CN216321047U - 一种基于高低温烟气混合的sncr+scr耦合脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于高低温烟气混合的SNCR+SCR耦合脱硝系统，包括：尿素溶液制备和储存装置，制备并储存尿素溶液；尿素溶液循环装置，接所述尿素溶液制备和储存装置的出口；计量分配装置，入口接所述尿素溶液循环装置的出口，出口分为两路；SNCR尿素溶液喷射装置，入口接计量分配装置出口的一路，出口设置于燃煤锅炉的炉膛；SCR尿素溶液喷射装置，入口接计量分配装置出口的另一路，出口设置于燃煤锅炉的高温烟道出口；SCR反应器，连接燃煤锅炉的高温烟道，沿烟气流动方向，SCR尿素溶液喷射装置位于SCR反应器的前方。本实用新型可防止锅炉换热面腐蚀，提高脱硝效率、降低氨逃逸，适应锅炉全负荷工况。
Description
技术领域
本实用新型属于工业脱硝技术领域，特别涉及一种基于高低温烟气混合的SNCR+SCR耦合脱硝系统。
背景技术
煤炭燃烧排放大量的NOX，因而对燃煤工业锅炉进行脱硝技术改造势在必然。目前，应用较多的脱硝技术主要包括选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)及其耦合的SNCR+SCR脱硝技术。SCR技术是利用脱硝催化剂在300℃～400℃范围内将NOX还原为N2和H2O，目前已在全球范围尤其是发达国家得到广泛应用，但在工艺投资和运行成本较高，难以在国内中小企业中普及。SNCR技术又称热力脱硝，通过在炉膛高温区(800℃～1100℃)均匀喷入还原剂来实现NOX脱除。该工艺适用于中小型锅炉的改造，投资费用低，但氨逃逸高，脱硝效率低。SNCR+SCR耦合脱硝结合了SCR和SNCR两种工艺特点，在脱硝工艺前段采用SNCR技术脱除大部分的NOX，而在脱硝工艺的尾部需要少量的SCR催化剂即可使烟中NOX达标排放。该工艺适用于受空间限制无法加装大量催化剂的锅炉改造，与SCR技术相比，在取得较高脱硝效率的同时，其投资和运行成本均有所降低。
SNCR+SCR耦合技术具有两个反应区，通过布置在锅炉炉墙上的喷射系统，首先将还原剂喷入第一个反应区炉膛，在高温下，还原剂与烟气汇中NOX发生非催化还原反应，实现初步脱氮。然后，未反应的还原剂进入耦合工艺的第二个反应区SCR反应器，进一步脱硝。SNCR+SCR耦合脱硝工艺是把SNCR工艺的低费用特点同SCR工艺的高效率进行有效结合的一种扬长避短的混合工艺。对于锅炉尾部烟道布置非常紧张，常规的喷氨格栅无法布置，采用SNCR+SCR耦合方法比较适宜。
SNCR+SCR脱硝技术为了获得高效脱硝反应，要求喷入的氨与烟气中的NOX有良好的接触并形成均布的流场、温度场和浓度场。单一的SCR脱硝技术处必须设置复杂的喷氨格栅(AIG)及控制系统外，还需要在多处设置掺混设施、加长烟道以保证AIG与催化剂之间有足够远的距离等措施。而耦合技术的还原剂布置喷射系统布置在锅炉炉墙上，与下游的SCR反应器距离很远。因此，无需再加装混合设施，也无需加长烟道，就可以在催化剂反应入口获得还原剂与NOX的良好混合及分布。但是，大量事实表明，SNCR脱硝喷入的还原剂对锅炉换热面会产生化学腐蚀和电化学腐蚀的作用，引起锅炉换热面的泄露，造成被动停炉的紧张局面，严重影响了安全生产。
发明内容
为了解决现有SNCR+SCR耦合脱硝系统对锅炉换热面腐蚀等问题，本实用新型的目的在于提供一种基于高低温烟气混合的SNCR+SCR耦合脱硝系统，并可进一步提高脱硝效率、降低氨逃逸，能适应锅炉全负荷工况。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种基于高低温烟气混合的SNCR+SCR耦合脱硝系统，包括：
尿素溶液制备和储存装置，制备并储存尿素溶液；
尿素溶液循环装置7，接所述尿素溶液制备和储存装置的出口；
计量分配装置3，入口接所述尿素溶液循环装置7的出口，出口分为两路；
SNCR尿素溶液喷射装置8，入口接计量分配装置3出口的一路，出口设置于燃煤锅炉9的炉膛；
SCR尿素溶液喷射装置10，入口接计量分配装置3出口的另一路，出口设置于燃煤锅炉9的高温烟道出口；
SCR反应器11，连接燃煤锅炉9的高温烟道，沿烟气流动方向，SCR尿素溶液喷射装置10位于SCR反应器11的前方。
进一步地，所述尿素溶液制备和储存装置包括：
尿素溶解罐5，其入口接尿素颗粒储罐4和储水罐，出口接尿素溶液储存罐6，尿素溶液储存罐6的出口接尿素溶液循环装置7，尿素溶液循环装置7的出口分为两路，一路接计量分配装置3的入口，另一路回接尿素溶液储存罐6。
进一步地，所述尿素溶液储存罐6配置有加热设备，维持尿素溶液温度高于配置浓度对应的结晶温度20℃以上。
进一步地，所述尿素溶液循环装置7包括带变频器的离心泵，泵出口安装有背压阀，管路上设置有压力表、温度表和流量表。
进一步地，所述计量分配装置3为计量分配柜。
进一步地，所述计量分配装置3连接有空气压缩机1。
进一步地，所述计量分配装置3与燃煤锅炉9一一对应设置。
进一步地，所述计量分配装置3连接的水泵2出口，水泵2的入口连接盐水。
进一步地，所述SNCR尿素溶液喷射装置8为单支双流体喷枪，其出口对应炉膛的温度范围为800℃～1100℃；所述SCR尿素溶液喷射装置10为两支双流体喷枪，其出口对应高温烟道出口的温度范围为350℃～600℃。
进一步地，所述单支双流体喷枪的向下倾斜，与炉膛水冷壁的夹角为5°。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、可避免锅炉换热面腐蚀。
2、可进一步提高脱硝效率。
3、可进一步降低氨逃逸。
4、能适应锅炉全负荷工况。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。
如图1所示，本实用新型为一种基于高低温烟气混合的SNCR+SCR耦合脱硝系统，主要包括：尿素溶液制备和储存装置、尿素溶液循环装置7、计量分配装置3、SNCR尿素溶液喷射装置8、SCR尿素溶液喷射装置10以及SCR反应器11等。
其中：
尿素溶液制备和储存装置主要用于制备并储存尿素溶液，其可包括一个尿素溶解罐5和一个尿素溶液储存罐6，也可将溶解与储存合为一个罐体。尿素颗粒储罐4和储水罐分别连接尿素溶解罐5提供尿素颗粒和水，溶解得到的尿素溶液送入尿素溶液储存罐6储存备用，溶液的质量浓度一般以50％为宜。尿素溶液储存罐6可加装加热设备，以维持尿素溶液温度高于配置浓度对应的结晶温度20℃以上。
尿素溶液循环装置7主要用于向计量分配装置3输送储存的尿素溶液，其可采用离心泵为主要设备，并配备一主一备两个变频器，泵出口可安装背压阀以保护管路，管路上则可设置用于远程控制和检测的压力表、温度表和流量表等。总之，尿素溶液循环装置7是常规循环输送溶液的设备。其还可增设回流功能，即尿素溶液循环装置7的出口分为两路，一路接计量分配装置3的入口，另一路则回接尿素溶液储存罐6。
计量分配装置3主要用于将尿素溶液按流量进行分配，其出口也相应地分为了两路。在具体工程中，计量分配装置3可采用计量分配柜，进行模块化设计，采用PLC进行控制。计量分配装置3可连接空气压缩机1，将尿素溶液以雾化形式喷出。亦可连接水泵2，由水泵2提供盐水，在停工时对管道进行冲洗，消除尿素溶液结晶。并且，计量分配装置3与燃煤锅炉9宜一一对应设置，即为每台燃煤锅炉9配置一套计量分配装置3，以精确控制各尿素溶液喷射装置的流量，计算雾化空气的流量和压力。
SNCR尿素溶液喷射装置8主要用于向燃煤锅炉9的炉膛喷射计量分配装置3提供的一路尿素溶液，其可采用单支双流体喷枪，在锅炉炉墙合适位置(温度在800℃～1100℃范围)上开孔安装。并可改变喷枪与水冷壁的夹角，使喷枪下倾5°，同时在保证喷枪不被烧坏的条件下增加喷枪与炉膛的深度。尿素溶液一般宜用雾化形式喷出，雾化设备可采用前述的空气压缩机1实现，亦可在SNCR尿素溶液喷射装置8处设置气泵等实现。为进行自动控制，双流体喷枪可设置压缩空气保护，当喷枪压缩空气压力低于0.4MPa时，自动关闭尿素溶液电动总阀门，并退出SNCR脱硝运行。
SCR尿素溶液喷射装置10主要用于燃煤锅炉9的高温烟道出口喷射计量分配装置3提供的另一路尿素溶液，其可采用两支双流体喷枪，出口对应高温烟道出口的温度范围为350℃～600℃，尿素溶液在该温度下迅速分解成NH3，随烟气进入SCR反应器11中，在催化剂的作用下继续与剩余的NOX反应，进一步减少NOX排放量。为避免尿素溶液对锅炉受热面腐蚀，SCR尿素溶液喷射装置10宜满工况运行。
尿素溶液一般宜用雾化形式喷出，雾化设备可采用前述的空气压缩机1实现，亦可在SCR尿素溶液喷射装置10处设置气泵等实现。
SCR反应器11是现有设备，按现有方式连接燃煤锅炉9的高温烟道，沿烟气流动方向，其位于SCR尿素溶液喷射装置10的后方，其后方可设置空预器或省煤器12。
基于上述结构，本实用新型的工作过程和原理如下：
首先，将尿素颗粒溶解成质量分数为50％的尿素溶液并储存备用。
其次，通过尿素溶液循环装置7将尿素溶液加压输送至计量分配装置3；
然后，分配完成的尿素溶液在压缩空气作用下以雾化等形式分别精准喷入炉膛和高温烟道出口，与烟气中NOX反应，实现脱硝的目的。
本实用新型对于旧锅炉未预留SCR反应器安装空间的锅炉非常适用。利用SNCR在炉内前期初步脱硝，降低了催化剂的需求量，在高温烟气出口增设尿素喷射点，避免和减小了尿素溶液对锅炉换热面长期腐蚀爆管。
Claims (8)
1.一种基于高低温烟气混合的SNCR+SCR耦合脱硝系统，其特征在于，包括：
尿素溶液制备和储存装置，制备并储存尿素溶液；
尿素溶液循环装置(7)，接所述尿素溶液制备和储存装置的出口；
计量分配装置(3)，入口接所述尿素溶液循环装置(7)的出口，出口分为两路；
SNCR尿素溶液喷射装置(8)，入口接计量分配装置(3)出口的一路，出口设置于燃煤锅炉(9)的炉膛；
SCR尿素溶液喷射装置(10)，入口接计量分配装置(3)出口的另一路，出口设置于燃煤锅炉(9)的高温烟道出口；
SCR反应器(11)，连接燃煤锅炉(9)的高温烟道，沿烟气流动方向，SCR尿素溶液喷射装置(10)位于SCR反应器(11)的前方；
所述计量分配装置(3)连接的水泵(2)出口，水泵(2)的入口连接盐水；
所述SNCR尿素溶液喷射装置(8)为单支双流体喷枪；所述SCR尿素溶液喷射装置(10)为两支双流体喷枪。
2.根据权利要求1所述基于高低温烟气混合的SNCR+SCR耦合脱硝系统，其特征在于，所述尿素溶液制备和储存装置包括：
尿素溶解罐(5)，其入口接尿素颗粒储罐(4)和储水罐，出口接尿素溶液储存罐(6)，尿素溶液储存罐(6)的出口接尿素溶液循环装置(7)，尿素溶液循环装置(7)的出口分为两路，一路接计量分配装置(3)的入口，另一路回接尿素溶液储存罐(6)。
3.根据权利要求2所述基于高低温烟气混合的SNCR+SCR耦合脱硝系统，其特征在于，所述尿素溶液储存罐(6)配置有加热设备。
4.根据权利要求1所述基于高低温烟气混合的SNCR+SCR耦合脱硝系统，其特征在于，所述尿素溶液循环装置(7)包括带变频器的离心泵，泵出口安装有背压阀，管路上设置有压力表、温度表和流量表。
5.根据权利要求1所述基于高低温烟气混合的SNCR+SCR耦合脱硝系统，其特征在于，所述计量分配装置(3)为计量分配柜。
6.根据权利要求1或5所述基于高低温烟气混合的SNCR+SCR耦合脱硝系统，其特征在于，所述计量分配装置(3)连接有空气压缩机(1)。
7.根据权利要求1或5所述基于高低温烟气混合的SNCR+SCR耦合脱硝系统，其特征在于，所述计量分配装置(3)与燃煤锅炉(9)一一对应设置。
8.根据权利要求1所述基于高低温烟气混合的SNCR+SCR耦合脱硝系统，其特征在于，所述单支双流体喷枪的向下倾斜，与炉膛水冷壁的夹角为5°。
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