CN210303177U - 一种煤粉炉sncr和scr耦合烟气脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置，所述脱硝装置包括脱硝还原剂供应单元、SNCR脱硝单元和SCR脱硝单元；所述SNCR脱硝单元包括布置在水平烟道中的还原剂耙式喷射***，所述还原剂耙式注喷射***与脱硝还原剂供应单元相连并且包括母管和与母管相连的若干个耙式喷头，所述若干个靶式喷头分别与由水平烟道中预定喷射区域均匀划分的若干个喷射子区域对应设置；所述SCR脱硝单元包括设置在尾部烟道下游的SCR脱硝反应器。本实用新型耦合使用SNCR+SCR技术，彻底解决SNCR的不均匀性，极大的减小SCR脱硝压力，SNCR脱硝效率能到60％以上，耦合使用SNCR+SCR能高效实现96％的脱硝效率且氨逃逸小于3ppm。
Description
技术领域
本实用新型涉及烟气脱硝的技术领域，更具体地讲，涉及一种煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置。
背景技术
据美国耶鲁大学发布的《2016年环境绩效指数报告》统计，我国的空气质量在全球排名倒数第二，雾霾更是人们近年来一直讨论的热门话题。气态SO2和NOx是PM2.5的前驱体，有统计结果显示，由SO2和NOx前驱体转化而来的PM2.5占到空气中PM2.5总量的40％以上，同时SO2和NOx亦是形成酸雨的主要物质之一。大气污染和酸雨对人类健康和生态***造成了巨大危害，严重制约着我国经济社会的可持续发展。
SNCR与SCR是目前国内最为常用的两种烟气脱硝技术，绝大多数仍为单个技术独立使用，极个别的项目应用了SNCR+SCR协同脱硝技术，但仅仅只是形式上的应用了，没有任何协同的技术设计优化，SNCR的脱硝均匀性的弊端没有解决，致使已投运的项目中SNCR给SCR带来不少的麻烦。
以某个130MW四角切圆机组为例，使用了SNCR+SCR协同脱硝技术，该炉膛9m*9m左右，SNCR使用的还原剂为50％质量浓度尿素溶液，基本为前墙布置，采用墙式喷枪喷入炉膛，喷枪头与水冷壁持平，在热态喷枪在炉膛内喷射距离不足2m，伴随烟气流动混合，实际的还原剂覆盖有效距离不足3m，有效面积不到40％。有还原剂的地方脱硝效率能到85％左右，没有还原剂的区域毫无脱硝效果，针对大容量的锅炉，炉膛更大，均匀性就更难以解决，SNCR的不均匀会导致后面SCR的氨逃逸风险放大。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种耦合使用SNCR和SCR技术，彻底解决SNCR的不均匀性并极大减小SCR脱硝压力的煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置，对氮氧化物高排放的“W”锅炉尤其适用。
本实用新型提供了一种煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置，所述脱硝装置包括脱硝还原剂供应单元、SNCR脱硝单元和SCR脱硝单元；
所述SNCR脱硝单元包括布置在水平烟道中的还原剂耙式喷射***，所述还原剂耙式注喷射***与脱硝还原剂供应单元相连并且包括母管和与母管相连的若干个耙式喷头，所述若干个靶式喷头分别与由水平烟道中预定喷射区域均匀划分的若干个喷射子区域对应设置；
所述SCR脱硝单元包括设置在尾部烟道下游的SCR脱硝反应器。
根据本实用新型煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置的一个实施例，所述还原剂耙式喷射***的布置区域为尾部烟道的前包墙位于水平烟道内的区域或折焰角与水平烟道之间烟气温度为800℃以上的区域，还原剂耙式喷射***通过挂在受热面上或者通过支撑或限位布置在水平烟道中。
根据本实用新型煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置的一个实施例，所述还原剂耙式喷射***的母管穿过侧墙或者穿过锅炉顶棚进入水平烟道，其中，当母管设置为穿过侧墙时，在左右两侧墙各布置一根母管；当母管设置为穿过锅炉顶棚时，布置一根母管。
根据本实用新型煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置的一个实施例，所述还原剂耙式喷射***还包括与各靶式喷头对应设置的控制阀和流量计，所述靶式喷头具有开设有若干个喷射口的若干根支管，喷射口的朝向与烟气流向相同或垂直。
根据本实用新型煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置的一个实施例，所述SCR脱硝反应器包括沿着烟气流向依次设置的还原剂喷射***、混合器、导流板、整流器和脱硝催化剂，所述还原剂喷射***与脱硝还原剂供应单元相连，其中，并且当还原剂耙式喷射***能够喷入过量脱硝还原剂时取消所述还原剂喷射***和混合器。
根据本实用新型煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置的一个实施例，所述脱硝还原剂供应单元提供的脱硝还原剂为氨气或者尿素热解气。
根据本实用新型煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置的一个实施例，所述脱硝装置还包括布置在尾部烟道中并且能够作为还原剂耙式喷射***所喷射脱硝还原剂混合器的受热面。
与现有技术相比，本实用新型的煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置耦合使用SNCR+SCR技术，彻底解决SNCR的不均匀性，极大的减小SCR脱硝压力，SNCR脱硝效率能到60％以上，耦合使用SNCR+SCR能高效实现96％的脱硝效率且氨逃逸小于3ppm。
附图说明
图1示出了根据本实用新型示例性实施例的煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置的结构示意图。
图2a示出了根据本实用新型示例性实施例的煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置中一种还原剂耙式喷射***的结构示意图，图2b示出了根据本实用新型示例性实施例的煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置中另一种还原剂耙式喷射***的结构示意图。
附图标记说明：
1-水平烟道、2-还原剂耙式喷射***、21-母管、22-耙式喷头、23-支管、3-控制阀、4-脱硝还原剂供应单元、5-省煤器、6-还原剂喷射***、7-混合器、8-导流板、9-整流器、10-脱硝催化剂。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
图1示出了根据本实用新型示例性实施例的煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置的结构示意图。
如图1所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置包括脱硝还原剂供应单元4、SNCR脱硝单元和SCR脱硝单元，其中SNCR脱硝单元用于实现SNCR烟气脱硝，SCR脱硝单元则与SNCR脱硝单元配合实现SCR+SNCR的耦合烟气脱硝。
具体地，SNCR脱硝单元包括布置在水平烟道1中的还原剂耙式喷射***2，还原剂耙式注喷射***2与脱硝还原剂供应单元4相连并且包括母管21和与母管21相连的若干个耙式喷头22，若干个靶式喷头22分别与由水平烟道2中预定喷射区域均匀划分的若干个喷射子区域对应设置；SCR脱硝单元包括设置在尾部烟道下游的SCR脱硝反应器。
本实用新型通过将水平烟道的特定截面作为SCR脱硝还原剂的预定喷射区域，并将其网格化划分为N个等面积区域，在每个区域对应设置一个耙式喷头并由若干个耙式喷头22与母管形成上述还原剂耙式喷射***2。由此可以实现煤粉炉中SNCR全覆盖，彻底解决大炉膛的SNCR布置难题，还可以针对因炉膛燃烧导致的原始NOx偏差进行适应性调节。
具体地，本实用新型中还原剂耙式喷射***2的布置区域为尾部烟道的前包墙位于水平烟道内的区域或折焰角与水平烟道之间烟气温度为800℃以上的区域，还原剂耙式喷射***2可以通过挂在受热面上(如尾部烟道的前包墙受热面或高温过热器等受热面上)或者通过支撑或限位布置在水平烟道1中。
还原剂耙式喷射***2的母管21可以通过穿过侧墙或者穿过锅炉顶棚的方式进入水平烟道1，再在水平烟道的相应位置处按照划分的喷射子区域布置耙式喷头22。其中，当母管21设置为穿过侧墙时，在左右两侧墙各布置一根母管21；当母管21设置为穿过锅炉顶棚时，布置一根母管21。
本实用新型的还原剂耙式喷射***2还包括与各耙式喷头22对应设置的控制阀3和流量计(未示出)。控制阀3可以调节耙式喷头的流量，实现根据炉膛NOx的不均匀性对各喷射子区域的还原剂喷射量进行调整，以达到区域调节还原剂喷射量的目的；流量计则方便量化调节也可监视流量，防止还原剂耙式喷射***高温烧坏。
图2a示出了根据本实用新型示例性实施例的煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置中一种还原剂耙式喷射***的结构示意图，图2b示出了根据本实用新型示例性实施例的煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置中另一种还原剂耙式喷射***的结构示意图。
靶式喷头22具有开设有若干个喷射口的若干根支管23，喷射口的朝向与烟气流向相同或垂直，喷射口的数量可以根据流量和喷射需要调整。如图2a所示，靶式喷头22具有一根支管23，每根支管23的两个端部各设置有一个喷射口；如图2b所示，靶式喷头22具有两根支管23，每根支管23的两个端部各设置有一个喷射口。本实用新型靶式喷头的结构不限于此，还可以是环形管、L型管等。
此外，脱硝装置还包括布置在尾部烟道中并且能够作为还原剂耙式喷射***2所喷射脱硝还原剂混合器的受热面，如省煤器。
烟气经过SNCR脱硝后再进行SCR脱硝。由于脱硝还原剂与NOx接触的行程较长，还经过受热面如省煤器的混合，能更有效地控制SCR入口氮氧化物与还原剂的均匀性。
SCR脱硝反应器可以采用现有的常规SCR脱硝反应器，具体包括沿着烟气流向依次设置的还原剂喷射***6、混合器7、导流板8、整流器9和脱硝催化剂10，还原剂喷射***6也与脱硝还原剂供应单元4相连。通过还原剂喷射***喷入的SCR还原剂经过混合器7与烟气进行均匀混合，再经由导流板8的导流作用进入整流器9整流后进入脱硝催化剂10完成SCR脱硝，经过脱硝后的烟气NOx浓度达标后送至后续烟道。通过上述耦合使用，不但SCR入口氮氧化物的浓度减小，原始偏差也能达到有效控制，极大降低氨逃逸的风险，同时可以减少催化剂的使用量。
并且由于存在上述耦合，当还原剂耙式喷射***2能够喷入过量SNCR还原剂时，过量的SNCR还原剂逃逸到脱硝催化剂10作为SCR还原剂参与SCR脱硝，则还可以取消还原剂喷射***6和混合器7。
本实用新型中脱硝还原剂供应单元4提供的脱硝还原剂可以为常规脱硝还原剂，优选为氨气或者尿素热解气，其中尿素热解气是气气换热器热解尿素出来的热解气，如果是常温氨气则使用热一次风或者更高温度的空气稀释后作为脱硝还原剂使用。
综上所述，本发明通过在水平烟道内网格化布置还原剂耙式喷射***，可以实现煤粉炉中SNCR全覆盖，彻底解决大炉膛的SNCR布置难题。该***可以对因炉膛燃烧导致的原始NOx偏差进行针对性的调节，通过耦合使用SNCR和SCR脱硝，不但SCR入口氮氧化物的浓度减小，原始偏差也能达到有效控制，减小氨逃逸的风险，同时可以减少催化剂的使用量。
本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (7)
1.一种煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置，其特征在于，所述脱硝装置包括脱硝还原剂供应单元、SNCR脱硝单元和SCR脱硝单元；
所述SNCR脱硝单元包括布置在水平烟道中的还原剂耙式喷射***，所述还原剂耙式注喷射***与脱硝还原剂供应单元相连并且包括母管和与母管相连的若干个耙式喷头，所述若干个靶式喷头分别与由水平烟道中预定喷射区域均匀划分的若干个喷射子区域对应设置；
所述SCR脱硝单元包括设置在尾部烟道下游的SCR脱硝反应器。
2.根据权利要求1所述煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置，其特征在于，所述还原剂耙式喷射***的布置区域为尾部烟道的前包墙位于水平烟道内的区域或折焰角与水平烟道之间烟气温度为800℃以上的区域，还原剂耙式喷射***通过挂在受热面上或者通过支撑或限位布置在水平烟道中。
3.根据权利要求1所述煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置，其特征在于，所述还原剂耙式喷射***的母管穿过侧墙或者穿过锅炉顶棚进入水平烟道，其中，当母管设置为穿过侧墙时，在左右两侧墙各布置一根母管；当母管设置为穿过锅炉顶棚时，布置一根母管。
4.根据权利要求1所述煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置，其特征在于，所述还原剂耙式喷射***还包括与各靶式喷头对应设置的控制阀和流量计，所述靶式喷头具有开设有若干个喷射口的若干根支管，喷射口的朝向与烟气流向相同或垂直。
5.根据权利要求1所述煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置，其特征在于，所述SCR脱硝反应器包括沿着烟气流向依次设置的还原剂喷射***、混合器、导流板、整流器和脱硝催化剂，所述还原剂喷射***与脱硝还原剂供应单元相连，其中，并且当还原剂耙式喷射***能够喷入过量脱硝还原剂时取消所述还原剂喷射***和混合器。
6.根据权利要求1所述煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置，其特征在于，所述脱硝还原剂供应单元提供的脱硝还原剂为氨气或者尿素热解气。
7.根据权利要求1所述煤粉炉SNCR和SCR耦合烟气脱硝装置，其特征在于，所述脱硝装置还包括布置在尾部烟道中并且能够作为还原剂耙式喷射***所喷射脱硝还原剂混合器的受热面。
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|---|---|---|---|---|
| CN111425874A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-07-17 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种用于煤粉锅炉烟气sncr脱硝并加热污泥干化导热油的烟道结构 |
| WO2021218076A1 (zh) * | 2020-04-29 | 2021-11-04 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种适用于煤粉锅炉高温烟气sncr脱硝的新型混合器结构 |
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