CN114653182A - 一种节能高效复合脱硝设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种节能高效复合脱硝设备，涉及环保设备领域。本申请脱硝设备包括烟气进气***和高效换热***；高效换热***后接三路处理***分别处理后汇入SNCR脱硝A塔；三路处理***分别为：一级烟气***、二级烟气***和三级烟气***；一级烟气***与天然气进气***的气体并联后汇入SNCR脱硝A塔；二级烟气***和三级烟气***经过三流体喷枪***喷淋处理分别进入SNCR脱硝A塔；SNCR脱硝A塔后接SCR脱硝B塔；本申请通过采用SNCR与SCR复合脱硝、高效换热器、烟气温度场高效均化、烟气浓度场高效均化、烟气参数进出口高效采集及控制等多项技术联用，实现了节能减排、NOX及氨达标排放的目的。
Description
技术领域
本申请涉及烟气脱硝领域，尤其是涉及一种节能高效复合脱硝设备。
背景技术
目前，全球面临的三大环境问题包括：温室效应、酸性降水和臭氧层破坏；在造成上述大气环境问题的污染物中，NOX占据了非常重要的比例，足见其对自然界的影响之大。NOX既是硝酸型酸雨的基础，又是形成光化学烟雾、破坏臭氧层的主要物质之一，具有很强的毒性，对人体、环境和生态的危害以及对社会经济的破坏都很大。
烟气脱硝，是指把已生成的NOX还原为N2，从而脱除烟气中的NOX，烟气脱硝技术主要有干法和湿法两种。其中干法脱硝工艺包括选择性非催化还原法SNCR、选择性催化还原法SCR；而湿法脱硝工艺主要是臭氧氧化吸收法。与湿法相比，干法技术的主要优点是：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。在众多的脱硝工艺中，选择性催化还原法SCR是脱硝效率最高，可达80%~90%，已成为目前最成熟的脱硝技术。
目前国内多个省及地区制定了较严格的NOX排放标准，要求脱硝效率需要达到97%~99.5%之高，对氨逃逸指标要求也越来越严格，传统的脱硝技术已不再能满足新标准。
发明内容
为了解决以上技术问题，本申请提供了一种节能高效复合脱硝设备，进一步优化节能高效商用脱硝技术，本申请的设备通过采用SNCR与SCR复合脱硝、高效换热器、烟气温度场高效均化、烟气浓度场高效均化、烟气参数进出口高效采集及控制等多项技术联用，实现了节能、减排、NOX及氨达标排放的目的。
本申请的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种节能高效复合脱硝设备，包括顺序连接的烟气进气***和高效换热***；所述高效换热***后接三路处理***分别处理后汇入SNCR脱硝A塔；所述SNCR脱硝A塔后接SCR脱硝B塔，所述SCR脱硝B塔的烟气经过高效换热***处理后进入排烟***；
三路处理***分别为：一级烟气***、二级烟气***和三级烟气***；所述一级烟气***与天然气进气***的气体并联后汇入SNCR脱硝A塔；所述二级烟气***和三级烟气***经过三流体喷枪***喷淋处理分别进入SNCR脱硝A塔。
进一步地，所述SNCR脱硝A塔沿气流方向依次包括燃烧区、SNCR反应区和混合第三区；
所述燃烧区为一级烟气、空气和天然气的燃烧空间；
所述SNCR反应区包括与二级烟气***连通的环形A腔体，所述环形A腔体中设置旋流片；
所述混合第三区包括与三级烟气***连通的环形B腔体，所述环形B腔体通过三级烟气出口连通混合第三区反应空间；所述混合第三区后接高温烟气管道。
进一步地，所述SCR脱硝B塔沿气流方向依次包括混合第四区、混合第五区和SCR反应区；所述混合第四区内设置伞形出口，混合第四区底部设置均化A层；所述混合第五区底部设置均化B层。
进一步地，所述SCR反应区包括多层反应空间，所述多层反应空间依次包括第一层催化剂、C空间、第二层催化剂、D空间、E空间、第三层催化剂、F空间、备用层催化剂和G空间。
进一步地，所述三流体喷枪***包括相互并联的压缩空气***、还原剂粗调***和还原剂精调***；三流体喷枪***终端设置三流体喷枪。
进一步地，所述压缩空气***包括压缩空气管道，在压缩空气管道上沿气流方向依次设置空压手动球阀、气源三联件和手动调节针阀。
进一步地，所述还原剂粗调***包括顺序连接的脱销剂大桶、补氨泵和脱销剂小桶，所述脱销剂小桶后接喷氨A泵和脱销剂A管道，所述脱销剂A管道终端汇入三流体喷枪；所述还原剂精调***包括与脱销剂小桶连接的喷氨B泵，所述喷氨B泵后接脱销剂B管道，所述脱销剂B管道终端汇入三流体喷枪。
进一步地，所述天然气进气***的气路上依次设置燃气总阀、手动燃气阀、燃气电磁阀、空燃比例阀和加热烧嘴，所述加热烧嘴安装于SNCR脱硝A塔进气端；所述一级烟气***包括输送第一级烟气的一级管道和空气混合管道，所述一级管道上设置比例调节一阀；所述空气混合管道上依次设置高压鼓风机、手动调节一阀和比例调节阀所述空气混合管道末端连接至加热烧嘴。
进一步地，所述烟气进气***上设置烟进检测口和烟进三方检测口；所述高效换热***包括烟气分配B管道、换热设备和烟气分配A管道，所述烟气分配B管道与烟气进气***接通，所述烟气分配A管道与主管道接通，所述主管道后接三路处理***。
进一步地，所述排烟***包括设置于高效换热***后方的排烟管道，所述排烟管道上设置排烟三方检测口和排烟出口检测口。
综上所述，本申请具有如下有益效果：
本申请复合脱销设备具有节能显著、脱硝效率高、氨逃逸低、便于检测、免爬梯及平台、冷凝水自动收集排放、烟气零逃逸更环保、安装维修检测工艺性好的优点。
附图说明
图1为本申请设备工艺示意图；
图2为通入催化剂之前的烟气流向（空心单箭头）和还原剂流向（实心双箭头）示意图；
图3为经过催化后的烟气流向（空心双箭头）、天然气流向（空心三箭头）和冷凝水流向（实心三箭头）示意图；
图4为SNCR多功能脱硝A塔结构示意图；
图5为SCR多功能脱硝B塔、烟气进气***、排烟***和高效换热***结构示意图；
图6为三流体喷枪***示意图。
附图标记说明：
1、烟气进气***；101、烟气进口接口；102、烟进检测口；103、烟进三方检测口；
2、高效换热***；201、烟气分配A管道；202、换热设备；203、烟气分配B管道；204、冷凝水C管；205、主管道；
3、排烟***；301、排烟管道；302、排烟三方检测口；303、排烟出口检测口；304、排烟伞盖；
4、一级烟气***；401、一级管道；402、比例调节一阀；403、高压鼓风机；404、手动调节一阀；405、比例调节阀；406、空气混合管道；
5、二级烟气***；501、二级管道；502、比例调节二阀；
6、三级烟气***；601、三级管道；602、手动调节三阀；
7、天然气进气***；701、燃气总阀；702、手动燃气阀；703、燃气电磁阀；704、空燃比例阀；705、加热烧嘴；
8、SNCR脱硝A塔；801、燃烧区；802、SNCR反应区；803、混合第三区；804、环形A腔体；805、环形B腔体；806、旋流片；807、二级烟气出口；808、SNCR烟温检测口；809、三级烟气出口；810、保温A层；811、高温烟气管道；812、冷凝水A管；
9、SCR脱硝B塔；
901、混合第四区；9011、均化A层；9012、伞形出口；9013、备用检测A口；9014、冷凝水B管；
902、混合第五区；9021、均化B层；9022、催化剂初始烟温检测口；
903、SCR反应区；9031、第一层催化剂；9032、第二层催化剂；9033、第三层催化剂；9034、备用层催化剂；9035、保温B层；9036、备用检测C口；9037、C空间；9038、备用检测D口；9039、D空间；9040、备用检测E口；9041、E空间；9042、备用检测F口；9043、F空间；9044、备用检测G口；9045、G空间；9046、固定支架；
10、压缩空气***；1001、空压手动球阀；1002、气源三联件；1003、手动调节针阀；1004、压缩空气管道；
11、还原剂粗调***；1101、脱销剂大桶；1102、补氨泵；1103、脱销剂小桶；1104、喷氨A泵；1105、脱销剂A管道；1106、粗调球阀；1107、粗调稳压阀；1108、手动粗调针阀；
12、还原剂精调***；1201、喷氨B泵；1202、脱销剂B管道；1203、精调球阀；1204、精调稳压阀；1205、手动精调针阀；
13、三流体喷枪；
14、冷凝水汇流管。
具体实施方式
以下结合附图对本申请进行进一步的详细说明。参考图1-6，一种节能高效复合脱硝设备，包括顺序连接的烟气进气***1和高效换热***2；所述高效换热***2后接三路处理***分别处理后汇入SNCR脱硝A塔8；
所述三路处理***分别为：一级烟气***4、二级烟气***5和三级烟气***6；所述一级烟气***4与天然气进气***7的气体并联后汇入SNCR脱硝A塔8；所述二级烟气***5和三级烟气***6经过三流体喷枪***喷淋处理分别进入SNCR脱硝A塔8；
所述SNCR脱硝A塔8后接SCR脱硝B塔9，所述SCR脱硝B塔9的烟气经过高效换热***2处理后进入排烟***3。
参考图4，所述SNCR脱硝A塔8沿气流方向依次包括燃烧区801、SNCR反应区802和混合第三区803；SNCR脱硝A塔8外壳包裹保温A层810。
所述燃烧区801为一级烟气、空气和天然气的燃烧空间；
所述SNCR反应区802包括与二级烟气***5连通的环形A腔体804，所述环形A腔体804中设置旋流片806，燃烧区801的气体由二级烟气出口807进入SNCR反应区802，所述SNCR反应区802内部设置SNCR烟温检测口808；SNCR反应区802内部气体包括燃烧区801燃烧产生的高温烟气、二级烟气及气态脱硝还原剂。
所述环形A腔体804底部设置冷凝水A管812。
所述混合第三区803包括与三级烟气***6连通的环形B腔体805，所述环形B腔体805通过三级烟气出口809连通混合第三区803反应空间；混合第三区803的气体包括SNCR反应区802混合反应后的高温烟气、三级烟气和气态脱硝还原剂。
所述混合第三区803后接高温烟气管道811。
参考图5，所述SCR脱硝B塔9沿气流方向依次包括混合第四区901、混合第五区902和SCR反应区903。
所述混合第四区901内设置备用检测A口9013和开口朝下的伞形出口9012，混合第四区901底部设置均化A层9011和冷凝水B管9014；所述混合第五区902中部设置催化剂初始烟温检测口9022，底部设置均化B层9021。
所述SCR反应区903通过固定支架9046与排烟***3连接，SCR反应区903包括多层反应空间，多层反应空间外包裹保温B层9035，所述多层反应空间依次包括：
第一层催化剂9031和C空间9037，所述C空间9037内设置备用检测C口9036；
第二层催化剂9032和D空间9039，所述D空间9039内设置备用检测D口9038；
E空间9041，所述E空间9041内设置备用检测E口9040；
第三层催化剂9033和F空间9043，所述F空间9043内设置备用检测F口9042；
备用层催化剂9034和G空间9045，所述G空间9045内设置备用检测G口9044。
参考图6，所述三流体喷枪***包括压缩空气***10、还原剂粗调***11、还原剂精调***12和***终端的三流体喷枪13。
所述压缩空气***10包括压缩空气管道1004，在压缩空气管道1004上沿气流方向依次设置空压手动球阀1001、气源三联件1002和手动调节针阀1003。
所述还原剂粗调***11包括顺序连接的脱销剂大桶1101、补氨泵1102和脱销剂小桶1103，所述脱销剂小桶1103后接喷氨A泵1104和脱销剂A管道1105，所述脱销剂A管道1105上沿脱硝剂流动方向依次设置粗调球阀1106、粗调稳压阀1107和手动粗调针阀1108；所述脱销剂A管道1105终端汇入三流体喷枪13。
所述还原剂精调***12包括与脱销剂小桶1103连接的喷氨B泵1201，所述喷氨B泵1201后接脱销剂B管道1202，脱销剂B管道1202上沿脱硝剂流动方向依次设置精调球阀1203、精调稳压阀1204和手动精调针阀1205；所述脱销剂B管道1202终端汇入三流体喷枪13。
所述天然气进气***7的气路上依次设置燃气总阀701、手动燃气阀702、燃气电磁阀703、空燃比例阀704和加热烧嘴705，所述加热烧嘴705安装于SNCR脱硝A塔8进气端；所述一级烟气***4包括输送第一级烟气的一级管道401和空气混合管道406，所述一级管道401上设置比例调节一阀402；所述空气混合管道406上依次设置高压鼓风机403、手动调节一阀404和比例调节阀405所述空气混合管道406末端连接至加热烧嘴705。
所述烟气进气***1上设置烟进检测口102和烟进三方检测口103，预处理烟气经过烟气进口接口101进入烟气进气***1。
所述高效换热***2包括烟气分配B管道203、换热设备202和烟气分配A管道201，所述烟气分配B管道203与烟气进气***1接通，所述烟气分配A管道201与主管道205接通，所述主管道205后接三路处理***，其中二级烟气***5和三级烟气***6由主管道205分流后并联，分别汇入SNCR脱硝A塔8内，所述二级烟气***5包括二级管道501和比例调节二阀502；所述三级烟气***6包括三级管道601和手动调节三阀602。
所述高效换热***2底部设置冷凝水C管204。
所述排烟***3包括设置于高效换热***2后方的排烟管道301，所述排烟管道301上设置排烟三方检测口302和排烟出口检测口303，所述排烟管道301末端设置排烟伞盖304。
上述冷凝水A管812、冷凝水B管9014和冷凝水C管204最终汇入冷凝水汇流管14从本申请脱硝设备中排出。
本申请脱硝设备的检测装置不限于以上所列出的检测设备，还包括其他根据实际情况所必要的多个测控***，如：烟气温度测控***、烟气成分测量***、烟气流量控制***、脱硝还原剂控制***。
烟气温度测控***包括SNCR反应区烟温测控、催化剂初始烟温测控、催化剂末端烟温测控、烟气达标排放温度测量、初始烟气温度测量和多个备用口温度测量；
烟气成分测量***由初始烟气成分测量、烟气达标排放成分测量组成；
烟气流量控制***由初始烟气流量测量、烟气达标排放流量测量组成；
脱硝还原剂控制***由脱硝还原剂粗调控制、脱硝还原剂精调控制、脱硝还原剂计量控制组成。
本申请脱硝设备主要工艺的工作原理为：预处理的烟气经烟气进口接口101进入高效换热***2后烟气温度进一步升高，烟气分成三级，其中由三流体喷枪13喷出的雾状脱硝液与烟气混合形成二、三级烟气。
一级烟气经过比例调节一阀402与空气混合后由高压鼓风机403、手动调节一阀404、比例调节阀405进入加热烧嘴705，同时天然气经过燃气总阀701、手动燃气阀702、燃气电磁阀703、空燃比例阀704也进入加热烧嘴705，实现加热烧嘴705的自动燃烧，加热功率根据催化剂初始烟温检测口9022处的采集温度进行五档功率自动调节，一级烟气的流量根据五档加热功率由比例调节阀405自动调节，实现加热烧嘴705的低氮加热燃烧；
二级烟气经过比例调节二阀502进入环形A腔体804、经过旋流片806，烟气旋转通过二级烟气出口807进入SNCR反应区802，同时燃烧区801的高温烟气也进入SNCR反应区802，其中比例调节阀405由SNCR烟温检测口808处的采集温度进行自动流量调节，确保SNCR反应区802的反应温度始终在理想范围内，实现一、二级烟气的SNCR脱硝处理。
第三级烟气经过手动调节三阀602进入环形B腔体805、三级烟气出口809进入混合第三区803，与一、二级烟气混合后通过高温烟气管道811进一步混合再经过伞形出口9012喷出，喷出的烟气经均化A层9011折返后均匀散开，此时烟气的温度场、浓度场得到大幅度均化，烟气再经过均化B层9021进入混合第五区902，此时烟气的温度场、浓度场实现了理想的均化，烟气再经过第一层催化剂9031、第二层催化剂9032、第三层催化剂9033、备用层催化剂9034等多层催化剂，完成SCR脱硝反应，烟气再经过高效换热***2降温后经排烟管道301、排烟伞盖304达标排出。
本申请高脱硝效率、低氨逃逸的控制原理为：
烟气分成三级，第一级烟气经过加热烧嘴705实现低氮燃烧，杜绝在给烟气的加热过程中产生较多的NOX，一、二级烟气在SNCR反应区802完成烟气的SNCR脱硝处理，降低烟气NOX的初始浓度10%~20%，为下一步脱硝处理降低难度。
一、二、三级烟气汇合进行多次混合，均化后进入SCR脱硝B塔9进行催化脱硝后经排烟管道301、排烟伞盖304达标排出。其中由烟进检测口102处测得的烟气参数（流量、烟温、NOX的浓度）来计算并控制脱硝还原剂粗调***11的用量达到理伦用量的90%~95%，并严格控制不过量，同时由排放烟气在备用检测G口9044处测得的烟气温度及排烟出口检测口303处测得的烟气参数（流量、NOX的浓度、NH3的浓度）来计算并控制脱硝还原剂精调***12的用量在正常范围内。
本申请所述三流体喷枪***的工作原理为：
三流体为压缩空气、大流量脱硝还原剂、小流量脱硝还原剂。
压缩空气***为压缩空气经空压手动球阀1001、气源三联件1002进行稳压控制后经过手动调节针阀1003的调节进入三流体喷枪13；
脱硝还原剂从脱销剂大桶1101由补氨泵1102自动泵入脱销剂小桶1103，大流量脱硝还原剂从脱销剂小桶1103由喷氨A泵1104自动泵入脱销剂A管道1105，再经过粗调球阀1106、粗调稳压阀1107、手动粗调针阀1108的调节进入三流体喷枪13；
小流量脱硝还原剂从脱销剂小桶1103由喷氨B泵1201自动泵入脱销剂B管道1202，再经过精调球阀1203、精调稳压阀1204、手动精调针阀1205的调节进入三流体喷枪13。
以上为本申请的较佳实施例，本申请不限于上述实施的结构，可以有多种变形，也不限于上述的应用领域，可以在更多相似的领域应用，总之，在不脱离本申请的设计思路、机械结构形式、智能驱动控制方式的所有改进和变化，均属于本申请的范围内。
Claims (10)
1.一种节能高效复合脱硝设备，其特征在于：包括顺序连接的烟气进气***（1）和高效换热***（2）；所述高效换热***（2）后接三路处理***分别处理后汇入SNCR脱硝A塔（8）；所述SNCR脱硝A塔（8）后接SCR脱硝B塔（9），所述SCR脱硝B塔（9）的烟气经过高效换热***（2）处理后进入排烟***（3）；
三路处理***分别为：一级烟气***（4）、二级烟气***（5）和三级烟气***（6）；所述一级烟气***（4）与天然气进气***（7）的气体并联后汇入SNCR脱硝A塔（8）；所述二级烟气***（5）和三级烟气***（6）经过三流体喷枪***喷淋处理分别进入SNCR脱硝A塔（8）。
2.根据权利要求1所述的一种节能高效复合脱硝设备，其特征在于：所述SNCR脱硝A塔（8）沿气流方向依次包括燃烧区（801）、SNCR反应区（802）和混合第三区（803）；
所述燃烧区（801）为一级烟气、空气和天然气的燃烧空间；
所述SNCR反应区（802）包括与二级烟气***（5）连通的环形A腔体（804），所述环形A腔体（804）中设置旋流片（806）；
所述混合第三区（803）包括与三级烟气***（6）连通的环形B腔体（805），所述环形B腔体（805）通过三级烟气出口（809）连通混合第三区（803）反应空间；所述混合第三区（803）后接高温烟气管道（811）。
3.根据权利要求1所述的一种节能高效复合脱硝设备，其特征在于：所述SCR脱硝B塔（9）沿气流方向依次包括混合第四区（901）、混合第五区（902）和SCR反应区（903）；所述混合第四区（901）内设置伞形出口（9012），混合第四区（901）底部设置均化A层（9011）；所述混合第五区（902）底部设置均化B层（9021）。
4.根据权利要求3所述的一种节能高效复合脱硝设备，其特征在于：所述SCR反应区（903）包括多层反应空间，所述多层反应空间依次包括第一层催化剂（9031）、C空间（9037）、第二层催化剂（9032）、D空间（9039）、E空间（9041）、第三层催化剂（9033）、F空间（9043）、备用层催化剂（9034）和G空间（9045）。
5.根据权利要求1所述的一种节能高效复合脱硝设备，其特征在于：所述三流体喷枪***包括相互并联的压缩空气***（10）、还原剂粗调***（11）和还原剂精调***（12）；三流体喷枪***终端设置三流体喷枪（13）。
6.根据权利要求5所述的一种节能高效复合脱硝设备，其特征在于：所述压缩空气***（10）包括压缩空气管道（1004），在压缩空气管道（1004）上沿气流方向依次设置空压手动球阀（1001）、气源三联件（1002）和手动调节针阀（1003）。
7.根据权利要求5所述的一种节能高效复合脱硝设备，其特征在于：所述还原剂粗调***（11）包括顺序连接的脱销剂大桶（1101）、补氨泵（1102）和脱销剂小桶（1103），所述脱销剂小桶（1103）后接喷氨A泵（1104）和脱销剂A管道（1105），所述脱销剂A管道（1105）终端汇入三流体喷枪（13）；所述还原剂精调***（12）包括与脱销剂小桶（1103）连接的喷氨B泵（1201），所述喷氨B泵（1201）后接脱销剂B管道（1202），所述脱销剂B管道（1202）终端汇入三流体喷枪（13）。
8.根据权利要求1所述的一种节能高效复合脱硝设备，其特征在于：所述天然气进气***（7）的气路上依次设置燃气总阀（701）、手动燃气阀（702）、燃气电磁阀（703）、空燃比例阀（704）和加热烧嘴（705），所述加热烧嘴（705）安装于SNCR脱硝A塔（8）进气端；所述一级烟气***（4）包括输送第一级烟气的一级管道（401）和空气混合管道（406），所述一级管道（401）上设置比例调节一阀（402）；所述空气混合管道（406）上依次设置高压鼓风机（403）、手动调节一阀（404）和比例调节阀（405）所述空气混合管道（406）末端连接至加热烧嘴（705）。
9.根据权利要求1所述的一种节能高效复合脱硝设备，其特征在于：所述烟气进气***（1）上设置烟进检测口（102）和烟进三方检测口（103）；所述高效换热***（2）包括烟气分配B管道（203）、换热设备（202）和烟气分配A管道（201），所述烟气分配B管道（203）与烟气进气***（1）接通，所述烟气分配A管道（201）与主管道（205）接通，所述主管道（205）后接三路处理***。
10.根据权利要求9所述的一种节能高效复合脱硝设备，其特征在于：所述排烟***（3）包括设置于高效换热***（2）后方的排烟管道（301），所述排烟管道（301）上设置排烟三方检测口（302）和排烟出口检测口（303）。
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