一种选择性催化还原脱硝系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及对含有氮氧化物烟气的脱硝系统，尤其涉及一种选择性催化还原脱硝系统。
【背景技术】
[0002]水泥制造和热力发电等都是高耗能高污染产业。在水泥熟料生产过程中，由于使用煤作为燃料，在预热器和分解炉运行过程中会产生大量的粉尘和氮氧化物。成熟脱硝技术主要有低氮燃烧器、分级燃烧技术(SCC)、SNCR (非选择性催化还原技术)和SCR技术。低氮燃烧器、分级燃烧及SNCR技术存在着操作复杂、脱硝效率低、运行费用高及氨逃逸高的问题，难以满足日益严格的氮氧化物排放限值要求。
[0003]选择性催化还原(SCR)脱硝技术是一种高效的脱硝技术，目前主要应用在火电厂，催化剂模块是其核心技术，成本约占到工程的40%。使用温度范围在300-400°C，催化剂模块主要以V205、W03、T12为主，其原理是通过向烟气中喷注氨或氨水，把烟气中勵)(还原成队和水蒸汽(H 20)。脱硝效率一般可达80%至90%，甚至更高，放浓度可低于200mg/m3。由于其最佳反应温度区间恰好处于高尘段，烟尘中碱金属、水分及硫元素、砷元素及高速等因素经常造成催化剂模块中毒、堵塞及磨损等问题，造成催化剂模块寿命短，运行更换费用高及影响下游设备等问题。
[0004]高温SCR技术主要在电厂应用，但水泥厂300 - 400°C段烟气在预热器出口处，烟气成分碱性更强、组分更加复杂，含尘浓度更高，对清灰技术和催化剂模块要求更高。受限于高浓度粉尘，且含有碱金属，易使催化剂模块磨损、堵塞和中毒，一次投资和催化剂模块费用高等因素，影响了其工程推广。
[0005]2014年02月19日，中国专利局公开了本申请人的一件专利申请，公开号为CN103585885A，名称为“低温脱硝催化剂模块及水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统”，该水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统包括除尘器、氨气源、选择性催化还原脱硝装置和烟囱；所述选择性催化还原脱硝装置为含有如上面所述低温脱硝催化剂模块的低温选择性催化还原脱硝装置；所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口分别与所述除尘器的出口和氨气源的出口连通；所述低温选择性催化还原脱硝装置的出口与所述烟囱的入口连通。所述氨气源包括尿素热解器；所述尿素热解器的上部是盛装尿素的尿素分解室，下部是热交换器；所述热交换器的入口与水泥窑三次风的风源连通；所述热交换器的出口与水泥窑的分解炉连通。所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口通过喷氨格栅分别与所述除尘器的出口和氨气源的出口连通。所述氨气源的出口通过混合器分别与所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口和所述除尘器的出口连通；所述混合器具有稀释风机。
[0006]由此可见，由于上述水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统以尿素作为还原剂的原料，需要通过尿素热解器对尿素进行热解生成氨气，还需要通过混合器将氨气稀释，更需要通过喷氨格栅将稀释后的氨气与烟气混合，需要消耗大量的热能，且系统结构较复杂。即使以液氨为还原剂的原料，也需要通过液氨气化装置对液氨气化，通过稀释装置和混合装置将氨气稀释，通过喷氨格栅将稀释后的氨气与烟气混合，需要消耗大量的热能，且系统结构较复杂。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种选择性催化还原脱硝方法，该方法不需要消耗热能即可形成氨气将氨气与烟气充分地混合。
[0008]本实用新型要解决的另一个技术问题是提供一种选择性催化还原脱硝系统，该系统不但不需要消耗热能即可形成氨气将氨气与烟气充分地混合，而且，系统结构较简单。
[0009]就方法而言，为了解决上述一个技术问题，本实用新型的选择性催化还原脱硝方法是先通过超声波发生器将氨水雾化(形成氨气)，再将雾状的氨水(即氨气)与含有氮氧化物的烟气混合，混合后的烟气在催化剂的作用下还原成氮气和水。
[0010]所述氨水的浓度为15%-25% (重量百分比)。
[0011]所述氨水的浓度为20% (重量百分比)。
[0012]所述混合后的烟气在催化剂的作用下还原成氮气和水的过程是在温度140-150°C下进行的。
[0013]所述混合后的烟气在催化剂的作用下还原成氮气和水的过程是在温度145°C下进行的。
[0014]本实用新型的选择性催化还原脱硝方法与现有技术相比具有以下有益效果。
[0015]1、本技术方案由于采用了先通过超声波发生器将氨水雾化(形成氨气)，再将雾状的氨水(即氨气)与含有氮氧化物的烟气混合，混合后的烟气在催化剂的作用下还原成氮气和水的技术手段，所以，可通过超声波雾化的方式，利用电子高频震荡，通过雾化片的高频谐振，将氨水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾，不需加热或添加任何化学试剂，该方法不需要消耗热能即可形成氨气将氨气与烟气充分地混合，由于超声波发生器对氨水的雾化效率极高，所以，电能消耗极小。
[0016]2、本技术方案由于采用了所述氨水的浓度为15%_25% (重量百分比)的技术手段，所以，可保证雾化后的氨水安全有效地与含有氮氧化物的烟气混合。
[0017]3、本技术方案由于采用了所述氨水的浓度为20%(重量百分比)的技术手段，所以，可确保雾化后的氨水安全高效地与含有氮氧化物的烟气混合。
[0018]4、本技术方案由于采用了所述混合后的烟气在催化剂的作用下还原成氮气和水的过程是在温度140-150°C下进行的技术手段，所以，可使烟气的脱硝效率大大提高的前提下，大大提高催化剂的使用寿命，大大地降低脱硝成本。
[0019]5、本技术方案由于采用了所述混合后的烟气在催化剂的作用下还原成氮气和水的过程是在温度145°C下进行的技术手段，所以，可使烟气的脱硝效率与脱硝成本之比达到最高，且满足烟气的排放标准。
[0020]就系统而言，为了解决上述另一个技术问题，本实用新型的选择性催化还原脱硝系统，包括进烟道和选择性催化还原脱硝装置，所述进烟道的出烟口与所述选择性催化还原脱硝装置的进烟口连通，所述进烟道至少设置有一个超声波发生器，所述超声波发生器的氨水进口通过氨水泵与氨水源连通，所述超声波发生器的氨水雾化孔位于所述进烟道内。
[0021]所述超声波发生器的主体呈柱状，该柱状主体的前端中央设置有空心长颈，空心长颈的端头设置有高频震荡锥，所述氨水雾化孔有多个，多个所述氨水雾化孔沿周向均匀地分布在空心长颈端头的侧壁上；该柱状主体的前端沿径向向外延伸形成法兰盘，所述法兰盘上沿周向分布有固定孔，相应地，所述进烟道的侧壁分布有超声波发生器安装孔，沿着所述超声波发生器安装孔的周边分布有螺纹固定孔，所述超声波发生器的高频震荡锥和氨水雾化孔穿过所述超声波发生器安装孔进入所述进烟道内，所述法兰盘和所述进烟道的侧壁之间设置有环形密封垫，所述超声波发生器与所述进烟道通过螺钉借助所述法兰盘上的固定孔和所述进烟道侧壁的螺纹固定孔固定连接；或者，该柱状主体的前部沿径向向内收缩形成圆柱体并与该柱状主体的后部形成台肩，所述圆柱体的侧壁设置有螺纹，相应地，所述进烟道的侧壁分布有超声波发生器螺纹安装孔，所述超声波发生器的高频震荡锥和氨水雾化孔穿过所述超声波发生器螺纹安装孔进入所述进烟道内，所述台肩和所述进烟道的侧壁之间设置有环形密封垫，所述超声波发生器与所述进烟道通过螺纹固定连接。
[0022]所述进烟道的横截面呈圆形，所述超声波发生器有多个；多个所述超声波发生器沿着所述进烟道同一横截面的周向均匀地分布，所述超声波发生器的高频震荡锥朝向所述进烟道的轴心；或者，多个所述超声波发生器分为多组，多组所述超声波发生器分别沿着所述进烟道不