一种带烟气加热系统的SCR脱硝还原剂制备装置及方法

摘要

一种带烟气加热系统的SCR脱硝还原剂制备装置及方法，利用烟气加热系统完成SCR脱硝还原剂的制备。将还原剂溶液直接喷入烟气加热系统的高温烟道内，利用高温烟气蒸发出的氨气与高温烟气混合后通过高温烟道送入原烟气烟道内与原烟气混合，提供脱硝需要的还原剂，还原剂溶液可采用氨水或尿素溶液。与传统SCR脱硝还原剂制备系统相比，不需要设置蒸发器、氨空混合器、稀释风机、稀释风加热装置、喷氨格栅等，具有系统简单、易于控制、投资少等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种带烟气加热系统的SCR脱硝还原剂制备装置及方法，特别适用低温烟气SCR脱硝技术领域。

背景技术

目前SCR脱硝还原剂制备方法主要有液氨法、氨水法和尿素法三种，液氨法或氨水法通常以蒸汽或热烟气为热源，通过蒸发器产生氨气。尿素法可分为水解法和热解法，水解法以高压蒸汽为热源，通过水解器生成氨气；热解法通常以以燃气或燃油为燃料，通过热解炉产生氨气。上述过程制备出的氨气再与稀释风混合成氨气体积浓度小于5％的混合气体后，经喷氨格栅AIG送入烟道内与原烟气混合，进入SCR反应器内完成脱硝反应。

上述三种方法系统都较为庞大，尤其是尿素法，系统极为复杂，且都需要外界热源或燃料，同时还需要配备蒸发器热解器、氨空混合器、稀释风机、稀释风加热装置、喷氨格栅等。

对于温度较低的烟气，采用成熟的SCR脱硝工艺时，需要设置烟气加热系统将烟气加热升温。可将还原剂直接喷入加热炉出口烟道内，在热烟气的作用下蒸发为氨气，并与高温烟气混合，经热风分配装置混入原烟气，达到脱硝的条件。不需要设置蒸发器、氨空混合器、稀释风机、稀释风加热装置、喷氨格栅等，大大简化了系统，节省了投资和占地。

发明内容

本发明提供一种带烟气加热系统的SCR脱硝还原剂制备装置及方法，利用烟气加热系统的热烟气完成SCR脱硝还原剂的制备，还原剂溶液可采用氨水或尿素溶液。在加热炉出口高温烟道设置喷氨装置，将还原剂溶液喷入高温烟道，利用热烟气蒸发为氨气，并与烟气一同混入到原烟气中，提供脱硝需要的还原剂。

一种带烟气加热系统的SCR脱硝还原剂制备装置包括：还原剂溶液储罐1、还原剂溶液输送泵2、还原剂溶液调节阀3、还原剂溶液流量计4、雾化喷枪5、压缩空气调节阀6、压缩空气流量计7、加热炉8、高温烟气管道9、热风风箱10、热风分配管11、脱硝入口烟道12、GGH烟气换热器原烟气侧13、垂直烟道14、静态混合器15、SCR反应器16、GGH烟气换热器净烟气侧17、脱硝出口烟道18、高温烟气混合器(19)；

在加热炉8出口的高温烟气烟道9上开孔，安装雾化喷枪5；在与雾化喷枪5连接的还原剂溶液管道上安装还原剂溶液调节阀3和还原剂溶液流量计4；与雾化喷枪5连接的压缩空气管道上安装压缩空气调节阀6和压缩空气流量计7；还原剂溶液储罐1通过还原剂溶液管道依次与还原剂溶液输送泵2、还原剂溶液调节阀3、还原剂溶液流量计4、雾化喷枪5相连接；在高温烟道(9)上雾化喷枪(5)的下游安装高温烟气混合器(19)；高温烟气管道9与热风风箱10相连接；热风风箱10与热风分配管11相连接，热风分配管11安装于垂直烟道14内；脱硝入口烟道12通过GGH换热器原烟气侧13与垂直烟道14相连接；热风分配管11位于GGH换热器原烟气侧13上方，静态混合器15安装于垂直烟道14中，位于热风分配管11上方；垂直烟道14上端与SCR脱硝反应器16相连接，SCR脱硝反应器16通过GGH换热器净烟气侧17与脱硝出口烟道18。

所述的SCR反应器16内设置脱硝催化剂，SCR反应器16安装吹灰装置。

所述的雾化喷枪(5)设置在高温烟气烟道(9)的同一截面或多个截面，每支雾化喷枪都独立配备还原剂溶液调节阀3、还原剂溶液流量计4。

一种带烟气再加热系统的SCR脱硝还原剂制备方法，步骤如下：

步骤一、在加热炉出口的烟道开孔，安装雾化喷枪；

步骤二、雾化喷枪采用还原剂溶液直接雾化和压缩空气二次雾化相结合的方式；与雾化喷枪连接的还原剂溶液和压缩空气管道上分别安装流量调节阀和计量装置，通过调节流量，保证其雾化效果；

步骤三、还原剂溶液通过雾化喷枪喷入加热炉出口的高温烟道内，在高温烟道内气化为氨气，与高温烟气一同经高温烟气管道输送至热风风箱；

步骤四、热风风箱内含氨气的混合气体经热风分配管送入垂直烟道内；

步骤五、原烟气自脱硝入口烟道进入GGH换热器原烟气侧，经换热后进入垂直烟道；

步骤六、步骤四中经热风分配管送入的含氨气的高温烟气与步骤五中送入的原烟气在垂直烟道内混合，经静态混合器及导流装置的扰动作用，使氨气与烟气混合均匀，同时高温烟气与原烟气混合后温度得到提升；

步骤七、步骤六中的烟气进入SCR脱硝反应器，在反应器内完成脱硝反应后，进入GGH换热器净烟气侧，经换热后进入烟气脱硝出口烟道。

与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：

1、利用烟气加热系统的高温烟气制备SCR脱硝需要的还原剂，不需要设置蒸发器热解炉、稀释风机、氨空混合器、喷氨格栅等设备，简化了系统，节省投资和占地。

2、在高温烟道内蒸发出的氨气直接与烟气混合，可迅速稀释到安全浓度以下，且高温烟道处于负压环境下，避免了氨气的泄露，安全性更高。

3、烟气温度高，烟气量大，具有足够的热量保证还原剂溶液全部蒸发，不存在残液的处理问题。

4、蒸发出的氨气先与高温烟气进行一次混合，经热风分配管送入垂直烟道后，与原烟气进行二次混合，提高了混合的均匀性，有利于提高脱硝反应的效率。

5、还原剂溶液可采用氨水或尿素溶液，适用范围更广。

附图说明

图1为本发明提供的一种带烟气加热系统的SCR脱硝还原剂制备方法的原理示意图。

图2为雾化喷枪安装位置示意图。

附图标号说明：

1—还原剂溶液储罐、2—还原剂溶液输送泵、3—还原剂溶液调节阀、4—还原剂溶液流量计、5—雾化喷枪、6—压缩空气调节阀、7—压缩空气流量计、8—加热炉、9—高温烟气管道、10—热风风箱、11—热风分配管、12—脱硝入口烟道、13—GGH烟气换热器原烟气侧、14—垂直烟道、15—静态混合器、16—SCR反应器、17—GGH烟气换热器净烟气侧、18—脱硝出口烟道、19—高温烟气混合器。

具体实施方式

一种带烟气加热系统的SCR脱硝还原剂制备方法，主要包括：还原剂溶液储罐1、还原剂溶液输送泵2、还原剂溶液调节阀3、还原剂溶液流量计4、雾化喷枪5、压缩空气调节阀6、压缩空气流量计7、加热炉8、高温烟气管道9、热风风箱10、热风分配管11、脱硝入口烟道12、GGH烟气换热器原烟气侧13、垂直烟道14、静态混合器15、SCR反应器16、GGH烟气换热器净烟气侧17、脱硝出口烟道18、高温烟气混合器(19)。。

在加热炉8出口的高温烟气管道9设置雾化喷枪5，将还原剂溶液直接喷入高温烟气管道9，利用高温烟气蒸发为氨气，蒸发出的氨气与高温烟气混合后通过高温烟气管道9、热风风箱10、热风分配管11送入垂直烟道14，与原烟气混合后经过静态混合器15的混合作用使其混合均匀，最终进入SCR反应器16内完成脱硝反应。

所述雾化喷枪5选用耐高温、耐腐蚀、耐磨损材质，并配备冷却系统，保护其不因高温破损。

所述雾化喷枪5的数量和位置、喷雾角度等根据烟道尺寸、烟气温度等确定，宜采用顺喷形式，可设置在高温烟气烟道(9)的同一截面或多个截面，并可通过调节雾化喷枪(5)插入高温烟气烟道(9)的深度调节喷氨的均匀性，同时，在高温烟气管道9内雾化喷枪5的下游设置高温烟气混合器19，借助CFD模拟计算辅助设计，保证混合的均匀性。

所述雾化喷枪5的喷射角度应保证不将喷出的液体直接喷到高温烟气管道9的内壁(耐火材料)，避免引起耐火材料的开裂。

所述雾化喷枪5设有还原剂溶液调节阀3，根据需要的喷氨量调节流量，并可通过控制不同雾化喷枪5的流量来控制喷氨的均匀性，提高还原剂的利用率。

为了对本发明的技术特征和效果有更加清楚的理解，现对照附图做详细说明。

步骤1：在加热炉8出口的高温烟气烟道9上开孔，安装雾化喷枪5，喷枪的数量和位置、喷雾角度等根据烟道尺寸、烟气温度等确定，采用顺喷形式，可设置在高温烟气烟道(9)的同一截面或多个截面，并可通过调节雾化喷枪(5)插入高温烟气烟道(9)的深度调节喷氨的均匀性，同时，在高温烟气管道9内雾化喷枪5的下游设置高温烟气混合器19，借助CFD模拟计算辅助设计，保证混合的均匀性。

步骤2：在与雾化喷枪5连接的还原剂溶液管道上安装还原剂溶液调节阀3和还原剂溶液流量计4；与雾化喷枪5连接的压缩空气管道上安装压缩空气调节阀6和压缩空气流量计7，通过调节流量，保证其雾化效果，提高混合的均匀性。

步骤3：来自还原剂溶液储罐1中的还原剂溶液经还原剂溶液输送泵2输送送至雾化喷枪5，经雾化喷枪5喷入加热炉8出口的高温烟气烟道9内，在高温烟道内气化为氨气，与高温烟气一同经高温烟气管道9输送至热风风箱10。

步骤4：热风风箱10内含氨气的混合气体经热风分配管11送入垂直烟道14内。

步骤5：原烟气自脱硝入口烟道12进入GGH换热器原烟气侧13，经换热后进入垂直烟道14。

步骤6：步骤4中经热风分配管11送入的含氨气的高温烟气与步骤5中送入的原烟气在垂直烟道14内混合，经静态混合器15及导流装置的扰动作用，使氨气与烟气混合均匀，同时高温烟气与原烟气混合后温度得到提升，温度分布也达到一定的均匀程度，满足脱硝的要求。

步骤7：步骤6中的烟气进入SCR脱硝反应器16，在反应器内完成脱硝反应后，进入GGH换热器净烟气侧17，经换热后进入烟气脱硝出口烟道18。

进一步的：步骤1中所述的雾化喷枪5选用耐高温、耐腐蚀、耐磨损材质，并配备冷却系统，采用冷却水或冷却风进行冷却，保护其不因高温破损。

进一步的：上述步骤中雾化喷枪5、热风分配管11、静态混合器15、导流装置的设置形式及位置通过CFD流体计算软件模拟分析计算来确定，最终确保SCR脱硝反应器16出口的烟气达到排放标准。