燃煤发电机组的烟气脱硝装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种燃煤发电机组的烟气脱硝装置，由包括氨气制备装置和脱硝反应装置及空气供应设备组成，所述脱硝反应装置包括有至少一组触媒反应器，所述每组触媒反应器中安装有氨喷雾设备，同时每组触媒反应器与所述空气供应设备连通，所述每组触媒反应器中的氨喷雾设备同时与所述氨气制备装置连通，所述每组触媒反应器的烟气进口与所述燃煤发电机组中锅炉省煤器出口连接通。
【专利说明】燃煤发电机组的烟气脱硝装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种烟气处理技术，更具体地说涉及热电厂燃煤发电机组的烟气脱硝装置。
【背景技术】
[0002]目前热电厂的烟气脱硝方法主要是选择性催化还原法(SCR)和非选择性催化还原法(SNCR)。这两种烟气脱硝技术均有各自的优缺点。
[0003]SNCR是一个燃烧后的脱硝过程，通过在火力发电锅炉，垃圾燃烧炉、窑炉或其他燃烧炉的烟道中喷入适量的尿素、氨水、氨或其他脱硝剂来去除NOx的化学反应过程。SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%?60%，受锅炉结构尺寸影响很大，虽然该工艺不需催化齐U，但脱硝效率低，高温喷射对锅炉受热面安全有一定影响。即由于温度随锅炉负荷和运行周期而变化及锅炉中NOx浓度的不规则性，使该工艺应用时变得较复杂。
[0004]SCR技术是将SCR反应器布置在火电机组锅炉省煤器和空气预热器之间，烟气垂直进入SCR反应器，经过各层催化剂模块将NOX还原为无害的N2和H20。这种反应温度可以在300°C _400°C之间进行，脱硝效率约为70%-90%，在大型锅炉上具有相当成熟的运行业绩。但是SCR工艺的核心装置是脱硝反应器，该反应器布置在省煤器和空气预热器之间，导致进入反应器的烟气中飞灰含量高，对催化剂的磨损、堵塞及钝化问题严重，并且NH3和稀释风的加入，使得工艺系统中空气预热器漏风。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种燃煤发电机组的烟气脱硝装置，该烟气脱硝装置通过反应器结构的改进，可以有效解决上述方法中存在的问题。
[0006]本实用新型中燃煤发电机组的烟气脱硝装置由包括氨气制备装置和脱硝反应装置及空气供应设备组成，所述脱硝反应装置包括有至少一组触媒反应器，所述每组触媒反应器中安装有氨喷雾设备，同时每组触媒反应器与所述空气供应设备连通，所述每组触媒反应器中的氨喷雾设备同时与所述氨气制备装置连通，所述每组触媒反应器的烟气进口与所述燃煤发电机组中锅炉省煤器出口连通。
[0007]所述触媒反应器呈自立钢结构型式，包括有直立的壳体，在所述壳体内部设有用于平行支撑催化剂的支撑结构，同时在所述壳体外设有用于支撑荷重的绝缘包裹，在壳体的底部安装有与空气预热器连接的气密装置，所述壳体顶部通过气密装置连接折弯向下的作为烟气进口的管道，所述氨喷雾设备设在所述作为烟气进口的管道内。
[0008]在所述壳体的中部开设有用于置入催化剂的侧门。
[0009]所述氨喷雾设备与所述氨气制备装置之间设有用于将氨气和空气混合的氨气空气混合器，在所述氨气空气混合器的底部设有稀释风机。
[0010]所述空气供应设备经声波吹灰器与所述触媒反应器连通。
[0011]所述氨气制备装置包括有用于盛装氨气的液氨槽车，与液氨槽车连通的卸料压缩机，与卸料压缩机依次连通的液氨储槽、液氨蒸发槽、氨气缓冲槽，由所述氨气缓冲槽输出的氨气经氨喷雾设备进入所述触媒反应器内。
[0012]所述氨气制备装置进一步包括有用于汇集氨气制备装置各排放点排出的氨气的氨气稀释槽，所述氨气稀释槽为立式水槽。
[0013]所述氨气制备装置进一步包括有氨气泄漏检测器和排放系统。
[0014]采用本实用新型中的烟气脱硝装置具有以下优点:
[0015](I)脱硝效率高，根据设计需要可以达到98%以上；
[0016](2)氨逃逸率≤2ppm, S02/S03转化率小于1%;设备总阻力≤1000Pa;
[0017](3) NOx还原后为N2和H2O,无二次污染；
[0018](4)运行费用低，运行稳定，对主生产设备装置无影响，无二次污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型中烟气脱硝装置的结构流程示意图。
[0020]图2是本实用新型中触媒反应器的立面结构示意图。
[0021]图3是本实用 新型中另一触媒反应器的立面结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下将结合附图对本实用新型的具体实施例作详细说明。
[0023]如图1所示，本实用新型中燃煤发电机组的烟气脱硝装置包括氨气制备装置和脱硝反应装置。本实用新型以燃煤发电机组中有两组锅炉，同时脱硝反应装置中有两组触媒反应器为例加以说明，对于触媒反应器的数量根据锅炉的量来设定。
[0024]如图1所示,脱硝反应装置包括有两个平行直立设置的反应温度在300~400°C之间的触媒反应器1，每个触媒反应器I中安装有氨喷雾设备2，同时每2个触媒反应器I与空气供应设备3连通，每个触媒反应器I中的氨喷雾设备2同时与氨气制备装置连通，每个触媒反应器I的烟气进口 10分别与燃煤发电机组中锅炉省煤器4出口连通。
[0025]如图2所示，触媒反应器I呈自立钢结构型式，包括有直立的壳体11，在壳体11内部设有三层用于平行支撑催化剂12的支撑结构，同时在壳体11外设有用于支撑荷重的绝缘包裹(图中未示出)，在壳体11的底部安装有与空气预热器(图中未示出)连接的气密装置13，即脱硝处理后的烟气经空气预热器热回收后进入静电除尘器和烟气系统，再经烟囱排入大气。壳体11顶部通过气密装置13连接折弯向下的作为烟气进口 10的管道，氨喷雾设备2为喷气格栅，设在作为烟气进口 10的管道内，在进入烟气进口 10的烟气能通过该氨喷雾设备2的同时，还可以使由氨气制备装置提供的氨气进入触媒反应器I内，该壳体11的中部开设有用于置入催化剂的侧门14。触媒反应器I在相对侧门的另一侧设有经声波吹灰器30，通过该经声波吹灰器30与空气供应设备3连接，进一步输出足够的空气，空气供应设备3提供的是压缩空气。并且在壳体11内顶部设有用于使输入烟气与氨气混合均匀的烟气整流器15。
[0026]如图3所示，本实用新型中的触媒反应器I也可以将底部安装在壳体11的气密装置13垂直设置，使经触媒反应器I处理后的烟气垂直进入空气预热器。
[0027]本实用新型中触媒反应器I里的催化剂是分层布置，如此当催化剂活性降低后，依次逐层更换催化剂。本实用新型中的催化剂结构一般有蜂巢型、平板型两种，可以选择使用。其蜂巢型催化剂有较大的几何比表面积，防积尘和堵塞性能较差，阻力损失大。板式催化剂比蜂窝型催化剂具有更好的防积尘和堵塞性能，但受到机械或热应力作用时，活性层容易脱落。
[0028]如图1所示，氨喷雾设备2设备与氨气制备装置之间设有用于将氨气和空气混合的氨气空气混合器6,氨气空气混合器6借流体动力原理将氨气和空气两者充分混合，同时在氨气空气混合器6的底部设有稀释风机5,进一步增加氨气空气混合器6对由氨气制备装置提供的氨气与空气的混合，达到所需的要求。
[0029]氨气制备装置包括有用于盛装氨气的液氨槽车7，与液氨槽车7连通的卸料压缩机70，与卸料压缩机70依次连通的液氨储槽71、液氨蒸发槽72、氨气缓冲槽73，由于本实用新型中使用的是两个触媒反应器1，因此本实用新型中也配备的两个卸料压缩机70、液氨储槽71、液氨蒸发槽72和氨气缓冲槽73，以便提供足够的氨气。由氨气缓冲槽73输出的氨气经氨气空气混合器6混合后再经氨喷雾设备2进入触媒反应器I内。具体液氨的供应由液氨槽车7运送，利用液氨卸料压缩机70将液氨由液氨槽车7输入液氨储槽71内，液氨储槽71输出的液氨在液氨蒸发槽72内蒸发为氨气，经氨气缓冲槽73送达脱硝反应装置。其中卸料压缩机70具体是抽取液氨槽车7中的氨气，经压缩后将液氨槽车的液氨推挤入液氨储槽71中。液氨储槽71安装有溢流阀、逆止阀、紧急关断阀和安全阀。液氨储槽71还装有温度计、压力表液位计和相应的变送器，变送器发出信号送到机组DCS控制系统，当液氨储槽71内温度或压力高时报警。液氨储槽71四周安装有工业水喷淋管及喷嘴，当液氨储槽槽体温度过高时自动淋水装置启动，对槽体自动喷淋减温。液氨蒸发槽72采用电加热方式，将氨气压力控制在2.1kg/cm2,当出口压力达到3.8kg/cm2时，则切断液氨进料。在氨气出口管线上也装有温度检测器，当温度低于10°C时切断液氨，使氨气至缓冲槽维持适当温度及压力，液氨蒸发槽72也装有安全阀，可防止设备压力异常过高。氨气缓冲槽73通过调压阀减压至1.8kg/cm2,再通过氨气输送管送到锅炉侧的脱硝反应装置。氨气缓冲槽73的作用在于稳定氨气的供应，避免受液氨蒸发槽72操作不稳定的影响。
[0030]氨气制备装置进一步包括有用于汇集氨气制备装置各排放点排出的氨气的氨气稀释槽74，氨气稀释槽74为立式水槽，氨气制备装置各排放点排出的氨气汇集后从稀释槽74底部进入，通过分配管将氨气分散入稀释槽水中，利用大量水来吸收安全阀排放的氨气。经由氨气稀释槽吸收成氨废水后排放至废水池，再经由废水泵送到废水处理站。
[0031]本实用新型还在氨气制备装置中设有4只氨气检测器，以检测氨气的泄漏，并显示大气中氨的浓度。当检测器测得大气中氨浓度过高时，在机组控制室会发出警报，提醒操作人员采取必要的措施，以防止氨气泄漏的异常情况发生。同时氨气制备装置必须保持严密性，防止氨气泄漏，氨气与空气混合能造成爆炸，这是最关键的安全问题。基于此方面的考虑，本实用新型在卸料压缩机、液氨储槽、氨气温水槽、氨气缓冲槽等都装有氮气吹扫管。在液氨卸料之前通过氮气吹扫管线对以上设备分别进行严格的系统严密性检查和氮气吹扫，防止氨气泄漏。
[0032]另，为了清除催化剂表面的沉积灰，触媒反应器I内可安装吹灰器吹扫催化剂表面。对于因堵塞而失效的催化剂，还可采用喷沙清理法再生，将0.1mm的沙粒吹入催化剂活性衰退部位，回收的催化剂接近原催化剂的反应性能。[0033]综上所述，本实用新型中的燃煤发电机组的烟气脱硝装置采用选择性催化还原触媒法，具体的工作原理是在氮的氧化物(NOX)选择还原的过程中，通过加氨(NH3)作为还原剂和发生在催化剂(底层材料为TiO2,以过渡金属元素如V、W或Mo等作为活性部位)上面的催化反应，可以把NOX转化为空气中天然含有的氮气(N2)和水(H2O)。
[0034]脱氮反应原理图见下图，主要反应式如下所示:
[0035]4N0+4NH3+02 = 4N2+6H20
[0036]6N02+8NH3 = 7N2+12H20
[0037]或2N02+4NH3+02 = 3N2+6H20
[0038]N0+N02+2NH3 = 2N2+3H20
[0039]由于在锅炉烟气中还有SO2等气体存在，催化剂通常对SO2等氧化也起到了 一定作用，根据下式:
[0040]S02+1/202=S03
[0041]反应生成的SO3在进一步同触媒反应器I中未反应的氨反应，生成硫酸氨和硫酸氢氨。
[0042]2NH3 + SO3 + H2O= (NH4) 2S04
[0043]NH3 + SO3 + H2O=NH4HSO4。
【权利要求】
1.一种燃煤发电机组的烟气脱硝装置，由包括氨气制备装置和脱硝反应装置及空气供应设备组成，其特征在于，所述脱硝反应装置包括有至少一组触媒反应器，所述每组触媒反应器中安装有氨喷雾设备，同时每组触媒反应器与所述空气供应设备连通，所述每组触媒反应器中的氨喷雾设备同时与所述氨气制备装置连通，所述每组触媒反应器的烟气进口与所述燃煤发电机组中锅炉省煤器出口连接。
2.根据权利要求1所述的燃煤发电机组的烟气脱硝装置，其特征在于，所述触媒反应器呈自立钢结构型式，包括有直立的壳体，在所述壳体内部设有用于平行支撑催化剂的支撑结构，同时在所述壳体外设有用于支撑荷重的绝缘包裹，在壳体的底部安装有与空气预热器连接的气密装置，所述壳体顶部通过气密装置连接折弯向下的作为烟气进口的管道，所述氨喷雾设备设在所述作为烟气进口的管道内。
3.根据权利要求2所述的燃煤发电机组的烟气脱硝装置，其特征在于，在所述壳体的中部开设有用于置入催化剂的侧门。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的燃煤发电机组的烟气脱硝装置，其特征在于，所述氨喷雾设备与所述氨气制备装置之间设有用于将氨气和空气混合的氨气空气混合器，在所述氨气空气混合器的底部设有稀释风机。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的燃煤发电机组的烟气脱硝装置，其特征在于，所述空气供应设备经声波吹灰器与所述触媒反应器连通。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的燃煤发电机组的烟气脱硝装置，其特征在于，所述氨气制备装置包括有用于盛装氨气的液氨槽车，与液氨槽车连通的卸料压缩机，与卸料压缩机依次连通的液氨储槽、液氨蒸发槽、氨气缓冲槽，由所述氨气缓冲槽输出的氨气经氨喷雾设备进入所述触媒反应器内。
7.根据权利要求6所述的燃煤发电机组的烟气脱硝装置，其特征在于，所述氨气制备装置进一步包括有用于汇集氨气制备装置各排放点排出的氨气的氨气稀释槽，所述氨气稀释槽为立式水槽。
8.根据权利要求7所述的燃煤发电机组的烟气脱硝装置，其特征在于，所述氨气制备装置进一步包括有氨气泄漏检测器和排放系统。
【文档编号】B01D53/90GK203710916SQ201320815533
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】杨丽鑫, 王之峰, 王公甫, 秦丽娟, 杜秋平, 周友刚 申请人:世纪华扬环境工程有限公司