一种全负荷脱硝系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及锅炉废气净化环保及能源领域，特别涉及一种全负荷脱硝系统。


背景技术：

[0002]
本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
[0003]
当前，锅炉烟气炉外脱硝工艺应用最多的是scr、sncr脱硝、氧化脱硝工艺。
[0004]
选择性催化还原(scr，selective catalytic reduction)称为选择性催化还原技术，技术成熟，基本原理为通过向烟气中喷入氨(nh3)作为还原剂，在催化剂的作用下将烟气中的氮氧化物(no
x
)还原成氮气和水。一般催化剂要求的最佳反应温度空间为320-400℃。低于320℃时，催化剂活性降低，未反应的氨增多，逃逸的氨与so3在烟气温度200-300℃时生成硫酸氢铵，粘结在脱硝催化剂和空预器上，并逐渐吸附灰尘，造成脱硝催化剂和空预器堵塞，脱硝反应器及空预器压差缓慢升高，从而使引风机出力降低，长期运行影响机组出力。
[0005]
选择性非催化还原(sncr，selective non-catalytic reduction)烟气脱硝是一种发展成熟的no
x
控制技术，sncr技术是无需采用催化剂的作用下，向850℃-1100℃的热烟气中喷射还原剂，将烟气中的no
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直接还原成n2。与scr脱硝工艺相比，sncr具有工艺简单、投资和运行成本低的特点，特别适合于炉膛出口no
x
浓度相对较低的循环流化床(circulating fluidized bed，cfb)锅炉。当cfb锅炉低负荷运行时，因炉膛出口烟温较低(低于800℃)导致sncr脱硝效率偏低的情况，是目前cfb-sncr技术存在的主要问题。
[0006]
本实用新型发明人发现，不论是scr法还是sncr工艺，脱硝效率对温度的敏感性特别强，当锅炉no
x
排放要求控制在50mg/m3以下(超低排放)时，仅通过sncr技术常常由于温度过低而导致无法实现控制目标。而采用scr工艺时又容易对下游设备造成较大影响，不利于系统长期稳定运行，在锅炉的起炉和停炉阶段也同样存在这个问题。
[0007]
目前，脱硝工艺中的氧化脱硝法也有一定的应用，其对温度的要求不高，通常80-200度之间即可反应，但不论是采用臭氧、亚氯酸钠还其他氧化剂等均存在着运行费用高、能耗高等问题，限制了氧化脱硝法的广泛应用。


技术实现要素：

[0008]
本实用新型为了解决上述问题，提出了一种全负荷脱硝系统，有效改善了低负荷条件下还原法导致的脱硝效率下降和氨逃逸升高的问题，通过两种脱硝方式的结合，解决了单纯使用氧化法时导致的运行费用过高的问题。
[0009]
根据一些实施例，本实用新型采用如下技术方案：
[0010]
本实用新型第一方面提供了一种全负荷脱硝系统。
[0011]
一种全负荷脱硝系统，包括氧化剂供应系统和还原剂供应系统，还原剂供应系统通过还原剂供应管道与锅炉炉膛或者锅炉旋风分离器入口烟道连通，氧化剂供应系统通过
氧化剂供应管道与锅炉炉膛的出口烟道连通，所述出口烟道与洗涤塔连通；
[0012]
锅炉炉膛和出口烟道均设有至少一个测温装置，还原剂供应管道和氧化剂供应管道分别设置有至少一个阀门。
[0013]
作为进一步的限定，锅炉炉膛的出口烟道与洗涤塔连通，所述洗涤塔内顶部设有喷淋装置，喷淋装置与碱液箱通过管道连通，所述洗涤塔的底部设有出液口。
[0014]
作为更进一步的限定，所述洗涤塔外部设有至少一台循环泵，所述循环泵分别通过管道与洗涤塔底部出液口和喷淋装置连通。
[0015]
作为更进一步的限定，所述碱液箱通过输送泵与循环泵的入口管道连通。
[0016]
作为进一步的限定，还原剂供应管道的末端通过喷枪与锅炉炉膛或者锅炉旋风分离器入口烟道连通，所述测温装置设置在锅炉炉膛内靠近喷枪的位置。
[0017]
作为进一步的限定，所述还原剂供应系统包括还原溶液储存罐和水箱，还原溶液储存罐和水箱分别通过管道与计量稀释模块连通，还原溶液储存罐与计量稀释模块之间的管道设置有还原剂阀门。
[0018]
作为进一步的限定，所述氧化剂供应系统包括相互连通的制氧设备与臭氧发生器，臭氧发生器与锅炉炉膛出口烟道之间的氧化剂供应管道设有氧化剂阀门。
[0019]
作为进一步的限定，所述氧化剂供应系统包括亚氯酸钠溶液储存罐，亚氯酸钠溶液储存罐与锅炉炉膛出口烟道之间的氧化剂供应管道设有氧化剂阀门。
[0020]
作为进一步的限定，所述锅炉炉膛出口烟道内设有布气格栅，所述氧化剂供应管道的末端与布气格栅连通。
[0021]
作为进一步的限定，所述洗涤塔为湿法脱硫塔，洗涤塔外部设有至少两台循环泵，每台循环泵分别通过管道与湿法脱硫塔底部出液口和喷淋装置连通。
[0022]
本实用新型第二方面提供了一种全负荷脱硝系统。
[0023]
一种全负荷脱硝系统，包括氧化剂供应系统和还原剂供应系统，所述还原剂供应系统与氨气供应系统连通，还原剂供应系统通过管道与scr脱硝装置连通，氧化剂供应系统通过氧化剂供应管道与锅炉炉膛的出口烟道连通，所述出口烟道与洗涤塔连通；
[0024]
锅炉尾部烟道与scr脱硝装置分别通过scr入口烟道和scr出口烟道连通，scr入口烟道与scr出口烟道之间通过scr联通烟道连通，scr入口烟道、scr出口烟道和scr联通烟道均设有至少一个挡板门；
[0025]
scr入口烟道和锅炉出口烟道均设有至少一个测温装置，还原剂供应管道和氧化剂供应管道分别设置有至少一个阀门。
[0026]
作为进一步的限定，锅炉炉膛的出口烟道与洗涤塔连通，所述洗涤塔内顶部设有喷淋装置，喷淋装置与碱液箱通过管道连通，所述洗涤塔的底部设有出液口。
[0027]
作为更进一步的限定，所述洗涤塔外部设有至少一台循环泵，所述循环泵分别通过管道与洗涤塔底部出液口和喷淋装置连通。
[0028]
作为更进一步的限定，所述碱液箱通过第一输送泵与循环泵的入口管道连通。
[0029]
作为进一步的限定，所述氧化剂供应系统包括相互连通的制氧设备与臭氧发生器，臭氧发生器与锅炉炉膛出口烟道之间的氧化剂供应管道设有氧化剂阀门。
[0030]
作为进一步的限定，所述氧化剂供应系统包括亚氯酸钠溶液储存罐，亚氯酸钠溶液储存罐与锅炉炉膛出口烟道之间的氧化剂供应管道设有氧化剂阀门。
[0031]
作为进一步的限定，所述锅炉炉膛出口烟道内设有布气格栅，所述氧化剂供应管道的末端与布气格栅连通。
[0032]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0033]
本实用新型第一方面或第二方面所述的全负荷脱硝系统，通过设置氧化剂供应系统和还原剂供应系统，通过两种脱硝方法的结合，有效改善了低负荷条件下还原法导致的脱硝效率下降和氨逃逸升高的问题，解决了单纯使用氧化法时导致的运行费用过高的问题。
[0034]
本实用新型第一方面或第二方面所述的全负荷脱硝系统，两种反应剂供应的切换方式简单，只需控制两个管路上阀门的开启即可。
[0035]
本实用新型第一方面所述的全负荷脱硝系统，洗涤塔采用碱液喷淋塔，提高了脱硝效率。
[0036]
本实用新型第一方面所述的全负荷脱硝系统，洗涤塔借助湿法脱硫塔，与so2一同被吸收后通过脱硫渣排走，无需单独建立洗涤塔，极大的降低了成本。
[0037]
本实用新型第二方面所述的全负荷脱硝系统，实现了scr脱硝与氧化剂脱硝的结合，只需将还原剂供应管道的阀门与scr入口烟道、scr出口烟道和scr联通烟道的阀门联动即可实现scr脱硝与氧化剂脱硝的切换。
附图说明
[0038]
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
[0039]
图1为实施例一提供的全负荷脱硝系统的结构示意图。
[0040]
图2为实施例二提供的全负荷脱硝系统的结构示意图。
[0041]
1、还原溶液储存罐；2、还原溶液输送泵；3、还原溶液关断阀；4、稀释水箱；5、稀释水泵；6、计量稀释模块；7、喷枪；8、第一温度测量装置；9、锅炉炉膛；10、制氧设备；11、臭氧发生器；12、氧化剂关断阀；13、第二温度测量装置；14、布气栅格；15、锅炉炉膛出口烟道；16、洗涤塔；17、碱液箱；18、碱液输送泵；19、循环泵；20、喷淋装置；21、排水泵；22、废水处理站；23、烟气排放口；24、还原剂供应系统；25、氨气制备系统；26、氨气关断阀；27、氧化剂供应系统；28、氧化剂关断阀；29、第三温度测量装置；30、第一挡板门；31、第二挡板门；32、第三挡板门；33、锅炉尾部烟道；34、scr脱硝装置；35、第四温度测量装置；36、布气栅格；37、锅炉炉膛出口烟道；38、洗涤塔；39、循环泵；40、碱液输送泵；41、碱液箱；42、排水泵；43、废水处理站；44、烟气排放口。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0043]
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0044]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根
据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0045]
在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“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，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。
[0046]
本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连通”等应做广义理解，表示可以是固定连通，也可以是一体地连通或可拆卸连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。
[0047]
在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0048]
实施例一
[0049]
如图1所示，本实用新型实施例一提供了一种全负荷脱硝系统，在低负荷运行时采用氧化剂，高负荷运行时采用还原剂进行脱硝，实现锅炉全负荷脱硝，以改善低负荷条件下还原法导致的脱硝效率下降和氨逃逸升高以及单纯使用氧化法时导致的运行费用过高的问题。
[0050]
包括氧化剂供应系统和还原剂供应系统，还原剂供应系统通过还原剂供应管道与锅炉炉膛9连通，氧化剂供应系统通过氧化剂供应管道与锅炉炉膛9的出口烟道连通，所述出口烟道与洗涤塔16连通；
[0051]
sncr喷枪7附近的烟道上设置第一温度测量装置8，氧化脱硝布气格栅14处的烟道上设置第二温度测量装置13，在还原剂供应管道和氧化剂供应管道上分别设置电动阀。
[0052]
可以理解的，在其他一些实施方式中，还原剂供应系统通过还原剂供应管道与锅炉旋风分离器入口烟道连通。
[0053]
在本实施例中，所述电动阀与相应的温度测量装置连锁动作，实现脱硝方式的在线切换。
[0054]
可以理解的，在其他一些实施方式中，也可以通过人工的方式进行脱硝切换，通过读取温度测量装置的实时温度，来控制电动阀的开闭，实现脱硝方式的切换。
[0055]
锅炉炉膛的出口烟道与洗涤塔连通，所述洗涤塔内顶部设有喷淋装置20，喷淋装置与碱液箱17通过管道连通，所述洗涤塔的底部设有出液口，用于通过排水泵21与废水处理站22的连通。
[0056]
设置多台循环泵19(本实施例中优选2台)，所述循环泵19分别通过管道与洗涤塔底部出液口和喷淋装置连通，所述碱液箱通过碱液输送泵18与循环泵的入口管道连通，循环多次吸收反应，吸收产生的硝酸盐的溶液经由排放泵排至废水处理设施。
[0057]
还原剂供应管道的末端通过喷枪7与锅炉炉膛连通，所述测温装置设置在锅炉炉膛内靠近喷枪的位置。
[0058]
所述还原剂供应系统包括还原溶液储存罐1和稀释水箱4，还原溶液储存罐和水箱分别通过管道与计量稀释模块6连通，还原溶液储存罐与计量稀释模块之间的管道设置有还原溶液关断阀3和还原溶液输送泵2。
[0059]
所述氧化剂供应系统包括相互连通的制氧设备10与臭氧发生器11，臭氧发生器与锅炉炉膛出口烟道之间的氧化剂供应管道设有氧化剂关断阀12。
[0060]
所述锅炉炉膛出口烟道15内设有布气格栅14，所述氧化剂供应管道的末端与布气格栅连通。
[0061]
在其他一些实施方式中，所述洗涤塔为直接采用湿法脱硫塔，与so2一同被吸收后通过脱硫渣(石膏)排走，湿法脱硫塔外部设有至少两台循环泵(本实施例中优选2台)，每台循环泵分别通过管道与湿法脱硫塔底部出液口和喷淋装置连通，在低负荷时，洗涤塔配套的循环泵可运行1台。
[0062]
锅炉起炉时，当炉膛烟气温度小于预设温度时关闭还原剂关断阀，打开氧化剂关断阀，氧化剂通过布气格栅进入烟气中，将一氧化氮被氧化成高价态的氮氧化物，然后在碱性洗涤塔中被吸收。
[0063]
本实施例中，预设温度优选为800℃，当然这里也可以根据具体的设备或者所用材料选择其他合适的预设温度，如在一定条件下，780度氨水做还原剂也能有较好的脱除效果，即可以设置预设温度为780摄氏度，本领域技术人员可以根据实际工况自行选择。
[0064]
所述碱性洗涤塔中的碱性溶液来自于碱液箱17，通过碱液输送泵输送至循环泵入口管道，然后进入洗涤塔顶部喷淋装置，自上而下喷淋对高价态的氮氧化物进行吸收。
[0065]
所述洗涤塔的顶部设有烟气排放口23。
[0066]
锅炉负荷提升起来之后，炉膛温度逐渐超过800℃时，关闭氧化剂关断阀、打开还原剂关断阀，采用尿素溶液进行脱硝。尿素溶液来自于尿素溶液储存罐，由尿素溶液输送泵输送至计量模块，在计量模块中与来自于稀释水箱的稀释水混合。混合后的尿素溶液通过喷枪喷入炉膛或旋风分离器入口烟道。烟气中的一氧化氮在高温状态下被还原成氮气和水。达到脱除no
x
的目的。
[0067]
锅炉负荷降低时可重复炉膛烟气温度小于800℃的时的过程。
[0068]
可以理解的，在其他一些实施方式中，所述还原剂为氨水，氨气制备系统可以是尿素热解或水解制氨系统，也可以是氨水气化系统。
[0069]
可以理解的，在其他一些实施方式中，氧化剂还可以采用外购的亚氯酸钠溶液作为反应剂，亚氯酸钠溶液设置在亚氯酸钠溶液储存罐中，亚氯酸钠溶液储存罐与锅炉炉膛出口烟道之间的氧化剂供应管道设有氧化剂阀门，储存罐中的亚氯酸钠溶液由相应的输送泵输送至布气格栅。
[0070]
可以理解的，在其他一些实施方式中，所述氧化剂也可以选用次氯酸钠。
[0071]
本实施例所述的全负荷脱硝系统，实现锅炉全负荷脱硝；解决了锅炉低负荷运行或锅炉启动、停炉运行状态下的脱硝效率低、无法达到超低排放要求的问题；解决了在温度偏低状态下脱硝效率下降、氨逃逸升高、甚至最终no
x
不能达标排放的风险；拓宽了氧化脱硝法的应用领域。
[0072]
实施例二
[0073]
如图2所示，本实用新型实施例二提供了一种全负荷脱硝系统，在低负荷运行时采用氧化剂，高负荷运行时采用scr脱硝装置进行脱硝，实现锅炉全负荷脱硝，以改善低负荷条件下还原法导致的脱硝效率下降和氨逃逸升高以及单纯使用氧化法时导致的运行费用过高的问题。
[0074]
包括氧化剂供应系统24和还原剂供应系统27，所述还原剂供应系统与氨气供应系统25连通，还原剂供应系统通过管道与scr脱硝装置34连通，氧化剂供应系统通过氧化剂供应管道与锅炉炉膛的出口烟道连通，所述出口烟道与洗涤塔38连通；
[0075]
锅炉尾部烟道33与scr脱硝装置34分别通过scr入口烟道和scr出口烟道连通，scr入口烟道与scr出口烟道之间通过scr联通烟道连通，scr入口烟道设有第一挡板门30、scr出口烟道设有第三挡板门32，scr联通烟道设有第二挡板门31；
[0076]
scr入口烟道设有第三温度测量装置29，锅炉出口烟道设有第四温度测量装置35，还原剂供应管道上设有至少一个氨气关断阀26，氧化剂供应管道设置有至少一个氧化剂关断阀28。
[0077]
在本实施例中，所述电动阀和各个挡板门与相应的温度测量装置连锁动作，实现脱硝方式的在线切换。
[0078]
可以理解的，在其他一些实施方式中，也可以通过人工的方式进行脱硝切换，通过读取温度测量装置的实时温度，来控制电动阀和挡板门的开闭，实现脱硝方式的切换。
[0079]
锅炉炉膛的出口烟道与洗涤塔38连通，所述洗涤塔内顶部设有喷淋装置，喷淋装置与碱液箱通过管道连通，所述洗涤塔的底部设有出液口，用于通过排水泵42与废水处理站43的连通。
[0080]
所述洗涤塔外部设有至少一台循环泵39，本实施例优选为两台，所述循环泵分别通过管道与洗涤塔底部出液口和喷淋装置连通。
[0081]
所述碱液箱通过碱液输送泵40与循环泵39的入口管道连通。
[0082]
所述氧化剂供应系统包括相互连通的制氧设备与臭氧发生器，臭氧发生器与锅炉炉膛出口烟道之间的氧化剂供应管道设有氧化剂阀门。
[0083]
所述氧化剂供应系统包括亚氯酸钠溶液储存罐，亚氯酸钠溶液储存罐与锅炉炉膛出口烟道之间的氧化剂供应管道设有氧化剂阀门。
[0084]
可以理解的，在其他一些实施方式中，所述氧化剂也可以选用次氯酸钠。
[0085]
所述锅炉炉膛出口烟道37内设有布气格栅36，所述氧化剂供应管道的末端与布气格栅连通。
[0086]
在其他一些实施方式中，所述洗涤塔为湿法脱硫塔，湿法脱硫塔外部设有至少两台循环泵，每台循环泵分别通过管道与湿法脱硫塔底部出液口和喷淋装置连通。
[0087]
所述洗涤塔的顶部设有烟气排放口44。
[0088]
本实施例所述的全负荷脱硝系统，实现锅炉全负荷脱硝；解决了锅炉低负荷运行或锅炉启动、停炉运行状态下的脱硝效率低、无法达到超低排放要求的问题；解决了在温度偏低状态下脱硝效率下降、氨逃逸升高、甚至最终no
x
不能达标排放的风险；拓宽了氧化脱硝法的应用领域。
[0089]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。
[0090]
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范
围以内。