一種基于氨氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的sncr-scr聯(lián)合脫硝系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于燃煤鍋爐排放的大氣污染物控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于氨 氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 火力發(fā)電廠燃煤機(jī)組為滿足GB 13223-2011《火力發(fā)電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 NOx的排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其為滿足發(fā)改能源2014 (2093)號(hào)提出燃煤機(jī)組達(dá)到"超凈"排放要求， 燃煤機(jī)組必須安裝脫硝系統(tǒng)，才能滿足煙氣氮氧化物排放要求。在脫硝工藝中，選擇性催化 還原法（SCR)、選擇性非催化還原法（SNCR)、SNCR+SCR聯(lián)合技術(shù)是運(yùn)用較廣泛的脫硝技術(shù)。
[0003] SCR工藝以NH3等為還原劑，在催化劑的作用線，將煙氣中的NO x還原為N 2，脫硝率 可達(dá)90%以上，是脫硝效率最尚、最成熟的脫硝技術(shù)，但SCR在運(yùn)彳丁過程中存在以下問題： 1)隨著社會(huì)用電結(jié)構(gòu)的變化，燃煤火電機(jī)組出現(xiàn)大面積、長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行狀況，此時(shí)，SCR 反應(yīng)器進(jìn)口煙溫氣溫度低于催化劑使用溫度，脫硝系統(tǒng)停止噴氨，影響火電廠脫硝系統(tǒng)正 常投運(yùn)，影響煙氣嘰排放和電廠獲得脫硝電價(jià)補(bǔ)償，無法滿足近期國家能源局提出的電廠 全負(fù)荷脫硝的要求；2)煙氣中502在5〇?催化劑的作用下，轉(zhuǎn)化成為S03，和過量的逃逸氨反 應(yīng)生成脫硝副產(chǎn)品硫酸氫銨ABS，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器和后續(xù)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕和堵塞、袋式除塵器 糊袋等新問題，國內(nèi)很多機(jī)組出現(xiàn)了不同程度的空預(yù)器壓差升高、電除塵器運(yùn)行電流低、袋 式除塵器壓差明顯增加、煙道撕裂等現(xiàn)象；3)催化劑容易中毒，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。
[0004] SNCR工藝是把氨氣或尿素等含有氨基的還原劑噴到鍋爐爐膛約800°C ~1250°C區(qū) 域，在沒有催化劑的條件下，還原劑快速熱解為順3并選擇性地和煙氣中的NO 生反應(yīng)，還 原為隊(duì)和Η 20。順3和NO x反應(yīng)不完全，會(huì)造成大量的氨逃逸。SNCR脫硝效率較低，脫硝效 率在30% ~75%之間，對(duì)于大型燃煤電站鍋爐，SNCR工藝的脫硝效率通常在40%以下，單一 地采用SNCR難以滿足嚴(yán)格的脫硝要求。由于SNCR占地面積小，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，鍋爐低負(fù) 荷條件下仍然可以噴氨脫硝，易于和其它工藝聯(lián)用等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合老電廠的改造。
[0005] SNCR+SCR聯(lián)用方法是近年來新型的脫硝技術(shù)，中國專利CN103007707B公開了一 種用于工業(yè)鍋爐的高負(fù)荷適應(yīng)性的SNCR與SCR聯(lián)用系統(tǒng)及方法，爐膛的上部設(shè)置爐內(nèi)噴 嘴；SCR反應(yīng)器的入口煙道與煙道的尾部連接，并在連接處設(shè)置SCR噴嘴；爐膛外部的還 原劑儲(chǔ)罐與爐內(nèi)噴嘴以及SCR噴嘴連接。通過將爐內(nèi)SNCR脫硝工藝與尾部SCR脫硝工 藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)煙氣中NOx的高效脫除，提高了整個(gè)脫硝系統(tǒng)的負(fù)荷適應(yīng)性，但是，本專利 SNCR與SCR不可同時(shí)運(yùn)行，脫硝效率無法達(dá)到最高范圍，且存在氨氮摩爾比難以合理、及 時(shí)、準(zhǔn)確、連續(xù)控制和硫酸氫銨造成的設(shè)備堵塞、腐蝕問題。
[0006] 中國專利CN104147912A公開了一種選擇性非催化還原法SNCR和選擇性催化還 原法SCR混合煙氣脫硝方法和裝置，以提高中小型機(jī)組的脫硝效率，同時(shí)減少SCR催化劑 的用量，節(jié)約成本。所述煙氣脫硝方法，包括依次進(jìn)行的SNCR反應(yīng)步驟和SCR反應(yīng)步驟， 僅在SNCR反應(yīng)步驟中噴入含氨溶液，所述含氨溶液的加入量為原煙氣中氮氧化物摩爾量 的1~3倍；在SCR反應(yīng)步驟中，未參與SNCR反應(yīng)的氨與煙氣中剩余的氮氧化物繼續(xù)發(fā) 生反應(yīng)。但是，其缺點(diǎn)是通過SNCR反應(yīng)段逃逸的氨量與噴射量不呈線性關(guān)系，氨逃逸量難 以控制，也無法精準(zhǔn)計(jì)量后段SCR反應(yīng)器所需的還原劑耗量，而且氨溶液加入量高，仍然 存在硫酸氫銨對(duì)后續(xù)設(shè)備造成的結(jié)垢和腐蝕的問題。
[0007] 中國專利CN102861511A公開了一種燃煤鍋爐煙氣SNCR和SCR聯(lián)合脫硝方法 及裝置，還原劑含氨溶液加入爐膛800~1050°C的溫度窗口，部分氨與煙氣中的NOx進(jìn)行 SNCR反應(yīng)，其余逃逸氨隨煙氣至煙道并進(jìn)行換熱降溫；在鍋爐出口煙道的500~650 °C溫 度區(qū)添加補(bǔ)充還原劑并分解出氨，在300~420°C及活性物質(zhì)為V205和W0 3催化劑存在下， 氨與NOx進(jìn)行SCR反應(yīng)，脫除煙氣中剩余的NOx。但是，本專利仍然存在氨逃逸量難以合理、 及時(shí)、準(zhǔn)確、連續(xù)控制和硫酸氫銨造成的設(shè)備堵塞、腐蝕的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為克服上述缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于氨氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的 SNCR-SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[0010] 一種基于氨氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)，包括含氨儲(chǔ)罐、空氣 預(yù)熱器、SNCR反應(yīng)區(qū)和SCR反應(yīng)區(qū)，SNCR反應(yīng)區(qū)設(shè)置在鍋爐的爐膛內(nèi)，爐膛上部設(shè)置第一噴 嘴，含氨儲(chǔ)罐通過第一流量計(jì)與第一噴嘴連接；SCR反應(yīng)區(qū)設(shè)置在鍋爐煙道內(nèi)，SCR反應(yīng)區(qū) 入口設(shè)有第二噴嘴，含氨儲(chǔ)罐通過第二流量計(jì)與第二噴嘴連接，空氣預(yù)熱器分別與爐膛下 部、煙道出口連接，還包括第一檢測(cè)系統(tǒng)、第二檢測(cè)系統(tǒng)、第三檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，第一檢 測(cè)系統(tǒng)設(shè)在爐膛上部，第二檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)在第二噴嘴進(jìn)口處，第三檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)在SCR反應(yīng)區(qū) 出口處，第一檢測(cè)系統(tǒng)、第二檢測(cè)系統(tǒng)、第三檢測(cè)系統(tǒng)、第一流量計(jì)和第二流量計(jì)分別連接 控制系統(tǒng)。
[0011] 根據(jù)上述的基于氨氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)，所述的第一 噴嘴設(shè)置在鍋爐內(nèi)煙氣溫度為800~1100 °C的區(qū)域內(nèi)。
[0012] 根據(jù)上述的基于氨氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)，所述的第二 噴嘴設(shè)置在煙道內(nèi)煙氣溫度為300~410 °C的區(qū)域內(nèi)。
[0013] 一種利用上述的聯(lián)合脫硝系統(tǒng)進(jìn)行的基于氨氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的SNCR-SCR聯(lián) 合脫硝方法，包括如下步驟：
[0014] 當(dāng)鍋爐負(fù)荷彡50%時(shí)，僅SNCR反應(yīng)區(qū)作用，
[0015] (1)含氨儲(chǔ)罐通過第一流量計(jì)調(diào)節(jié)第一噴嘴向SCNR反應(yīng)區(qū)噴入含氨溶液，使SNCR 反應(yīng)區(qū)入口氨氮摩爾比為0. 5~0. 9 :1 ;
[0016] (2)第一檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)爐膛內(nèi)煙氣溫度，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)第一噴嘴噴氨位置，第 一噴嘴噴氨位置在煙氣溫度為800~1100 °C的區(qū)域內(nèi)；
[0017] (3)第三檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)SCR反應(yīng)區(qū)出口氨和N0X含量，通過控制系統(tǒng)微調(diào)第一流量 計(jì)進(jìn)入SCNR反應(yīng)區(qū)的氨量，使SNCR反應(yīng)區(qū)脫硝效率多50% ;
[0018] 當(dāng)鍋爐負(fù)荷> 50%時(shí)，SNCR反應(yīng)區(qū)和SCR反應(yīng)區(qū)同時(shí)作用，
[0019] (1)含氨儲(chǔ)罐通過第一流量計(jì)調(diào)節(jié)第一噴嘴向SCNR反應(yīng)區(qū)噴入含氨溶液，使SNCR 反應(yīng)區(qū)入口氨氮摩爾比為〇. 5~0. 9 :1 ;同時(shí)含氨儲(chǔ)罐通過第二流量計(jì)調(diào)節(jié)第二噴嘴向 SCR反應(yīng)區(qū)噴入含氨溶液，使第二檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到SCR反應(yīng)區(qū)入口氨氮摩爾比為0. 9~ 0. 95:1 ；
[0020] (2)第一檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)爐膛內(nèi)煙氣溫度，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)第一噴嘴噴氨位置，第 一噴嘴噴氨位置在煙氣溫度為800~1100 °C的區(qū)域內(nèi)，第二檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)SCR反應(yīng)區(qū)入 口氨和N0X含量，得到氨氮摩爾比，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)第二流量計(jì)，使氨氮摩爾比為0. 9~ 0. 95:1，第三檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)SCR反應(yīng)區(qū)出口氨和N0X含量，通過控制系統(tǒng)微調(diào)第二流量計(jì)進(jìn) 入SCR反應(yīng)區(qū)的氨量，使SCR反應(yīng)區(qū)出口 N0X含量彡50 mg/m3。
[0021 ] 根據(jù)上述的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝方法，所述的含氨溶液為尿素溶液或氨水。
[0022] 根據(jù)上述的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝方法，所述的含氨溶液的質(zhì)量百分濃度為5~15%。
[0023] 根據(jù)上述的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝方法，所述的SCR反應(yīng)區(qū)的催化劑為V20 5或者TO 3。
[0024] 本實(shí)用新型的積極有益效果
[0025] 1.本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷脫硝運(yùn)行，負(fù)荷彡50%時(shí)，僅在SNCR反應(yīng)區(qū)噴射含氨 溶液，SNCR反應(yīng)區(qū)運(yùn)行，脫硝效率可達(dá)50%以上；負(fù)荷> 50%時(shí)，在SNCR反應(yīng)區(qū)和SCR反應(yīng) 區(qū)均噴射含氨溶液，SNCR反應(yīng)區(qū)和SCR反應(yīng)區(qū)運(yùn)行，脫硝效率可達(dá)90%以上。整個(gè)系統(tǒng)操 作靈活，脫硝效率高。
[0026] 2.本實(shí)用新型聯(lián)合脫硝系統(tǒng)包括第一檢測(cè)系統(tǒng)、第二檢測(cè)系統(tǒng)、第三檢測(cè)系統(tǒng)和 控制系統(tǒng)，第一檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)在爐膛上部，檢測(cè)爐膛內(nèi)煙氣溫度，將信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，調(diào) 節(jié)第一噴嘴噴氨位置；第二檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)在第二噴嘴進(jìn)口處，鍋爐負(fù)荷> 50%時(shí)，檢測(cè)SCR反 應(yīng)區(qū)入口氨和N0X含量，得到氨氮摩爾比，將信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，通過第二流量計(jì)調(diào)節(jié)SCR 反應(yīng)區(qū)噴入含氨溶液的量；第三檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)在SCR反應(yīng)區(qū)出口處，檢測(cè)SCR反應(yīng)區(qū)出口處氨 和ΝΟχ含量，將信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，鍋爐負(fù)荷< 50%時(shí)，通過控制系統(tǒng)微調(diào)第一流量計(jì)進(jìn) 入SNCR反應(yīng)區(qū)含氨溶液的量，鍋爐負(fù)荷> 50%時(shí)，通過控制系統(tǒng)微調(diào)第二流量計(jì)進(jìn)入SCR 反應(yīng)區(qū)含氨溶液的量；整個(gè)系統(tǒng)能夠及時(shí)、精確、連續(xù)控制含氨溶液的用量，自動(dòng)化程度高。
[0027] 3.本實(shí)用新型鍋爐負(fù)荷> 50%時(shí)，煙氣中大部分N0X在爐內(nèi)SNCR脫除，而且前 端SNCR反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的逃逸氨作為后端SCR反應(yīng)區(qū)的還原劑，同時(shí)，逃逸氨在煙道流動(dòng)過程 中進(jìn)一步與煙氣混合均勻，相比較于單獨(dú)的SCR反應(yīng)，解決SCR反應(yīng)區(qū)大量噴氨的問題，還 原劑停留時(shí)間長，減少SCR反應(yīng)區(qū)催化劑用量，延長催化劑使用壽命，大大降低了催化劑費(fèi) 用。
[0028] 4.本實(shí)用新型第一流量計(jì)調(diào)節(jié)SNCR反應(yīng)區(qū)氨氮摩爾比為0. 5~0. 9:1，第二檢測(cè) 系統(tǒng)調(diào)節(jié)SCR反應(yīng)區(qū)氨氮摩爾比為0. 9~0. 95:1，鍋爐負(fù)荷> 50%時(shí)，第三檢測(cè)系統(tǒng)控制 N0X含量滿足國家GB 13223-2011《火力發(fā)電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》或者發(fā)改能源2014 (2093)號(hào)的"超凈"排放要求，消耗氨量少，實(shí)現(xiàn)機(jī)組全負(fù)荷脫硝，提高脫硝效率，消除了硫 酸氫銨ABS在后續(xù)設(shè)備的腐蝕和沉積問題。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本實(shí)用新型基于氨氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 框圖；
[0030] 圖中：1_含氨儲(chǔ)罐，2-第一流量計(jì)，3-第二流量計(jì)，4-SNCR反應(yīng)區(qū)，5-空氣預(yù)熱 器，6- SCR反應(yīng)區(qū)，7-第一噴嘴，8-第二噴嘴，9-第一檢測(cè)系統(tǒng)，10-第二檢測(cè)系統(tǒng)，11-第 三檢測(cè)系統(tǒng)，12-控制系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合一些【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0032] 參見圖