一种油田注汽锅炉的烟气SCR脱硝低氮排放装置的制作方法

本实用新型专利涉及锅炉脱硝技术领域，尤其涉及油田注汽锅炉的SCR脱硝装置。

背景技术：

随着社会对环境保护的诉求越来越大，以及国家新环保标准的制订和实施，对各种烟气中氮氧化物排放的要求不断提高。因此对锅炉通常都要进行烟气脱硝改造，从而降低NOx排放浓度。据此，对于油田注汽锅炉也提出新的烟气排放要求。

油田注汽锅炉的氮氧化物主要是由燃烧油而产生的，其降氮减排的技术措施有两大类：

一类是从燃烧的源头上治理，控制燃烧中生成的NOx，其主要技术措施为①采用低氮燃烧器；②空气分级和分段燃烧，控制燃烧温度；③采用烟气再循环。

另一类是从末端治理，控制烟气中排放的NOx。其主要技术措施为①“分级燃烧+SNCR”，即在分级燃烧的基础上采用SNCR(选择性非催化还原法)；②“SCR”即选择性催化还原法，在锅炉省煤器换热段进行烟气脱硝处理。①SNCR的主要优点是投资及运行费用低，缺点是对温度依赖性强，脱硝率只有30％～50％，氨的逃逸量大，造成二次污染，难以适应今后越来越严格的环保要求；②SCR法由于技术成熟、脱硝率高、几乎无二次污染，在实际工程中应用最多，同时配合燃烧控制效果更佳，因此SCR法应用更为广泛。

但是应用SCR法进行烟气脱硝处理在现场实践中存在以下两方面问题：

一是在油田注汽锅炉实际运行时，在锅炉点火期间由于燃烧不充分，会生成油雾，会随着烟气进入下游设备并附着其表面。在早前没有设置SCR脱硝装置时，附着的油渍会在锅炉正常运行后充分燃烧，不会造成影响。但SCR脱硝装置中的催化剂会因为附着在其表面的油污油渍而造成催化剂中毒、堵塞等现象，催化效率明显下降。

二是由于油田注汽锅炉不同于一般发电锅炉，短期负荷变动较大，即便对受热面进行相应调整，也很难保证催化剂始终处于280℃～420℃的温度区间。催化剂在温度高于450℃时易引起催化剂高温烧结，造成催化剂失活，故当催化剂所在区域温度过高时，为了防止催化剂高温烧结，需对烟气进行处理。

对于上述两种情况，设置旁通烟道为常规处理方法。但考虑油田注汽锅炉的实际情况，其锅炉布置空间有限，位置狭小，不利于布置大量且复杂的烟道系统。因此在有限的空间内如何对烟气进行处理，对催化剂进行保护，减少锅炉运行对催化剂的影响是油田注汽炉烟气脱硝需要解决的一个难点。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种油田注汽锅炉的烟气SCR脱硝低氮排放装置，该结构不仅能够对烟气进行低氮排放处理，而且能够有效防止锅炉点火期间油雾附着催化剂和烟气温度过高时引起的催化剂高温烧结等情况，保证催化剂的正常运行，从而保证催化效率，并且结构简单紧凑，便于在有限的现场空间内进行布置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种油田注汽锅炉的烟气SCR脱硝低氮排放装置,其特征在于：

所述油田注汽锅炉尾端的烟气排出口上配置SCR脱硝装置，所述SCR脱硝装置包括顺次气密性连接的进口烟道、催化室和出口烟道，烟气排出口与进口烟道气密性连接，

所述进口烟道和出口烟道之间活动配置对烟气进行调节和转向控制的第一转向调节门；

第一转向调节门处于开启状态时，进口烟道和出口烟道不经过催化室直接短路连通，同时，第一转向调节门截断烟气排出口与催化室之间的连通，烟气不进入催化室直接向上进入上部省煤器；

第一转向调节门处于关闭状态时，进口烟道和出口烟道经过催化室连通，烟气先流经催化室，然后再进入上部省煤器，达到降低NOx排放浓度的目的，同时第一转向调节门可截断烟气，防止烟气直接向上进入上部省煤器。

本方案的技术思路是：在SCR脱硝装置的进、出口烟道之间设置短路通道。在锅炉点火初期短路通道打开，使带有油雾的烟气不经过催化剂直接进入下游设备，从而避免油雾对催化剂的影响，在锅炉正常运行后则及时关闭短路通道，保证烟气中氮氧化物指标达标排放；或者当SCR脱硝装置的进口烟道显示超温报警时，将短路通道打开，使高温烟气不经过催化剂直接进入下游设备，从而高温对催化剂造成损害，在显示正常后则及时关闭短路通道，保证烟气中氮氧化物指标达标排放。

考虑到油田注汽炉空间、位置有限的特殊性，不利于布置大量且复杂的旁路烟道系统，因此本方案提出设置第一转向调节门，以类似于电路开关的原理将复杂的旁路烟道系统浓缩到一个调节门中，有效地节约了空间，节省了成本，更重要的是减少了复杂旁路烟道形成的额外烟气阻力，减少了阻力造成的压力损耗。

进一步的，第一转向调节门可以采用下述结构布置：所述进口烟道和出口烟道的横截面均呈矩形，且进口烟道和出口烟道至少有一段紧贴并列布置，在两者紧贴并列布置段的紧贴烟道侧壁上，分别对应开设调节口，进口烟道和出口烟道上的调节口分别与开设处的烟道侧壁等高；调节口上配置矩形的第一转向调节门，第一转向调节门能够绕自身中轴转动：当第一转向调节门气密性覆盖住调节口时，第一转向调节门处于关闭状态；第一转向调节门转动至与调节口垂直时，第一转向调节门一侧气密性覆盖住调节口处的进口烟道和出口烟道，烟气排出口位于第一转向调节门另一侧，第一转向调节门处于开启状态。矩形的进、出口烟道形状便于紧贴布置并对应开设调节口，有利于烟气的密封，同时，与之对应的矩形第一转向调节门在转动过程中，能够很方便的断开/开启烟气排出口与进口烟道之间的连通，从而实现烟气的短路排出/正常脱硝处理。

再进一步，考虑到进、出口烟道尺寸较大时，仅有配置第一转向调节门时可能造成短路通道尺寸过小，从而影响烟气排出口的排烟效果，因此所述调节口上还配置有至少一个能够绕自身中轴转动的第二转向调节门，第二转向调节门的宽度d小于调节口处的进口烟道和出口烟道宽度之和D：当第一转向调节门和第二转向调节门共同气密性覆盖住调节口，第一转向调节门和第二转向调节门处于关闭状态；第一转向调节门和第二转向调节门分别转动至与调节口垂直时，第一转向调节门一侧气密性覆盖住调节口处的进口烟道和出口烟道，烟气排出口和第二转向调节门位于第一转向调节门另一侧，第一转向调节门和第二转向调节门处于开启状态。第二转向调节门和第一转向调节门同时开启时，可以保证足够的短路通道尺寸，同时，第二转向调节门的宽度设定保证了第二转向调节门并不将短路通道分隔成若干个相互独立的通道，以避免形成额外的烟气阻力、造成压力损耗。

再进一步，考虑到不同的进、出口烟道尺寸，所述第二转向调节门数量为1～5个。

再进一步，进、出口烟道可以采用以下的布置结构：所述催化室配置于长形的油田注汽锅炉尾端端面，烟气排出口开设于油田注汽锅炉侧面，并且靠近油田注汽锅炉尾端，进口烟道和出口烟道呈并列紧贴配置的倒“L”形，进口烟道位于出口烟道转角内侧，进口烟道倒“L”形的横段侧壁与烟气排出口连通，进口烟道和出口烟道的倒“L”形的竖段端部与催化室连通。该种布置结构充分利用了锅炉尾部对流受热面之间有限的空间，并且便于开设调节口和布置转向调节门，布置结构紧凑简单。

再进一步，如果催化剂保护结构只配置了第一转向调节门，所述烟气排出口配置温度传感器，温度传感器通过控制线路与第一转向调节门电连接。温度传感器实时监测排出烟气温度并反馈给控制线路，当监测到的排出烟气温度高于设定温度值，控制线路开启第一转向调节门，当监测到的排出烟气温度低于设定温度值，控制线路再关闭第一转向调节门，防止烟气温度过高烧结催化剂。在锅炉点火期间，则可以采用点火前控制线路保持第一转向调节门处于开启状态，点火后再延时关闭第一转向调节门的方式防止点火期间烟气中的油雾污染催化剂。

再进一步，如果催化剂保护结构同时配置了第一转向调节门和第二转向调节门，所述烟气排出口配置温度传感器，温度传感器通过控制线路与第一转向调节门和第二转向调节门电连接。温度传感器实时监测排出烟气温度并反馈给控制线路，当监测到的排出烟气温度高于设定温度值，控制线路开启第一转向调节门和第二转向调节门，当监测到的排出烟气温度低于设定温度值，控制线路再关闭第一转向调节门和第二转向调节门，防止烟气温度过高烧结催化剂。在锅炉点火期间，则可以采用点火前控制线路保持第一转向调节门和第二转向调节门处于开启状态，点火后再延时关闭第一转向调节门和第二转向调节门的方式防止点火期间烟气中的油雾污染催化剂。

本实用新型的有益效果在于：

1、针对常用的蜂窝式催化剂有易堵塞、适应温度范围小等缺点，因此本装置无论是对点火初期形成的油雾还是锅炉正常运行后的短期负荷波动造成的SCR进口烟气超温，都能及时对催化剂进行有效地防护措施，保证催化剂的正常运行，从而保证催化效率；

2、布置紧凑，充分考虑了油田注汽锅炉的实际情况，高效利用了锅炉有限的布置空间和狭小的位置；

3、结构简单，节省了成本，更重要的是减少了复杂旁路烟道形成的额外烟气阻力，减少了阻力造成的压力损耗，并且对烟气的调节和转向、催化剂的安装、锅炉设备的结构起到保护作用。

附图说明

图1为本保护结构一种优选方案与油田注汽锅炉的配合位置示意图

图2为图1中第一转向调节门处于开启状态时的烟气流动方向示意图

图3为图1中第一转向调节门处于关闭状态时的烟气流动方向示意图

图1～3中：1为油田注汽锅炉，101为烟气排出口，2为SCR脱硝装置，201为进口烟道，202为出口烟道，203为催化室，3为第一转向调节门，4为调节口，5为第二转向调节门，6为省煤器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，SCR脱硝装置2包括进口烟道201、催化室203和出口烟道202，催化室203配置于长形的油田注汽锅炉1尾端端面、对流受热面之间，烟气排出口101开设于油田注汽锅炉1侧面，并且靠近油田注汽锅炉1尾端，进口烟道201和出口烟道202呈并列紧贴配置的倒“L”形，进口烟道201位于出口烟道202转角内侧，进口烟道201倒“L”形的横段侧壁与烟气排出口101气密性连接，进口烟道201和出口烟道202的倒“L”形的竖段端部与催化室203连通。

进口烟道201和出口烟道202的横截面均呈矩形，在两者紧贴并列布置的倒“L”形的横段的紧贴烟道侧壁上，分别对应开设调节口4，进口烟道201和出口烟道202上的调节口4分别与开设处的烟道侧壁等高；调节口上配置了一个矩形的能够绕自身中轴转动的第一转向调节门3和两个矩形的能够绕自身中轴转动的第二转向调节门5，第二转向调节门5的宽度d小于调节口4处的进口烟道201和出口烟道202宽度之和D：

当第一转向调节门3和第二转向调节门5共同气密性覆盖住调节口4，第一转向调节门3和第二转向调节门5处于关闭状态，进口烟道201和出口烟道202经过催化室203连通，烟气先流经催化室203，然后再进入上部省煤器6，同时第一转向调节门3可截断烟气，防止烟气直接向上进入上部省煤器6，如图3所示；

第一转向调节门3和第二转向调节门5分别转动至与调节口4垂直时，第一转向调节门3一侧气密性覆盖住调节口4处的进口烟道201和出口烟道202，烟气排出口101和第二转向调节门5位于第一转向调节门3另一侧，第一转向调节门3和第二转向调节门5处于开启状态，进口烟道201和出口烟道202不经过催化室203直接短路连通，同时，第一转向调节门3截断烟气排出口101与催化室203之间的连通，烟气不进入催化室203直接向上进入上部省煤器6，如图2所示。

烟气排出口101配置温度传感器，温度传感器通过控制线路与第一转向调节门3和第二转向调节门5电连接。

点火初期，为使带有油雾的烟气不经过催化剂直接进入下游设备，第一转向调节门3和第二转向调节门5开启，短路通道连通，烟气流动方向见附图2中箭头方向；在锅炉正常运行后则关闭短路通道，保证烟气中氮氧化物指标达标排放，第一转向调节门3和第二转向调节门5关闭，短路通道断开，烟气流动方向见附图3中箭头方向。

当SCR脱硝装置的进口烟道201显示超温报警时(一般设置为催化剂进口温度410℃报警)，为避免温度过高对催化剂产生损伤，使高温烟气不经过催化剂直接进入下游设备，第一转向调节门3和第二转向调节门5开启，短路通道连通，烟气流动方向见附图2中箭头方向；在温度显示正常后则关闭短路通道，保证烟气中氮氧化物指标达标排放，第一转向调节门3和第二转向调节门5关闭，短路通道断开，烟气流动方向见附图3中箭头方向。