一种sncr-scr联合烟气脱硝系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种烟气脱硝系统，尤其是涉及一种选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)联合烟气脱硝系统。
【背景技术】
[0002]目前，火电厂燃煤锅炉的尾气脱硝技术包括SNCR技术和SCR技术。
[0003]SNCR脱硝技术是将氨气、氨水或尿素等还原剂喷入锅炉或管道内，与氮氧化物(NOx)进行选择性反应，不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂。一般其工作在温度为850?1100°C的区域，在此温度下还原剂迅速热分解成氨气，与烟气中的NOx反应生成氮气和水蒸气。当温度低于800°C时，氨气的反应速率下降，NOx还原率较低，同时氨的逃逸量增加；但当温度高于1200°C时，大部分氨气不是用来还原NOx而是被氧化成NO，氨气的氧化反应开始起主导作用，可能造成NO浓度升高。SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%?80%，受锅炉结构尺寸影响很大。
[0004]SCR脱硝技术的原理是将氨气作为脱硝剂喷入高温烟气脱硝装置中，在催化剂的作用下将烟气中NOx分解成为氮气和水蒸气。一般通过使用适当的催化剂，反应可以在200°C?450°C的温度范围内有效进行，在ΝΗ3/Ν0 = I的情况下，可以达到80?90%的脱硝效率。但是，当反应温度不在这个温度范围内时，催化剂的性能将降低，尤其是在高温区域使用时，由于过热促使催化剂的表面被烧结，使催化剂寿命降低。
[0005]随着我国工业生产的发展和生活水平的提高，人们对大气污染的问题日益关注。环保部最新发布的《火电厂大气污染物排放标准》中规定氮氧化物的排放限值定为10mg/立方米。因此，单独采用一种脱硝技术已经很难满足日趋严格的环保要求，运用SNCR/SCR联合烟气脱硝系统将势在必行。
[0006]中国专利201310188611.9公开了一种SNCR与SCR联合法烟气脱硝系统，其包括炉膛、旋风分离器和尾部烟道。SNCR还原剂喷射装置设置在炉膛出口和/或旋风分离器入口，SCR脱硝装置设置在尾部烟道中。炉膛出口的烟气经SNCR和SCR的两级脱硝装置能有效地降低氮氧化物的排放浓度和NH3的逃逸浓度。
[0007]然而，在以供热为主供电为辅的小型循环流化床上，因锅炉负荷受到供热用户用热量的限制，白天和晚上的负荷量差异较大，同时锅炉负荷也受制于季节的变化。在供热量需求较多的白天以及冬季，供热锅炉为了满足供热量，常常处于高负荷甚至超负荷工作状态；在供热量需求较少的晚上以及夏季，供热锅炉负荷将处于60-70%甚至低于50%的状态。供热锅炉的这种特性，导致了锅炉烟温波动较大，而锅炉烟温的大小直接影响了 SNCR与SCR脱硝效率的高低。当炉膛高负荷运作时，炉膛出口的烟气将高于SNCR有效脱硝的反应温度区间(850°C -1lOO0C )，此时大部分的还原剂被氧化成NO，脱硝效率降低，且造成NO浓度的提高。同时，当高温烟气经过SCR反应装置时，其温度仍可能高于SCR装置的最佳反应温度，从而促使催化剂的表面被烧结，使催化剂寿命降低。【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的旨在克服上述技术中的缺陷，提供了一种能够调节烟气流向的SNCR-SCR联合烟气脱硝系统，当炉膛高负荷运行时，能够降低SNCR以及SCR区域的烟气温度，从而提高脱硝效率，降低氮氧化物的排放。
[0009]本实用新型的目的通过以下的技术方案得以实现:
[0010]一种SNCR-SCR联合烟气脱硝系统，包括水平烟道、水平烟道相连的主烟道、与主烟道的出口相连接的烟囱，其中，所述水平烟道中设置有喷氨格栅，所述主烟道中设置有SCR反应装置，其特征在于，所述系统还包括烟气返回装置，设置在所述主烟道和所述烟囱之间，用于选择性地把流出主烟道的烟气返回至所述水平烟道。
[0011]进一步地，烟气返回装置包括返回管道和返回挡板，所述返回管道的一端连接在主烟道和烟囱之间，另一端和喷氨格栅之前的水平烟道相连，所述返回挡板设置在返回管道的入口，当进入水平烟道的烟气温度高于1100°C时，打开所述返回挡板，以便于主烟道排出的烟气返回到水平烟道。
[0012]进一步地，返回管道与水平烟道的连接处设有喷烟格栅，返回的烟气通过喷烟格栅进入水平烟道。
[0013]进一步地，返回管道中设置有增压风机。
[0014]进一步地，在主烟道中设有省煤器和空预器，其中，所述省煤器位于SCR反应装置之前，所述空预器位于SCR反应装置之后。
[0015]进一步地，在省煤器(12)之前的主烟道(6)中，设置有高温换热器(9)和低温换热器(11)0
[0016]进一步地，在主烟道的出口和返回管道入口之间设有除尘器。
[0017]进一步地，系统还包括烟气分流装置，用于分流水平烟道中的部分烟气。
[0018]进一步地，烟气分流装置包括至少一个辅助烟道、至少一个烟气挡板和至少一个盾体，在主烟道内设置隔板以构成辅助烟道，所述隔板从主烟道入口处延伸至省煤器后端，烟气挡板设置在辅助烟道的入口处，所述辅助烟道的入口和水平烟道的辅助出口相连，主烟道的入口和水平烟道的主出口相连，所述盾体设置在主烟道的内壁上且位于所述辅助烟道的末端。
[0019]进一步地，烟气分流装置包括至少一个辅助烟道和至少一个烟气挡板，所述烟气挡板设置在辅助烟道的入口处，辅助烟道的入口和水平烟道的辅助出口相连，辅助烟道的出口和主烟道相连且位于省煤器和SCR反应装置之间，主烟道的入口和水平烟道的主出口相连。
[0020]本实用新型在对现有的SNCR-SCR联合脱硝系统的基础上增加了烟气返回装置，当炉膛正常运行时，关闭该返回装置，主烟道的烟气经烟囱排除。而当炉膛高负荷工作时，进入水平烟道的烟气温度超过SNCR的最佳反应温度区域，此时打开烟气返回装置，将主烟道出口的低温烟气返回水平烟道，以降低SNCR反应区域的温度，从而提高脱硝效率。同时，下游的SCR脱硝装置的温度也随着烟温的降低而降低，确保SCR反应处于最佳温度窗口内，避免催化剂出现结焦、烧损等现象，以及降低氮氧化物的排放量和氨气的逃逸量。
[0021]此外，当炉膛低负荷运行时，炉膛出口的烟气温度过低，经过省煤器后，烟气温度进一步降低，在SCR区域的反应效率将很不理想。而辅助烟道的设置使烟气避开省煤器或其他换热器的热交换，将部分高温烟气直接传送到SCR反应装置区域，以提高SCR反应区域的温度。
[0022]本实用新型通过改变烟道内部通道，便可实现SNCR和SCR区域烟气温度的升降，无需利用其它设备对烟气进行再加热，节约能源，降低能耗，也便于改造。同时，在烟道内部的烟气调节，具有及时性，操纵性强等特点。
【附图说明】
[0023]图1是本发实用新型的结构示意图。
[0024]图中:1-炉膛、2-喷烟格栅、3-喷氨格栅、4-水平烟道、5- —号烟气挡板、6_主烟道、7- 二号烟气挡板、8- —号辅助烟道、9-高温换热器、10- 二号辅助烟道、11-低温换热器、12-省煤器、13-盾体、14-SCR反应装置、15-空预器、16-除尘器、17-增压风机、18-烟囱、19-返回管道、20-返回挡板、21-氨水管道。
【具体实施方式】
[0025]应理解的是，上述附图并非真实比例，而仅仅是用于说明本实用新型基本原理的多种优选特征的简图。本实用新型所公开的设计特征，例如尺寸、方向、定位和形状根据具体应用和使用环境确定。此外，在下面的描述中，术语如“前”、“后”、“之前”、“之后”、“前端”、“后端”等描述都被限定为相对于烟气流向而言。
[0026]下面结合图1对本实用新型的具体实施例进行详细说明。
[0027]火电厂的锅炉用于燃烧煤料，该锅炉例如可以是流化床锅炉。燃煤中的烟气从炉膛I的出口进入水平烟道4。在水平烟道4中垂直设置喷氨格栅3，其与氨水管道21连通。喷氨格栅3由网状结构的管道组成，每个网状节点处具有一个喷嘴，用来向水平烟道中喷射氨水，喷射的氨水迅速热分解成氨气，与烟气中的氮氧化物反应生成氮气和水蒸气。喷氨格栅3能保证氨和烟气的均匀混合，以及氨水和氮氧化物之比沿烟道截面均匀分布。因此，SNCR的反应区域是在喷氨格栅3之后的水平烟道4区域。此外，喷氨格栅3也可以布置在炉膛I上部侧墙上。随后，烟气经水平烟道4进入主烟道6。在主烟道6中，依次设置有省煤器12、SCR反应装置14和空预器15。SCR反应装置14中具有脱销催化剂层，其形式可为本领域中常见的蜂窝式、板式或波纹板式等。省煤器12是利用高