專利名稱：基于尿素溶液的scr煙氣脫硝工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煙氣氮氧化物減排(脫硝)技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝及裝置
背景技術(shù)：
煙氣選擇性催化還原(SCR)脫硝エ藝是目前煙氣脫硝的主要技木。SCRエ藝是在催化劑作用下，氨基還原劑與煙氣中的NO發(fā)生選擇性還原反應(yīng)，使之生成N2和水，從而消除污染。為保證混合和反應(yīng)效果，要求氨基還原劑采用噴氨格柵以氣態(tài)形式均勻噴入煙道內(nèi)，故其還原劑一般采用易于蒸發(fā)的液氨。但液氨屬危險(xiǎn)化學(xué)品，其運(yùn)輸、貯存均有嚴(yán)格的限制，給初期建設(shè)和運(yùn)行管理均帶來較多的不便，増加建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用，并且給電廠和周邊區(qū)域帶來安全隱患和環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中，如果使用尿素作還原劑，則需先將尿素?zé)峤?，使變?yōu)闅鈶B(tài)氨分子再噴入煙道。美國FUEL TECH有ー套尿素?zé)峤庵瓢饱ㄋ噷＠夹g(shù)，其主要技術(shù)方案為在特別設(shè)計(jì)的熱解室內(nèi)，利用天然氣或燃油將室外空氣加熱后熱解尿素溶液制成氣態(tài)氨。該技術(shù)的缺點(diǎn)是采用天然氣或燃油作為熱源，運(yùn)行費(fèi)用高。中國專利文獻(xiàn)中，“直噴尿素法SCR煙氣脫硝エ藝及裝置”(專利申請?zhí)?01010582020. 6)是將固態(tài)尿素粉末直接噴入煙道內(nèi)，利用煙氣溫度將尿素?zé)峤獬蓺鈶B(tài)氨，煙溫偏低，熱解效果不很理想一種用于鍋爐煙氣脫硝的尿素制氨エ藝及其系統(tǒng)”(專利申請?zhí)?01010252649. 4)是對美國FUEL TECH套尿素?zé)峤庵瓢饱ㄋ噷＠夹g(shù)的改良，將自然風(fēng)利用高溫?zé)煔饧訜嶂瞥蔁峤怙L(fēng)，該方案同樣也采用美國FUEL TECH的專利中所提到的熱解室進(jìn)行尿素溶液熱解，同樣具有熱解室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資大的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝及裝置，該基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝及裝置安全性高，且結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)施。發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝，從爐外或鍋爐的二次風(fēng)道內(nèi)抽取熱解風(fēng)，該熱解風(fēng)經(jīng)第一風(fēng)機(jī)加壓后再經(jīng)設(shè)于鍋爐爐膛或尾部煙道內(nèi)的熱解風(fēng)加熱器被加熱到350 700°C，加熱后的熱解風(fēng)再與新風(fēng)混合進(jìn)入熱解反應(yīng)風(fēng)道中；質(zhì)量濃度為30% -50%的尿素溶液經(jīng)霧化噴槍噴入熱解反應(yīng)風(fēng)道中，霧化后的尿素溶液在熱解反應(yīng)風(fēng)道中熱解為氣態(tài)氨；氣態(tài)氨從熱解反應(yīng)風(fēng)道輸出后經(jīng)噴氨格柵噴入鍋爐煙氣中，參與設(shè)置在鍋爐尾部煙道內(nèi)的SCR催化反應(yīng)器中的選擇性催化還原反應(yīng)。從噴氨格柵噴入鍋爐煙氣中的氣態(tài)氨在鍋爐尾部煙道內(nèi)依次經(jīng)混合器、導(dǎo)流板和整流器后進(jìn)入SCR反應(yīng)器中參與選擇性催化還原反應(yīng)。鍋爐預(yù)熱器后的熱空氣在鍋爐內(nèi)通過熱解風(fēng)加熱器被加熱到350 700°C，滿足尿素?zé)峤馑璧目諝鉁囟群惋L(fēng)量，達(dá)到噴射入熱解反應(yīng)風(fēng)道內(nèi)尿素溶液的完全分解。
經(jīng)過鍋爐內(nèi)的熱解風(fēng)加熱器的空氣管道上設(shè)有新風(fēng)調(diào)溫風(fēng)機(jī)和閥門，以控制混合后的熱空氣溫度和風(fēng)量。尿素溶液由溶液貯罐經(jīng)加壓泵加壓后再經(jīng)溶液計(jì)量分配裝置后進(jìn)入霧化噴槍。所述的霧化噴槍為多組。從爐外或鍋爐的二次風(fēng)道內(nèi)抽取熱解風(fēng)，該熱解風(fēng)經(jīng)第一風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入鍋爐內(nèi)的熱解風(fēng)加熱器，加壓風(fēng)機(jī)的壓カ范圍為6000-10000Pa滿足熱解空氣的管道阻力損失后的氨噴射格柵的壓力要求。一種基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝裝置，包括熱解反應(yīng)風(fēng)道、第一風(fēng)機(jī)、第二風(fēng)機(jī)、熱解風(fēng)加熱器、溶液貯罐、加壓泵、霧化噴槍以及設(shè)置在鍋爐尾部煙道內(nèi)的噴氨格柵和SCR催化反應(yīng)器；熱解風(fēng)加熱器設(shè)置在于鍋爐爐膛或尾部煙道內(nèi)；第一風(fēng)機(jī)的出風(fēng)ロ接熱解風(fēng)加熱器的入ロ，熱解風(fēng)加熱器的出ロ接熱解反應(yīng)風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)ロ ；第一風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)ロ經(jīng)風(fēng)閥接鍋爐的二次風(fēng)道或經(jīng)風(fēng)閥接爐外空氣；第二風(fēng)機(jī)的入口接爐外空氣，第二風(fēng)機(jī)的出口經(jīng)風(fēng)閥與熱解反應(yīng)風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)ロ相連；溶液貯罐中的尿素溶液經(jīng)加壓泵和溶液管道輸出到霧化噴槍的溶液入口 ；霧化噴槍的噴嘴伸入到熱解反應(yīng)風(fēng)道中；熱解反應(yīng)風(fēng)道的氣態(tài)氨出ロ接噴氨格柵。在溶液管道上設(shè)有計(jì)量分配裝置。熱解反應(yīng)風(fēng)道上設(shè)有一段噴槍固定管，噴槍固定管的入口處設(shè)有用于安裝霧化噴槍的噴槍固定法蘭。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思如下本發(fā)明的基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝及裝置，從鍋爐空氣預(yù)熱器后的ニ次風(fēng)中(或爐外自然風(fēng))取少量熱空氣經(jīng)過高溫?zé)煔饧訜岷笥糜谀蛩厝芤簾峤?。為提高此熱解風(fēng)的溫度，在鍋爐爐膛內(nèi)或尾部煙道中(比如高溫蒸汽過熱器和低溫蒸汽過熱器之間或低溫蒸汽過熱器和省煤器之間)插入ー個(gè)熱解風(fēng)加熱器，將熱解風(fēng)溫度提高至350°C _700°C，通過熱解風(fēng)道接入SCR的噴氨格柵(AIG)。在AIG前的熱解風(fēng)道內(nèi)直接噴入配制好的尿素溶液，高溫?zé)峤怙L(fēng)可直接將尿素溶液分解成氣態(tài)氨，滿足SCR脫硝還原劑的需要，這樣利用鍋爐煙氣自身熱能將尿素溶液熱解成氣態(tài)氨，由噴氨格柵(AIG)噴入脫硝反應(yīng)器前的煙氣，經(jīng)混合和導(dǎo)流后均勻進(jìn)入催化反應(yīng)器，經(jīng)催化發(fā)生選擇性還原反應(yīng)，使煙氣中的NOx轉(zhuǎn)變成N2和H2O,從而實(shí)現(xiàn)脫除氮氧化物的目的。熱解風(fēng)經(jīng)一臺變頻控制的第一風(fēng)機(jī)從空氣預(yù)熱器后的二次風(fēng)中抽出(或從爐外自然風(fēng)中抽取)，風(fēng)機(jī)前加設(shè)電動(氣動)調(diào)節(jié)風(fēng)門，同時(shí)在加熱器后加設(shè)自然風(fēng)旁路及電動(氣動)自然風(fēng)調(diào)節(jié)閥，自然風(fēng)通過第二風(fēng)機(jī)從爐外自然空氣中抽取。上述設(shè)置協(xié)同作用可穩(wěn)定控制熱解風(fēng)量和溫度，使之與鍋爐脫硝所需噴入的尿素溶液或氨水溶液量相匹配。熱解風(fēng)加熱器是一臺氣-氣換熱器，為節(jié)省空間，采用直進(jìn)直出的排管形式，熱解風(fēng)在排管內(nèi)部流過，鍋爐高溫?zé)煔鈴呐殴芡獠看怪绷鬟^，互相換熱后，使熱解風(fēng)溫度升至350-700 °C。尿素先經(jīng)溶解配制成30% -50%的溶液，貯存于貯罐內(nèi)。用時(shí)經(jīng)泵加壓和調(diào)節(jié)流量后，直接經(jīng)霧化噴槍噴入熱解反應(yīng)風(fēng)道內(nèi)。尿素溶液噴槍采用316或316L材質(zhì)制成，加設(shè)壓縮空氣輔助霧化，噴槍與溶液輸送管和壓縮空氣進(jìn)管之間為高壓不銹鋼軟管相連，噴槍可自由插入和抽出風(fēng)道，噴嘴與槍管為螺紋連接，可更換熱解風(fēng)換熱后的風(fēng)道采用不銹鋼或不銹鋼與碳鋼的復(fù)合材料制成(內(nèi)層為不銹鋼)，風(fēng)道外進(jìn)行保溫。本發(fā)明亦適用于用氨水作脫硝還原劑的場合。氨水在此裝置內(nèi)經(jīng)熱解風(fēng)加熱氣化成氣態(tài)氨，同樣經(jīng)噴氨格柵噴入脫硝反應(yīng)器前的煙道，經(jīng)混合、導(dǎo)流后均勻進(jìn)入催化反應(yīng)器，將煙氣中的NO還原成N2和水，從而實(shí)現(xiàn)煙氣脫硝目的。有益效果本發(fā)明的基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝及裝置，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)(I)安全性高用尿素溶液代替液氨作SCR脫硝還原劑后，安全性更高，運(yùn)輸和存儲更為方便，從而也進(jìn)ー步消除了電廠特別是城區(qū)電廠的一大安全隱患和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，可簡化脫硝裝置報(bào)批手續(xù)。(2)節(jié)約成本，節(jié)約能耗本發(fā)明利用鍋爐本身的高溫?zé)煔庾陨頍崮軐CR脫硝用的尿素溶液熱解成氣態(tài)氨，克服了現(xiàn)有エ藝中用天然氣或燃油等外部熱源進(jìn)行熱解而運(yùn)行費(fèi)用高的不足，同時(shí)因熱解風(fēng)相對于鍋爐二次風(fēng)和煙氣量都非常小，對鍋爐本身運(yùn)行影響亦非常小(可忽略不計(jì))。同時(shí)，本エ藝也充分利用了鍋爐煙氣的熱量，避免了外部熱量的消耗，提高了鍋爐熱量的利用率。(3)本發(fā)明利用鍋爐二次風(fēng)的高溫風(fēng)再經(jīng)鍋爐內(nèi)的換熱器進(jìn)行加熱，減小了了鍋爐換熱器的換熱體積，更加便于換熱器的設(shè)計(jì)和施工安裝，降低了對鍋爐本身結(jié)構(gòu)的影響，便于實(shí)施。(4)可使尿素?zé)峤獠恍杵渌剂献鳠嵩矗档兔撓跸到y(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。總體來說，本發(fā)明的基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝及裝置使得SCR脫硝技木，是對現(xiàn)有エ藝和裝置的重大改良，在應(yīng)用上更加簡便、安全性更高，同時(shí)也節(jié)省投資、運(yùn)行管理費(fèi)用低。


圖I是基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝及裝置總圖；圖2是尿素溶液噴槍示意圖。標(biāo)號說明1 :鍋爐爐膛；2 :鍋爐二次風(fēng)道；3 :風(fēng)閥；4 :第一風(fēng)機(jī)；5 :熱解風(fēng)加熱器；6 :第二風(fēng)機(jī)；7 :熱解反應(yīng)風(fēng)道；8 :噴氨格柵(AIG) ；9 :混合器；10 :導(dǎo)流板；11 :整流裝置；12 :SCR催化反應(yīng)器；13 :空氣預(yù)熱器；14 :煙道；15 :溶液貯罐；16 :加壓泵；17 :溶液計(jì)量分配裝置；18 :霧化噴槍；20 :噴槍固定短管；21 :噴槍固定法蘭；22 :霧化噴槍；23 :溶液進(jìn)ロ ；24 :霧化壓縮空氣進(jìn)ロ ；25 :噴嘴。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)說明實(shí)施例I :基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝及裝置如圖I所示，從空氣預(yù)熱器后的二次風(fēng)道上引出熱解風(fēng)，經(jīng)第一風(fēng)機(jī)加壓后(加壓范圍6000-10000Pa，滿足氨噴射格柵的壓力要求)，在熱解風(fēng)加熱器內(nèi)被鍋爐煙氣加熱到350 700 °C ；配制好的30% -50%尿素溶液貯存于貯罐內(nèi)，經(jīng)尿素溶液泵加壓和計(jì)量分配裝置 控制流量，由霧化噴槍噴入上述被加熱后的熱解風(fēng)內(nèi)；霧化后的尿素在高溫下迅速熱解成氣態(tài)氨，達(dá)到< 5%的安全指標(biāo)，經(jīng)噴氨格柵(AIG)均勻噴入脫硝反應(yīng)器進(jìn)氣煙道內(nèi)，經(jīng)混合器與煙氣充分混合，經(jīng)由導(dǎo)流板和整流器后均勻進(jìn)入脫硝反應(yīng)器，在催化劑作用下將煙氣中的NO還原成N2,完成脫硝過程。第一風(fēng)機(jī)采用變頻風(fēng)機(jī)，通過變頻控制熱解風(fēng)量，以與脫硝所需噴入的尿素溶液量相匹配。在熱解風(fēng)加熱器后加設(shè)自然風(fēng)旁路，自然風(fēng)由第二風(fēng)機(jī)從爐外自然風(fēng)中抽取，并加設(shè)電動(氣動)冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥(即風(fēng)閥)，通過調(diào)節(jié)冷風(fēng)量來穩(wěn)定控制熱解風(fēng)溫度。如圖2所示，為使尿素溶液霧化更好，尿素溶液噴槍加設(shè)壓縮空氣輔助霧化，噴槍可自由插入或抽出檢修，噴嘴可更換。實(shí)施例2 :基于氨水的SCR煙氣脫硝エ藝及裝置如圖I所示，從爐外抽取熱解風(fēng)，經(jīng)熱解風(fēng)機(jī)加壓至6000_10000Pa后，在熱解風(fēng)加熱器內(nèi)被鍋爐煙氣加熱到350 700°C。15% -20%的氨水溶液貯存于貯罐內(nèi)，經(jīng)氨水泵加壓和計(jì)量分配裝置控制流量，由噴槍噴入上述被加熱后的熱解風(fēng)內(nèi)；霧化后的氨在高溫下迅速氣化成氣態(tài)氨，經(jīng)噴氨格柵均勻噴入脫硝反應(yīng)器進(jìn)氣煙道內(nèi)，經(jīng)混合器與煙氣充分混合，經(jīng)由導(dǎo)流板和整流器后均勻進(jìn)入脫硝反應(yīng)器，在催化劑作用下將煙氣中的NO還原成N2，完成脫硝過程。以上所述，僅描述了基本的實(shí)放過程，并非對實(shí)施過程的限制。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在上述說明的基礎(chǔ)上還可做出其他不同形式的變化，本說明無法也無需對所有實(shí)施方式的變化全部列出，而由此所引出的顯而易見的變化形式均處于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝，其特征在于，從爐外或鍋爐的二次風(fēng)道內(nèi)抽取熱解風(fēng)，該熱解風(fēng)經(jīng)第一風(fēng)機(jī)加壓后再經(jīng)設(shè)于鍋爐爐膛或尾部煙道內(nèi)的熱解風(fēng)加熱器被加熱到350 700°C，加熱后的熱解風(fēng)再與新風(fēng)混合進(jìn)入熱解反應(yīng)風(fēng)道中； 質(zhì)量濃度為30% -50%的尿素溶液經(jīng)霧化噴槍噴入熱解反應(yīng)風(fēng)道中，霧化后的尿素溶液在熱解反應(yīng)風(fēng)道中熱解為氣態(tài)氨；氣態(tài)氨從熱解反應(yīng)風(fēng)道輸出后經(jīng)噴氨格柵噴入鍋爐煙氣中，參與設(shè)置在鍋爐尾部煙道內(nèi)的SCR催化反應(yīng)器中的選擇性催化還原反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝，其特征在干，從噴氨格柵噴入鍋爐煙氣中的氣態(tài)氨在鍋爐尾部煙道內(nèi)依次經(jīng)混合器、導(dǎo)流板和整流器后進(jìn)入SCR反應(yīng)器中參與選擇性催化還原反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝，其特征在干，經(jīng)過鍋爐內(nèi)的熱解風(fēng)加熱器的空氣管道上設(shè)有新風(fēng)調(diào)溫風(fēng)機(jī)和閥門，以控制混合后的熱空氣溫度和風(fēng)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝，其特征在于，尿素溶液由溶液貯罐經(jīng)加壓泵加壓后再經(jīng)溶液計(jì)量分配裝置后進(jìn)入霧化噴槍。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝，其特征在于，所述的霧化噴槍為多組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝，其特征在于，從爐外或鍋爐的二次風(fēng)道內(nèi)抽取熱解風(fēng)，該熱解風(fēng)經(jīng)第一風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入鍋爐內(nèi)的熱解風(fēng)加熱器，加壓風(fēng)機(jī)的壓カ范圍為6000-10000Pa。
7.ー種基于權(quán)利要求I所述的基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝エ藝的裝置，其特征在干，包括熱解反應(yīng)風(fēng)道、第一風(fēng)機(jī)、第二風(fēng)機(jī)、熱解風(fēng)加熱器、溶液貯罐、加壓泵、霧化噴槍以及設(shè)置在鍋爐尾部煙道內(nèi)的噴氨格柵和SCR催化反應(yīng)器； 熱解風(fēng)加熱器設(shè)置在于鍋爐爐膛或尾部煙道內(nèi)； 第一風(fēng)機(jī)的出風(fēng)ロ接熱解風(fēng)加熱器的入ロ，熱解風(fēng)加熱器的出ロ接熱解反應(yīng)風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)ロ ；第一風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)ロ經(jīng)風(fēng)閥接鍋爐的二次風(fēng)道或經(jīng)風(fēng)閥接爐外空氣； 第二風(fēng)機(jī)的入口接爐外空氣，第二風(fēng)機(jī)的出口經(jīng)風(fēng)閥與熱解反應(yīng)風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)ロ相連； 溶液貯罐中的尿素溶液經(jīng)加壓泵和溶液管道輸出到霧化噴槍的溶液入口 ；霧化噴槍的噴嘴伸入到熱解反應(yīng)風(fēng)道中； 熱解反應(yīng)風(fēng)道的氣態(tài)氨出ロ接噴氨格柵。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，在溶液管道上設(shè)有計(jì)量分配裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7-8任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在干，熱解反應(yīng)風(fēng)道上設(shè)有一段噴槍固定管，噴槍固定管的入口處設(shè)有用于安裝霧化噴槍的噴槍固定法蘭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝工藝及裝置，該工藝為，從爐外或鍋爐的二次風(fēng)道內(nèi)抽取熱解風(fēng)，該熱解風(fēng)經(jīng)第一風(fēng)機(jī)加壓后再經(jīng)設(shè)于鍋爐爐膛或尾部煙道內(nèi)的熱解風(fēng)加熱器被加熱到350～700℃，加熱后的熱解風(fēng)再與新風(fēng)混合進(jìn)入熱解反應(yīng)風(fēng)道中；尿素溶液經(jīng)霧化噴槍噴入熱解風(fēng)道中，霧化后的尿素溶液在熱解風(fēng)道中熱解為氣態(tài)氨；氣態(tài)氨從熱解風(fēng)道輸出后經(jīng)噴氨格柵噴入鍋爐煙氣中，參與設(shè)置在鍋爐尾部煙道內(nèi)的SCR催化反應(yīng)器中的選擇性催化還原反應(yīng)。該基于尿素溶液的SCR煙氣脫硝工藝及裝置安全性高，且結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)施。
文檔編號B01D53/90GK102614758SQ201210118048
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者彭峻 申請人:湖南安普諾環(huán)?？萍加邢薰?br>