一种SNCR、SCR联用进行烟气脱硝的蓄热式加热炉的制作方法

一种sncr、scr联用进行烟气脱硝的蓄热式加热炉
技术领域
1.本实用新型涉及蓄热式加热炉技术领域，特别提供了一种sncr、scr联用进行烟气脱硝的蓄热式加热炉。


背景技术：

2.对于钢铁热加工行业，低热值燃料蓄热式加热炉全国范围有3000余座，燃料燃烧产生的烟气中含有大气污染物no
x
。一般蓄热式加热炉对于节能和氮氧化物排放的控制表现较好，针对这种低热值燃料的加热炉，加热炉烟气中氮氧化物浓度大多数能控制在300mg/m3以下。但是现在环境污染严重，环保压力日益焦灼，多地区已经要求氮氧化物浓度低于150mg/m3甚至更高的标准。在2021 年初，北方多地多次出现严重的雾霾天气，与大气污染息息相关。2021年3月份，国家生态环境部对钢铁行业业突击检查，多家钢铁企业烟气排放量达不到国家要求，生态环保部门要求4月底前，要加快钢铁企业工程减排进度，6月中旬前多家企业59座高炉煤气精脱硫治理或高炉煤气用户的的脱硫治理，70座轧钢加热炉的低氮燃烧改造或脱硝治理，逾期未完成治理的生产装备实施停产整治；6月底前，所有钢铁企业要完成无组织排放管控工程，有效减少无组织排放污染。因此有必要对低热值蓄热式加热炉烟气进行有效的脱硝技术处理。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种sncr、scr联用进行烟气脱硝的蓄热式加热炉。
4.本实用新型是这样实现的，提供一种sncr、scr联用进行烟气脱硝的蓄热式加热炉，包括加热炉炉体、设置在加热炉炉体上的scr蓄热式燃烧器和sncr组件，scr蓄热式燃烧器的蓄热箱体内设有若干层蓄热式蜂窝体催化剂层，sncr组件包括氨气输送分配管道和氨气喷嘴，氨气喷嘴分布设置在加热炉炉体上，氨气输送分配管道分别与每个氨气喷嘴连接。
5.优选地，所述加热炉为三段式加热炉，所述加热炉炉体分为一加热段、二加热段和均热段，在加热炉炉体两侧的炉墙上分别至少设上下两排所述scr蓄热式燃烧器，所述氨气喷嘴分别设置在加热炉炉体的一加热段、二加热段和均热段的相邻的scr蓄热式燃烧器之间。
6.进一步优选，所述加热炉炉体的一加热段两侧炉墙上，每排所述scr蓄热式燃烧器所在区域分别设置2个所述氨气喷嘴；加热炉炉体的二加热段两侧炉墙上，每排所述scr蓄热式燃烧器所在区域分别设置4个所述氨气喷嘴，加热炉炉体的均热段两侧炉墙上，每排所述scr蓄热式燃烧器所在区域分别设置4 个所述氨气喷嘴。
7.进一步优选，所述加热炉炉体的一加热段、二加热段、均热段两侧炉墙上的每排所述scr蓄热式燃烧器按照交替顺序分别通过蓄热换向控制段烟管与加热炉的空烟管道和煤烟管道连接，每个蓄热换向控制段烟管上均设置nox含量检测仪表和nh3含量检测仪表。
8.进一步优选，所述氨气输送分配管道包括主管道和与主管道连通的分支管道，每
根分支管道分别与对应区域的所述氨气喷嘴连接，且在每根分支管道上均设有流量调节阀、流量计和快切阀。
9.进一步优选，所述sncr组件还包括液氨储罐和氨蒸发器，液氨储罐与氨蒸发器管道连接，氨蒸发器与所述氨气输送分配管道连接。
10.进一步优选，在所述scr蓄热式燃烧器的蓄热箱体内，倒数1
‑
5层设置为所述蓄热式蜂窝体催化剂层，在蓄热式蜂窝体催化剂层与蓄热箱体的烟气进口之间，设有若干层常规蓄热式蜂窝体层。
11.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
12.采用sncr+scr相结合的蓄热式加热炉，nox脱除效率高，氨的逃逸率低，规避sncr和scr脱硝系统单独使用的缺点，有效达到较低的nox排放浓度，对环保治理至关重要。
附图说明
13.下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
14.图1为本实用新型整体结构示意图；
15.图2为scr蓄热式燃烧器安装位置放大结构示意图。
具体实施方式
16.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
17.sncr(selective non
‑
catalytic reduction)即选择性非催化还原系统，scr (selective catalytic reduction)即选择性催化还原系统，本实用新型提供一种 sncr和scr联合使用的蓄热式加热炉。
18.sncr烟气脱硝系统，是一种不用催化剂，在850～1100℃范围内还原nox 的方法，其原理是以nh3、尿素[co(nh2)2]等作为还原剂，在注入到加热炉炉膛之前雾化或者注入到炉膛中靠炉内的热量蒸发雾化。在适宜的温度范围内，气相的氨或者尿素就会分解为自由基nh3和nh2，在特定的温度和氧存在的条件下，还原剂与nox的反应优于其他反应而进行，sncr反应后生成n2和h2o，因此可以认为是选择性化学过程。
[0019]
在加热炉炉膛850
‑
1100℃这一狭窄的温度范围内，在无催化剂作用下，氨或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的nox，基本上不与烟气中的o2 反应，主要反应为：
[0020]
以氨为还原剂：4nh3+4no+o2→
4n2+6h2o
[0021]
4nh3+2no+2o2→
3n2+6h2o
[0022]
8nh3+6no2→
7n2+12h2o
[0023]
sncr在蓄热式加热炉中，如以高炉煤气为燃料中的co也能充当还原剂使用：co+nox
→
n2+co2[0024]
但当温度过高时，超过反应温度窗口时，氨就会被氧化成nox：
[0025]
nh3+o2
→
nox+h20
[0026]
sncr工艺的nox脱除效率主要取决于反应温度、nh3和nox的化学计量比、混合程度、反应时间等。研究表明sncr工艺的温度控制至关重要，最佳反应温度是950℃，若温度过
低，nh3的反应不完全，容易造成nh3泄漏；而温度过高，nh3则容易被氧化为nox，抵消了nh3的脱除效率。温度过高或过低都会导致还原剂的损失和nox脱除率下降。
[0027]
scr催化剂烟气脱硝系统，在加热炉蓄热式燃烧器的蓄热箱体的倒数1
‑
5 层更换为蜂窝体状催化剂，在空间允许的情况下可以增加1或减少若干层蜂窝状催化剂。高温烟气经过蓄热式燃烧器前几层蓄热体换热后能够达到后面1
‑
5 层催化剂蜂窝体的温度，烟气进行scr脱硝反应，这样弥补sncr脱硝系统温度窗口窄，脱除率低的缺点。经过sncr脱硝反应和scr脱硝反应的联合作用，烟气脱除率达80
‑
90％左右，同时减少氨的逃逸。
[0028]
参考图1和图2，本实用新型提供一种sncr、scr联用进行烟气脱硝的蓄热式加热炉，包括加热炉炉体1、设置在加热炉炉体1上的scr蓄热式燃烧器2 和sncr组件，scr蓄热式燃烧器2的蓄热箱体内设有若干层蓄热式蜂窝体催化剂层201，sncr组件包括氨气输送分配管道3和氨气喷嘴4，氨气喷嘴4分布设置在加热炉炉体1上，氨气输送分配管道3分别与每个氨气喷嘴4连接。
[0029]
工作过程中，气化后的氨从氨气输送分配管道3经过氨气喷嘴4喷向加热炉炉体1内部，与加热炉炉体1内的nox进行sncr反应，加热炉内的高温烟气经过蓄热式燃烧器前几层蓄热体换热后能够达到后面催化剂蜂窝体的温度，烟气进行scr脱硝反应。
[0030]
以三段式加热炉为例，所述加热炉炉体1分为一加热段、二加热段和均热段，在加热炉炉体1两侧的炉墙上分别至少设上下两排所述scr蓄热式燃烧器 2，所述氨气喷嘴4分别设置在加热炉炉体1的一加热段、二加热段和均热段的相邻的scr蓄热式燃烧器2之间。
[0031]
所述加热炉炉体1的一加热段两侧炉墙上，每排所述scr蓄热式燃烧器2 所在区域分别设置2个所述氨气喷嘴4；加热炉炉体1的二加热段两侧炉墙上，每排所述scr蓄热式燃烧器2所在区域分别设置4个所述氨气喷嘴4，加热炉炉体1的均热段两侧炉墙上，每排所述scr蓄热式燃烧器2所在区域分别设置 4个所述氨气喷嘴4。
[0032]
具体的，考虑便于根据炉温对喷氨管道进行控制和调节，将氨气输送管道按照以下进行分配，全炉氨气输送管道分为10个控制区：
[0033]
热工分区氨气控制分区喷嘴数量炉膛温度℃备注一加热段左1a4850～1100℃ 一加热段右1b4850～1100℃ 二加热段左2a,2c4,4950～1280℃分2区二加热段右2b,2d4,4950～1280℃分2区均热段左3a,3c4,41180～1250℃分2区均热段右3b,3d4,41180～1250℃分2区
[0034]
所有的氨气喷嘴均布置到左右两烧嘴之间，每个控制区布置4支喷嘴。考虑到长期处于炉内高温环境下，氨气喷嘴优先选用cr25ni20材质。为使氨气分布均匀，氨气喷嘴喷头采用分散结构。根据温度区间，一加热段作为重点喷氨反应区，其余分区根据检测反馈来调节和控制。
[0035]
为了对加热炉排出的烟气进行nox的检测，所述加热炉炉体1的一加热段、二加热段、均热段两侧炉墙上的每排所述scr蓄热式燃烧器2按照交替顺序分别通过蓄热换向控制段烟管9与加热炉的空烟管道7和煤烟管道8连接，每个蓄热换向控制段烟管9上均设置nox含量检测仪表和nh3含量检测仪表。各个检测仪表与各个控制阀门和流量调节组件智能连
接，根据预先设定的值来控制nh3蒸汽的不同位置喷入量。
[0036]
为了方便氨气向不同位置的输送，所述氨气输送分配管道3包括主管道301 和与主管道301连通的分支管道302，每根分支管道302分别与对应区域的所述氨气喷嘴4连接，且在每根分支管道302上设有均设有流量调节阀303、流量计 304和快切阀305。
[0037]
为了将氨水制备为氨气，作为技术方案的改进，所述sncr组件还包括液氨储罐5和氨蒸发器6，液氨储罐5与氨蒸发器6管道连接，氨蒸发器6与所述氨气输送分配管道3连接。要求20％氨水，纯度＞98％，氨质量含量＞20％。设置1座316不锈钢氨水储罐，满足5～7天氨水消耗量。氨水罐区用氨水输送泵将20％氨水送至脱硝区域，经氨水蒸发器将氨水汽化后通过输送分配管道喷入炉膛内，或直接将氨水喷入炉膛。
[0038]
优选地，在所述scr蓄热式燃烧器2的蓄热箱体内，倒数1
‑
5层设置为所述蓄热式蜂窝体催化剂层201，在蓄热式蜂窝体催化剂层201与蓄热箱体的烟气进口之间，设有若干层常规蓄热式蜂窝体层。
[0039]
上面结合附图对本实用新型的实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。