一种在低负荷工况下稳定运行的烟气脱硝组合系统的制作方法

本实用新型涉及一种在低负荷工况下稳定运行的烟气脱硝组合系统。

背景技术：

为了脱除燃烧烟气中的氮氧化物，防止污染环境，必须对燃烧烟气进行脱硝处理。目前，工业上常用的脱硝技术是选择性催化还原技术(SCR)，其利用氨对NOx的还原功能，在催化剂的作用下将NOx(主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N₂和水，还原剂为NH₃。

需要注意的是，在燃煤烟气中，燃料中含有硫分，所产生的烟气中含有大量的二氧化硫和少量三氧化硫。SCR烟气脱硝系统使得这部分二氧化硫经转化为三氧化硫，在喷氨水后形成酸雾，同时与过量的NH₃生成硫酸铵和硫酸氢铵，这些直接导致了空预器的堵塞和后端设备腐蚀。另外，硫酸铵和硫酸氢铵会堵塞催化剂表面的微孔，使催化剂失效，降低了SCR烟气脱硝系统的效率，减少了催化剂的使用寿命。SCR烟气脱硝系统后排出的三氧化硫会对大气环境造成严重的污染。

US7618602、US6126910、US6803025公开了向烟气中喷入碱性物质的溶液。US6126910向烟气中喷入含有重亚硫酸盐的溶液，US6803025向烟气中喷入碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钾、碳酸钾和碳酸氢钾的溶液，但烟气中二氧化硫的含量基本不减少。

CN103055684A公开了一种利用天然碱有效脱除烟气三氧化硫的装置及工艺，在SCR反应器尾部与空气预热器之间的烟道处设置喷嘴系统，向烟道内喷入天然碱浆液。

现有技术中的上述方法存在的主要问题在于液滴雾化技术，目前该技术实现条件苛刻，技术成本较高。

本实用新型致力于提供一种在低负荷工况下SCR烟气脱硝系统稳定运行的系统，可优化低负荷(≤50％)工况下SCR烟气脱硝系统的效率，减少排放烟气中的污染物。

技术实现要素：

本发明提供一种在低负荷工况下SCR烟气脱硝系统稳定运行的方法，其特征在于，在SCR烟气脱硝系统前和后分别布置喷吹系统，用于向烟气中喷吹纳米级干粉碱式吸附剂。

利用本实用新型的组合系统，可以大幅度降低在低负荷(≤50％)工况下SCR烟气脱硝系统中因形成ABS和硫酸氢铵而发生堵塞的可能性，提高了SCR烟气脱硝系统的脱硝效率，延长催化剂的使用寿命，节约成本，从而保证了SCR烟气脱硝系统的正常运行，同时防止产生的硫酸铵和硫酸氢铵等粘性物质堵塞锅炉空气预热器及后端设备，保障了整体烟道系统的稳定运行。

本实用新型还提供一种在低负荷工况下稳定运行的烟气脱硝组合系统，其包括SCR烟气脱硝系统和喷吹系统，其特征在于在SCR烟气脱硝系统前和后分别布置用于向烟气中喷吹粒径为5-100nm的纳米级干粉碱式吸附剂的喷吹系统。

附图说明

图1显示了本实用新型的烟气脱硝组合系统的示意图。

图2显示了不同锅炉工况下，使用碱式吸附剂与不使用碱式吸附剂进行喷吹，SCR烟气脱硝系统的脱硝效率的变化。

图3显示了在不同锅炉工况条件下，喷吹不同粒径的吸附剂颗粒，SCR烟气脱硝系统的脱硝效率的对比。

图4显示了在不同工况条件下，不同吸附剂：SO₃摩尔比下SCR烟气脱硝系统的脱硝效率。

图5显示了锅炉在50％负荷下，吸附剂︰SO₃摩尔比为8:1时，喷吹吸附剂不同时间后SCR烟气脱硝系统的脱硝效率。

具体实施方式

本实用新型中所使用的SCR烟气脱硝系统可以是本领域中已知的SCR烟气脱硝系统。

本实用新型中所使用的喷吹系统可以是本领域中已知的喷吹系统。

在本实用新型的优选实施方案中，所用的吸附剂选自钠基吸附剂、钙基吸附剂、镁基吸附剂等本领域中常见的碱基吸附剂，具体为：碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙、碳酸镁、碳酸氢镁、氢氧化镁等其中的一种或几种。所述吸附剂可以单独或组合使用，只要不影响作为吸附剂的性能。

在本实用新型的优选实施方案中，所用的吸附剂颗粒的粒径为5-100nm，优选为10-50nm，比表面积为65-90m²/g。

本实用新型的吸附剂颗粒的比表面积大，孔径小，吸附能力高、反应速率快、成本不高、物化性质与粉煤灰类同，不影响锅炉除尘系统和电厂原来粉煤灰的继续利用。

所述干粉碱式吸附剂在烟道中与SO₂、SO₃、H₂SO₄等气体迅速发生气固反应，可在烟气温度300℃以下迅速发生反应，生成硫酸盐固体，不产生新的有害副产物，可随飞灰进入下级设备。对SO₂、SO₃、H₂SO₄等气体的吸附率达90％以上，大幅度降低SCR烟气脱硝系统及锅炉空气预热器堵塞的发生，提高了SCR烟气脱硝系统的脱硝效率和空气预热器的换热效率，延长了常规催化剂使用寿命。

通过在SCR烟气脱硝系统前布置喷吹系统，减少了烟气中的二氧化硫和三氧化硫，避免了在SCR烟气脱硝系统中产生硫酸铵和硫酸氢铵而对SCR烟气脱硝系统造成的损害，提高了SCR烟气脱硝系统的脱硝效率。

在SCR烟气脱硝系统之前喷吹干粉碱式吸附剂，吸附烟气中的SO₂、SO₃等酸性气体，避免了这部分酸性气体与烟道中过量的NH₃反应，形成硫酸氢氨和硫酸铵的粘性附着物，附着在催化剂表面，堵塞催化剂微孔，降低催化剂脱硝效率和缩短催化剂的使用寿命。

通过在锅炉SCR烟气脱硝系统后布置喷吹系统，进一步降低了在SCR烟气脱硝系统中SO₂/SO₃的转化率，减少了三氧化硫的产生量，减少了酸性气体对环境造成污染。

在SCR烟气脱硝系统出口处喷吹所述吸附剂，吸附在SCR烟气脱硝系统内产生的一部分SO₃等酸性气体，避免硫酸铵、硫酸氢氨等粘性产物堵塞并腐蚀空气预热器、集尘器等下级设备，可提空气预热器、集尘器等下级设备的工作效率和使用寿命。

本领域技术人员可以通过测定烟气中的二氧化硫和三氧化硫的含量，具体决定向烟气中喷入碱基吸附剂的量。

在SCR烟气脱硝系统后喷吹纳米级碱式吸附剂时，吸附剂：SO₃摩尔比在4:1至8:1的范围内。

由于用电量的季节性差异，电厂在不同工况下发电量不同，造成烟气温度变化幅度很大，而在SCR烟气脱硝系统中，烟气温度对催化剂的影响巨大。当锅炉低负荷运转时，烟气温度降到300℃以下，在此温度下脱硝催化剂的反应活性大大降低，导致脱硝催化剂的脱硝效率严重下降，继而影响了电厂锅炉NOx排放量，对环境造成危害。在现有技术中常常需要对烟气进行加热以利于SCR烟气脱硝系统正常工作运行。

本实用新型的组合系统同时适用于电厂高负荷工况和低负荷工况下所产生的烟气。

利用本实用新型的组合系统，在电厂全工况下都能够保证SCR烟气脱硝系统的正常运转，使SCR烟气脱硝系统的脱硝率达到最新国家环保要求，SO₂/SO₃<1％，SO₃等气体的排放量降低到3ppm以下。

实施例

以下结合附图对本实用新型进行进一步说明。

图1显示了本实用新型的烟气脱硝组合系统的示意图。根据图1，在SCR烟气脱硝系统前和后分别设置喷嘴，用于向烟气中喷入干粉碱基吸附剂。

在实验室进行模拟烟道气体实验，并伴随吹进一定的粉煤灰。在SCR烟气脱硝系统和空气预热器前分别设置NO浓度检测装置、SO₃气体浓度检测装置、SO₂气体浓度检测装置，根据进出SCR烟气脱硝系统的NO、SO₃、SO₂气体浓度计算催化剂的SO₂/SO₃的转化率和脱硝效率。

模拟烟道气体的组成如下：

NO含量：500mg/Nm³ O₂含量：5％

SO₃含量：6mg/Nm³ SO₂含量：650mg/Nm³

H₂O含量：10％

催化剂实验单体参数表如下表1所示。

表1实验用催化剂单体规格

采用0.3-0.6MPa的压缩空气喷吹纳米级(5-100nm)碱基吸附剂，经双金属耐磨喷嘴喷吹到烟道中。在不同工况下分别喷吹不同粒径的碱基吸附剂。设计实验如下：

实施例1：锅炉不同工况条件下，喷吹10nm粒径碱式吸附剂前后SCR烟气脱硝系统的脱硝效率对比。

纳米级碱式吸附剂颗粒随压缩空气进入烟道中，迅速与烟气中的SO₂、SO₃、H₂SO₄等酸性气体发生气固反应，生成硫酸盐、亚硫酸盐的固体小颗粒，随烟灰一起进入下级设备。

图2显示了不同锅炉工况(进烟温度)下，喷吹碱式吸附剂与不喷吹碱式吸附剂，SCR烟气脱硝系统的脱硝效率的变化。

从图2可以看到，碱基吸附剂颗粒对SCR烟气脱硝系统的脱硝效率有明显促进作用，特别是锅炉低负荷工况下，烟气温度在300℃以下时，提升效率更为明显。

实施例2：锅炉不同工况条件下，喷吹不同粒径10nm、30nm、50nm吸附剂颗粒。

图3显示了在不同锅炉工况条件下，喷吹不同粒径的吸附剂颗粒，SCR烟气脱硝系统的脱硝效率的对比。

从图3可以看到，15nm、30nm和50nm粒径的碱基吸附剂颗粒对提升SCR烟气脱硝系统的脱硝效率都有明显效果，提升率差别不太大。

实施例3：不同工况条件下，SCR烟气脱硝系统后喷吹纳米级碱式吸附剂，不同吸附剂：SO₃摩尔比。

图4显示了在不同工况条件下，SCR烟气脱硝系统后喷吹纳米级碱式吸附剂，吸附剂：SO₃摩尔比分别为4:1、6:1、8:1时，SCR烟气脱硝系统的脱硝效率。

从图4可以看到，摩尔比为8:1时，喷吹吸附剂颗粒的效果最好。

实施例4：锅炉50％负荷条件下，吸附剂：SO₃摩尔比为8:1时，喷吹吸附剂1分钟-140分钟。

图5显示了锅炉在50％负荷条件下，吸附剂：SO₃摩尔比为8:1时，喷吹吸附剂不同时间后SCR烟气脱硝系统的脱硝效率的变化。

图5显示了在喷吹吸附剂后，从1分钟-140分钟连续时间内SCR烟气脱硝系统的效率的变化。图5表明，吸附剂在进入烟道后1小时内SCR烟气脱硝系统的效率即可稳定。

以上结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但本实用新型并不限于此。在不背离本实用新型的主旨的范围内，本领域技术人员可以对这里所述的本实用新型的具体实施方案进行改变和等效变换，但这些应当视为在所请求保护的本实用新型的范围之内。