一種分級噴氨煙氣脫硝裝置及方法與流程
2023-05-06 21:11:26 1
本發明涉及電機組煙氣汙染處理系統，特別是一種分級噴氨煙氣脫硝裝置及方法。
背景技術：
隨著國家對燃煤電站大氣汙染物NOx控制標準的提高，現役機組大多進行了脫硝改造，在眾多脫硝手段中，選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction，SCR)煙氣脫硝技術因其脫硝效率高、技術成熟成為大型火電機組脫硝改造的首選技術。SCR脫硝機理為：氮氧化物(NOx)與還原劑(NH3)混合後在催化劑的催化作用下轉化為無公害的氮氣和水。通常SCR的脫硝效率在85％～95％之間，而SCR脫硝效率的進一步提升受催化劑自身活性及氨氮比分布均勻性的影響。
在SCR催化劑自身的活性及設備狀況等條件一定的情況下，反應器內氨氮比的均勻程度對脫硝效率的影響較為關鍵。相關研究表明：脫硝效率越高，氨氮比的均勻程度對其影響越大。獲得70％～80％的脫硝效率，在反應器出口保持氨逃逸為3ppm時，氨氮比的相對偏差係數需控制在10％左右；獲得80％～90％的脫硝效率時，保持出口氨逃逸為3ppm的條件下，氨氮比的相對偏差係數需控制在5％左右；當獲得95％以上的脫硝效率，同時保持出口氨逃逸為3ppm時，必須將首層催化劑入口的相對偏差係數降低至2％以內。工程技術較容易實現4％～10％左右的偏差控制，而4％以內的氨氮比偏差工程技術實現難度較大。
技術實現要素：
本發明的目的是在省煤器出口布置一層噴氨系統，配合之後的噴氨系統形成分級噴氨，分階段的將NOx脫除，能夠實現高效脫硝的同時，滿足氨逃逸的要求。
為了解決上述問題，本發明提出一種分級噴氨煙氣脫硝裝置及方法。
本發明所採用的技術方案是：
一種分級噴氨煙氣脫硝裝置，與鍋爐尾部煙道連通，包括：
第一級脫硝裝置，所述第一級脫硝裝置與鍋爐尾部連接，包括第一級催化劑層及第一級噴氨格柵，第一級催化劑層設置於第一級噴氨格柵之後；
第二級脫硝裝置，所述第二級脫硝裝置設置於第一級脫硝裝置之後，與第一級脫硝裝置連通，包括第二級催化劑層及第二級噴氨格柵，第二級催化劑層設置於第二級噴氨格柵之後；
還原劑流量控制閥，所述還原劑流量控制閥設置於總管道，總管道與分管道連接，分管道與第一級噴氨格柵和第二級噴氨格柵連接。
進一步地，還包括第二級控制閥，第二級控制閥設置在第二級噴氨格柵管道上，用於控制進入第二級催化劑層的煙氣的氨氮比的相對偏差係數，保證80％～90％的脫硝效率。
進一步地，還包括第一級控制閥，第一級控制閥設置在第一級噴氨格柵管道上，用於控制進入第二級催化劑層的煙氣的氨氮比的相對偏差係數，保證60％～80％的脫硝效率。
進一步地，所述第一級噴氨格柵為線性控制式，第二級噴氨格柵為分區式。
進一步地，所述第二級催化劑層包括2至3層催化劑層，可很好的將第二層催化劑入口氨氮比的相對偏差降低至5％左右，進而大幅削弱了第二層催化劑入口氨氮比分布不均對脫硝反應的影響。
進一步地，還包括第一級混合器和第二級混合器，所述第一級混合器設置於第一級脫硝裝置與第二級噴氨格柵之間，第二級混合器設置於第二級噴氨格柵與第二級催化劑層之間，有效的緩解了煙氣的氨氮比分布不均，消除其對提高脫硝效率的限制。
進一步地，還包括整流器，所述整流器設置於第二級混合器和第二級催化劑層之間，有效的緩解了煙氣的氨氮比分布不均，消除其對提高脫硝效率的限制。
一種分級噴氨煙氣脫硝方法，其特徵在於，基於權利要求1至7任一所述的分級噴氨煙氣脫硝裝置，包括以下步驟：
步驟1，煙氣與氨氣混合後，進入第一級催化劑層進行脫硝反應。
步驟2，經過脫硝後的煙氣，與氨混合。
步驟3，混合後的煙氣與氨氣再混合，然後進入第二級催化劑層進行脫硝反應。
進一步地，所述步驟1的氨氮比的相對偏差係數控制在5％-10％，煙氣的平均流速為4m/s-6m/s，保證獲得70％～80％的脫硝效率及在出口保持氨逃逸為3ppm。
進一步地，所述步驟3的氨氮比的相對偏差係數控制在4％-5％，保證獲得98％的脫硝效率時及保持出口氨逃逸為2ppm。
本發明同現有技術相比具有以下優點及效果：
1、本發明通過設置分級噴氨脫硝裝置，在氨氮比的相對偏差係數需控制在4％-10％的條件下，可實現高達98％的脫硝效率，並且氨逃逸能控制在2ppm以內。
2、本發明通過設置分級噴氨脫硝裝置，對於氨氮比的相對偏差係數需控制在4％-10％的條件在現有工程技術的條件下容易實現。
3、本發明使用2層催化劑脫硝，可很好的將第二層催化劑入口氨氮比的相對偏差降低至5％左右，進而大幅削弱了第二層催化劑入口氨氮比分布不均對脫硝反應的影響。
4、本發明通過設置分級噴氨脫硝裝置以及混合器和整流器，有效的緩解了氨氮比分布不均對提高脫硝效率的限制。
附圖說明
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。
圖1為本發明的結構示意圖。
標號說明：
爐膛1；省煤器2；第一級噴氨格柵3；第一級催化劑層4；
第一級混合器5；SCR上轉角煙道6；第二級混合器7；
第二級噴氨格柵8；整流器9；第二級第一催化劑層10；
第二級第二催化劑層11；第二級備用催化劑層12；
SCR下轉角導流板13；第一級控制閥14；第二級控制閥15；
還原劑流量控制總閥16。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
實施例1：如圖1所示，一種分級噴氨煙氣脫硝裝置，與鍋爐尾部煙道連通，包括：爐膛1；位於爐膛1尾部的省煤器2；第一級噴氨格柵3、第一級催化劑層4和第一級混合器5均安裝在省煤器2出口內，第一級催化劑層4放置於第一級噴氨格柵3下方，第一級混合器5置於第一級催化劑層4之後，其位於省煤器2出口處，第一級噴氨格柵3為線性控制式；其後依次連接SCR下轉角導流板13、第二級噴氨格柵8、第二級混合器7和SCR上轉角煙道6，第二級混合器7位於第二級噴氨格柵8的噴口後方，第二級噴氨格柵8為分區式；最後為整流器9，第二級第一催化劑層10，第二級第二催化劑層11和第二級備用催化劑層12，整流器9，第二級第一催化劑層10，第二級第二催化劑層11和第二級備用催化劑層12平行布置；對於第一級噴氨格柵3和第二級噴氨格柵8，設置第一級控制閥14，第二級控制閥15，還原劑流量控制總閥16來控制噴氨流量，還原劑流量控制總閥16安裝在總管道上，第一級控制閥14，第二級控制閥15分別安裝在分支管道上。
煙氣排放時，將進入第一級脫硝裝置的煙氣流速控制在4m/s-6m/s，然後用第一級控制閥14設置第一級噴氨格柵3的噴氨流量，保證經過第一級噴氨格柵3後的煙氣的氨氮比的相對偏差係數控制在5％-10％，混合後的煙氣經過第一級催化劑層4，實現預脫硝，獲得70％～80％的脫硝效率及在出口保持氨逃逸為3ppm的煙氣，隨後經過第一級混合器5，與小部分氨混合均勻後，經過SCR下轉角導流板13的引導，經過第二級噴氨格柵8，用第二級控制閥15控制噴氨流量，保證經過第二級噴氨格柵8後的煙氣的氨氮比的相對偏差係數控制在5％，最後在整流器穩流後進入第二級第一催化劑層10和第二級第二催化劑層11，完成二次脫硝，獲得98％的脫硝效率，並且氨逃逸能控制在2ppm以內的尾氣。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。