烟气余热锅炉、脱硝一体化装置的制作方法

本发明涉及烟气利用装置，属于锅炉技术领域，尤其涉及一种烟气余热锅炉、脱硝一体化装置。

背景技术：

因为工况条件的要求，锅炉或者发电系统中均存在热能损耗。煤或燃气等燃料所含有的化学能，其中约35％被发电机组转化为电能、30％随废气排出、25％被发动机冷却水带走、机身散发等其它损失约占10％，废气和换热器的热损失合计功率比有用功更多，在我国，总体上统计各类燃料近55％的热值，被废气和冷却水余热资源排放而浪费。

另外，烟气中含有的大量硫化物、氮化物气体，如果不进行清除而直接排放，易造成大气环境的污染。现有的废气脱硝，排气温度为400-600℃时，必须使用高温催化剂。高温催化剂价格昂贵，活性温窗窄，活性窗口温度较高且废弃的催化剂易造成二次污染；另外，烟气排放噪音较大，达到80～90分贝，产生噪音污染。

现有的锅炉及发电系统为了解决以上三类问题，需分别使用余热回收、脱硝、降噪系统三套设备，且三套系统之间为独立运行、独立安装布置，管理繁杂、运行协调性较差，大大提高了投资、使用和管理成本。

如中国专利(申请公布号cn106215695a)公开了“一种烧结烟气同时脱硫脱硝的系统及其实现方法”，所述方法为由烧结机出来的两路烧结烟气经过除尘器后，一路烧结烟气与烧结机出来的高温烧结矿进行换热升温再与另一路的烧结烟气进行混合，温度提升后进入scr反应器，在scr反应器内进行催化还原反应，完成烧结烟气中的氮氧化物去除，去除氮氧化物后的烧结烟气再进入余热锅炉进行烟气余热回收利用，同时经过余热锅炉换热降温后的烧结烟气进入脱硫装置进行二氧化硫的脱除，经过脱硫脱硝后的净烟气达标排放。

再如中国专利(授权公告号cn202328143u)公开了一种“烟气脱硝与余热锅炉一体化装置”，包括通过烟道相连的前炉体和后炉体；在前炉体的下部设有烟气进口，在后炉体的下部设有烟气出口。在烟气进口上方的前炉体内，由下而上依次设有过热器、蒸发器a、喷氨格栅和混合器；在烟气出口上方的后炉体内由下而上依次设有除氧蒸发器、省煤器、蒸发器b、催化剂和吹灰器。在蒸发器a、b之间设有可贯通两者的带有蝶阀b的旁路，且在蒸发器a与喷氨格栅之间设有蝶阀a，在蒸发器b与催化剂之间设有蝶阀c。

上述以及现有的余热回收利用、脱硝系统，在技术构思上仍然着重于仅从某一方面的热效率或脱硝上进行改进创新，但整体的余热利用效率及脱硝效果依然较差。

技术实现要素：

本发明提供一种烟气余热锅炉、脱硝一体化装置，用于解决现有技术中的问题。

为了实现本发明的目的，采用以下技术方案：

烟气余热锅炉、脱硝一体化装置，所述一体化装置包括按烟气流动方向依次设置的高温余热锅炉段、scr反应段、蒸发段，高温余热锅炉段与scr反应段之间设有混合段、调温段；所述高温余热锅炉段内设有余热锅炉系统，scr反应段内设有scr反应器，所述scr反应器包括scr反应室床层以及装载的中低温催化剂，通过中低温催化剂作用对烟气中的氮氧化物进行催化反应，所述调温段出口的烟气温度受scr反应室床层上装载的中低温催化剂活性温度控制和调节，所述蒸发段内设有换热器。

为了进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案：

如上所述的烟气余热锅炉、脱硝一体化装置，所述蒸发段为竖向布置，蒸发段前的一体化装置结构为卧式布置。

如上所述的烟气余热锅炉、脱硝一体化装置，所述蒸发段与scr反应段之间设有降噪消音段，降噪消音段设在蒸发段下方，所述降噪消音段内设有调节烟气流速的导流及扰流装置。

如上所述的烟气余热锅炉、脱硝一体化装置，所述混合段设在调温段前，混合段与高温余热锅炉之间设有烟气喷射器。

如上所述的烟气余热锅炉、脱硝一体化装置，所述混合段内设有烟气喷嘴，烟气喷嘴与混合段上侧进口连通，烟气喷嘴后侧安装混合器，所述混合器上带有多个方向不同的倒流片。

如上所述的烟气余热锅炉、脱硝一体化装置，所述混合段内设有导流板和格栅。

如上所述的烟气余热锅炉、脱硝一体化装置，所述调温段内设有调温器和烟气导流板，调温器烟气进口与混合段侧面出口连通，调温器的烟气出口与调温段烟气出口连通，烟气导流板设在调温器的烟气出口与调温段烟气出口之间。

如上所述的烟气余热锅炉、脱硝一体化装置，所述scr反应段的前端、后端装分别安装有温度传感器和nox传感器，scr反应段中部安装多个scr反应室床层，scr反应室床层为可拆卸结构，以配合装载不同数量和型号的中低温催化剂。

如上所述的烟气余热锅炉、脱硝一体化装置，所述scr反应室床层中间设置调节氨氮摩尔比的中间混合器。

如上所述的烟气余热锅炉、脱硝一体化装置，所述换热器为省煤器和\或过热器，换热器带有扩展受热面换热元件，所述扩展受热面换热元件为h型和\或针型翅片管。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的一体化装置，400～600℃的高温烟气经过高温余热锅炉段后，烟气温度能够降至中低温催化剂最佳活性温度，保证scr反应段中烟气与中低温催化剂具有最佳的反应条件，使烟气脱硝实现最佳效率，同时中低温催化剂相对于高温催化剂，由于中低温催化剂的活性温度窗口宽，能较好的增加烟气脱硝的效率，同时，可以大幅降低催化剂的使用成本。

2、通过余热深度回收系统调节温度，可实现机器全工况运行的脱硝要求。独特的内部设计，能有效降低排气噪音，达到国家环保要求。

2、本发明将现有技术中余热利用、脱硝、降噪为三个独立的系统，形成了一个统一的整体、集中控制，方便操作管理和使用，能够实现系统最佳的协同运行；一体设计、一体安装布置，解决原三个系统浪费空间、材料的问题；同时能有效降低系统阻力，提高做功效率，降低投资、使用和管理成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中所述降噪消音段与蒸发段的结构示意图。

图3是图1中所述scr反应段的结构示意图。

附图标记：1-高温余热锅炉段，2-混合段，3-调温段，4-scr反应段，41-载体段，5-蒸发段，51-换热器，52-蒸发段烟气出口，6-降噪消音段。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-2所示，本实施例公开的一种烟气余热锅炉、脱硝一体化装置，该一体化装置包括通过烟道依次连通的高温余热锅炉段1、混合段2、调温段3、scr反应段4、蒸发段5五部分构成。

如图1所示，本实施例的高温余热锅炉段1内安装有卧式余热锅炉，对出口温度在400～600℃的烟气余热进行回收利用，提取高温段的烟气余热后，制取高品质的中低压蒸汽，用于发电、供暖或者生产。混合段2设在高温余热锅炉的下侧，为筒状结构，其上侧进口与高温余热锅炉的烟气出口连接，其侧面出口与调温段3进口连接。

混合段2内设置有烟气喷嘴，烟气喷嘴与混合段上侧进口连通，烟气喷嘴后侧安装混合器，混合器上带有多个方向不同的倒流片。混合气体在通过它时会产生混流，使得混合气体得以充分混合。

调温段3内设有调温器，调温器烟气进口与混合段侧面出口连通，调温器的烟气出口与调温段烟气出口连通。控制排气温度在中低温催化剂的理想反应温度范围内，大大提高催化剂的转化效率。

如图3所示，本实施例的scr反应段4内设置scr反应室床层，scr反应室床层上设有中低温催化剂，调温段3出来的烟气垂直通过scr反应室床层。scr反应段3的前端、后端装均装有温度传感器和nox传感器，scr反应段4中部安装中低温催化剂的载体段41，该载体段41为可拆卸结构，用于搭载和安装多个不同数量和型号的中低温催化剂。

相对于高温催化剂存在的价格昂贵、活性温窗窄；活性窗口温度较高且废弃的催化剂易造成二次污染等方面的缺点，在scr反应室床层使用中低温催化剂，可极大降低成本，且经过混合段、调温段对烟气的混合以及温度调节后，能较好的提高中低温催化剂的活性，实现nox净化率高、背压要求低、满足机器0～100％负荷运行的脱硝要求。

调温段内设置烟气导流板，烟气导流板设在调温器的烟气出口与调温段烟气出口之间。用于使烟气能垂直的通过scr反应室床层，通常在混合器之后和scr反应室之前有烟气导流板，烟气通过导流板后均匀分布并流过催化剂床层，在催化剂的作用下，nh3与nox发生还原反应，生成无二次污染的氮气和水。

进一步的，本实施例在scr反应室床层中间设置调节氨氮摩尔比的中间混合器。

如图1、图2所示，本实施例在scr反应段4与蒸发段5之间设有降噪消音段6，降噪消音段6内安装有调节烟气流速的导流及扰流装置。相对于现有的脱硝方法及装置，本实施例中的scr反应段4内取消独立的消音器，而通过导流及扰流装置来合理调节和优化烟气流速、各类内腔能降低烟气动能，从而极大的降低了烟气噪声至45～60分贝，避免噪音污染。

蒸发段5为立式布置，包括卧式、立式混合布置的低温余热锅炉，低温余热锅炉内设置有换热器51，该换热器51可以为省煤器或过热器或者两者的结合布置，换热器51带有扩展受热面换热元件，扩展受热面换热元件为h型和\或针型翅片管。经过蒸发段对低温烟气的余热利用，烟气从蒸发段烟气出口52进入烟囱排放。

本发明的一体化装置，形成了一个统一的整体、集中控制，方便操作管理和使用，能够实现系统最佳的协同运行；一体设计、一体安装布置，解决原三个系统浪费空间、材料的问题；同时能有效降低系统阻力，提高做功效率，降低投资、使用和管理成本。从而可实现热能深度回收，提高热能利用率，提高热效率，做到节能减排，达到锅炉排烟温度120℃左右，使锅炉或发电机组的热效率可以达到88％以上。

在烟气余梯度利用的同时，一体化设置scr脱硝和协同操作，可实现nox净化率高、背压要求低、满足机器0～100％负荷运行的脱硝要求。

本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。