一種鍋爐煙氣脫硝系統及工藝的製作方法

2023-05-30 19:05:26 1

專利名稱：一種鍋爐煙氣脫硝系統及工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於煙氣脫硝領域，涉及一種鍋爐煙氣脫硝系統及其工藝。
背景技術：
隨著氮氧化物(NOx)排放汙染的日趨嚴重，控制氮氧化物的途徑已成為當前社會關注的熱點環境問題。在常用的脫除NOx的方法中，選擇性催化還原法(SCR)因具有脫除NOx效率高，還原劑用量少的優點而得到了廣泛的應用。選擇性催化還原法(SCR)是指利用還原劑在催化劑的作用下有選擇性地與煙氣中的氮氧化物(NOx)發生化學反應，生成無害的氮氣(N2)和水(H20)。所用的還原劑通常是採用氨(NH3),但由於液氨或氨水在運輸和儲存過程中存在安全隱患，在實際工藝中難以直接使用氨，越來越多的電站鍋爐開始傾向於利用尿素通過熱解制氨工藝來獲取SCR需要的氨氣。中國專利文獻CN1803257A公開了一種燃煤電站煙氣脫除氮氧化物的方法及專用系統，其在燃煤鍋爐內部的爐膛上部設置分配裝置，該分配裝置用於噴入氨基物質如尿素， 噴入的氨基物質與煤燃燒中產生的氮氧化物在900-1200°C溫度條件下發生還原反應，脫除煙氣中35-45%的氮氧化物；其餘的大部分氨基物質在高溫下被氧化，剩餘未完全反應的氨基物質(濃度為5-30ppm)隨煙氣進入反應器，在催化劑表面，氨基物質再一次與煤燃燒中產生的氮氧化物反應，脫除煙氣中的氮氧化物。上述方法及系統的優點在於不需要專門的氨基物質熱解裝置及熱源，簡化了設備且降低了成本。然而，該方法及系統存在的缺點是由於分配裝置設在溫度為900-1200°C的爐膛處，過高的溫度使氨基物質只有很少部分分解為氨氣，噴入的氨基物質只有20-30%與氮氧化物發生反應，而大部分被燒為其它物質，導致進入反應器前氨氣濃度僅達到5-30ppm。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於克服現有技術氨基物轉氨效率低的缺陷，從而提出一種轉氨效率高的鍋爐煙氣脫銷系統及工藝。為解決上述技術問題，一種鍋爐煙氣脫硝系統，包括位於鍋爐外的氨基物質溶液製備系統，與所述氨基物質溶液製備系統連接的位於鍋爐外的氨基物質溶液供給及控制裝置，以及位於鍋爐轉向室內的氨基物質溶液噴射器組，所述氨基物質溶液噴射器組與所述氨基物質溶液供給及控制裝置之間通過氨基物質溶液輸送管道連接，所述氨基物質溶液噴射器組布置在煙氣溫度為300-700°C的鍋爐轉向室內。所述氨基物質溶液噴射器組到達下一個受熱面的流動時間大於等於0. 1秒。所述氨基物質溶液噴射器組為多個，所述氨基物質溶液噴射器組之間的距離大於等於200毫米。所述氨基物質溶液噴射器組噴射出的氨基物質液滴的直徑小於等於500微米。所述氨基物質溶液噴射器組所噴射的氨基物質溶液的質量百分含量濃度為5-70%ο所述氨基物質溶液噴射器組下方的煙道上依次設有鍋爐省煤器、靜態混合器、煙氣導流板、整流格柵和SCR反應器。所述氨基物質為尿素、碳酸氫銨或碳酸銨。一種鍋爐煙氣脫銷系統進行煙氣脫硝的工藝，包括以下步驟
①在所述氨基物質溶液製備系統中配製氨基物質溶液，所述氨基物質溶液供給及控制裝置通過所述氨基物質溶液輸送管道將所述氨基物質溶液輸入所述氨基物質溶液噴射器組，從所述氨基物質溶液噴射器組噴出的氨基物質液滴與煙氣混合，被加熱並分解成氨氣；
②氨氣與煙氣的混合物經過進入裝有催化劑的SCR反應器；
③在催化劑的作用下，氨氣與煙氣中的氮氧化物發生反應，生成無害的氮氣和水。在所述步驟②中，氨氣與煙氣的混合物依次穿過鍋爐省煤器、靜態混合器、煙氣導流板和整流格柵，最後進入SCR反應器。本發明中所說的氨基物質指的是加熱後可以產生氨氣的物質。本發明相比現有技術的有益效果為(1)本發明中將氨基物質溶液噴射器組布置在煙氣溫度為300-700°C的鍋爐轉向室內，使得大部分氨基物質溶液被分解為氨氣，到達反應器時氨氣濃度可達到上千個ppm，提高了氨基物質的利用率和脫硝效率；(2)本發明中所述氨基物質溶液噴射器組到達下一個受熱面的流動時間大於等於0. 1秒，優選0. 3秒，使得從噴射器組噴出的氨基物質液滴有足夠的時間與煙氣充分混合、受熱，並分解成氨氣，避免了氨基物質液滴積聚在爐體內壁上從而結垢；(3)本發明中所述噴射器組噴射出的氨基物質液滴的直徑小於等於500微米，優選300微米，這樣可以保證噴射出的液滴直徑足夠小， 外表面接觸面積更大，轉化為氨氣的效率提高；(4)本發明中所述噴射器組為多個，噴射器組之間的距離大於等於200毫米，優選500毫米，使得噴射器組間保持了足夠的距離，避免了噴射出來的液滴交叉碰撞後凝結在一起，導致氨基物質的轉化率的降低；(5)具有上述技術特徵的煙氣脫銷系統及工藝與現有技術相比大大提高了氨基物質溶液轉為氨氣的轉化率。


圖1是本發明所述的利用尿素作為還原劑的鍋爐煙氣脫硝系統的示意圖。本文中使用的附圖標記如下所示
7-鍋爐爐膛，8-過熱器，9-鍋爐省煤器，10-鍋爐轉向室，11-氨基物質溶液噴射器組， 12-氨基物質溶液製備系統，13-氨基物質溶液供給及控制裝置，14-氨基物質溶液輸送管道，15-靜態混合器，16-煙氣導流板，17-整流格柵，18-催化劑，19-SCR反應器。
具體實施例方式圖1是本發明利用氨基物質作為還原劑的鍋爐煙氣脫硝系統的示意圖，整個系統包括位於鍋爐外的氨基物質溶液製備系統12，氨基物質溶液供給及控制裝置13，以及位於鍋爐轉向室4內的氨基物質溶液噴射器組11，所述氨基物質溶液噴射器組11與所述氨基物質溶液供給及控制裝置13之間通過氨基物質溶液輸送管道14連接。鍋爐內部按煙氣流動方向來排列，鍋爐內部系統包括鍋爐爐膛7，過熱器8，鍋爐轉向室10，氨基物質溶液噴射器組11，所述氨基物質溶液噴射器組11布置在煙氣溫度為300-700°C的鍋爐轉向室內，所述氨基物質溶液噴射器組11到達下一個受熱面的流動時間大於等於0. 1秒，優選0. 3秒， 噴射器組為多個，噴射器組之間的距離大於等於200毫米，優選500毫米，噴射出的氨基物質液滴的直徑小於等於500微米，優選300微米，在這裡氨基物質溶液和煙氣的混合氣體將經過省煤器9，靜態混合器15，煙氣導流板16，整流格柵17，最後進入SCR反應器19。所述 SCR反應器19裡設有催化劑。鍋爐煙氣脫銷系統進行煙氣脫銷的工藝，包括以下步驟氨基物質溶液製備系統 12將氨基物質固體顆粒溶解成氨基物質水溶液，通過管道送到氨基物質溶液供給及控制裝置13，由氨基物質溶液供給及控制裝置13根據SCR反應器19需要的氨需量折算成氨基物質溶液提供需要的流量，通過氨基物質溶液輸送管道14的連接，將氨基物質溶液送到氨基物質溶液噴射器組11進行噴射。鍋爐爐膛1內燃料燃燒形成煙氣，該煙氣經過過熱器8溫度逐步下降後到達鍋爐轉向室10，在鍋爐轉向室10內煙氣與氨基物質噴射器組11噴出的氨基物質溶液液滴混合。 混合之後煙氣的熱量加熱氨基物質溶液液滴，並使其逐步蒸發、分解，將氨基物質分解為氨氣和二氧化碳。隨後，煙氣、水蒸氣、氨氣等混合氣體進入鍋爐省煤器9。所述的煙氣和氨氣的混合氣體，依次經過靜態混合器15、煙氣導流板16、整流格柵17。使得混合更加充分，氣流更加平穩均勻。之後最終進入SCR反應器19，混合氣體在 SCR反應器裡面設有的催化劑18的作用下煙氣中的氮氧化物與氨氣發生化學還原反應，生成無害的氮氣和水。上述實施例中的氨基物質為尿素。實際上，還可以替換為任何其它加熱後可以產生氨氣的氨基物質，如碳酸氫銨、碳酸銨等。以上所述，僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。 這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之中。
權利要求
1.一種鍋爐煙氣脫硝系統，包括位於鍋爐外的氨基物質溶液製備系統(12)，與所述氨基物質溶液製備系統(12)連接的位於鍋爐外的氨基物質溶液供給及控制裝置(13)，以及位於鍋爐轉向室(10)內的氨基物質溶液噴射器組(11)，所述氨基物質溶液噴射器組(11) 與所述氨基物質溶液供給及控制裝置(13)之間通過氨基物質溶液輸送管道(14)連接，其特徵在於所述氨基物質溶液噴射器組(11)布置在煙氣溫度為300-700°C的鍋爐轉向室 (10)內。
2.根據權利要求1所述的鍋爐煙氣脫硝系統，其特徵在於所述氨基物質溶液噴射器組(11)到達下一個受熱面的流動時間大於等於0. 1秒。
3.根據權利要求1或2所述的鍋爐煙氣脫硝系統，其特徵在於所述氨基物質溶液噴射器組(11)為多個，所述氨基物質溶液噴射器組(11)之間的距離大於等於200毫米。
4.根據權利要求1或2所述的鍋爐煙氣脫硝系統，其特徵在於所述氨基物質溶液噴射器組(11)噴射出的氨基物質液滴的直徑小於等於500微米。
5.根據權利要求1或2所述的鍋爐煙氣脫硝系統，其特徵在於所述氨基物質溶液噴射器組(11)所噴射的氨基物質溶液的質量百分含量濃度為5-70%。
6.根據權利要求1或2所述的鍋爐煙氣脫硝系統，其特徵在於所述氨基物質溶液噴射器組(11)下方的煙道上依次設有鍋爐省煤器(9)、靜態混合器(15)、煙氣導流板(16)、整流格柵(17)和SCR反應器(19)。
7.根據權利要求1或2所述的鍋爐煙氣脫硝系統，其特徵在於；所述氨基物質為尿素、 碳酸氫銨或碳酸銨。
8.利用權利要求1-7中任意一項所述的鍋爐煙氣脫銷系統進行煙氣脫硝的工藝，包括以下步驟①在所述氨基物質溶液製備系統(12)中配製氨基物質溶液，所述氨基物質溶液供給及控制裝置(13)通過所述氨基物質溶液輸送管道(14)將所述氨基物質溶液輸入所述氨基物質溶液噴射器組(11)，從所述氨基物質溶液噴射器組(11)噴出的氨基物質液滴與煙氣混合，被加熱並分解成氨氣；②氨氣與煙氣的混合物經過進入裝有催化劑的SCR反應器(19)；③在催化劑(18)的作用下，氨氣與煙氣中的氮氧化物發生反應，生成無害的氮氣和水。
9.根據權利要求8所述的煙氣脫硝工藝，其特徵在於在所述步驟②中，氨氣與煙氣的混合物依次穿過鍋爐省煤器(9)、靜態混合器(15)、煙氣導流板(16)和整流格柵(17)，最後進入SCR反應器(19)。
全文摘要
一種鍋爐煙氣脫硝系統，包括位於鍋爐外的氨基物質溶液製備系統(12)，與所述氨基物質溶液製備系統(12)連接的位於鍋爐外的氨基物質溶液供給及控制裝置(13)，以及位於鍋爐轉向室(4)內的氨基物質溶液噴射器組(11)，所述氨基物質溶液噴射器組(11)與所述氨基物質溶液供給及控制裝置(13)之間通過氨基物質溶液輸送管道(14)連接，所述氨基物質溶液噴射器組(11)布置在煙氣溫度為300-700℃的鍋爐轉向室內。本發明的上述鍋爐煙氣脫硝系統，使得噴入鍋爐中的氨基物質溶液大部分被分解為氨氣，到達SCR反應器時氨氣濃度可達到上千個ppm，提高了氨基物質的利用率。
文檔編號B01D53/90GK102166473SQ201110058840
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月11日 優先權日2011年3月11日
發明者曲景宏, 朱利民, 馬力 申請人:北京洛卡環保技術有限公司