用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统的制作方法

本实用新型涉及SCR脱硝系统领域，尤其是一种用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统。

背景技术：

目前来说，常规的SCR脱硝系统包含尿素溶液制备系统、尿素溶液输送系统、尿素热解系统、尿素溶液投加系统、SCR反应器、吹灰系统等；尿素溶液制备系统包含尿素投加、搅拌器、伴热系统等；尿素溶液输送系统采用泵+调节阀的组合方式；尿素热解系统包含尿素尿素溶液投加系统和尿素热解炉；SCR反应器是将烟气从炉后烟道引至SCR进口，烟气经脱硝处理后再引回至炉后烟道；吹灰系统包含声波吹灰器等；所以工艺冗长复杂，投资大。

因此，有待于进一步改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，旨在于解决现有SCR脱销系统工艺冗长，建设投资大的技术问题。

为实现上述的目的，本实用新型的技术方案为：一种用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其包括依次连接的尿素溶液制备系统、尿素溶液输送系统、尿素溶液投加系统和SCR催化系统，所述尿素溶液制备系统包括尿素溶解罐和安装在尿素溶解罐底部的扰流装置，所述扰流装置与尿素溶解罐连接；所述尿素溶液输送系统包括尿素溶液存储罐、多个尿素溶液供应泵和流量调节装置，所述尿素溶液存储罐分别与尿素溶解罐和尿素溶液供应泵连接，所述尿素溶液供应泵与流量调节装置连接；所述尿素溶液供应泵为变频计量泵；所述尿素溶液投加系统包括多个喷枪，所述喷枪设置在烟气为350℃-650℃温度区间的烟道内，烟道的进口与燃气轮机的排烟出口连接；所述喷枪的其中一个进口与流量调节装置连接，尿素溶液经过流量调节装置的调节后输送到喷枪，喷枪的另外一个进口与压缩空气供应系统连接；所述SCR催化系统包括余热锅炉和内置在余热锅炉内的SCR催化剂；所述SCR催化剂布置在余热锅炉的炉膛内温度为320℃-420℃区间。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述尿素溶液制备系统还包括尿素溶液循环泵，尿素溶液循环泵分别通过手动截止阀与尿素溶解罐、扰流装置和尿素溶液存储罐连接。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述扰流装置包括三路扰流管，所述扰流管通过套管法兰与尿素溶解罐连接，且插入尿素溶解罐部分的扰流管均匀分布在尿素溶解罐的圆周。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，插入尿素溶解罐部分的扰流管与尿素溶解罐的水平面形成20-80度的夹角，且插入尿素溶解罐部分的扰流管相互之间形成120度的夹角。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述尿素溶液输送系统还包括用来远程监控管道压力的压力变送器和用来远程监控管道内液体流量的电磁流量计；所述尿素溶液存储罐通过手动截止阀分别与尿素溶液供应泵连接；所述尿素溶液供应泵分别与压力变送器连接，所述压力变送器通过电磁流量计与SCR脱销系统中的喷枪连接，所述流量调节装置安装在电磁流量计的上方。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述尿素溶液存储罐分三路管道与尿素溶液供应泵连接，每个尿素溶液供应泵与手动截止阀之间均连接有Y型过滤器和球阀；三路管道分别对应的尿素溶液供应泵A、尿素溶液供应泵B和尿素溶液供应泵C。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述尿素溶液供应泵与压力变送器之间还安装有用于就地显示管道内液体压力的就地压力表。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述压力变送器和就地压力表分别通过针型阀连接在输送管道上。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，每一路管道中的尿素溶液供应泵与就地压力表之间均依次安装有逆止阀和球阀。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述尿素溶液供应泵B和尿素溶液供应泵C分别对应的两路管道上的压力变送器后面通过安全阀与尿素溶液存储罐连接。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述安全阀与压力变送器之间还连接有球阀。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述余热锅炉内设置有SCR反应器预留区间，所述SCR催化剂布置在有SCR反应器预留区间中，且该SCR反应器预留区间的温度为320℃-420℃。

有益效果：本实用新型通过直接配置5%浓度的尿素溶液，不含搅拌器和伴热系统；通过在尿素溶解罐底部加扰流装置代替搅拌器，扰流装置直接接尿素溶液循环泵出口，简化了尿素制备系统，同时也能保证尿素溶解的效率；5%尿素溶液可以直接配制，不需加伴热系统，节约热源，减少尿素制备系统设备安装费用，节省空间；此外，由于将尿素颗粒加除盐水溶解，溶液后的尿素溶液浓度为5%，所以制备尿素溶液浓度较低，尿素溶液输送泵至喷枪之间不需要加装稀释水系统；同时配置5%的尿素溶液，水温降低3.03℃，所以能够释放热量，所以5%尿素溶液在溶解时可不加伴热，可以节约资源，减少尿素制备系统设备安装费用及维护费用。尿素溶液输送系统采用变频计量泵单独调节方式，使尿素溶液的用量随着锅炉负荷迅速做出调整，避免尿素溶液过量使用，减少氨逃逸。喷枪系统是直接将尿素溶液喷射至烟道内进行热解；相比常规尿素热解法，本工艺使用燃气轮机排烟作为热源，热源稳定可靠，解决了能源消耗大、系统复杂、可控性差等问题，保证SCR系统效率；SCR催化系统实在燃气轮机后的余热锅炉内部温度区间，选取具备SCR系统催化剂需要的温度区间（320℃~420℃），因此SCR系统可直接布置在余热锅炉炉膛内部，与余热锅炉配套设计，配套施工；设计的SCR系统结构简化，并能节约投资成本，保证SCR系统的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型中尿素溶液制备系统的结构示意图。

图2是本实用新型中图1的截面面图。

图3是本实用新型中尿素溶液输送系统的结构示意图。

图4是本实用新型中尿素溶液投加系统和SCR催化系统的结构示意图。

图5是本实用新型组合起来的另外一个实施例结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。

如图1-5所示，本实用新型公开了一种用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其包括依次连接的尿素溶液制备系统1、尿素溶液输送系统2、尿素溶液投加系统3和SCR催化系统4，所述尿素溶液制备系统1包括尿素溶解罐11和安装在尿素溶解罐11底部的扰流装置12，所述扰流装置12与尿素溶解罐11连接；所述尿素溶液输送系统2包括尿素溶液存储罐21、多个尿素溶液供应泵22和流量调节装置23，所述尿素溶液存储罐21分别与尿素溶解罐11和尿素溶液供应泵22连接，所述尿素溶液供应泵22与流量调节装置23连接；所述尿素溶液供应泵22为变频计量泵；所述尿素溶液投加系统3包括多个喷枪31和烟道32，所述喷枪32设置在烟气为350℃-650℃温度区间的烟道32内，烟道32的进口与燃气轮机34的排烟出口连接；所述喷枪31的其中一个进口与流量调节装置23连接，尿素溶液经过流量调节装置23的调节后输送到喷枪31，喷枪31的另外一个进口与压缩空气供应系统5连接；所述SCR催化系统4包括余热锅炉41和内置在余热锅炉内的SCR催化剂42；所述SCR催化剂42布置在余热锅炉41的炉膛内温度为320℃-420℃区间。

上述的尿素溶液投加系统通过喷枪的气力将尿素溶液雾化，然后与烟道中的烟气进行混合，由于烟气温度在尿素热解温度范围内，尿素溶液进入烟道后热解为NH3，随着烟气进入催化剂段反应；直接将尿素溶液喷射至烟道内进行热解，SCR脱硝系统能够及时投入，且投入率大；相比常规尿素热解法，使用燃气轮机排烟作为热源，热源稳定可靠；能够直接降低气氨的浓度，可保持气氨浓度在5%以内；解决了能源消耗大、系统复杂、可控性差等问题，保证SCR系统效率。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述尿素溶液制备系统1还包括尿素溶液循环泵13，尿素溶液循环泵13分别通过手动截止阀6与尿素溶解罐11、扰流装置12和尿素溶液存储罐21连接。

采用上述结构后，本实用新型采将扰流装置安装在尿素溶解罐的底部，所以在罐体直径或者高度比较小的情况下，无需检修人员进入罐内检修，同时简化了制备尿素溶液系统，通过尿素溶液循环泵抽取尿素溶解罐内的尿素溶液，输送给扰流管，然后再次回到尿素溶解罐内。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述扰流装置12包括三路扰流管120，所述扰流管120通过套管法兰14与尿素溶解罐11连接，且插入尿素溶解罐部分的扰流管120均匀分布在尿素溶解罐11的圆周；扰流管120通过与套管法兰14连接插入尿素溶解罐11内，有利于检修扰流管，也方便扰流管的安装。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，插入尿素溶解罐部分的扰流管120与尿素溶解罐11的水平面形成20-80度的夹角，且插入尿素溶解罐部分的扰流管120相互之间形成120度的夹角。

同时由于述扰流装置由三支扰流管组成，且分别均匀安装在尿素溶解罐的下端；扰流管两两之间构成一个120°的夹角；所以能够实现搅拌溶解罐内的尿素和除盐水，使得尿素颗粒充分被溶解，同时也能保证尿素溶解的效率。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述尿素溶液输送系统2还包括用来远程监控管道压力的压力变送器24和用来远程监控管道内液体流量的电磁流量计25；所述尿素溶液存储罐21通过手动截止阀6分别与尿素溶液供应泵22连接；所述尿素溶液供应泵22分别与压力变送器24连接，所述压力变送器24通过电磁流量计25与SCR脱销系统中的喷枪31连接，所述流量调节装置23安装在电磁流量计25的上方。

本实用新型通过采用变频计量泵单独调节方式对每个输送尿素溶液的管道进行调节，并且通过压力变送器来监控管道压力，同时使用远程监控管道内液体流量，再配合流量调节装置来控制流量；使尿素溶液的用量随着锅炉负荷迅速做出调整；所以工艺简单、灵敏度高，减少了检修点，能够避免尿素溶液过量使用，减少氨逃逸。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述尿素溶液存储罐21分三路管道7与尿素溶液供应泵22连接，每个尿素溶液供应泵22与手动截止阀6之间均连接有Y型过滤器8和球阀9；三路管道7分别对应的尿素溶液供应泵A 220、尿素溶液供应泵B 221和尿素溶液供应泵C 222。

本实用新型的Y形过滤器是用来去除介质中的杂质，以保护阀门及设备的正常使用；球阀在管道上主要是开关作用。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述尿素溶液供应泵22与压力变送器24之间还安装有用于就地显示管道内液体压力的就地压力表26。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述压力变送器24和就地压力表26分别通过针型阀10连接在输送管道上；所以作为仪表的一次阀，在仪表检修时起关断作用。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，每一路管道中的尿素溶液供应泵22与就地压力表26之间均依次安装有逆止阀27和球阀9；通过逆止阀来防止介质倒流，防止尿素溶液供应泵及驱动电动机反转。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述尿素溶液供应泵B 221和尿素溶液供应泵C 222分别对应的两路管道上的压力变送器24后面通过安全阀28与尿素溶液存储罐21连接；所以安全阀作为管路受压原件，释放压力，保证系统压力稳定，在压力过高时自动打开，安全释放介质并排泄至吸入管或化学容器中；能够保护尿素溶液供应泵的安全和系统的正常运行；同时保护管路、弯头、接头，减少压力波动的冲击。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述安全阀28与压力变送器24之间还连接有球阀9。

所述的用于燃气轮机和余热锅炉发电机组的简化SCR脱硝系统，其中，所述余热锅炉41内设置有SCR反应器预留区间410，所述SCR催化剂41布置在有SCR反应器预留区间410中，且该SCR反应器预留区间的温度为320℃-420℃。

如图1所示，尿素溶液制备系统中的尿素溶解罐的顶部设置有尿素颗粒进口110和除盐水的进口111，并且直接通过实用扰流管代替搅拌桨，直接配置5%浓度的尿素溶液，不含搅拌器和伴热系统；通过在尿素溶解罐11底部加扰流装置代替搅拌器，扰流装置12直接接尿素溶液循环泵13出口，简化了尿素制备系统，同时也能保证尿素溶解的效率；5%尿素溶液可以直接配制，不需加伴热系统，节约热源，减少尿素制备系统设备安装费用，节省空间。

图1和2中的尿素溶解工作原理为：溶解尿素时，尿素溶液循环泵出口至尿素溶解罐的罐内扰流管之间阀门打开，形成循环回路；罐内扰流管与溶解罐半径形成一定角度，通过三支扰流管的出口压力形成的旋流完成搅拌；溶解罐罐体装有套管，扰流管通过与套管法兰连接插入尿素溶解罐内，法兰连接形式有利于检修扰流管。

在尿素完全溶解后，关闭尿素溶液循环泵出口至罐内扰流管之间阀门，打开尿素溶液循环泵出口至尿素溶液储罐之间阀门，将尿素溶液输送到尿素溶液储罐中。

如图3所示，尿素溶液输送系统2的输送采用变频计量泵单独调节方式，使尿素溶液的用量随着锅炉负荷迅速做出调整，避免尿素溶液过量使用，减少氨逃逸。

如图4所示，尿素溶液投加系统、SCR催化系统：尿素溶液投加系统根据燃气轮机排气的温度范围，在燃气轮机后的烟道32选择适合尿素热解的温度段（350℃~650℃温度段），喷枪31直接将尿素溶液喷射至烟道32内进行热解，SCR脱硝系统能够及时投入，且投入率大；相比常规尿素热解法，本工艺使用燃气轮机排烟作为热源，热源稳定可靠，解决了能源消耗大、系统复杂、可控性差等问题，保证SCR系统效率。

至于上述的烟道温度范围：由于燃气气轮机锅炉出口温度是由锅炉厂家设计的，可以通过烟气流量、烟气温度、烟道保温厚度和烟气散热等的热力计算，以及业主提供的测点温度确定。而本实用新型优选的是，通过温度传感器测量的方式选择。

催化系统根据燃气轮机后余热锅炉内部温度区间，选取具备SCR系统催化剂需要的温度区间（320℃~420℃），因此SCR系统可直接布置在余热锅炉炉膛内部，与余热锅炉配套设计，配套施工；设计的SCR系统结构简化，并能节约投资成本，保证SCR系统的稳定性。

本实用新型通过直接配置5%浓度的尿素溶液，不含搅拌器和伴热系统；通过在尿素溶解罐底部加扰流装置代替搅拌器，扰流装置直接接尿素溶液循环泵出口，简化了尿素制备系统，同时也能保证尿素溶解的效率；5%尿素溶液可以直接配制，不需加伴热系统，节约热源，减少尿素制备系统设备安装费用，节省空间；此外，由于将尿素颗粒加除盐水溶解，溶液后的尿素溶液浓度为5%，所以制备尿素溶液浓度较低，尿素溶液输送泵至喷枪之间不需要加装稀释水系统；同时配置5%的尿素溶液，水温降低3.03℃，所以能够释放热量，所以5%尿素溶液在溶解时可不加伴热，可以节约资源，减少尿素制备系统设备安装费用及维护费用。尿素溶液输送系统采用变频计量泵单独调节方式，使尿素溶液的用量随着锅炉负荷迅速做出调整，避免尿素溶液过量使用，减少氨逃逸。喷枪系统是直接将尿素溶液喷射至烟道内进行热解；相比常规尿素热解法，本工艺使用燃气轮机排烟作为热源，热源稳定可靠，解决了能源消耗大、系统复杂、可控性差等问题，保证SCR系统效率；SCR催化系统实在燃气轮机后的余热锅炉内部温度区间，选取具备SCR系统催化剂需要的温度区间（320℃~420℃），因此SCR系统可直接布置在余热锅炉炉膛内部，与余热锅炉配套设计，配套施工；设计的SCR系统结构简化，并能节约投资成本，保证SCR系统的稳定性。

本实用新型的SCR 脱硝系统的脱销工艺流程为：

（1）将袋装尿素颗粒直接加到尿素溶解罐后加除盐水溶解，溶液后的尿素溶液浓度为5%，溶解后的尿素溶液由尿素溶液泵输送至尿素溶液储罐，从尿素溶液储罐通过尿素溶液供应泵经过电磁流量计和流量调节装置进行调节和监控输送的尿素溶液，然后投加到喷枪，由于制备尿素溶液浓度较低，尿素溶液输送泵至喷枪之间不需要加装稀释水系统；

（2）由于在烟道上适合尿素热解的温度段（350℃~650℃）设置喷枪，通过气力雾化与烟道中的烟气进行混合，由于烟气温度在尿素热解温度范围内，尿素溶液进入烟道后热解为NH3，随着烟气进入催化剂段反应；

（3）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N2和H2O ，随烟气排出。

同时，由于在制备5%的尿素溶液会释放出热量，所以具体热量计算方式为：

（a）尿素在20℃水中的溶解热：57.8k/g，K 是热量单位卡，1K=4.18J。

（b）水的比热容是4.2×1000J/(Kg·℃)。

（c）配置5%的尿素溶液，水温降低3.03℃。

根据热量计算，5%尿素溶液在溶解时可不加伴热；直接配制5%尿素溶液可以节约资源，减少尿素制备系统设备安装费用及维护费用；而传统的尿素溶解时需要伴热系统，伴热需要接厂内蒸汽系统，这种溶解方式需要消耗蒸汽资源，且增加维护费用。因此，本实用新型的安装费和维修费用更少，脱销的成本更低。

本实用新型通过通过将尿素颗粒加除盐水溶解，溶液后的尿素溶液浓度为5%，所以制备尿素溶液浓度较低，尿素溶液输送泵至喷枪之间不需要加装稀释水系统；同时配置5%的尿素溶液，水温降低3.03℃，所以能够释放热量，所以5%尿素溶液在溶解时可不加伴热，可以节约资源，减少尿素制备系统设备安装费用及维护费用。

以上是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，不付出创造性劳动对本实用新型技术方案的修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的保护范围。