，具有较宽的反应窗口，其温度适用范围为250～420℃，同时此催化剂具有较强的抗硫性和较低的活性衰减性，减少ABS的产生和延长使用寿命。
如图2所示，喷氨格栅5的包括若干个喷氨支管7，喷氨支管7上带有若干喷氨喷嘴8，喷氨喷嘴8可转动的连接在喷氨支管7上。
如图3所示，喷氨支管7自由端上设有垂直于自身的分流管9，分流管9均匀布置在喷氨支管7的圆周方向上。喷氨喷嘴8也可以安装在分流管9上。
喷氨喷嘴8可以设置在喷氨支管7并组合的设置在分流管9上。
如图4所示，喷氨支管7上设有带有球形区域12的球形支座10，喷氨喷嘴8上带有一球形接头11，球形接头11的球至少部分的支承于球形支座10的球形区域12内，球形接头11于球形区域12内的部分可自由的全角度转动。喷氨喷嘴8与喷氨支管7之间为一个球铰连接，球形支座10作为支承的固定点，喷氨喷嘴8的球形接头11随其转动，在本实施方式下，将球形支座10螺纹13连接至喷氨支管7上，必要的时候，可以调整喷氨喷嘴8的角度，调整喷氨喷嘴8于空间上的位置。
通过调节喷氨格栅5各区域的喷氨角度，最大限度提高喷氨***3内NOx分布的均匀性。改善入口氨喷射均匀性，能够最大限度减少氨逃逸的影响。并且，减少了催化剂积灰、堵塞等现象。
第二种优选实施方式：
一种低温SCR脱硝装置，包括SCR脱硝器、与SCR脱硝器首尾相接的换热器，换热器和SCR脱硝器的管道路径上连接有补热装置和喷氨装置，换热器的出口与SCR脱硝器的入口之间设有烟道燃烧器4，补热装置连接至烟道燃烧器4内，换热器用板式换热器供热。喷氨装置中带有第一种优选实施方式的喷氨格栅5。
低温SCR脱硝装置中采用的催化剂为宽温催化剂。
第三种优选实施方式：
一种低温SCR脱硝方法，包括SCR脱硝器、与SCR脱硝器首尾相接的换热器，换热器和SCR脱硝器的管道路径上连接有补热装置和喷氨装置，：在换热器的出口与SCR脱硝器的入口之间设置烟道燃烧器4，将补热装置直接连接至烟道燃烧器4内，该方法中采用的换热器为板式换热器。喷氨装置中采用第一种优选实施方式公开的喷氨格栅5进行优化。
低温SCR脱硝方法中采用的催化器为宽温催化剂。
上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种低温SCR脱硝***，包括SCR脱硝***(1)、与SCR脱硝***(1)首尾相接的换热***(6)，所述换热***(6)和SCR脱硝***(1)的管道路径上连接有补热***(2)和喷氨***(3)，其特征在于：所述换热***(6)的出口与SCR脱硝***(1)的入口之间设有烟道燃烧器(4)，所述补热***(2)连接至烟道燃烧器(4)内，所述换热***(6)采用板式换热器供热。
2.根据权利要求1所述的低温SCR脱硝***，其特征在于：所述低温SCR脱硝***(1)中采用的催化剂为宽温催化剂。
3.根据权利要求1所述的低温SCR脱硝***，其特征在于：所述喷氨***(3)位于SCR脱硝***(1)的进烟端，喷氨***(3)内设有喷氨格栅(5)，所述喷氨格栅(5)的包括若干个喷氨支管(7)，喷氨支管(7)上带有若干喷氨喷嘴(8)，所述喷氨喷嘴(8)可转动的连接在喷氨支管(7)。
4.根据权利要求3所述的低温SCR脱硝***，其特征在于：所述喷氨支管(7)上设有带有球形区域(12)的球形支座(10)，喷氨喷嘴(8)上带有一球形接头(11)，球形接头(11)的球至少部分的支承于球形支座(10)的球形区域(12)内，球形接头(11)于球形区域(12)内的部分可自由的全角度转动。
5.根据权利要求4所述的低温SCR脱硝***，其特征在于：所述球形支座(10)与喷氨支管(7)之间螺纹(13)连接。
6.根据权利要求5所述的低温SCR脱硝***，其特征在于：所述喷氨支管(7)自由端上设有垂直于自身的分流管(9)，球形支座(10)安装在分流管(9)上，所述分流管(9)均匀布置在喷氨支管(7)的圆周方向上。
7.一种低温SCR脱硝装置，包括SCR脱硝器、与SCR脱硝器首尾相接的换热器，所述换热器和SCR脱硝器的管道路径上连接有补热装置和喷氨装置，其特征在于：所述换热器的出口与SCR脱硝器的入口之间设有烟道燃烧器(4)，所述补热装置连接至烟道燃烧器(4)内，所述换热器用板式换热器供热。
8.根据权利要求7所述的低温SCR脱硝装置，其特征在于：所述低温SCR脱硝装置中采用的催化剂为宽温催化剂。
9.一种低温SCR脱硝方法，包括SCR脱硝器、与SCR脱硝器首尾相接的换热器，换热器和SCR脱硝器的管道路径上连接有补热装置和喷氨装置，其特征在于：在换热器的出口与SCR脱硝器的入口之间设置烟道燃烧器(4)，将补热装置直接连接至烟道燃烧器(4)内，该方法中采用的换热器为板式换热器。
10.根据权利要求9所述的低温SCR脱硝方法，其特征在于：所述低温SCR脱硝方法中采用的催化器为宽温催化剂。
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