一种燃气发电机组烟气SCR脱硝系统的制作方法

本实用新型涉及烟气净化技术领域，尤其涉及一种燃气发电机组烟气scr脱硝系统。

背景技术：

目前，氮氧化物(nox)是燃气发电机组运行时产生的主要污染物，也是大气的主要污染物之一，会对人类身体健康、生态环境以及社会生产活动造成严重危害，其产生的烟气中所含污染物需要经过净化处理后才被允许排放。根据目前燃气发电行业遵循的标准，即《gb17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国iii、iv、v阶段)》，所有内燃机发电机组排放的氮氧化物要小于2g/kw·h，部分地区限值需小于100mg/nm3。现在绝大部分现役的燃气内燃机机组，不管国产还是进口，其烟气排放均没有达到该标准，所以燃气内燃机烟气脱硝治理刻不容缓。与其他工业生产活动，如电站燃煤烟气、焦炉烟气、烧结烟气、陆用或船用燃油机组烟气等相比，其烟气中除氮氧化物之外(部分地区有少量硫化物)，在没有其他污染物(如烟尘、碳颗粒等)，故一般燃气机组烟气直接排空，或经过余热利用设备后直接排空。

燃气内燃机组烟气未余热利用时温度很高，在550℃左右，若采用中温脱硝，烟温过高需降低到约450℃左右，需增加特别设计的烟气降温设备，工艺繁琐，设备成本过高，且中温钒基催化剂使用寿命完成后，有毒属于固废。采用低温催化剂进行脱硝处理，则烟气需要先经过余热利用，待烟气温度降到200℃左右，之后再进入到脱硝设备，该方案中脱硝时必须要使用余热利用设备，对一些不需要余热利用的电站或者缺水的区域形成一定的制约，进一步增加投入成本。我们燃气发电机组烟气脱硝都采用高温脱硝的技术方案，具体为在机组烟气侧直接增加脱硝设备，之后可直接排空，也可增加余热利用设备对烟气余热进行回收，且高温脱硝设备对烟气温度的影响很小可忽略，在脱硝设备后连接余热设备，不会对烟气余热利用产生影响，从而完成机组烟气脱硝。

此外，关于燃气内燃机发电行业国家暂未有明确的污染物排放标准，其烟气脱硝技术正处于不断改进完善的阶段，且各单位间差异较大各不相同，结合我公司燃气机组烟气脱硝技术及设备的实际研发运行，特提出一种适用于以低浓瓦斯、高浓瓦斯气为燃料的燃气发电机组烟气scr脱硝系统。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种燃气发电机组烟气scr脱硝系统，解决脱硫效果不佳以及脱硫成本过高的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种燃气发电机组烟气scr脱硝系统，包括混合喷射管、反应器本体、控制器、混合装置、喷枪和喷射组件，所述喷枪穿设在所述混合喷射管上，所述混合喷射管通过所述混合装置与所述反应器本体连通，所述喷射组件与所述喷枪连通，所述控制器与所述喷射组件电连接；

还包括前测量组件和后测量组件，所述前测量组件和后测量组件均与所述控制器连接，所述前测量组件设置在所述混合喷射管的烟气入口位置，所述后测量组件设置在所述反应器本体的烟气出口位置。

进一步，所述前测量组件包括前氮氧化物浓度传感器和前温度传感器，所述前氮氧化物浓度传感器与前温度传感器均与所述控制器信号连接，所述前氮氧化物浓度传感器和前温度传感器均设置在所述混合喷射管的烟气入口位置；

所述后测量组件包括后氮氧化物浓度传感器和后温度传感器，所述后氮氧化物浓度传感器与后温度传感器均与所述控制器信号连接，所述后氮氧化物浓度传感器和后温度传感器均设置在所述反应器本体的烟气出口位置。

进一步，所述喷射组件包括尿素源、压缩空气动力源和计量泵，所述尿素源通过尿素管路与喷枪连通，所述计量泵设置在所述尿素管路上，所述计量泵与所述控制器电连接，所述压缩空气动力源通过所述压缩空气管路与所述喷枪连通。

进一步，所述反应器本体包括反应室壳体、旋流板、分流板和催化剂模块，所述反应室壳体的烟气入口与所述混合装置连通，所述旋流板、分流板和催化剂模块由反应室壳体的烟气入口朝向烟气出口方向依次安装在所述反应室壳体内部。

进一步，所述催化剂模块设置有两块。

进一步，所述分流板包括圆台和至少三条支撑杆，所述圆台通过所述支撑杆固定设置在所述反应室壳体中部，所述圆台的上台面朝向所述反应室壳体的入气口。

进一步，还包括压差传感器，所述压差传感器通过两根导管分别在所述催化剂模块两侧与所述反应室壳体内部连通。

本实用新型提供一种燃气发电机组烟气scr脱硝系统，包括混合喷射管、反应器本体、控制器、混合装置、喷枪和喷射组件，所述喷枪穿设在所述混合喷射管上，所述混合喷射管通过所述混合装置与所述反应器本体连通，所述喷射组件与所述喷枪连通，所述控制器与所述喷射组件电连接；

还包括前测量组件和后测量组件，所述前测量组件和后测量组件均与所述控制器连接，所述前测量组件设置在所述混合喷射管的烟气入口位置，所述后测量组件设置在所述反应器本体的烟气出口位置。这样，首先将烟气通入到设备系统中，前测量组件开始工作，检测烟气中的氮氧化物浓度，控制器根据氮氧化物浓度实时计算脱硝所需还原剂尿素溶液的消耗量，并发出指令到喷射组件，喷射组件将尿素溶液打入管路，在喷枪喷出进入到喷射混合管中，与烟气经混合装置混合后进入到反应器本体中，在反应器本体作用下完成脱硝反应排出，其中反应器本体末端上装有的后测量组件可实时监测排出烟气中氮氧化物浓度是否达到排放标准，并将信号反馈到控制器对尿素消耗量进行修正，从而完成燃气内燃机组烟气scr脱硝的目的。

附图说明

图1为本实用新型燃气发电机组烟气scr脱硝系统的整体结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、混合喷射管，2、反应器壳体，3、控制器，4、喷射组件，5、喷枪，6、混合装置，7、旋流板，8、分流板，9、催化剂模块，10、导管，11、压差传感器，12、前氮氧化物浓度传感器，13、前温度传感器，14、尿素管路，15、计量泵，16、压缩空气管路，17、后氮氧化物浓度传感，18、后温度传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“中心”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供一种燃气发电机组烟气scr脱硝系统，包括混合喷射管1、反应器本体、控制器3、混合装置6、喷枪5和喷射组件4，所述喷枪5穿设在所述混合喷射管1上，所述混合喷射管1通过所述混合装置6与所述反应器本体连通，所述喷射组件4与所述喷枪5连通，所述控制器3与所述喷射组件4电连接；

还包括前测量组件和后测量组件，所述前测量组件和后测量组件均与所述控制器3连接，所述前测量组件设置在所述混合喷射管1的烟气入口位置，所述后测量组件设置在所述反应器本体的烟气出口位置。这样，首先将烟气通入到设备系统中，前测量组件开始工作，检测烟气中的氮氧化物浓度，控制器3根据氮氧化物浓度实时计算脱硝所需还原剂尿素溶液的消耗量，并发出指令到喷射组件4，喷射组件4将尿素溶液打入管路，在喷枪5喷出进入到喷射混合管中，与烟气经混合装置6混合后进入到反应器本体中，在反应器本体作用下完成脱硝反应排出，其中反应器本体末端上装有的后测量组件可实时监测排出烟气中氮氧化物浓度是否达到排放标准，并将信号反馈到控制器3对尿素消耗量进行修正，从而完成燃气内燃机组烟气scr脱硝的目的。

实施例

一种燃气发电机组烟气scr脱硝系统，包括混合喷射管1、反应器本体、前测量组件、混合装置6、后测量组件、控制器3和喷射组件4。喷射混合器通过混合装置6与反应器本体直接相连，或受限于空间时可通过弯头变向90°连接；前测量组件、后测量组件分别安装于混合喷射管1和反应器本体上，将检测到的各种信号传输到控制器3；控制器3将信号处理后反馈到所述的喷射组件4用以调节还原剂尿素的喷射量，以保证反应器本体出口处烟气中氮氧化物浓度达标。

所述传感器检测部件包括有前温度传感器13、前氮氧化物浓度传感器12、后温度传感器18、后氮氧化物浓度传感器17，和压差传感器11，用以检测烟气在经过脱硝设备前后的氮氧化物浓度信号、温度信号和压差信号，并将信号传输会控制器3。

所述喷射组件4包括有喷枪5、计量泵15以及辅助的溶液管路和压缩空气管路16，在控制器3的调控下实时精确的将还原剂尿素溶液通过喷枪5喷入混合喷射管1中与烟气混合，之后进入反应器壳完成scr脱硝反应。

所述的混合喷射管1主体为一段烟道管，内部安装有2排混合装置6并排相错90°布置，用于将喷射进入的雾化尿素溶液与机组烟气充分混合；同时，前氮氧化物浓度传感器12与前温度传感器13安装于该管段上，尿素喷射组件4的喷枪5也安装于该管段上。

所述的反应器壳体2中安装有烟气均流装置、脱硝反应所需催化剂模块9；所述烟气均流装置由旋流板7和分流板8两部分构成；同时，后温度传感器18和后氮氧化物浓度传感器17安装于反应器壳体2出部位，压差传感器11通过连通于催化剂模块9前后的两根导管10安装在反应器壳体2顶部。

本发明将燃气内燃机组正常工作时产生的烟气通过脱硝设备催化反应完成scr脱硝，具体的过程如下：首先将烟气通入到设备系统中，待催化剂模块9温度上升到一定程度后，前后氮氧传感器开始工作，检测烟气中的氮氧化物浓度，控制器3根据氮氧化物浓度实时计算脱硝所需还原剂尿素溶液的消耗量，并发出指令到喷射组件4中的计量泵15，计量泵15将尿素溶液打入管路，在喷枪5处经压缩空气雾化后喷出进入到喷射混合管中，与烟气经混合装置6混合后进入到反应器壳体2中，在烟气均流装置作用下混合烟气均匀的分散到催化剂模块9表面，在催化剂的作用下完成脱硝反应排出，其中反应器壳体2末端上装有的后氮氧化物浓度传感器17可实时监测排出烟气中氮氧化物浓度是否达到排放标准，并将信号反馈到控制器3对尿素消耗量进行修正，从而完成燃气内燃机组烟气scr脱硝的目的。

本发明还提供一种根据上述燃气内燃机组烟气脱硝系统实现的脱硝工艺，包括：

待脱硝的烟气经混合喷射管1进入到反应器壳体2后，温度为550℃左右的高温烟气将催化剂模块9加热，等催化剂温度升高到脱硝需要的温度200℃以上后，前后氮氧化物浓度传感器17才能正常工作，将检测氮氧化物浓度数值并传回至控制器3；进行scr脱硝反应时，需先通过高温烟气将催化剂温度加热至350℃～600℃，才能保证催化反应效率；

在混合喷射管1内喷入雾化后的还原剂尿素溶液，尿素溶液在高温烟气中分解为最终还原剂氨气，并与烟气在经过混合装置6时充分混合后进入scr反应器壳体2，喷射位置与混合装置6间距离大于0.8m；

还原剂尿素溶液由计量泵15抽出并打入尿素管路14，需0.4～0.7mpa洁净压缩空气经喷枪5喷出才能充分雾化，保证脱硝反应效率；

混合烟气经反应器壳体2中烟气均流装置后均匀分散到催化剂表面，其均匀性可达95％；其中，烟气均流装置由旋流板7和分流板8两部分构成，旋流板7装在反应器壳体2入口处，外径与烟道内径相同，叶片角度为40°～60°时效果最佳；分流板8为凸台形状的缩放口，在布置时中心与烟道中心重合，小口朝烟道一侧；

反应器壳体2内部催化剂布置为两层，每层36块，且催化剂模块9之间以及催化剂与反应器壳体2之间均密封严实，保证烟气不泄漏而值由催化剂孔内部通过；

烟气在经过混合喷射管1与反应器壳体2完成脱硝反应后，压力损失为500～800pa。

这里需要说明的一点是：所述混合装置6为混合板，烟气在流通过程中，混合烟气经过混合板混流作用，使得烟气与尿素充分混合；这里需要说明的是：混合板为板状结构，混合板上开设有倾斜设置的通孔，以保证混合烟气在通过混合板后可以产生涡旋气流，以充分混合烟气与尿素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。