一种烟气脱硝装置的制作方法

本实用新型涉及烟气脱硝领域，尤其涉及一种烟气脱硝装置。

背景技术：

化石燃料作为重要的能源极大的促进了人类社会的发展，但是化石燃料的利用也引起了一系列的环境问题。由于化石燃料在燃烧过程中会产生氮氧化物，而氮氧化物作为酸雨以及光化学烟雾的主要成因对人类社会造成了诸多影响，因此对化石燃料燃烧后有害气体的处理成为社会、乃至国家层面关注的焦点，而火电厂作为氮氧化物的主要排放源，也受到了越趋严格的监管。其中2014年9月12日，国家发改委、环保部和能源局共同发布的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》(发改能源[2014]2093号)中明确指出新建机组需要基本达到燃气轮机组排放限值，即在基准含氧量6%的情况下，烟尘、二氧化硫和氮氧化物应分别控制在10mg/m³、35mg/m³和50mg/m³的范围内。

现有技术中火电厂主要采用低氮氧化物燃烧技术和烟气脱硝技术相结合的方式控制氮氧化物的排放。其中烟气脱硝技术主要采用选择性催化还原法（SCR），SCR中的还原剂主要采用氨气，而氨气主要通过尿素热解法制氨、尿素水解法制氨以及液氨蒸发制氨三种方法制备得到。上述三种制氨方法以液氨蒸发制氨工艺最为简单，反应时间也最为迅速，液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨槽车和卸料压缩机运转产生的压力能将液氨由槽车输入液氨槽罐内，然后依靠卸料压缩机将液氨槽罐中的液氨输送到液氨蒸发槽内蒸发为氨气，最后与稀释风机鼓入的稀释空气在氨/空气混合器中混合后，送达喷氨装置。

如图1所示，现有技术中的烟气脱硝技术通过在烟道内布置喷氨格栅1和SCR反应器2，利用喷氨格栅1向烟道内喷入氨气，喷入的氨气和烟道内的氮氧化物在SCR反应器2内发生选择性的催化还原反应，生成无污染的氮气和水，SCR反应器2安装在省煤器3和空气预热器4之间，SCR反应器2的入口布置有用于监测氮氧化物浓度、烟气含氧量、烟气温度的SCR入口测点5，SCR反应器2的出口布置有用于监测催化还原反应后的氮氧化物浓度、烟气含氧量、烟气温度的SCR出口测点6，此外部分SCR系统在SCR反应器2的进口和出口还分别配备有进口烟气流量测点7和出口烟气流量测点8。上述SCR入口测点5一般安装在喷氨格栅的前端，当SCR入口测点5监测到烟气中氮氧化物浓度发生变化后，由于氨气制备工艺的复杂性，喷氨装置需要一定的指令响应时间，喷氨格栅的喷氨量不能立即进行调整，这个时间段内的烟气氨氮比将处于失调状态，进而导致烟道内的氮氧化物不能被充分催化还原，造成氮氧化物排放量的超标。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种烟气脱硝装置，用于解决现有技术中SCR反应器入口的氮氧化物测点布置在喷氨格栅的前端，当烟道内的氮氧化物浓度发生变化时，由于喷氨装置具有一定的响应时间，烟道内的烟气氨氮比将短暂失调，造成氮氧化物排放量超标的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的烟气脱硝装置采用如下的技术方案：

技术方案1：烟气脱硝装置包括沿着烟气流动方向依次设置的前竖井烟道以及后烟道，所述后烟道内沿着烟气流动方向依次设置有喷氨装置以及SCR反应器，所述前竖井烟道的入口处设置有用于监测自炉膛流出的烟气中氮氧化物浓度的第一氮氧化物浓度监测装置。

有益效果：现有技术中用于监测炉膛出口之后、喷氨装置之前的第一氮氧化物浓度监测装置布置在喷氨装置的前端位置，第一氮氧化物浓度监测装置与喷氨装置的距离较近，由于喷氨装置在接到指令后具有一定的响应时间，烟道内会出现短暂的氨氮摩尔比失调的现象。本实用新型中通过将第一氮氧化物浓度监测装置布置在前竖井烟道的入口位置，使得第一氮氧化物浓度监测装置在监测到氮氧化物浓度变化后，氮氧化物需要先在前竖井烟道内流动，然后才能到达喷氨装置处，为可实时的调整喷氨装置提供了响应时间，避免了氮氧化物排放超标的现象。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述后烟道包括与前竖井烟道并行布置的第一后竖井烟道和第二后竖井烟道，前竖井烟道和第一后竖井烟道底部对应连通，第一后竖井烟道和第二后竖井烟道顶部相互连通，所述喷氨装置设置在第一后竖井烟道内，SCR反应器设置在第二后竖井烟道中。第一后竖井烟道和第二后竖井烟道的布置方便了喷氨装置和SCR反应器的安装。

技术方案3：在技术方案2的基础上，第一后竖井烟道和第二后竖井烟道通过顶部横向烟道连通。顶部横向烟道的设置使得氨气与氮氧化物在进入SCR反应器之前能够充分混合，避免了氨气和氮氧化物由于混合不均匀导致的反应不充分，进一步避免了氮氧化物的超标排放。

技术方案4：在技术方案2的基础上，所述烟气脱硝装置还包括用于监控炉膛出口之后、喷氨装置之前烟道内氧气浓度的第一氧气浓度监测装置，所述第一氧气浓度监测装置布置在前烟道竖井的入口位置处。氧气监测能够监测烟道内氧气的含量，当需要调整烟道内氧气含量时可以通过喷氨装置调整喷入的空气量，将第一氧气浓度监测装置也布置在烟道竖井入口位置使得监测装置在整体上简化了布置方案，有利于监测装置的集中安装。

技术方案5：在技术方案2的基础上，所述烟气脱硝装置还包括用于监控炉膛出口之后、喷氨装置之前烟道内温度的第一温度监测装置，所述第一温度监测装置布置在前烟道竖井的入口位置处。简化了整体监测装置的布置方案，有利于监测装置的集中安装。

技术方案6：在技术方案1-5中任一项的基础上，所述烟气脱硝装置还包括用于监测在SCR反应器内催化还原反应后烟道内氮氧化物浓度的第二氮氧化物浓度监测装置，所述第二氮氧化物浓度监测装置布置在SCR反应器的后侧。对催化还原反应后的氮氧化物进行监测，确保氮氧化物含量在规定的排放标准以内。

技术方案7：在技术方案6的基础上，所述SCR反应器的后侧还布置有第二氧气浓度监测装置以及第二温度监测装置。对催化还原反应后的氧气和温度进行监测能够充分了解烟道内的具体状况，以便在烟道内发生异常时及时做出调整。

技术方案8：在技术方案1-5中任一项的基础上，所述烟气脱硝装置还包括设置在SCR反应器入口处的第一烟气流量监测装置。通过第一烟气流量监测可以通过监测的烟气流量与SCR入口处的氮氧化物浓度的乘积得到氮氧化物的流量，再结合SCR设计效率数据计算对应的喷氨量，从而控制氨的喷入量。

技术方案9：在技术方案1-5中任一项的基础上，所述烟气脱硝装置还包括设置在SCR反应器出口处的第二烟气流量监测装置。第二烟气流量监测装置的布置使得反应后烟道内的情况能够充分了解，方便及时调整。

技术方案10：在技术方案1-5中任一项的基础上，所述前竖井烟道内沿烟气流动方向于所述第一氮氧化物浓度监测装置的下游设有省煤器。省煤器用于吸收烟气内的热量，降低了能源损耗，提高了能源利用率。

附图说明

图1为现有技术中烟气脱硝装置的各测点布置方式图；

图2为本实用新型的烟气脱硝装置的实施例1的各测点布置方式图；

图3为图2中喷氨格栅的示意图；

图中：1-喷氨格栅，2-SCR反应器，3-省煤器，4-空气预热器，5-SCR入口测点，6-SCR出口测点，7-进口烟气流量测点，8-出口烟气流量测点，9-锅炉，10-喷氨主管，11-喷氨支管，12-调节阀，13-流量测点，14-前竖井烟道，15-第一后竖井烟道，16-顶部横向烟道，17-第二后竖井烟道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的烟气脱硝装置的具体实施例1：

如图2所示，本实用新型中的烟气脱硝装置包括沿着烟气流动方向依次布置的前竖井烟道14、第一后竖井烟道15、顶部横向烟道16以及第二后竖井烟道17，其中第一后竖井烟道15、顶部横向烟道16以及第二后竖井烟道17构成所述后烟道，其中第一后竖井烟道15内布置有喷氨装置，第二后竖井烟道17内布置有SCR反应器2。本实用新型的烟气脱硝装置还包括SCR入口测点5、SCR出口测点6、进口烟气流量测点7以及出口烟气流量测点8。其中SCR入口测点5布置有第一氮氧化物浓度监测装置、第一氧气浓度监测装置以及第一温度监测装置，SCR出口测点6布置有第二氮氧化物浓度监测装置、第二氧气浓度监测装置以及第二温度监测装置，进口烟气流量测点7布置有用于测量进入SCR发生器之前的第一烟气流量监测装置，出口烟气流量测点8布置有用于测量流出SCR发生器之后的第二烟气流量监测装置。

SCR入口测点5布置在炉膛出口后侧的前竖井烟道14入口位置处，其中炉膛出口后侧的前竖井烟道14内布置有省煤器3，SCR入口测点5布置在省煤器3的前侧。第一烟气流量监测装置布置在SCR发生器的前侧，第二烟气流量监测装置布置在SCR发生器的后侧。SCR出口测点6布置在第二烟气流量监测装置的后侧、空气预热器4前侧的位置处。

使用时，化石燃料在锅炉9内燃烧后产生大量的氮氧化物，氮氧化物流经锅炉9上部区域时，锅炉9上部区域由于燃尽风的补充，氮氧化物会继续生成。当烟道内燃烧产生的烟气流出炉膛出口后，由于温度的降低以及烟道内氧含量的稳定氮氧化物不再继续生成，烟气内的成分处于相对稳定的状态，布置在前竖井烟道14入口位置处的SCR入口测点5的第一氮氧化物浓度监测装置就会准确的监测出烟道内氮氧化物的浓度，同时由于SCR入口测点5还布置有第一氧气浓度监测装置以及第一温度监测装置，前竖井烟道14入口位置处的烟道内烟气的氧含量以及温度也会准确的被测量出来，上述测量结果会及时反馈给喷氨装置，喷氨装置布置在省煤器3后侧，喷氨装置包括喷氨格栅1，喷氨格栅1布置在省煤器3后侧的第一后竖井烟道15内，喷氨装置通过喷氨格栅1向烟道内喷入氨气，当喷氨装置接受到SCR入口测点5反馈的指令时，喷氨装置需要一定的响应时间，针对不同的氨气制备工艺，其响应的时间也不同，本实施例中采用液氨蒸发制氨工艺，喷氨装置的响应时间大约需要4.5s左右，此时流经SCR入口测点5的烟气会继续流入省煤器3，然后再经过喷氨格栅1，由于SCR入口测点5和喷氨格栅1之间间隔有一定的安装距离，为喷氨装置的及时调整提供了响应时间，以600MW机组为例，锅炉9在额定负荷下，烟气从SCR入口测点5流至喷氨格栅1大约需要8s，当锅炉9在50%负荷下，由于烟气量和烟气温度的降低，烟气从SCR入口测点5流至喷氨格栅1大约需要16s，上述SCR入口测点5和喷氨格栅1之间的安装距离满足了喷氨装置响应时间的要求。

经过喷氨格栅1的烟气先流经顶部横向烟道16，然后继续流至第二后竖井烟道17，第二后竖井烟道17内设有SCR反应器2，SCR反应器2的前侧设有第一烟气流量监测装置，流至第二后竖井烟道17的烟气在SCR反应器2内催化剂的作用下，烟气内的氮氧化物和氨气发生催化还原反应，生成无污染的氮气和水，从而达到除去氮氧化物的目的。其中第一烟气流量监测装置的目的用于测量SCR反应器2入口处的烟气流量，然后将烟气流量与SCR入口测点5测出的氮氧化物浓度相乘得到氮氧化物的流量，再结合SCR设计效率计算相应的喷氨量，最后以上述计算的喷氨量为前提控制喷氮系统的喷氨量。从SCR反应器2流出的烟气依次流经出口烟气流量测点8以及SCR出口测点6，其中出口烟气流量测点8测出SCR反应器2出口处的烟气流量，SCR出口测点6分别测出SCR反应器2出口处的氮氧化物浓度、含氧量以及温度。

本实施例中喷氨格栅如图3所示，喷氨格栅包括喷氨主管10和喷氨支管11，喷氨支管11上设有调节阀12和流量测点13，为适应氮氧化物浓度的变化，可以通过调节各喷氨支管11上的调节阀12调节喷氨格栅各区域的喷氨量。

在其他实施例中：SCR入口测点的第一氧气浓度监测装置以及第一温度监测装置可以布置在SCR入口测点与喷氨格栅之间的其他烟道位置处。