一种选择性非催化还原脱硫方法与流程

1.本发明涉及一种脱硫技术领域，尤其涉及一种选择性非催化还原脱硫方法。


背景技术：

2.随着我国经济的飞速发展，工业化进程加快，人们的生活水平也逐渐提高。然而人类在享受着科技成果带来的便利的同时，也承受着工业中化石燃料所导致的各种环境污染问题。燃煤排放的主要污染物有:so2,s03,co,nox、烃类、酸类和固体颗粒物烟尘等，其中so2和nox作为最为主要的大气污染物，会引发酸雨等环境问题，对生态环境，经济和社会的发展乃至人们的健康构成了严重的威肋。目前，全球己经认识到发展低碳经济的重要性，各国正逐渐减少耗能较高的燃煤锅炉的使用，但作为世界上煤炭生产和消费量最大的国家，我国能源结构中煤炭所占的比例高达65.7％以上，大多数企业都采用锅炉燃煤提供热能动力。虽然燃煤锅炉的存在对我国大气环境造成了严重的污染，但在今后相当长的时间内大规模取缔是不现实的，因此，燃煤所造成的污染问题不容忽视。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明提出一种选择性非催化还原脱硫方法，包括：
4.步骤一、尿素溶解：在搅拌罐中加入稀释水和尿素，启动搅拌电机搅拌，待尿素充分溶解后，停止电机；
5.步骤二、尿素溶液转存：启动尿素溶液转储泵将尿素溶液转存到尿素存储罐，转存泵与尿素溶液储罐液位高位连锁；
6.步骤三、尿素溶液输送：当尿素存储罐液位高于低位液位报警值时，启动尿素溶液输送泵，等于或低于低位液位报警值且搅拌罐内液位正常时，启动转存泵，若仍旧低于低位液位报警值时，停止尿素溶液输送泵；
7.步骤四、混合计量：尿素溶液通过流量计在线调节后，送入静态混合器，后将尿素溶液送入每一支喷枪；
8.步骤五、雾化喷射：在压缩空气作用下，在分离器入口喷入稀释后的尿素溶液，手动调节每支喷枪的流量，保证尿素溶液与烟气充分混合进行脱硝反应；
9.步骤六、喷枪控制：雾化喷射时，压缩空气压力控制在0.3
‑
0.4mpa，尿素溶液压力控制在0.3
‑
0.4mpa；
10.最后，当脱硫系统出现问题或者启动条件不能满足时，系统照以下顺序关闭：
11.a、尿素溶液输送泵自动停止；
12.b、压缩空气继续对喷枪进行冷却。
13.进一步地，压缩空气的入口分两路，第一路保证尿素溶液在喷枪的喷头处能够彻底雾化，第二路到达喷枪套管处，保证喷枪的喷头周围充满冷却气体。
14.进一步地，通过完整cfd分析，准确计算出炉膛内温度场的分布，从而使喷枪的喷头位于适当的温度场区域，确保还原溶液与烟气的充分混合。
15.进一步地，所述步骤一中，搅拌罐温度控制在约40℃，搅拌时间为5
‑
10分钟。
16.进一步地，所述步骤二中，转存泵高度为尿素存储泵高度的90％，尿素存储罐的温度约为30℃。
17.进一步地，所述步骤三中，低位报警液位值为储罐高度的10％，并大于出水口高度。
18.进一步地，所述步骤四中，在混合计量模块内，尿素与稀释水进行混合，混合情况通过压力表向控制系统进行传输，从而实时监控。
19.进一步地，所述步骤六中，采用固定式脱硫专用喷枪，脱硫停止后，自动退出喷枪。
附图说明
20.附图1为选择性非催化还原脱硫系统结构示意图；
21.附图2为氨水和尿素溶液的反应温度曲线；
22.附图3为本发明选择性非催化还原脱硫方法的步骤流程图；
具体实施方式
23.为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
24.参考附图1，选择性非催化还原脱硫系统主要由尿素存储罐30、稀释水罐20、输送泵11、尿素溶液输送泵12、静态混合器40、压缩空气入口50、控制阀15、流量计m、压力表p、分离器10及喷枪14组成，尿素存储罐30连接尿素搅拌罐(未示出)，尿素搅拌罐温度控制在40摄氏度左右，按所需尿素溶液浓度(通常为10％)加入稀释水和尿素，启动搅拌电机搅拌一定时间(通常为5
‑
10分钟左右)，待尿素充分溶解后，停止电机，尿素溶液配好后，启动尿素溶液转储泵(未示出)将尿素溶液转存到尿素存储罐。尿素溶液和稀释水分别由输送泵送至静态混合器40，混合制成质量分数为5％～10％的尿素溶液，再送至分离器前喷射系统。在分离器烟气入口13壁面布置3层喷枪14，每层1支，每层间距为700mm。
25.在选择性非催化还原脱硫系统中，尿素存储罐30、流量计m、控制阀15和尿素输送泵12构成了还原剂输送模块100，流量计m、控制阀15的作用是精准控制尿素的流量，系统通过监测尿素流量及浓度、锅炉nox排放情况和锅炉负荷变化情况等几项指标，对尿素流量进行实时精确控制，以达到要求。
26.在优选实施例中，还原剂输送模块还应设置过滤器、止回阀及排空旁路等，用来确保系统能够安全、稳定的运行。
27.稀释水罐20和输送泵11构成了稀释水模块200，静态混合器40和压力表p构成了混合计量模块300，在混合计量模块300内，尿素与稀释水进行混合，混合情况可以通过压力表p设备向控制系统进行传输，从而达到实时监控。
28.其中，尿素溶液和稀释水混合浓度计算方法如下：
29.假设a为尿素溶液喷射量，b为稀释水喷射量，c为混合前浓度，d为混合后浓度，则d＝a*c/(a+b)；例如：20％尿素溶液为200kg/h,稀释水为200kg/h，则混合后浓度d＝0.2*
200/(200+200)*100％＝10％。
30.经过尿素加压泵打入喷枪，在喷头雾化后直接喷射到适当位置进行脱硫反应。每个喷枪的压缩空气和还原剂溶液的流量是通过分配系统进行控制的，通过调节分配系统使空气量与尿素溶液质量的比率达到一个合适的值，从而达到最佳的脱硫效果。
31.喷枪是脱硫系统中的核心设备，喷枪的性能直接决定了脱硫效率。为了实现更好的氮氧化物脱除性能，布置的温度场区域、还原剂的快速蒸发、还原剂与烟气的混合程度以及反应时间，都是重要因素。因此，脱硫还原剂喷嘴的布置方式可以有效地影响脱硫效果。布置方式可以决定还原剂与烟气的混合程度。通过完整的cfd分析，可以准确计算和描述出炉膛内温度场的分布，从而使喷射点位于适当的温度场区域，确保还原溶液与烟气的充分混合。
32.压缩空气入口50分两路进行。以第一路是为了保证尿素溶液在喷枪的喷头处能够彻底雾化，这样让尿素溶液与烟气中的氮氧化物充分混合，提高反应效率；第二路到达喷枪套管处，是为了保证喷枪的喷头周围充满冷却气体，保护喷头不会被高温所损害，同时也提高了喷头的使用寿命。压缩空气的压力调整到0.3
‑
0.4mpa左右即可。
33.在相同的温度条件下，为保证脱硫效率的相同，尿素溶液和氮氧化物的比值也应该是一定的，因此尿素溶液的喷入量应该随着烟气中氮氧化物的含量发生一定的变化，这种变化应该是正相关的。
34.压缩空气入口50需设有相应的压缩空气支路。在正常运行条件下，压缩空气不流经支路，而当在主管路出现故障或需要检修的情况下，支路才会被使用，压缩空气通过对应的支路进行输送，以此确保脱硫系统能够连续稳定的运行。
35.压缩空气入口50应配套设置有对应的过滤器、止回阀等附件，以防设备堵塞，并可确保系统处于安全稳定的运行状态。
36.本发明采用选择性非催化还原法脱硫系统，采用的脱硫尿素溶液经加热分解后产生的有效成份为氨气和异氰酸。将尿素溶液通过雾化喷射系统直接喷入炉膛合适温度区域(850～1050℃)，尿素溶液雾化后，其中的氨气和异氰酸与烟气中no
x
(no、no2等混合物)进行选择性非催化还原反应，将no
x
转化成无污染的n2和h2o，从而达到降低no
x
排放的目的。炉膛内发生的化学反应有：
37.nh2conh2(尿素)
→
nh3+hnco(异氰酸)
38.4no+4nh3+o2→
4n2+6h2o
39.6no+4nh3→
5n2+6h2o
40.6no2+8nh3→
7n2+12h2o
41.2no2+4nh3+o2→
3n2+6h2o
42.尿素溶液在炉膛内产生化学反应需要一定的温度范围，此温度范围称为温度窗。nh3的反应最佳温度窗为900℃左右。当反应温度过高时，由于氨的分解会使no
x
还原率降低，另一方面，反应温度过低时，氨逃逸增加，也会使no
x
还原率降低。附图2为氨水和尿素溶液的反应温度曲线。
43.参考附图3，为本发明选择性非催化还原脱硫方法的步骤，由下面六个基本步骤完成：
44.1)尿素溶解：搅拌罐温度控制在40摄氏度左右，按所需尿素溶液浓度(通常为
10％)加入稀释水和尿素，启动搅拌电机搅拌一定时间通常为5
‑
10分钟左右，待尿素充分溶解后，停止电机。
45.2)尿素溶液转存：尿素溶液配好后，启动尿素溶液转储泵将尿素溶液转存到尿素存储罐，转存泵需与尿素存储罐液位高位连锁(此高度可在中控设置，通常为尿素存储罐高度的90％)。尿素存储罐的温度应控制在30摄氏度左右，防止尿素溶液结晶。
46.3)尿素溶液输送：当尿素存储罐液位高于低位液位报警值(此报警值可在中控设置，通常为储罐高度的10％，并大于出水口高度)时，可启动尿素溶液输送泵，等于或低于储罐低位液位报警值，且搅拌罐内液位正常时，可启动转存泵，一定时间后，如仍旧低于储罐低位液位报警值时，可停止尿素溶液输送泵。
47.4)混合计量：尿素溶液通过流量计在线调节后，送入静态混合器后，将尿素溶液送入每一支喷枪。在混合计量模块内，尿素与稀释水进行混合，混合情况可以通过压力表p设备向控制系统进行传输，从而达到实时监控。
48.5)雾化喷射：在雾化空气作用下，在炉膛内和分离器入口水平烟道合适位置喷入稀释后的尿素溶液；可手动调节每支喷枪的流量，尿素溶液与烟气混合进行脱硝反应。
49.6)喷枪控制：采用固定式脱硫专用喷枪，系统停止后，中控需自动退出喷枪。雾化喷射时，压缩空气压力应控制在0.3
‑
0.4mpa左右，尿素溶液压力应在0.3
‑
0.4mpa左右，切勿在喷射过程中拔出喷枪。
50.最后，当脱硫系统出现问题或者启动条件不能满足时，系统照以下顺序关闭：
51.a、尿素溶液输送泵自动停止；
52.b、压缩空气继续对喷枪进行冷却。
53.尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
54.显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例的精神和范围。这样，倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。