一种多级喷氨高效SCR烟气脱硝系统的制作方法

本实用新型涉及一种SCR烟气脱硝系统，特别是一种多级喷氨高效SCR烟气脱硝系统。

背景技术：

选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)烟气脱硝技术因其脱硝效率高、技术成熟，已成为大型火电机组脱硝的首选技术。

随着我国燃煤机组超低排放的开展，对SCR脱硝装置的效率提出了更高的要求，尤其对于燃用无烟煤或贫煤的锅炉，其炉膛出口NOx浓度高达700～1200mg/m3，要达到超低排放，脱硝效率需达到93％-96％。对大型燃煤机组SCR烟气脱硝技术而言，由于处理烟气量大，SCR反应器截面较大，氨氮摩尔比分布均匀性的控制难度较大，而氨氮摩尔比分布的均匀性对SCR脱硝装置效率影响较大。在催化剂选型一定的情况下，氨逃逸随着氨氮摩尔比的相对标准偏差的增大而增大；脱硝效率随着催化剂入口氨氮摩尔比的相对标准偏差的增大而减少，且要求的脱硝效率越高，这种影响越明显；在保证氨逃逸的条件下，氨氮摩尔比的相对标准偏差越大，其脱硝效率越低。传统SCR烟气脱硝采用单级喷氨，脱硝效率能达到80％～90％，第一级催化剂入口氨氮摩尔比的相对标准偏差控制在5％左右。在氨氮摩尔比的相对标准偏差不变的情况下，若要提高脱硝效率到95％以上，则难以保证氨逃逸满足设计要求；若通过改善当前氨氮摩尔比的相对标准偏差来实现90％以上的脱硝效率时，则需控制氨氮摩尔比的相对标准偏差在3％左右；若要实现95％以上的脱硝效率时，则需控制在2％以内，这在工程上难以实现。

研究发现，制约传统SCR烟气脱硝装置效率提升的关键原因是由于氨氮摩尔比的相对标准偏差经过脱硝每级催化剂后逐渐增大，氨氮摩尔比分布均匀性逐渐变差。表1提供的一个案例显示，第二级催化剂入口氨氮摩尔比的相对标准偏差由5.5％增大到19.5％，到第三级入口增大到了113.8％；有些案例甚至发现第二级催化剂入口已经增大到25％。

因此，如何改善每级催化剂入口氨氮摩尔比混合均匀性，成为保证氨逃逸、进一步提升脱硝效率的关键，也成为开发高效SCR烟气脱硝技术的关键。

技术实现要素：

本实用新型的所要解决的是传统SCR烟气脱硝经过每级催化剂后氨氮摩尔比分布均匀性变差，导致脱硝效率提升受限的问题，提出了一种多级喷氨高效SCR烟气脱硝系统，在满足氨逃逸要求的同时，提升脱硝效率。

本实用新型包括在烟道内沿烟气前进方向依次设有第一级喷氨系统、第一级催化剂、第二级喷氨系统、第二级催化剂，所述第一级喷氨系统、第二级喷氨系统和还原剂供应装置相连。

采用多级喷氨系统可以有效地改善每级催化剂，尤其第二级催化剂入口氨氮摩尔比分布的均匀程度，进一步发挥每级催化剂的作用，尤其是第二级催化剂的脱硝能力和氨逃逸的控制能力。

进一步的，所述第一级催化剂入口控制氨氮摩尔比的相对标准偏差在10％以内，所述第二级催化剂入口控制氨氮摩尔比的相对标准偏差在5％以内。

控制催化剂入口氨氮摩尔比可以实现更好的脱硝效果和防止氨逃逸的性能。

进一步的，所述第一级喷氨系统的供氨流量为总供氨流量的60％～95％，所述第二级喷氨系统的供氨流量为总供氨流量的5％～40％。

合理设置第一级喷氨系统、第二级喷氨系统的供氨流量可以进一步提高脱硝效果和防止氨逃逸的性能。

进一步的，所述第一级喷氨系统和第一级催化剂之间还设有第一级混合器，所述第二级喷氨系统和第二级催化剂之间还设有第二级混合器。

混合器可以保证烟气和氨的均匀混合。

进一步的，所述第一级喷氨系统、第二级喷氨系统采用涡流型AIG、混合型AIG或格栅型AIG。

进一步的，所述第一级喷氨系统、第二级喷氨系统和还原剂供应装置之间分别设有流量调节阀。

进一步的，烟道内沿烟气前进方向第二级催化剂后方还依次设有第三级或第三级以上喷氨系统、第三级或第三级以上混合器、第三级或第三级以上催化剂，所述第三级或第三级以上喷氨系统分别通过流量调节阀和还原剂供应装置相连。

进一步的，所述第一级喷氨系统、第一级催化剂设置在省煤器出口的位置上。

进一步的，所述第一级喷氨系统为线性喷氨格栅，所述第二级喷氨系统为分区喷氨格栅。

进一步的，烟气的平均流速控制在4～6m/s之间。

本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、结构合理，安装和实施方便。

2、大大改善了各级催化剂尤其是第二级催化剂入口氨氮摩尔比分布的均匀程度。

3、大大提高了系统的脱硝能力和氨逃逸的控制能力。

4、降低了对第一层催化剂入口氨氮摩尔比分布均匀性的要求，解决了传统SCR脱硝效率提升受限的问题。

5、降低氨逃逸的排放，缓解下游设备ABS沉积现象的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种多级喷氨高效SCR烟气脱硝系统示意图。

图2为本实用新型一种多级喷氨高效SCR烟气脱硝系统其他实施例示意图。

图3是氨氮摩尔比分布的均匀性对氨逃逸的影响。

图4是氨氮摩尔比分布的均匀性对脱硝效率的影响。

图5是每层催化剂入口氨氮摩尔比的相对标准偏差的计算案例。

标注说明：

1-烟气来流 2-第一级喷氨系统 3-第一级催化剂入口烟道 4-第一级催化剂 5-第二级催化剂入口烟道 6-第二级喷氨系统 7-第二级催化剂8-第二级催化剂出口烟道 9-净烟气 10-第一级喷氨系统还原剂流量调节阀11-第二级喷氨系统还原剂流量调节阀 12-还原剂供应装置 13-第三级催化剂 14-第三级催化剂出口烟道 15-第四级催化剂 16-第四级催化剂出口烟道 17-第一级混合器 18-第二级混合器 19-第三级混合器 20-第三级喷氨系统 21-第四级喷氨系统 22-第三级喷氨系统还原剂流量调节阀23-第四级喷氨系统还原剂流量调节阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例详细说明本专利：

实施例1，如图1所示，本实施例包括烟道内沿烟气前进方向依次设置的第一喷氨系统2、第一级催化剂4、第二级喷氨系统6、第二级催化剂6，第一级喷氨系统2、第二级喷氨系统6分别和还原剂供应装置12连接。

含NOx的烟气来流1与第一级喷氨系统2喷出的氨气,在第一级催化剂入口烟道3内混合，进入第一级催化剂4进行脱硝反应，一定比例的NOx被脱除，未被脱除NOx和未反应的氨在第二级催化剂入口烟道5内混合，与第二级喷氨系统6喷出的氨进入第二级催化剂7进行脱硝反应，进一步脱除NOx和降低氨逃逸，净烟气9经过第二级催化剂出口烟道8被排出。还原剂供应装置12向第一级喷氨系统2、第二级喷氨系统6提供还原剂。

实施例2：本实施例中，第一级催化剂4入口控制氨氮摩尔比的相对标准偏差在10％左右或以内，第二级催化剂7入口控制氨氮摩尔比的相对标准偏差在5％左右或以内。

实施例3：本实施例中，第一级喷氨系统2的供氨流量为总设计供氨流量的60％～95％，第二级喷氨系统6的供氨流量为总设计供氨流量的5％～40％。

实施例4：本实施例中，第一级喷氨系统2和第一级催化剂之间4还设有第一级混合器17，第二级喷氨系统6和第二级催化剂7之间还设有第二级混合器18。

实施例5：本实施例中，第一级喷氨系统2、第二级喷氨系统6采用涡流型AIG、混合型AIG或格栅型AIG。

实施例6：如图1所示，本实施例中，第一级喷氨系统2、第二级喷氨系统6和还原剂供应装置12之间分别设有第一级喷氨系统还原剂流量调节阀10、第二级喷氨系统还原剂流量调节阀11。

实施例7：如图2所示，烟道内沿烟气前进方向第二级催化剂7后方还依次设有第三级或第三级以上喷氨系统、第三级或第三级以上混合器、第三级或第三级以上催化剂，所述第三级或第三级以上喷氨系统分别通过流量调节阀和还原剂供应装置12相连。

含NOx的烟气来流1与第一级喷氨系统2喷出的氨气,经过第一级混合器17混合后进入第一级催化剂4进行脱硝反应，一定比例的NOx被脱除，未被脱除NOx和未反应的氨经过第二级混合器18混合，将未脱除的NOx与未反应的NH3混合均匀，与第二级喷氨系统6喷出的氨经第三级混合器19混合，进入第二级催化剂7中进行反应，进一步脱硝NOx和降低氨逃逸。若设置第三级喷氨系统20，第二级催化剂7未脱除的NOx与未反应的NH3，与第三级喷氨系统20喷出的氨在第二级催化剂出口烟道8内混合，进入第三级催化剂13进行脱硝反应，一定比例的NOx被脱除；若设置第四级喷氨系统21，第三级催化剂13未脱除的NOx与未反应的NH3，与第四级喷氨系统21喷出的氨在第三级催化剂出口烟道14内混合，进入第四级催化剂15进行脱硝反应，进一步脱硝NOx和降低氨逃逸，干净烟气通过第四级催化剂出口烟道16排出。第一级喷氨系统2、第二级喷氨系统6与还原剂供应装置12连接。若设置第三级喷氨系统、第四级喷氨系统，均与还原剂供应装置12连接。

实施例8：本实施例中，第一级喷氨系统2、第一级催化剂4设置在省煤器出口的位置上。

实施例9：本实施例中，第一级喷氨系统1为线性喷氨格栅，第二级喷氨系统6为分区喷氨格栅。

实施例10：本实施例中，烟气的平均流速控制在4～6m/s之间。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。