火电厂低含尘烟气scr脱硝装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置涉及一种采用注入反应剂的催化方法净化废气的装置。本实用新型火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置包括烟气蒸汽加热器、空气蒸汽加热器、蒸汽疏水系统、热风炉、SCR反应器、烟气换热器、氨水储存与供应系统、氨水蒸发器等和相关辅助设备。通过上述装置处理来自除尘器后的锅炉烟气，烟气升温采用高温热风炉与烟气蒸汽加热器及回转式烟气换热器相结合的方式，达到了节能降耗与降低运行成本的目的。
【专利说明】
火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及净化废气的一般方法及为运类方法特别设计的设备或装置，特别 是设及采用注入反应剂的催化方法净化废气的装置。
【背景技术】
[0002] 在众多烟气脱硝技术中，选择性催化还原（SCR)技术是目前大型火电厂烟气脱硝 应用最为广泛的一种技术。SCR烟气脱硝技术的脱硝效率最高可达90% W上，是最为成熟可 靠的脱硝技术。其原理是在催化剂的作用下，还原剂N也优先选择性的与烟气中的NOx反应， 将烟气中的NOx还原为氮气和水，其催化剂的有效反应溫度范围须在300°C~400°C之间。为 了满足SCR催化剂适宜的反应溫度，目前SCR反应器都设置于锅炉省煤器出口与空气预热器 入口之间，同时，由于SCR反应器处在烟气流程中的除尘器设备之前，因此烟气的含尘浓度 非常高，一般在20-50g/m3之间，导致SCR烟道和设备的磨损也非常严重。
[0003] 另外，对于一些在省煤器与空气预热器之间无预留脱硝空间的已建机组(特别是 老机组），当需要较高脱硝效率时，如何开展SCR脱硝是一个值得研究的课题，如果脱硝设备 (SCR反应器)布置在除尘器之后，虽然可灵活解决脱硝设施占用空间的问题，但却另外产生 了烟气溫度不能满足高溫催化剂的高效催化反应溫度区间的问题，无法实现目标脱硝效 率，原因如下：
[0004] (1)除尘器后的烟气已经过锅炉空气预热器的降溫，烟气溫度区间一般在ll〇°C~ 180°C之间，远低于高溫催化剂的正常催化反应溫度区间，因此无法采用成熟、价廉、可靠的 高溫催化剂来提高脱硝效率；
[0005] (2)采用所谓低溫催化剂(催化反应溫度在200°C W下）来满足较低的烟气反应溫 度要求，由于反应溫度低，催化剂活性相对较低，必须增大催化剂体积量来保证高的脱硝效 率，在入口处NOx浓度相同的设计条件下，采用低溫催化剂其体积会增大到相对于高溫催化 剂的2~3倍，运就导致设备体积、催化剂成本等大幅上升。此外，烟气溫度低于20(TC时，烟 气中过剩的NH3(脱硝所需而喷入)与S〇3反应生成硫酸氨锭等锭盐，锭盐产生沉积易堵塞和 腐蚀催化剂及设备，给系统运行带来极大的安全隐患。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置，即可 布置在机组除尘器后且能够采用高溫催化剂的脱硝装置，W适应于在省煤器与空气预热器 之间无脱硝空间的已建机组或锅炉，保障安全生产。
[0007] 本实用新型火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置，烟道包括原烟气烟道、净烟气烟道， 所述原烟气烟道入口端设置有烟气蒸汽加热器，出口端设置有SCR反应器，还包括内部分隔 为原烟气腔、净烟气腔的烟气换热器，所述原烟气腔、净烟气腔分别与原烟气烟道、净烟气 烟道连通，所述SCR反应器与净烟气烟道连通，所述原烟气烟道与热风炉连通，所述烟气蒸 汽加热器与蒸汽疏水系统、空气蒸汽加热器连通，所述空气蒸汽加热器一端连接稀释风机， 另一端连接氨水蒸发器，所述氨水蒸发器上连接有氨水储存与供应系统，所述原烟气烟道 内设置有用于氨气喷射和混合的满流混合器，所述氨水蒸发器与满流混合器连通。
[0008] 本实用新型火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置，其中所述热风炉上连接有调溫风机。
[0009] 本实用新型火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置，其中所述氨水储存与供应系统包括 氨水储罐、氨水供给累、阀口调节装置，所述氨水供给累和阀口调节装置装设在氨水储罐与 氨水蒸发器之间。
[0010] 本实用新型火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置，其中所述氨水蒸发器入口处设置有 雾化喷嘴，所述喷嘴螺纹连接在入口处且配置有可拆卸的法兰。
[0011] 本实用新型火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置，其中所述蒸汽疏水系统包括闪蒸罐、 排气阀口、疏水阀口，所述闪蒸罐上连接有低压蒸汽管网和凝结水管网。
[0012] 本申请的脱硝工艺流程如下：
[0013] 来自除尘器后的低溫、低含尘烟气经过烟气蒸汽加热器加热至一定溫度后进入烟 气换热器(脱硝GGH系统）原烟气烟道继续升溫，随后再与热风炉系统出口的高溫烟气混合 继续升溫至高溫催化剂反应活性溫度。热风炉的燃料可W采用柴油、天然气等。由于热风炉 需要消耗一定的燃料，因此，为节省燃料，系统对烟气升溫采用的是W下=级加热系统：
[0014] (1)利用厂用蒸汽通过烟气换热器将低溫烟气加热到150°C-19(rC左右；
[0015] (2)通过烟气换热器，利用SCR反应器(脱硝反应器）出口约320°C的烟气的热量将 低溫烟气进一步升溫至约290°C ;
[0016] (3)最后，运部分烟气再与热风炉出口的高溫烟气混合加热至约320°C，W适应高 溫催化剂的催化反应溫度，从而进入SCR反应器进行反应。
[0017] 热风炉的燃料通过与空气混合燃烧后，烟溫达到约1500°C，需用冷却风将高溫烟 气调整到约850°C-90(rC，然后再进入烟道继续加热锅炉来的烟气，此处采用烟气直接参混 主要目的是对流换热。本实用新型脱硝时采用的是上述一级加热后的约15(TC-19(rC的热 烟气作为冷却风源，采用变频风机将原烟气送至热风炉炉膛尾部，经过与热风炉高溫烟气 参混后送至原烟气烟道，不采用环境空气做冷却风源进一步降低了进入烟气系统的冷风 量，起到了节能的作用。
[0018] 另外，通过氨水蒸发器制备的氨气/空气的混合气体进入SCR反应器前的原烟气烟 道，经满流混合系统与升溫后的热烟气充分混合后进入SCR反应器内进行烟气脱硝处理。经 过脱硝处理后的烟气进入净烟气烟道，通过烟气换热器与原烟气烟道的烟气换热降溫后排 出，使用烟气换热器(脱硝GGH系统)达到了节能降耗与降低运行成本的目的。
[0019] 综上所述，采用本实用新型的脱硝装置进行脱硝处理，解决了脱硝设施占地尺寸 大，改造加装困难的问题，同时仍可使用成熟、价廉、可靠的高溫催化剂来提高脱硝效率。由 于除尘器后的烟气已是低含尘烟气（烟气含尘浓度在20~lOOmg/m3之间），从而解决了烟 道，催化剂、脱硝设备的磨损问题，使得脱硝设备W及催化剂的寿命得W大大延长，提高了 整体脱硝设施的运行经济性。另外，由于脱硝装置不需再对原有锅炉的尾部烟道、省煤器及 钢架进行改造，节省了大量的锅炉本体改造工作，大幅降低工程投资。而且，低含尘脱硝装 置由于不会影响到锅炉改造，因而也不会给锅炉带来燃烧和效率方面的影响，极大地满足 了节能、环保和安全生产的需求。
[0020] 下面结合附图对本实用新型的火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置作进一步说明。
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 如图1所示，烟道包括原烟气烟道3、净烟气烟道31，原烟气烟道3入口端设置有烟 气蒸汽加热器2,机组除尘器后的烟气1从该入口端通入烟气蒸汽加热器2。原烟气烟道3出 口端设置有SCR反应器14，SCR反应器14与净烟气烟道31连通，经SCR反应器14处理后的烟气 经净烟气烟道31排出，此处可W与用户根据实际需求设置的排放接口 15连接。本申请的脱 硝装置还包括内部分隔为原烟气腔41、净烟气腔42的烟气换热器4,原烟气腔41、净烟气腔 42分别与原烟气烟道3、净烟气烟道31连通。原烟气烟道3与热风炉5连通。为便于调节加热 溫度，获得足够溫度的烟气，热风炉5上连接有调溫风机6。
[0023] 烟气蒸汽加热器2还与蒸汽疏水系统、空气蒸汽加热器8连通。烟气蒸汽加热器2与 空气蒸汽加热器8是原理相同的设备，均为采用蒸汽加热烟气或空气。蒸汽疏水系统包括闪 蒸罐17、排气阀口、疏水阀口，闪蒸罐17上连接有低压蒸汽管网18和凝结水管网19,电厂的 低压蒸汽管网18用于回收闪蒸罐17排出的气体，凝结水管网1則尋闪蒸罐17产生的凝结水排 至电厂凝结水系统，回收凝结水。
[0024] 空气蒸汽加热器8-端连接稀释风机7,另一端连接氨水蒸发器9,氨水蒸发器9上 连接有氨水储存与供应系统，原烟气烟道3内设置有用于氨气喷射和混合的满流混合器13， 氨水蒸发器9与满流混合器13连通。氨水储存与供应系统包括氨水储罐11、氨水供给累10、 阀口调节装置12,氨水供给累10和阀口调节装置12装设在氨水储罐11与氨水蒸发器9之间。
[0025] 本实用新型脱硝装置所用还原剂氨气是通过氨水蒸发器9蒸发氨水获得的。首先， 常溫下的空气经稀释风机7送入空气蒸汽加热器8加热，随后进入氨水蒸发器9。同时，自氨 水储存与供应系统来的氨水经雾化喷嘴喷射进入氨水蒸发器9并在高溫稀释风作用下迅速 蒸发，释放出氨气。雾化喷嘴布置在氨水蒸发器9的氨水入口处，其主要作用是雾化氨水，便 于氨水快速汽化蒸发，防止氨水未及时蒸发而进入氨水蒸发器9的氨气排放管道造成浪费。 为便于安装拆卸，节省操作时间，雾化喷嘴采用螺纹连接并配置可拆卸法兰。蒸发后的水蒸 汽、氨气和热空气的混合气体自氨水蒸发器9出口进入原烟气烟道3内的满流混合器13。
[0026] 火电厂低含尘烟气SCR脱硝方法包括如下步骤：
[0027] A检查氨水储存与供应系统、氨水蒸发器9、外接的蒸汽系统、凝结水管网19、烟气 换热器4、烟气蒸汽加热器2、空气蒸汽加热器8、热风炉5并使上述设备具备通烟条件；
[002引B启动烟气换热器4;
[0029] C烟气换热器4运作一段时间后启动蒸汽系统、凝结水管网19、烟气蒸汽加热器2、 空气蒸汽加热器8、热风炉5并通烟气；
[0030] D启动稀释风机7,保持氨水蒸发器9上的喷氨系统管道杨通；
[0031] E为烟气蒸汽加热器2、空气蒸汽加热器8通入来流蒸汽16并打开闪蒸罐17,保持蒸 汽疏水系统杨通；
[0032] F通过调节蒸汽入口阀口调节通入烟气蒸汽加热器2、空气蒸汽加热器8的来流蒸 汽16流量，逐步使从原烟气烟道3通入SCR反应器14入口处的烟溫升至150-190°C ;
[0033] G启动热风炉5,并通过调溫风机6调节溫度，使SCR反应器14入口处的烟溫达到 190-260。。
[0034] H继续加大热风炉5出口处的烟气溫度，直至SCR反应器14入口处的烟溫达到设定 值300-320 °C;
[0035] I启动氨水供给累10，保持氨水储存与供应系统杨通；
[0036] J启动氨水蒸发器9;
[0037] K氨水蒸发器9通过喷氨系统管道将氨气储存与供应至满流混合器13,对原烟气烟 道3内的烟气进行脱硝，同时依据脱硝效率、氨逃逸率等参数，通过阀口调节装置12控制氨 水流量；
[003引L完成脱硝。
[0039] 上述脱硝方法中，脱硝效率和氨逃逸率是整个脱硝系统考核指标，例如，脱硝效率 80%，氨逃逸率化pm。
[0040] 下面分别用两台机组、一台机组工况下的数据对本实用新型进行说明。
[0045] 1台机组50 %BMCR工况下：
[0041 ]两台机组BMCR工况下（BMCR(BoiIer maximum continuous rating):锅炉最大连 续蒸发量，主要是在满足蒸汽参数、炉膛安全情况下的最大出力）：
[0042]
[0043]
[0044]
[0046]
[0047] 由上述数据可知，本装置能够灵活适应机组负荷变化，实现全工况烟气脱硝处理， 可W避免由于机组负荷变化，导致烟气烟溫变化，从而影响烟气脱硝处理，更加体现了装置 的优越性。
[0048] 综上所述，本实用新型的脱硝装置及利用该装置的烟气脱硝方法至少具有W下有 益效果：
[0049] (1)本实用新型的脱硝装置中能够灵活设置加热装置和加热介质，还可W配合后 期的烟气脱硫工艺设计，通过=级加热系统，最大限度地降低热风炉5的燃料消耗，并充分 利用了电厂的蒸汽余热与系统内部余热，达到节能降耗的目的；
[0050] (2)利用本脱硝装置就不需要改造锅炉本体及其尾部烟道的特征，可W作为在省 煤器与空气预热器之间无脱硝空间的老机组的较优工艺选择；
[0051] (3)采用氨水制氨是一种具有较高安全性的制氨方式，对于中小型机组具有优异 的安全性和经济性；
[0052] (4)节省了大量的锅炉本体改造工作，大幅降低了工程投资，除尘器后低含尘脱硝 装置由于不会影响到锅炉改造，从而也不会给锅炉带来燃烧和效率方面的不利影响，因而 极大地满足了节能、环保和安全生产的需求；
[0053] (5)解决了脱硝催化剂及其设备的磨损问题，使得脱硝设备W及催化剂的寿命得 W大大延长，提高了整体脱硝装置的运行经济性。
[0054] (6)避免了使用低溫催化剂带来的催化剂体积和成本的大幅增加，W及在低溫情 况下生成硫酸氨锭等锭盐给系统带来的沉积、堵塞和腐蚀的安全隐患；
[0055] W上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用 新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本 实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护 范围内。
【主权项】
1. 火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置，其特征在于:烟道包括原烟气烟道(3)、净烟气烟道 (31)，所述原烟气烟道（3)入口端设置有烟气蒸汽加热器（2)，出口端设置有SCR反应器 (14)，还包括内部分隔为原烟气腔(41)、净烟气腔（42)的烟气换热器(4)，所述原烟气腔 (41)、净烟气腔(42)分别与原烟气烟道(3)、净烟气烟道(31)连通，所述SCR反应器(14)与净 烟气烟道(31)连通，所述原烟气烟道(3)与热风炉(5)连通，所述烟气蒸汽加热器(2)与蒸汽 疏水系统、空气蒸汽加热器(8)连通，所述空气蒸汽加热器(8)-端连接稀释风机(7)，另一 端连接氨水蒸发器(9)，所述氨水蒸发器(9)上连接有氨水储存与供应系统，所述原烟气烟 道(3)内设置有用于氨气喷射和混合的涡流混合器（13)，所述氨水蒸发器(9)与涡流混合器 (13)连通。2. 根据权利要求1所述的火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置，其特征在于:所述热风炉(5) 上连接有调温风机(6)。3. 根据权利要求1或2所述的火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置，其特征在于:所述氨水储 存与供应系统包括氨水储罐（11)、氨水供给栗（10)、阀门调节装置（12)，所述氨水供给栗 (10)和阀门调节装置(12)装设在氨水储罐(11)与氨水蒸发器(9)之间。4. 根据权利要求3所述的火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置，其特征在于:所述氨水蒸发 器(9)入口处设置有雾化喷嘴，所述喷嘴螺纹连接在入口处且配置有可拆卸的法兰。5. 根据权利要求4所述的火电厂低含尘烟气SCR脱硝装置，其特征在于:所述蒸汽疏水 系统包括闪蒸罐(17)、排气阀门、疏水阀门，所述闪蒸罐(17)上连接有低压蒸汽管网（18)和 凝结水管网（19)。
【文档编号】B01D53/86GK205517257SQ201620095239
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】王小立, 何强, 石京科, 周陵生, 薛军
【申请人】北京龙源环保工程有限公司