专利名称：氨基sncr烟气脱硝装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及大中型锅炉烟气的NOx处理装置，特别用于锅炉、炉窑烟气的脱硝净化处理。
技术背景NOx是一种主要的大气污染物质，NOx与碳氢化合物可以在强光作用下造成光化学污染，排放到大气中的NOx是形成酸雨的主要原因之一，严重危害生态环境。目前国内65%左右的NOx是由煤燃烧所产生的。2007年我国火电厂排放的氮氧化物总量已增至840万吨。据专家预测2020年我国氮氧化物排放量将达到3000万吨，氮氧化物带来的大气污染将会越来越严重。我国早在2003年就出台文件要求电厂脱硝，“十二五”期间国家在节能 减排上将增加“脱硝”这一约束性硬指标。因此作为主要燃煤设备的电站锅炉和工业锅炉成为今后控制NOx排放所必须的焦点。此次由国家环境保护部、国家质量监督检验检疫总局联合发布的史上最严格的国家GB13223-2011《火电厂大气污染排放标准》已于2012年I月I日开始执行，此次排放标准提高了整整I倍，达到世界上最严格的排放标准。氮氧化物排放标准的严格，使得燃烧过程中脱硝及燃烧后的烟气脱硝的重要性更加凸显，目前前端脱硝的低氮燃烧器技术还不足以单独使锅炉机组达到目前非常严格的排放标准，后端SNCR脱硝技术是必须采取的手段。因此只有选择低氮燃烧器、分段燃烧及SNCR技术相结合的集成脱硝路线，才能达到国家GB13223-2011规定的NOx排放标准。
发明内容本实用新型的目的是提供一种氨基SNCR烟气脱硝装置，以解决不需要催化剂床层，初始投资低，操作费用与SCR工艺相当，便可达到60%至70%的NOx还原率，从而降低烟气中NOx的排放，满足有关环保要求的技术问题。为了实现上述发明目的，本实用新型的技术方案如下一种氨基SNCR烟气脱硝装置，主要包括还原剂储存与制备系统、还原剂稀释控制控制模块、还原剂计量控制控制模块、还原剂喷射系统以及自动控制系统；所述还原剂储存与制备系统包括还原剂溶解罐、还原剂存储罐、连接在还原剂溶解罐和还原剂存储罐之间管线上的还原剂供给泵、连接在还原剂存储罐上的还原剂循环控制控制模块；所述还原剂稀释控制控制模块包括软化水存储罐、连接在软化水存储罐上的软化水循环控制控制模块；还原剂存储罐和软化水存储罐的输出端分别通过所述稀释计量控制控制模块与分配控制控制模块连接；所述分配控制控制模块的一个输入端与压缩空气罐连接，分配控制控制模块具有至少两个输出端，分别与至少两套安装在炉膛上的喷枪系统连接。本实用新型具有以下优点(I)系统简单不需要改变现有锅炉的设备设置，而只需在现有的燃煤锅炉的基础上增加氨或尿素储槽，氨或尿素喷射装置及其喷射口即可，系统结构比较简单；[0009](2)系统投资小相对于SCR的大约40美元kW_l 60美元kW_l的昂贵造价，由于系统简单以及运行中不需要昂贵的催化剂而只需要廉价的尿素或液氨，所以SNCR大约5美元· kW-Ι 10美元kW-Ι的造价显然更适合我国国情；(3)阻力小对锅炉的正常运行影响较小；(4)系统占地面积小需要的较小的氨或尿素储槽，可放置于锅炉钢架之上而不需要额外的占地预算。
图I是本实用新型的结构示意图。 图中编号1_还原剂溶解罐、2-还原剂供给泵、3还原剂存储罐、4-软化水存储罐、5-压缩空气罐、6-还原剂循环控制控制模块、7-软化水循环控制控制模块、8、自动控制系统、9-还原剂计量控制控制模块、10-分配控制控制模块、11-喷射系统、12-炉膛、13-锅炉。
具体实施方式
本实用新型的具体结构及工作原理参见图I。本实用新型的一种氨基SNCR烟气脱硝装置，主要包括还原剂储存与制备系统、还原剂稀释控制控制模块、还原剂计量控制控制模块9 (还原剂稀释计量控制控制模块)、还原剂喷射系统11以及自动控制系统8;所述还原剂储存与制备系统包括还原剂溶解罐I、还原剂存储罐3、连接在还原剂溶解罐I和还原剂存储罐3之间管线上的还原剂供给泵2、连接在还原剂存储罐3上的还原剂循环控制控制模块6 ;所述还原剂稀释控制控制模块9包括软化水存储罐4、连接在软化水存储罐4上的软化水循环控制控制模块7 ;还原剂存储罐3和软化水存储罐4的输出端分别通过所述还原剂计量控制控制模块9与分配控制控制模块10连接；所述分配控制控制模块10的一个输入端与压缩空气罐5连接，分配控制控制模块10具有至少两个输出端，分别与至少两套安装在炉膛12上的喷枪系统11连接。上述各种控制模块，指的是由集成电路控制系统控制的对应装置，为现有技术。本实用新型选择性非催化还原(SNCR)法脱硝技术是将NH3、尿素等还原剂喷入锅炉炉内与NOx进行选择性反应，不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为950 1050°C的区域，迅速热分解成NH3，与烟气中的NOx直接反应生成N2和水。该技术以炉膛为反应器。SNCR脱除NOx技术是把含有NHx基的还原剂(如氨气、氨水或者尿素等)喷入炉膛温度为950°C 1050°C的区域，该还原剂迅速热分解成NH3和其它副产物，随后NH3与烟气中的NOx进行SNCR反应而生成N2和水。烟气中NOx的浓度信号,信号类型4-20mA模拟信号。系统根据此浓度信号自动调节喷溶液量，来满足去除NOx的所需的还原剂量。还原剂储存在还原剂储罐内，当系统工作时，还原剂经还原剂给料泵输送到溶液混合器与工艺水混合配成10%浓度的还原剂溶液，让后经过计量和分配控制控制模块计量后分配到每个喷枪，经喷枪喷入炉膛，进行脱氮反应。系统设置至少一套还原剂储罐，可供3天用量。混合器、空压机、工艺水泵以及控制系统放置在Om层两锅炉之间的空地处，系统配置两台立式多级离心泵，一用一备，采用变转速调节，保证该系统安全正常的工作。根据控制系统的设定，水泵之间定时轮换工作。采用高性能的液体流量计精确检测还原剂流量，并与控制器和其他相关设备联接。本系统共设至少两套喷枪系统，保证在锅炉负荷变化时能时还原剂喷入800-1100°C燃烧区，根据锅炉负荷的变化，自动切换喷枪的工作状态，确保还原剂利用率和脱氮效果。采用NH3作为还原剂，在温度为900°C 1100°C的范围内，还原NOx的化学反应方程式主要为4NH3-4N0-02 — 4N2-6H204NH3-2N0-202 — 3N2_6H208NH3-6N02 — 7N2_12H20·而采用尿素作为还原剂还原NOx的主要化学反应为(NH4) 2C0 — 2NH2-C0NH2-NO — N2-H2OCO-NO — N2-CO2SNCR还原NO的反应对于温度条件非常敏感，炉膛上喷入点的选择，也就是所谓的温度窗口的选择，是SNCR还原NO效率高低的关键。一般认为理想的温度范围为7000C ^llOO0C ,并随反应器类型的变化而有所不同。当反应温度低于温度窗口时，由于停留时间的限制，往往使化学反应进行的程度较低反应不够彻底，从而造成NO的还原率较低，同时未参与反应的NH3增加也会造成氨气泄漏。而当反应温度高于温度窗口时，NH3的氧化反应开始起主导作用4NH3-502 — 4N0-6H20。从而，NH3的作用成为氧化并生成NO，而不是还原NO为N2。总之，SNCR还原NO的过程是上述两类反应相互竞争、共同作用的结果。如何选取合适的温度条件同时兼顾减少还原剂的泄漏成为SNCR技术成功应用的关键。SNCR系统及其影响因素典型的SNCR系统由还原剂储槽、多层还原剂喷入装置以及相应的控制系统组成。它的工艺简单，操作便捷。SNCR工艺可以方便地在现有装置上进行改装。因为它不需要催化剂床层，而仅仅需要对还原剂的储存设备和喷射系统加以安装，因而初始投资相对于SCR工艺来说要低得多，操作费用与SCR工艺相当。一般情况下SNCR可达到60%至70%的NOx还原率，足以满足有关环保要求。SNCR还原NO的化学反应效率取决于烟气温度，高温下停留时间，含氨化合物即还原剂注入的类型和数量、混合效率以及NOx的含量等等。温度对SNCR的还原反应的影响温度对SNCR的还原反应的影响最大。当温度高于1000°C时，NOx的脱除率由于氨气的热分解而降低；温度低于1000°c以下时，NH3的反应速率下降，还原反应进行得不充分，NOx脱除率下降，同时氨气的逸出量可能也在增加。由于炉内的温度分布受到负荷、煤种等多种因素的影响，温度窗口随着锅炉负荷的变化而变动。根据锅炉特性和运行经验，最佳的温度窗口通常出现在折焰角附近的屏式过、再热器处及水平烟道的末级过、再热器所在的区域。[0036]还原剂在最佳温度窗口的停留时间还原剂在最佳温度窗口的停留时间越长，则脱除NOx的效果越好。NH3的停留时间超过Is则可以出现最佳NOx脱除率。尿素和氨水需要O. 3s O. 4s的停留时间以达到有效的脱除NOx的效果。SNCR工艺所用的还原剂类型SNCR工艺所用的两种最基本的还原剂是无水泊液氨和尿素。为了获得理想的NOx脱除效率，还原剂的用量必须比化学计量的要多。大多数过量的还原剂分解为氮气和C02，但是，也有微量的氨和CO会残留在尾气中，造成氨的泄漏问题。其中氨的泄漏量一般小于
2.5X10-5,比较好的情况下可以小于10-5。在用尿素作还原剂的情况下，其N20的生成几率要比用氨作还原剂大得多，这是因为尿素可分解为HNC0，而HNCO又可进一步分解生成为NC0,而NCO可与NO进行反应生成氧化二氮NCO-NO — N2O-CO在以尿素为还原剂的操作系统中，可能会有高至10%的NOx转变为N20，不过这可以通过比较精确的操作条件控制而达到削减N20生成的目的。另外，如果操作条件未能控制到优化的状态，亦可排放出大量的CO。为了提高SNCR对NOx的还原效率，降低氨的泄漏量，必须在设计阶段重点考虑以下几个关键的工艺参数燃料类型、锅炉负荷、炉膛结构、受热面布置、过量空气量、NOx浓度、炉膛温度分布、炉膛气流分布以及CO浓度等。
权利要求1.一种氨基SNCR烟气脱硝装置，其特征在于，主要包括还原剂储存与制备系统、还原剂稀释系统、还原剂计量控制控制模块、还原剂喷射系统以及自动控制系统；所述还原剂储存与制备系统包括还原剂溶解罐、还原剂存储罐、连接在还原剂溶解罐和还原剂存储罐之间管线上的还原剂供给泵、连接在还原剂存储罐上的还原剂循环控制控制模块；所述还原剂稀释控制控制模块包括软化水存储罐、连接在软化水存储罐上的软化水循环控制控制模块；还原剂存储罐和软化水存储罐的输出端分别通过所述稀释计量控制控制模块与分配控制控制模块连接；所述分配控制控制模块的一个输入端与压缩空气罐连接，分配控制控制模块具有至少两个输出端，分别与至少两套安装在炉膛上的喷枪系统连接。
专利摘要本实用新型公开了一种氨基SNCR烟气脱硝装置，主要包括还原剂储存与制备系统、还原剂稀释控制控制模块、还原剂计量控制控制模块、还原剂喷射系统以及自动控制系统；所述还原剂储存与制备系统包括还原剂溶解罐、还原剂存储罐、还原剂供给泵、和还原剂循环控制控制模块；所述还原剂稀释控制模块包括软化水存储罐、软化水循环控制控制模块；还原剂存储罐和软化水存储罐的输出端分别与分配控制控制模块连接；所述分配控制控制模块的一个输入端与压缩空气罐连接，分配控制控制模块具有至少两个输出端，分别与至少两套安装在炉膛上的喷枪系统连接。本实用新型可以解决不需要催化剂床层，初始投资少、操作费用低、NOx还原率达60%至70%的的技术问题。
文档编号B01D53/79GK202683062SQ201220366200
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者徐久利, 连淳, 丁希文, 谢永锋 申请人:北京同方亚热能技术有限公司