CN202527063U

CN202527063U - 基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置

Info

Publication number: CN202527063U
Application number: CN2012201708894U
Authority: CN
Inventors: 彭峻
Original assignee: Hunan Anpunuo Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Hunan Anpunuo Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2022-04-20

Abstract

本实用新型公开了一种基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置，集成应用了SNCR-SCR技术，该组合式烟气脱硝装置包括热解反应风道、第一风机、第二风机、热解风加热器、溶液贮罐、加压泵、雾化喷枪以及设置在锅炉尾部烟道内的喷氨格栅和SCR催化反应器；还包括稀释计量装置和溶液喷射分配装置。该基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置安全性高，脱硝效率高，且结构简单，易于实施。

Description

基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置

技术领域

本实用新型属于烟气氮氧化物减排(脱硝)技术领域，涉及一种基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置。

背景技术

目前烟气脱硝的主要技术是选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)工艺。SCR工艺是在催化剂作用下，氨基还原剂与烟气中的NO发生选择性还原反应，使之生成N₂和水，从而消除污染。SCR工艺脱硝效果好，但因催化剂价格昂贵，还需定期更换，固投资和运行费用均很高，一般企业难于接受。

SNCR工艺则是在没有催化剂的条件下，将氨基还原剂直接喷入锅炉炉膛内，在一定温度窗口内(800-1100℃)，直接将烟气中的NO还原成N₂。其投资和运行费用均较SCR工艺低很多。但其脱硝效果受炉温、反应时间、烟气氛围等诸多因素影响，效率一般在30％-40％之间，单独使用时不能达到较高的排放标准。

SNCR工艺还需严格控制氨逃逸，防止锅炉尾部烟道积灰堵塞。根据SNCR脱硝反应曲线，这将限制SNCR的脱硝效率，也是导致SNCR单独使用时脱硝效率不高的主要原因。

目前已有的SNCR-SCR混合技术是采用SNCR的氨逃逸作为SCR的脱硝还原剂，不配置喷氨格栅(AIG)。从而导致产生SCR所需的氨逃逸时尿素消耗量过大，运行费用高。由于没有氨氮比例配置和调节不均匀等因素的限制，因而SCR脱硝效率受限制，一般只能在50％脱硝效率以下。

另外，现有的烟气选择性催化还原(SCR)脱硝工艺中普遍采用液氨作为还原剂；但液氨属危险化学品，其运输、贮存均有严格的限制，给初期建设和运行管理均带来较多的不便，增加建设投资和运行费用，并且给电厂和周边区域带来安全隐患和环境污染风险。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置，该基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置安全性高，且结构简单，易于实施。

实用新型的技术解决方案如下：

一种基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置，包括热解反应风道、第一风机、第二风机、热解风加热器、溶液贮罐、加压泵、雾化喷枪以及设置在锅炉尾部烟道内的喷氨格栅和SCR催化反应器；

基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置还包括稀释计量装置和溶液喷射分配装置；

热解风加热器设置在于锅炉炉膛或尾部烟道内；

第一风机的出风口接热解风加热器的入口，热解风加热器的出口接热解反应风道的进风口；第一风机的进风口经风阀接锅炉的二次风道或经风阀接炉外空气；

第二风机的入口接炉外空气，第二风机的出口经风阀与热解反应风道的进风口相连；

溶液贮罐中的尿素溶液或氨水经加压泵和溶液管道输出到雾化喷枪的溶液入口；雾化喷枪的喷嘴伸入到热解反应风道中；

热解反应风道的气态氨出口接喷氨格栅；

与加压泵输出端连接的溶液管道还与所述的稀释计量装置的第一入口相连，稀释计量装置的第二入口为稀释水入口；稀释计量装置的出口接溶液喷射分配装置的入口，溶液喷射分配装置的两个溶液喷口均伸入到锅炉炉膛中。

在溶液喷射分配装置上设有压缩空气入口。

在稀释计量装置的第一入口与溶液储罐之间设有带压力控制阀的溶液管。

在溶液管道上设有计量分配装置。

热解反应风道上设有一段喷枪固定管，喷枪固定管的入口处设有用于安装雾化喷枪的喷枪固定法兰。

本实用新型的基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置，包括以下步骤：

配制好的30％-50％的尿素溶液经加压循环泵送至稀释计量装置，经电动(气动)调节阀和流量计协同作用，调节流量后与稀释水混合，稀释成5％-10％的尿素溶液，经管道输送到溶液喷射分配装置，同雾化用压缩空气一起分别被分配到不同喷射层的各支喷枪，喷入锅炉炉膛内与烟气中的NO进行还原反应，生成N₂和H₂O，脱除烟气中50％-70％氮氧化物，此为SNCR部分工艺；

单独设风机抽取并加压尿素溶液热解风，在锅炉炉内或尾部烟道适当位置(如高温蒸汽过热器和低温蒸汽过热器之间或低温蒸汽过热器和省煤器之间)***一个热解风加热器，将热解风温度提高至350～700℃；

配制好的30％-50％尿素溶液经加压循环泵加压、经计量装置调节流量后喷入出换热器后的热解风道内，利用换热器出口至喷氨格栅之间的风道作热解反应器，利用锅炉烟气自身热能将尿素溶液热解成气态氨，由喷氨格栅喷入脱硝反应器前的烟气，经混合和导流后均匀进入催化反应器，经催化发生选择性还原反应，使烟气中的NOx转变成N₂和水，从而实现SCR烟气脱硝过程。

NCR和SCR部分工艺均采用尿素溶液作还原剂，并共用其配制、贮存、加压循环***。加压循环***中设有自力型(或电动、气动)压力控制阀，以稳定尿素溶液压力。

热解风经一台变频控制的热解风机从空气预热器后的二次风中抽出，或者抽取炉外自然风。通过变频控制抽风量，使之与锅炉脱硝所需喷入的尿素溶液量相匹配。

热解风在加热器后加设冷风旁路，冷风旁路设冷风机和电动(气动)风阀，以调节和稳定热解风温度。

本实用新型亦适用于用氨水作脱硝还原剂的场合。

有益效果：

本实用新型提出一种基于尿素溶液或氨水的脱硝组合装置，既利用了SNCR的最佳性能，又配置喷氨格栅(AIG)来调节氨氮比例，从而大幅度保证脱硝效率，又减少了催化剂的使用量，降低烟气脱硝项目的投资和运行费用。

SNCR和SCR两种烟气脱硝工艺的还原剂统一采用尿素溶液或氨水，SNCR采用尿素溶液或氨水在锅炉高温烟气中直接雾化喷射，SCR脱硝还原剂的热解风直接利用锅炉烟气自身热量，不外加热源。所用热解风从空气预热器后的二次风道引出，经锅炉内部的热解换热器加热，以满足热解所需的热量。本实用新型的采用组合工艺对应的设备一则可最大化提高SNCR脱硝效率；二则采用尿素溶液热解后或氨水形成氨气后引入喷氨格栅(AIG)，可均匀调节氨氮比例，达到SCR的最佳脱硝效果；三则可减少SCR脱硝***的催化剂的用量，大幅度减少项目建设成本；四则消除SCR脱硝***采用液氨带来的安全环境风险。同时可减少脱硝催化剂的损耗，延长整个***的使用寿命，从而降低脱硝***运行费用。

本实用新型集成了SNCR-SCR组合工艺，因锅炉尾部烟道布置SCR脱硝催化剂，无需控制炉膛内烟气SNCR脱硝的氨逃逸，从而可最大化提高SNCR在锅炉炉膛内的脱硝效率，减排NOx效率高达50～70％。产生的氨逃逸随烟气进入SCR催化剂进行选择性催化反应。

在基于尿素溶液或氨水的脱硝组合装置中，先由运行成本低的SNCR工艺装置脱除50％～70％的NOx，再由高效的SCR工艺装置来保证脱硝率达到环保要求，可大幅减少SCR催化剂的用量，从而降低更换催化剂的费用，也即降低了运行费用。本实用新型能最大化地提高锅炉炉膛内的SNCR脱硝效率，充分利用锅炉的高温烟气热能，直接热解尿素溶液，保证SCR脱硝效果，达到减少SCR脱硝催化剂的消耗量，全面提升烟气组合脱硝的性能，降低脱硝工程投资和运行费用。同时消除SCR脱硝***采用液氨的安全隐患和环境风险。

本实用新型统一采用尿素溶液或氨水作脱硝还原剂，消除液氨带来的安全隐患和环境风险，方便运行管理。

本实用新型利用锅炉烟气自身热能将脱硝用的尿素溶液或氨水热解成气态氨，克服了现有工艺中用外部热源进行尿素热解而运行费用高的问题。

附图说明

图1是基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置总图；

标号说明：标号说明：1：锅炉炉膛；2：锅炉二次风道；3：风阀；4：第一风机；5：热解风加热器；6：第二风机；7：热解反应风道；8：喷氨格栅；9：混合器；10：导流板；11：整流装置；12：SCR催化反应器；13：空气预热器；14：烟道；15：溶液贮罐；16：加压泵；17：溶液计量分配装置；18：雾化喷枪；19：压力控制阀；20：稀释计量装置；21：溶液喷射分配装置；22：稀释水进入管；23：压缩空气进口。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

如图1，一种基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置，包括热解反应风道、第一风机、第二风机、热解风加热器、溶液贮罐、加压泵、雾化喷枪以及设置在锅炉尾部烟道内的喷氨格栅和SCR催化反应器；

热解风加热器设置在于锅炉炉膛或尾部烟道内；

热解反应风道的气态氨出口接喷氨格栅；

在溶液喷射分配装置上设有压缩空气入口。

在溶液管道上设有计量分配装置。

实施例1：基于尿素溶液的组合式烟气脱硝装置：

如图1所示，配制好的30％-50％尿素溶液贮存于贮罐内，经加压循环和压力控制***后，一部分经稀释计量装置被稀释成5％-10％的稀溶液，再经分配器同雾化用压缩空气一起分别分配给直接安装于锅炉炉壁上的喷枪，雾化喷入炉膛与炉膛内烟气发生选择性非催化还原反应，完成SNCR脱硝过程。

从空气预热器后的二次风道上引出热解风，或抽炉外自然风作热解风，经热解风机加压后，在热解风加热器内被锅炉烟气加热到350-700℃；

30％-50％的尿素溶液经尿素溶液泵加压和计量装置控制流量，由喷枪喷入上述被加热后的热解风内；

雾化后的尿素在高温下迅速热解成气态氨，经喷氨格栅均匀喷入脱硝反应器进气烟道内，经混合器与烟气充分混合，经由导流板和整流器后均匀进入脱硝反应器，在催化剂作用下将烟气中的NO还原成N₂，完成SCR脱硝过程。

实施例2：基于氨水的组合式烟气脱硝装置

用15％-20％的氨水取代实施例1中的30％-50％的尿素溶液，其他步骤与实施例1相同。

以上所述，仅描述了基本的实放过程，并非对实施过程的限制。所属领域的技术人员在上述说明的基础上还可做出其他不同形式的变化，本说明无法也无需对所有实施方式的变化全部列出，而由此所引出的显而易见的变化形式均处于本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置，其特征在于，包括热解反应风道、第一风机、第二风机、热解风加热器、溶液贮罐、加压泵、雾化喷枪以及设置在锅炉尾部烟道内的喷氨格栅和SCR催化反应器；

热解风加热器设置在于锅炉炉膛或尾部烟道内；

热解反应风道的气态氨出口接喷氨格栅；

2.根据权利要求1所述的基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置，其特征在于，在溶液喷射分配装置上设有压缩空气入口。

3.根据权利要求1所述的基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置，其特征在于，在稀释计量装置的第一入口与溶液储罐之间设有带压力控制阀的溶液管。

4.根据权利要求1所述的基于尿素溶液或氨水的组合式烟气脱硝装置，其特征在于，在溶液管道上设有计量分配装置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，热解反应风道上设有一段喷枪固定管，喷枪固定管的入口处设有用于安装雾化喷枪的喷枪固定法兰。