CN204996327U - 一种基于氨氮摩尔比检测及调控的sncr-scr联合脱硝*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于燃煤锅炉排放的大气污染物控制技术领域，具体涉及一种基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝***。所述***包括含氨储罐、空气预热器、SNCR反应区、SCR反应区、第一检测***、第二检测***、第三检测***和控制***，SNCR反应区设置在锅炉炉膛内，SCR反应区设置在锅炉烟道内，第一检测***、第二检测***和第三检测***分别连接控制***，本实用新型联合脱硝***可实现全负荷脱硝运行，脱硝效率高，消除了硫酸氢铵在后续设备的腐蚀和沉积问题。
Description
技术领域
本实用新型属于燃煤锅炉排放的大气污染物控制技术领域，具体涉及一种基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝***。
背景技术
火力发电厂燃煤机组为满足GB13223-2011《火力发电厂大气污染物排放标准》NOx的排放标准，尤其为满足发改能源2014（2093）号提出燃煤机组达到“超净”排放要求，燃煤机组必须安装脱硝***，才能满足烟气氮氧化物排放要求。在脱硝工艺中，选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）、SNCR+SCR联合技术是运用较广泛的脱硝技术。
SCR工艺以NH3等为还原剂，在催化剂的作用线，将烟气中的NOx还原为N2，脱硝率可达90％以上，是脱硝效率最高、最成熟的脱硝技术，但SCR在运行过程中存在以下问题：1）随着社会用电结构的变化，燃煤火电机组出现大面积、长时间低负荷运行状况，此时，SCR反应器进口烟温气温度低于催化剂使用温度，脱硝***停止喷氨，影响火电厂脱硝***正常投运，影响烟气NOx排放和电厂获得脱硝电价补偿，无法满足近期国家能源局提出的电厂全负荷脱硝的要求；2）烟气中SO2在SCR催化剂的作用下，转化成为SO3，和过量的逃逸氨反应生成脱硝副产品硫酸氢铵ABS，导致空气预热器和后续设备产生腐蚀和堵塞、袋式除尘器糊袋等新问题，国内很多机组出现了不同程度的空预器压差升高、电除尘器运行电流低、袋式除尘器压差明显增加、烟道撕裂等现象；3）催化剂容易中毒，运行维护费用高。
SNCR工艺是把氨气或尿素等含有氨基的还原剂喷到锅炉炉膛约800℃~1250℃区域，在没有催化剂的条件下，还原剂快速热解为NH3并选择性地和烟气中的NOx发生反应，还原为N2和H2O。NH3和NOx反应不完全，会造成大量的氨逃逸。SNCR脱硝效率较低，脱硝效率在30％~75％之间，对于大型燃煤电站锅炉，SNCR工艺的脱硝效率通常在40%以下，单一地采用SNCR难以满足严格的脱硝要求。由于SNCR占地面积小，运行维护费用低，锅炉低负荷条件下仍然可以喷氨脱硝，易于和其它工艺联用等优点，尤其适合老电厂的改造。
SNCR+SCR联用方法是近年来新型的脱硝技术，中国专利CN103007707B公开了一种用于工业锅炉的高负荷适应性的SNCR与SCR联用***及方法，炉膛的上部设置炉内喷嘴；SCR反应器的入口烟道与烟道的尾部连接，并在连接处设置SCR喷嘴；炉膛外部的还原剂储罐与炉内喷嘴以及SCR喷嘴连接。通过将炉内SNCR脱硝工艺与尾部SCR脱硝工艺相结合，实现烟气中NOx的高效脱除，提高了整个脱硝***的负荷适应性，但是，本专利SNCR与SCR不可同时运行，脱硝效率无法达到最高范围，且存在氨氮摩尔比难以合理、及时、准确、连续控制和硫酸氢铵造成的设备堵塞、腐蚀问题。
中国专利CN104147912A公开了一种选择性非催化还原法SNCR和选择性催化还原法SCR混合烟气脱硝方法和装置，以提高中小型机组的脱硝效率，同时减少SCR催化剂的用量，节约成本。所述烟气脱硝方法，包括依次进行的SNCR反应步骤和SCR反应步骤，仅在SNCR反应步骤中喷入含氨溶液，所述含氨溶液的加入量为原烟气中氮氧化物摩尔量的1～3倍；在SCR反应步骤中，未参与SNCR反应的氨与烟气中剩余的氮氧化物继续发生反应。但是，其缺点是通过SNCR反应段逃逸的氨量与喷射量不呈线性关系，氨逃逸量难以控制，也无法精准计量后段SCR反应器所需的还原剂耗量，而且氨溶液加入量高，仍然存在硫酸氢铵对后续设备造成的结垢和腐蚀的问题。
中国专利CN102861511A公开了一种燃煤锅炉烟气SNCR和SCR联合脱硝方法及装置，还原剂含氨溶液加入炉膛800～1050℃的温度窗口，部分氨与烟气中的NOx进行SNCR反应，其余逃逸氨随烟气至烟道并进行换热降温；在锅炉出口烟道的500～650℃温度区添加补充还原剂并分解出氨，在300～420℃及活性物质为V2O5和WO3催化剂存在下，氨与NOx进行SCR反应，脱除烟气中剩余的NOx。但是，本专利仍然存在氨逃逸量难以合理、及时、准确、连续控制和硫酸氢铵造成的设备堵塞、腐蚀的问题。
发明内容
为克服上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝***。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝***，包括含氨储罐、空气预热器、SNCR反应区和SCR反应区，SNCR反应区设置在锅炉的炉膛内，炉膛上部设置第一喷嘴，含氨储罐通过第一流量计与第一喷嘴连接；SCR反应区设置在锅炉烟道内，SCR反应区入口设有第二喷嘴，含氨储罐通过第二流量计与第二喷嘴连接，空气预热器分别与炉膛下部、烟道出口连接，还包括第一检测***、第二检测***、第三检测***和控制***，第一检测***设在炉膛上部，第二检测***设在第二喷嘴进口处，第三检测***设在SCR反应区出口处，第一检测***、第二检测***、第三检测***、第一流量计和第二流量计分别连接控制***。
根据上述的基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝***，所述的第一喷嘴设置在锅炉内烟气温度为800～1100℃的区域内。
根据上述的基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝***，所述的第二喷嘴设置在烟道内烟气温度为300～410℃的区域内。
一种利用上述的联合脱硝***进行的基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝方法，包括如下步骤：
当锅炉负荷≤50%时，仅SNCR反应区作用，
（1）含氨储罐通过第一流量计调节第一喷嘴向SCNR反应区喷入含氨溶液，使SNCR反应区入口氨氮摩尔比为0.5～0.9：1；
（2）第一检测***检测炉膛内烟气温度，通过控制***调节第一喷嘴喷氨位置，第一喷嘴喷氨位置在烟气温度为800～1100℃的区域内；
（3）第三检测***检测SCR反应区出口氨和NOx含量，通过控制***微调第一流量计进入SCNR反应区的氨量，使SNCR反应区脱硝效率≥50%；
当锅炉负荷＞50%时，SNCR反应区和SCR反应区同时作用，
（1）含氨储罐通过第一流量计调节第一喷嘴向SCNR反应区喷入含氨溶液，使SNCR反应区入口氨氮摩尔比为0.5～0.9：1；同时含氨储罐通过第二流量计调节第二喷嘴向SCR反应区喷入含氨溶液，使第二检测***检测到SCR反应区入口氨氮摩尔比为0.9～0.95:1；
（2）第一检测***检测炉膛内烟气温度，通过控制***调节第一喷嘴喷氨位置，第一喷嘴喷氨位置在烟气温度为800～1100℃的区域内，第二检测***检测SCR反应区入口氨和NOx含量，得到氨氮摩尔比，通过控制***调节第二流量计，使氨氮摩尔比为0.9～0.95:1，第三检测***检测SCR反应区出口氨和NOx含量，通过控制***微调第二流量计进入SCR反应区的氨量，使SCR反应区出口NOx含量≤50mg/m3。
根据上述的SNCR-SCR联合脱硝方法，所述的含氨溶液为尿素溶液或氨水。
根据上述的SNCR-SCR联合脱硝方法，所述的含氨溶液的质量百分浓度为5～15%。
根据上述的SNCR-SCR联合脱硝方法，所述的SCR反应区的催化剂为V2O5或者WO3。
本实用新型的积极有益效果
1.本实用新型可实现全负荷脱硝运行，负荷≤50%时，仅在SNCR反应区喷射含氨溶液，SNCR反应区运行，脱硝效率可达50%以上；负荷＞50%时，在SNCR反应区和SCR反应区均喷射含氨溶液，SNCR反应区和SCR反应区运行，脱硝效率可达90%以上。整个***操作灵活，脱硝效率高。
2.本实用新型联合脱硝***包括第一检测***、第二检测***、第三检测***和控制***，第一检测***设在炉膛上部，检测炉膛内烟气温度，将信号反馈给控制***，调节第一喷嘴喷氨位置；第二检测***设在第二喷嘴进口处，锅炉负荷＞50%时，检测SCR反应区入口氨和NOx含量，得到氨氮摩尔比，将信号反馈给控制***，通过第二流量计调节SCR反应区喷入含氨溶液的量；第三检测***设在SCR反应区出口处，检测SCR反应区出口处氨和NOx含量，将信号反馈给控制***，锅炉负荷≤50%时，通过控制***微调第一流量计进入SNCR反应区含氨溶液的量，锅炉负荷＞50%时，通过控制***微调第二流量计进入SCR反应区含氨溶液的量；整个***能够及时、精确、连续控制含氨溶液的用量，自动化程度高。
3.本实用新型锅炉负荷＞50%时，烟气中大部分NOx在炉内SNCR脱除，而且前端SNCR反应区产生的逃逸氨作为后端SCR反应区的还原剂，同时，逃逸氨在烟道流动过程中进一步与烟气混合均匀，相比较于单独的SCR反应，解决SCR反应区大量喷氨的问题，还原剂停留时间长，减少SCR反应区催化剂用量，延长催化剂使用寿命，大大降低了催化剂费用。
4.本实用新型第一流量计调节SNCR反应区氨氮摩尔比为0.5～0.9:1，第二检测***调节SCR反应区氨氮摩尔比为0.9～0.95:1，锅炉负荷＞50%时，第三检测***控制NOx含量满足国家GB13223-2011《火力发电厂大气污染物排放标准》或者发改能源2014（2093）号的“超净”排放要求，消耗氨量少，实现机组全负荷脱硝，提高脱硝效率，消除了硫酸氢铵ABS在后续设备的腐蚀和沉积问题。
附图说明
图1为本实用新型基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝***的结构框图；
图中：1-含氨储罐，2-第一流量计，3-第二流量计，4-SNCR反应区，5-空气预热器，6-SCR反应区，7-第一喷嘴，8-第二喷嘴，9-第一检测***，10-第二检测***，11-第三检测***，12-控制***。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式，对本实用新型进一步说明。
参见图1，一种基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝***，包括含氨储罐1、空气预热器5、SNCR反应区4和SCR反应区6，SNCR反应区4设置在锅炉的炉膛内，炉膛上部设置第一喷嘴7，含氨储罐1通过第一流量计2与第一喷嘴7连接，SCR反应区6设置在锅炉烟道内，SCR反应区6入口设有第二喷嘴8，含氨储罐1通过第二流量计3与第二喷嘴8连接，空气预热器5分别与炉膛下部、烟道出口连接；还包括第一检测***9、第二检测***10、第三检测***11和控制***12，第一检测***9设在锅炉炉膛上部，第一检测***10检测炉膛内烟气温度，将信号反馈给控制***12，调节第一喷嘴7喷氨位置；第二检测***10设在第二喷嘴3进口处，锅炉负荷＞50%时，检测SCR反应区6入口处氨和NOx含量，得到氨氮摩尔比，将信号反馈给控制***12，通过第二流量计调节SCR反应区喷入含氨溶液的量；第三检测***11设在SCR反应区6出口处，检测SCR反应区6出口氨和NOx含量，将信号反馈给控制***12，锅炉负荷≤50%时，通过控制***微调第一流量计2，锅炉负荷＞50%时，通过控制***微调第二流量计3，第一检测***9、第二检测***10、第三检测***11、第一流量计2、第二流量计3分别连接控制***12。
所述的SNCR-SCR联合脱硝***的数据采集与变换由第一检测***9、第二检测***10和第三检测***11承担并实现，第一检测***9对炉膛内第一喷嘴7各层位置处的温度值进行检测，采用辐射测温仪高温检测设备，第二检测***10和第三检测***11检测的烟道气参数包括以下项目：烟气温度、烟气压力、烟气流量、NOx浓度、SO2浓度、氨浓度。其中烟气温度测量可选用双支铂热电阻及不锈钢保护套管，烟气压力选用压力变送器测量，并安装一次仪表阀、二次仪表阀、排污阀及管接头，烟气流量测量采用孔板节流方式的流量测量传感器，烟气中NOx、SO2、NH3气体采用烟气分析仪进行连续在线监测。以上所有监测数据以4~20mADC或脉冲信号送入控制***12中进行监测与分析，并控制调节第一喷嘴7和第二喷嘴8的喷氨量，使SNCR反应区和SCR反应区氨氮摩尔比满足本实用新型要求，实现SNCR-SCR联合脱硝***的最优化分布。
实施例1
本实施例装置如上所述，不再重述，其中，第一喷嘴7为4层雾化喷枪，每层设置10个，第一喷嘴7设置在锅炉内侧壁、烟气温度为800～1100℃的区域内。
本实施例为600MW机组，锅炉负荷为50%，烟气量约75×104m3/h，烟气中NOx浓度约320mg/m3。
一种基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝方法，包括依次进行的SNCR反应步骤和SCR反应步骤，具体步骤如下：
（1）含氨储罐1通过第一流量计2调节第一喷嘴7向SCNR反应区4喷入含氨溶液，含氨溶液为质量百分浓度为5～10%的尿素溶液，使SNCR反应区4入口氨氮摩尔比为0.85：1；
（2）第一检测***9检测炉膛内烟气温度，通过控制***12调节第一喷嘴7喷氨位置，第一喷嘴喷氨位置在烟气温度为800～1100℃的区域内；
（3）第三检测***11检测SCR反应区6出口氨和NOx含量，通过控制***12微调第一流量计2进入SCNR反应区4的氨量，使SNCR反应区脱硝效率≥50%。
实施例2
本实施例装置如上所述，不再重述，其中，第一喷嘴7为4层雾化喷枪，每层设置10个，第一喷嘴7设置在锅炉内侧壁、烟气温度为800～1100℃的区域内。
第二喷嘴8为3层雾化喷枪，每层设置3个，第二喷嘴8设置在烟道内转向室的后壁、烟气温度为300～410℃的区域内。
本实施例锅炉负荷为60%，烟气量约120×104m3/h，烟气中NOx浓度为560mg/m3。
一种基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝方法，具体步骤如下：
（1）含氨储罐1通过第一流量计2调节第一喷嘴7向SCNR反应区4喷入含氨溶液，含氨溶液为质量百分浓度为5～10%的氨水溶液，使SNCR反应区4入口氨氮摩尔比为0.5：1；同时含氨储罐1通过第二流量计3调节第二喷嘴8向SCR反应区6喷入含氨溶液，使第二检测***10检测到SCR反应区6入口处氨氮摩尔比为0.9:1；所述的SCR反应区6的催化剂为V2O5；
（2）第一检测***9检测炉膛内烟气温度，通过控制***12调节第一喷嘴7喷氨位置，第一喷嘴喷7氨位置在烟气温度为800～1100℃的区域内，第二检测***11检测SCR反应区6入口处氨和NOx含量，得到氨氮摩尔比，通过控制***12调节第二流量计3，使氨氮摩尔比为0.9:1，第三检测***11检测SCR反应区6出口处氨和NOx含量，通过控制***12微调第二流量计3进入SCR反应区6的氨量，使SCR反应区6出口NOx含量≤50mg/m3。
实施例3
本实施例装置如实施例2所述，不再重述。
本实施例锅炉负荷为80%，烟气量约160×104m3/h，烟气中NOx浓度为620mg/m3。
一种基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝方法，具体步骤如下：
（1）含氨储罐1通过第一流量计2调节第一喷嘴7向SCNR反应区4喷入含氨溶液，含氨溶液为质量百分浓度为10～15%的尿素溶液，使SNCR反应区4入口氨氮摩尔比为0.8:1；同时含氨储罐1通过第二流量计2调节第二喷嘴8向SCR反应区6喷入含氨溶液，使第二检测***10检测到SCR反应区6入口处氨氮摩尔比为0.92:1；所述的SCR反应区6的催化剂为WO3；
（2）第一检测***9检测炉膛内烟气温度，通过控制***12调节第一喷嘴喷氨7位置，第一喷嘴7喷氨位置在烟气温度为800～1100℃的区域内，第二检测***10检测SCR反应区6入口处氨和NOx含量，得到氨氮摩尔比，通过控制***12调节第二流量计3，使氨氮摩尔比为0.92:1，第三检测***11检测SCR反应区出口处氨和NOx含量，通过控制***12微调第二流量计3进入SCR反应区6的氨量，使SCR反应区6出口NOx含量≤50mg/m3。
实施例4
本实施例装置如实施例2所述，不再重述。
本实施例锅炉负荷为100%，烟气量约210×104m3/h，烟气中NOx浓度为600mg/m3。
一种基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝方法，具体步骤如下：
（1）含氨储罐1通过第一流量计2调节第一喷嘴7向SCNR反应区4喷入含氨溶液，含氨溶液为质量百分浓度为5～10%的氨水溶液，使SNCR反应区4入口氨氮摩尔比为0.9：1；同时含氨储罐1通过第二流量计2调节第二喷嘴8向SCR反应区6喷入含氨溶液，使第二检测***10检测到SCR反应区入口处氨氮摩尔比为0.95:1；所述的SCR反应区6的催化剂为V2O5；
（2）第一检测***9检测炉膛内烟气温度，通过控制***12调节第一喷嘴7喷氨位置，第一喷嘴7喷氨位置在烟气温度为800～1100℃的区域内，第二检测***10检测SCR反应区4入口处氨和NOx含量，得到氨氮摩尔比，通过控制***12调节第二流量计3，使氨氮摩尔比为0.95:1，第三检测***11检测SCR反应区6出口处氨和NOx含量，通过控制***12微调第二流量计3进入SCR反应区6的氨量，使SCR反应区6出口NOx含量≤50mg/m3。
本实用新型实施例1～4的基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝***脱硝处理结果见表1。
表1本实用新型实施例1～4脱硝结果
。
由表1可以看出，本实用新型实施例1～4的联合脱硝***对烟气中氮氧化物NOx的脱除率分别为72%，93%，95%，96%，整个***能够及时、精确、连续控制含氨溶液用量，自动化程度高，脱硝效率高，后续设备也没有出现硫酸氢铵ABS的腐蚀和沉积。
Claims (3)
1.一种基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝***，包括含氨储罐、空气预热器、SNCR反应区和SCR反应区，SNCR反应区设置在锅炉的炉膛内，炉膛上部设置第一喷嘴，含氨储罐通过第一流量计与第一喷嘴连接；SCR反应区设置在锅炉烟道内，SCR反应区入口设有第二喷嘴，含氨储罐通过第二流量计与第二喷嘴连接，空气预热器分别与炉膛下部、烟道出口连接，其特征在于，还包括第一检测***、第二检测***、第三检测***和控制***，第一检测***设在炉膛上部，第二检测***设在第二喷嘴进口处，第三检测***设在SCR反应区出口处，第一检测***、第二检测***、第三检测***、第一流量计和第二流量计分别连接控制***。
2.根据权利要求1所述的基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝***，其特征在于，所述的第一喷嘴设置在锅炉内烟气温度为800～1100℃的区域内。
3.根据权利要求1所述的基于氨氮摩尔比检测及调控的SNCR-SCR联合脱硝***，其特征在于，所述的第二喷嘴设置在烟道内烟气温度为300～410℃的区域内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520751220.8U CN204996327U (zh) | 2015-09-26 | 2015-09-26 | 一种基于氨氮摩尔比检测及调控的sncr-scr联合脱硝*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
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| CN204996327U true CN204996327U (zh) | 2016-01-27 |
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ID=55153233
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201520751220.8U Active CN204996327U (zh) | 2015-09-26 | 2015-09-26 | 一种基于氨氮摩尔比检测及调控的sncr-scr联合脱硝*** |
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105169917A (zh) * | 2015-09-26 | 2015-12-23 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 一种基于氨氮摩尔比检测及调控的sncr-scr联合脱硝***和方法 |
| CN108816020A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-16 | 湖南大唐节能科技有限公司 | 一种全负荷联合脱硝优化控制方法 |
| CN114017790A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-08 | 山东钢铁集团日照有限公司 | 一种可用于脱硝的多种煤气混合燃烧锅炉 |
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2015
- 2015-09-26 CN CN201520751220.8U patent/CN204996327U/zh active Active
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