CN201108808Y - 前置旋风预除尘scr烟气脱硝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种前置旋风预除尘SCR烟气脱硝装置，SCR反应器(3)上部连接锅炉(10)引出的烟气接入管(8)，烟气接入管(8)内设置有静态混合器(2)，静态混合器(2)前面设有喷氨格栅(1)，SCR反应器(3)下部通过烟气输出管(9)与静电除尘器(5)连接，在静电除尘器(5)和SCR反应器(3)之间设有空气预热器(4)，其中喷氨格栅(1)上游的烟气接入管(8)上设有耐高温旋风分离器(6)，喷氨格栅(1)的喷嘴朝向锅炉(10)。本实用新型减小了催化剂和SCR反应器体积，降低了支撑的要求，去除了SCR旁路，大大降低SCR工程造价；同时延长了催化剂寿命和空预器的清洗周期，可以不设吹灰器或者将吹灰的周期设置得较长。

Description

前置旋风预除尘SCR烟气脱硝装置

技术领域

本实用新型属于烟气脱硝装置，具体地说，是一种前置旋风预除尘SCR烟气脱硝装置。

背景技术

传统的烟气脱硝装置如图5所示，SCR反应器3上部连接锅炉10引出的烟气接入管8，该烟气接入管8内设置有静态混合器2，该静态混合器2前面设有喷氨格栅1，所述SCR反应器3下部通过烟气输出管9与静电除尘器5连接，在静电除尘器5和SCR反应器3之间的烟气输出管9设有空气预热器4，所述进入锅炉10的空气输入管13通过风机11经所述空气预热器4与锅炉10相连，所述喷氨格栅1的喷嘴朝向SCR反应器3。在喷氨格栅1与锅炉10之间的烟气输入管8内；SCR反应器3与空气预热器4之间的烟气输出管9内分别设有挡板12。锅炉10与烟气输出管9前端之间另设有管道相通，该管道内也设有挡板12，作为SCR旁路，所述喷氨格栅1的喷嘴朝向与烟气方向相同，在SCR反应器中，烟气中的NOx与喷入烟气中的氨气在催化剂表面发生选择性催化还原(SCR)反应被还原成N₂和H₂O。净化后的烟气再依次进入空气预热器4、静电除尘器5和FGD脱硫装置后经烟囱排放。

由于在SCR反应器中，烟气粉尘浓度较高，所含的飞灰易造成催化剂磨损和中毒，缩短催化剂使用寿命，增加运行成本；其中的大颗粒飞灰(特别是爆米花飞灰)特别容易造成催化剂堵塞，为了降低催化剂堵塞的概率，一般需要选择大孔径催化剂，从而会造成催化剂体积较大，增加了SCR项目投资成本；如果催化剂堵塞就必须要停炉，损失巨大，为了避免催化剂堵塞造成停炉的风险，所以在***设计中往往需要设置SCR旁路6，这样会进一步增加SCR脱硝的投资成本；此外由于飞灰浓度较高，脱硝反应泄漏的NH₃与SO₃和H₂O会生成硫酸氢铵(ABS)等物质，该物质具有较大的黏性，会在使得粉尘在空预器表面聚集，造成空预器的沾污和腐蚀，造成空预器4的堵塞，所以必须要提高空预器4的清洗频率。

此外，在传统装置中，由于脱硝催化剂的磨损等原因，会造成磨损的脱硝催化剂重金属在静电除尘器5粉尘中富集，使得静电除尘器飞灰的重金属浓度偏高，影响电厂飞灰的应用。

目前的潮流是取消SCR旁路6，这无疑会进一步增加了飞灰堵塞造成停机的危险，传统的SCR装置将受到更加严峻的挑战。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种在取消SCR旁路的同时还能减小SCR反应器催化剂体积大小和静电除尘器大小的前置旋风预除尘SCR烟气脱硝装置。

本实用新型的技术方案如下：一种前置旋风预除尘SCR烟气脱硝装置，包括喷氨格栅、烟气静态混合器、SCR反应器、空气预热器、静电除尘器，所述SCR反应器一端连接锅炉引出的烟气接入管，该烟气接入管内设置有静态混合器，该静态混合器前面设有喷氨格栅，所述SCR反应器另一端通过烟气输出管与除尘器连接，在静电除尘器和SCR反应器之间设有空气预热器，其关键在于：所述喷氨格栅上游的烟气接入管上设有耐高温旋风分离器，所述喷氨格栅的喷嘴朝向锅炉。增加一个高温旋风分离器，将大颗粒飞灰(尤其是爆米花飞灰)去除，可以减少大粒径飞灰对催化剂的堵塞；同时由于去除了大颗粒飞灰，可以选择孔径较小的SCR脱硝催化剂，减小所需的催化剂体积；由于飞灰含量大幅度下降，所以对催化剂的磨损和中毒的概率降低，使得脱硝催化剂寿命大幅度延长；由于飞灰造成催化剂堵塞的概率已经非常低了，没有必要再设置SCR旁路，可以降低SCR工程的造价成本，这也与目前取消SCR旁路的趋势相吻合。此外，由于飞灰浓度的大幅降低，即使有硫酸氢铵的生成，由于粉尘浓度的减少，造成空预器堵塞的概率也大幅下降，可以延长空预器的清洗周期。

设置旋风分离器预除尘装置的另一个优点是由于飞灰大多数是在SCR反应器前的旋风分离器去除的，此部分飞灰不受到催化剂磨损的影响，不会使得其中的含量增加，而后部的静电除尘器的飞灰中由于通过催化剂的粉尘浓度降低，催化剂的磨损下降，也会使得粉尘中的重金属含量有所下降，所以本实用新型可以避免传统的SCR装置造成的静电除尘器重金属含量增加，严重影响飞灰的应用和销售的情况(飞灰可以作为生产水泥等的原料)。

喷氨格栅喷出氨气的方向与烟气流动的方向相反，烟气与氨气的混合更加均匀，与SCR反应器里的催化剂反应更加充分。

由于旋风分离器位于锅炉与空气预热器之间，烟气温度较高，粉尘浓度较高，所以采用的旋风分离器需要有很强的耐高温耐磨损性能，本发明采用的是耐高温耐磨旋风分离器，所述耐高温旋风分离器的烟气入口、直筒、锥形筒、小灰斗的侧壁为普通碳钢，并在该侧壁内表面用保温钉固定有保温材料，在该保温钉外端设置有薄层端板，在端板外固定有龟甲网，网间填充耐温耐磨材料；所述***筒和排灰筒的侧壁内表面焊接龟甲网，网间填充耐温耐磨材料。在所述锅炉和喷氨格栅之间的烟气接入管内还设有由错排管束组成的烟气均流器。

适合旋风分离器布置在

空预器和省煤器之间，烟气温度较高的情况下。可以降低高温旋风***的磨损和散热，高温旋风分离器与粉尘和外界有接触的界面采用耐高温耐磨材料作为内衬，在内部与粉尘有接触的部件采用耐磨件。在旋风分离器底部设置小灰斗和排灰阀，排灰阀视灰斗的料位高度自动开启和关闭。收集的飞灰直接交给用户使用。

由于在省煤器和SCR反应器之间增加了旋风分离器，使得烟气扰动程度有了很大的提高，为了提高氨气在烟气中分散的均匀度，本发明在喷氨格栅上游设置有烟气均流器，使得烟气均匀朝向同一方向与喷氨格栅喷出的氨气更好混合。该烟气均流器采用错排的平行管束，具有结构简单、均流效果好和压降低等优点。

由于经过旋风分离器已经去除了大部分飞灰，在即使喷氨喷嘴的喷嘴方向与烟气流动方向相反时，也不会发生堵塞，如果喷氨格栅喷出氨气的方向与烟气流动的方向相反，烟气与氨气的混合会更加均匀，与SCR反应器里的催化剂反应更加充分，所以本发明的脱硝***的喷氨格栅的喷嘴与烟气方向相反。

旋风分离器后的SCR***的布置与传统SCR反应***布置基本相似，需要设置导流板、氨气喷射格栅、静态混合器、飞灰整流器、催化剂、吹灰器等，在SCR反应器后依次经过空气预热器、静电除尘器、FGD脱硫装置、引风机后经烟囱排放。

在SCR反应器设计中，由于飞灰含量的降低，可采用小孔径催化剂，由于小孔径催化剂比表面积较大，可以使得催化剂体积有所下降，可以采用较小的SCR反应器，SCR反应器载荷较小，对支撑的要求比传统SCR反应器降低。在内部件的设计中，由于旋风分离器的对烟气的搅动，在静态混合器的设计中需要通过CFD模拟和物理流动模型进行仔细核算；由于飞灰堵塞概率很低，可以不设吹灰器或者将吹灰的周期设置得较长。其他内部件(氨气喷射格栅、导流板和飞灰整流器)的设计与传统SCR反应器相同。

SCR反应器下游的空预器由于飞灰含量较低，粘结性飞灰堵塞的概率大幅下降，空预器清洗的周期大幅延长。

静电除尘器由于有了旋风分离器的预除尘，粉尘的负荷下降，可以减少静电除尘器的大小和电场的个数，降低电厂对静电除尘器的投资。同时由于飞灰对催化剂磨损的下降，可以提高静电除尘器的飞灰的品质。

电厂烟气处理的其他的装置，如FGD脱硫装置、引风机和烟囱的设计与传统SCR工艺***的烟气处理***的布置相同。

在所述锅炉和喷氨格栅之间的烟气接入管内还设有由错排管束组成的烟气均流器7。将旋风分离器分离出的混乱的烟气通过混合管，使得烟气均匀朝向同一方向与喷氨格栅喷出的氨气更好混合。

有益效果：本实用新型可以减少大粒径飞灰对催化剂的堵塞；可以选用孔径较小的SCR脱硝催化剂，减小所需的催化剂体积和SCR反应器，SCR反应器载荷较小，对支撑的要求比传统SCR反应器降低，同时去除SCR旁路，可以大大降低SCR工程的造价成本；脱硝催化剂寿命大幅度延长；空预器堵塞的概率也大幅下降，延长空预器的清洗周期，可以不设吹灰器或者将吹灰的周期设置得较长；由于静电除尘器的飞灰负荷的降低，可以减少电场大小和数量，减少对静电除尘器的投资。此外，还可以提高静电除尘器飞灰的品质和利用率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中耐高温旋风分离器的结构示意图；

图3是图2中烟气入口、直筒、锥形筒小灰斗侧壁层状结构示意图；

图4是图2中中***筒和排灰筒侧壁层状结构示意图；

图5是改进前的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型前置旋风预除尘SCR烟气脱硝装置，由喷氨格栅1、烟气静态混合器2、SCR反应器3、空气预热器4、静电除尘器5等组成，所述SCR反应器3上部连接锅炉10引出的烟气接入管8，该烟气接入管8内设置有静态混合器2，该静态混合器2前面设有喷氨格栅1，所述SCR反应器3下部通过烟气输出管9与静电除尘器5连接，在静电除尘器5和SCR反应器3

之间设有空气预热器4，其中所述喷氨格栅1上游的烟气接入管8上设有耐高温旋风分离器6，所述喷氨格栅1的喷嘴朝向锅炉10。在所述锅炉10和喷氨格栅1之间的烟气接入管8内还设有由错排管束组成的烟气均流器7。

如图2、图3、图4所述耐高温旋风分离器6包括直筒6-1、排气筒6-2、锥形筒6-3、排灰筒6-4和封头6-12，所述直筒6-1上端和下端分别连接排气筒6-2和锥形筒6-3，该排气筒6-2上端筒口被封头6-12盖住，该锥形筒6-3下端经小灰斗6-11与排灰筒6-4相通，所述直筒6-1内设有与排气筒6-2相通的锥形***筒6-5，在所述直筒6-1和排气筒6-2上分别有涡形烟气入口6-14和切向延伸烟气出口6-15，所述烟气入口6-14、直筒6-1、锥形筒6-3、小灰斗6-11的侧壁6-13为普通碳钢，在该侧壁6-13内表面用保温钉6-6固定有保温材料6-7，在该保温钉6-6外端设置有薄层端板6-8，在端板6-8外固定有龟甲网6-9，网间填充耐温耐磨材料6-10；所述***筒6-2和排灰筒6-4的普通碳钢侧壁6-13内表面焊接龟甲网6-9，网间填充耐温耐磨材料6-10。

工作原理：烟气从锅炉10接出，进入耐高温旋风分离器6，该耐高温旋风分离器6将烟气进行气体和固体颗粒粉尘的分离，固体颗粒粉尘向下聚集到小灰斗6-11；气体从耐高温旋风分离器6上部接出，在烟气接入管8内经过烟气接入管8内装有由错排管束组成的烟气均流器7，均匀逆向与喷氨格栅1喷出的氨气混合，再经过静态混合器2使烟气与氨气均匀混合，进入SCR反应器3与催化剂反应，反应后的烟气经过空气预热器4与进入锅炉10的空气进行热交换，降低温度的烟气再进入静电除尘器5除尘，最后脱硫排出。

Claims (2)

1、一种前置旋风预除尘SCR烟气脱硝装置，包括喷氨格栅(1)、静态混合器(2)、SCR反应器(3)、空气预热器(4)、静电除尘器(5)，所述SCR反应器(3)上部连接锅炉(10)引出的烟气接入管(8)，该烟气接入管(8)内设置有静态混合器(2)，该静态混合器(2)前面设有喷氨格栅(1)，所述SCR反应器(3)下部通过烟气输出管(9)与静电除尘器(5)连接，在静电除尘器(5)和SCR反应器(3)之间的烟气输出管(9)上设有空气预热器(4)，所述进入锅炉(10)的空气输入管(13)通过风机(11)经所述空气预热器(4)与锅炉(10)相连，其特征在于：所述喷氨格栅(1)前面的烟气接入管(8)上设有耐高温旋风分离器(6)，所述喷氨格栅(1)的喷嘴朝向锅炉(10)，所述耐高温旋风分离器(6)包括直筒(6-1)、排气筒(6-2)、锥形筒(6-3)、排灰筒(6-4)和封头(6-12)，所述直筒(6-1)上端和下端分别连接排气筒(6-2)和锥形筒(6-3)，该排气筒(6-2)上端筒口被封头(6-12)盖住，该锥形筒(6-3)下端经小灰斗(6-11)与排灰筒(6-4)相通，所述直筒(6-1)内设有与排气筒(6-2)相通的锥形***筒(6-5)，在所述直筒(6-1)和排气筒(6-2)上分别有涡形烟气入口(6-14)和切向延伸烟气出口(6-15)，所述烟气入口(6-14)、直筒(6-1)、锥形筒(6-3)、小灰斗(6-11)的侧壁(6-13)为普通碳钢，在该侧壁(6-13)内表面用保温钉(6-6)固定有保温材料(6-7)，在该保温钉(6-6)外端设置有薄层端板(6-8)，在端板(6-8)外固定有龟甲网(6-9)，网间填充耐温耐磨材料(6-10)；所述***筒(6-2)和排灰筒(6-4)的普通碳钢侧壁(6-13)内表面焊接龟甲网(6-9)，网间填充耐温耐磨材料(6-10)。

2、根据权利要求1所述前置旋风预除尘SCR烟气脱硝装置，其特征在于：在所述锅炉(10)和喷氨格栅(1)之间的烟气接入管(8)内装有由错排管束组成的烟气均流器(7)。

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