一種具有脫硝功能的co鍋爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有脫硝功能的CO鍋爐，所述鍋爐包括煙道、燃燒室、蒸汽汽包、蒸發(fā)段和省煤器段，所述煙道包括第一豎直煙道、水平煙道和第二豎直煙道，水平煙道兩端分別與第一和第二豎直煙道上部連通，燃燒室設(shè)置于第一豎直煙道內(nèi)，蒸汽汽包設(shè)置于水平煙道內(nèi)，蒸發(fā)段和省煤器段設(shè)置于第二豎直煙道內(nèi)，其中：所述鍋爐還包括噴氨混合機(jī)構(gòu)和脫硝反應(yīng)器，所述噴氨混合機(jī)構(gòu)設(shè)置于第二豎直煙道內(nèi)，位于蒸發(fā)段的上方，所述脫硝反應(yīng)器設(shè)置于蒸發(fā)段和省煤器段之間。本發(fā)明所述鍋爐能有效提高煙氣和氨氣混合均勻度，提高脫硝效率并防止氨逃逸，將脫硝反應(yīng)器設(shè)置在CO鍋爐內(nèi)，且無需設(shè)置混氨格柵，提高了煙氣熱量利用效率，節(jié)約了裝置占地空間和設(shè)備投資。
【專利說明】一種具有脫硝功能的CO鍋爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煙氣治理裝置，特別是涉及一種具有脫硝功能的CO鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]氮氧化物(NOx)是大氣污染的主要污染源之一，在職業(yè)環(huán)境中接觸的是幾種氣體混合物常稱為硝煙(氣)，主要為NO和NO2,以NO2為主。NOx都具有不同程度的毒性，以NO和NO2為主的NOx是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的一個(gè)重要原因。汽車尾氣中的NOx與碳?xì)浠衔锝?jīng)紫外線照射發(fā)生反應(yīng)形成的有毒煙霧，稱為光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧具有特殊氣味，刺激眼睛，傷害植物，并能使大氣能見度降低。另外，NOx與空氣中的水反應(yīng)生成的硝酸和亞硝酸是酸雨的成分。NOx對(duì)人體的危害主要表現(xiàn)在損害呼吸道。
[0003]全世界每年排入大氣的NOx總量約達(dá)5000萬噸，2008年，我國(guó)NOx排放量已達(dá)到2000萬噸，成為世界第一大排放國(guó)。若不采取措施控制，預(yù)計(jì)到2020年，NOx排放量將達(dá)到3000萬噸，我國(guó)“十一五”期間削減二氧化硫10%的努力，也將因NOx排放量的顯著上升而全部抵消。目前，我國(guó)已將NOx作為約束性指標(biāo)納入“十二五”期間總量控制范疇。排放到大氣中的NOx主要有三個(gè)來源:電廠(約占46%)、汽車尾氣(約占49%)和煉油化工廠(約占5%)。
[0004]FCC工藝中，催化劑顆粒在催化裂化反應(yīng)區(qū)和催化劑再生區(qū)之間多次循環(huán)操作，在再生期間，催化劑顆粒上的來自裂化反應(yīng)的焦炭在高溫下通過空氣氧化除去，使催化劑的恢復(fù)活性，并在裂化反應(yīng)中再次利用。FCC煙氣中NOx主要來自催化劑上含氮焦炭的燃燒，因此所有處理含氮原料的FCC裝置都會(huì)存在NOx的排放問題。FCC煙氣中的NOx量一般占全廠NOx排放量的50%，是煉油廠最大的NOx排放源。FCC原料中氮含量一般在0.05%?0.35%，原料氮中約45%進(jìn)入液體產(chǎn)品，約10%進(jìn)入氣體產(chǎn)品，其余進(jìn)入焦炭中。焦炭中的氮約有10%?30%作為NO進(jìn)入煙氣，其余則被焦炭和CO還原為N2排放。
[0005]目前煙氣脫硝技術(shù)主要有:氣相反應(yīng)的SCR法(選擇性催化還原法)和SNCR法(選擇性非催化還原法)、液體吸收法、固體吸附法、高能電子活化氧化法等。
[0006]SCR法是在催化劑作用下，利用還原劑選擇性的與煙氣中的NOx反應(yīng)，生成無毒害作用的N2和H2O的技術(shù),其還原劑可以是氨氣、氨水或尿素,亦可選用CO或H2，還可選用小分子烷烴。SCR技術(shù)與其他技術(shù)相比，具有脫硝效率高，放熱量小，技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，是目前國(guó)內(nèi)外煙氣脫硝工程中應(yīng)用最多的技術(shù)。
[0007]SNCR法是在沒有催化劑的作用下，向900?1100°C的爐膛中噴入還原劑(一般使用氨、氨水或尿素)，還原劑迅速熱解為NH3，與煙氣中的NOx反應(yīng)生成N2和H2O,爐膛中有一定O2存在，噴入的還原劑選擇性的與NOx反應(yīng)，基本不與O2反應(yīng)。如果FCC裝置配備了 CO鍋爐，SNCR可以直接應(yīng)用。將氨注射到CO鍋爐的上游使得NH3與NOx在CO鍋爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)。此法中的NOjJA除范圍限制在40?60%。值得關(guān)注的是，如果FCC尾氣中的SOx含會(huì)高會(huì)導(dǎo)致硫酸銨沉積在CO鍋爐內(nèi)。
[0008]CN201524525U介紹了一種SCR煙氣脫硝裝置，它包括催化反應(yīng)器、氨/空氣混合器、氨噴射隔柵、空氣預(yù)熱器，其中催化反應(yīng)器的一端通過省煤器與鍋爐管接，另一端通過空氣預(yù)熱器與除塵器管接，所述氨/空氣混合器的一入口與稀釋風(fēng)機(jī)管接，所述氨/空氣混合器的另一入口順序管接有氨緩沖槽、氨蒸發(fā)器、液氨儲(chǔ)槽。該結(jié)構(gòu)的不足之處在于，反應(yīng)器內(nèi)部煙氣分布不均勻，影響脫硝效率，并產(chǎn)生氨逃逸；同時(shí)，催化反應(yīng)器置于鍋爐外部，占地面積大，設(shè)備投資高。
[0009]CN201454505U介紹了一種SCR脫硝反應(yīng)器，經(jīng)過除塵、脫硫后的煙氣在入口煙道處與氨氣充分混合，然后經(jīng)由反應(yīng)器入口進(jìn)入脫硝反應(yīng)器外殼內(nèi)，混合氣體通過催化劑床層，NOx與NH3在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到脫硝的目的。該結(jié)構(gòu)的不足之處在于，煙氣不經(jīng)過緩沖就直接進(jìn)入反應(yīng)器，導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)煙氣分布不均勻，影響脫硝效率，并產(chǎn)生氨逃逸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中煙氣脫硝效率低，煙氣和氨氣混合不均勻及脫硝設(shè)備占地大，投資高問題，提供了一種具有脫硝功能的CO鍋爐，能有效提高煙氣和氨氣混合均勻度，提高脫硝效率并防止氨逃逸，并節(jié)省設(shè)備投資。
[0011]本發(fā)明提供了一種具有脫硝功能的CO鍋爐，所述鍋爐包括煙道、燃燒室、蒸汽汽包、蒸發(fā)段和省煤器段，所述煙道包括第一豎直煙道、水平煙道和第二豎直煙道，所述水平煙道的兩端分別與第一豎直煙道和第二豎直煙道的上部連通，燃燒室設(shè)置于第一豎直煙道內(nèi)，蒸汽汽包設(shè)置于水平煙道內(nèi)，蒸發(fā)段和省煤器段設(shè)置于第二豎直煙道內(nèi)，其特征在于:所述具有脫硝功能的CO鍋爐還包括噴氨混合機(jī)構(gòu)和脫硝反應(yīng)器，所述噴氨混合機(jī)構(gòu)設(shè)置于第二豎直煙道內(nèi)，位于蒸發(fā)段的上方，所述脫硝反應(yīng)器設(shè)置于蒸發(fā)段和省煤器段之間。
[0012]本發(fā)明所述CO鍋爐中，所述脫硝反應(yīng)器由上至下依次設(shè)置有吊梁、蒸汽吹灰器、催化劑模塊和催化劑支撐梁。
[0013]本發(fā)明所述CO鍋爐中，所述蒸發(fā)段為多列管束交錯(cuò)布置的管式換熱器，其高度一般為3?5米，每列管束內(nèi)設(shè)有若干根平行的換熱管，相鄰換熱管間采用首尾相連的蛇形結(jié)構(gòu)布置，換熱管為帶翅片的圓管。
[0014]本發(fā)明所述CO鍋爐中，所述的噴氨混合機(jī)構(gòu)可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的結(jié)構(gòu)，例如可以采用噴氨格柵。本發(fā)明中，為了進(jìn)一步增加煙氣與氨氣的混合效果，推薦采用以下結(jié)構(gòu)的噴氨混合機(jī)構(gòu)。本發(fā)明所述CO鍋爐中，所述噴氨混合機(jī)構(gòu)包括噴氨總管、噴氨支管和噴氨元件，所述噴氨支管設(shè)置若干根，噴氨支管的一端與噴氨總管相連，另一端為封閉結(jié)構(gòu)；所述噴氨元件包括噴嘴，擴(kuò)散管和濺板，噴氨支管的下表面通過噴嘴與所述的噴氨元件相連。
[0015]本發(fā)明所述CO鍋爐中，所述噴氨元件包括噴嘴、擴(kuò)散管和濺板，所述擴(kuò)散管自上而下依次包括收縮段、喉管和擴(kuò)張段，噴嘴下端出口伸入擴(kuò)散管收縮段內(nèi)，所述濺板設(shè)置于擴(kuò)張段的下方。
[0016]本發(fā)明所述CO鍋爐中，所述噴嘴下端出口采用縮徑結(jié)構(gòu)。所述擴(kuò)散管收縮段的收縮角一般為10°?60°，優(yōu)選15°?30°。所述喉管的長(zhǎng)度一般為喉管直徑的I?4倍，優(yōu)選I?3倍。所述擴(kuò)張段的擴(kuò)張角為一般為7°?30°，優(yōu)選10°?20°。
[0017]本發(fā)明所述CO鍋爐中，所述濺板至少為兩層，板上設(shè)有篩孔，所述濺板開孔率為10%?60%，優(yōu)選30%?50%。所述濺板形狀可以為圓形或多邊形，優(yōu)選與擴(kuò)散管下端出口截面形狀一致。所述篩孔形狀可以為圓形或多邊形，優(yōu)選圓形，所述濺板上篩孔的孔徑一般為3?8mm，優(yōu)選孔徑4?6mm，可以采用正三角形排布或者正方形排布，相鄰濺板間篩孔交錯(cuò)排布。所述的噴嘴、擴(kuò)散管和濺板的軸線重合，濺板與擴(kuò)張段出口水平截面的距離一般為喉管長(zhǎng)度的30%?150%，優(yōu)選80%?120%。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述具有脫硝功能的CO鍋爐具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明所述具有脫硝功能的CO鍋爐，將現(xiàn)有技術(shù)中的CO鍋爐和FCC煙氣脫硝反應(yīng)器集成到一個(gè)鍋爐中來實(shí)現(xiàn)二者的功能，但二者并不是簡(jiǎn)單意義上的加和關(guān)系，而是彼此間有一定的促進(jìn)作用。本發(fā)明中，將脫硝反應(yīng)器與CO鍋爐設(shè)置成一體化結(jié)構(gòu)，借助CO鍋爐燃燒和取熱所形成的溫度場(chǎng)，在適宜SCR反應(yīng)的溫度點(diǎn)設(shè)置脫硝反應(yīng)器進(jìn)行SCR反應(yīng)，由于SCR反應(yīng)既不吸熱也不放熱，可以在不影響回收利用CO鍋爐煙氣余熱的情況下，更好的利用煙氣余熱，提高了熱量利用效率，而且脫硝反應(yīng)器設(shè)置在CO鍋爐內(nèi)，還節(jié)約了裝置占地空間，減少投資。
[0019]2、本發(fā)明所述具有脫硝功能的CO鍋爐，將噴氨混合機(jī)構(gòu)設(shè)置在蒸發(fā)段之前，一方面利用蒸發(fā)段換熱器上的翅片管形成擾流元件，增強(qiáng)氨氣與煙氣混合效果，另一方面所述蒸發(fā)段一般包括至少兩組換熱器，其沿第二煙道有8米左右的高度，為煙氣和氨氣提供了更大的混合空間，解決了原有脫硝裝置氨氣和煙氣混合距離短的問題。本發(fā)明所述具有脫硝功能的CO鍋爐能有效提高煙氣和氨氣混合均勻度，提高脫硝效率并防止氨逃逸，且無需設(shè)置混氨格柵，簡(jiǎn)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，節(jié)省設(shè)備投資。
[0020]3、本發(fā)明所述具有脫硝功能的CO鍋爐，脫硝反應(yīng)器與CO鍋爐形成一體化結(jié)構(gòu)，可以使脫硝反應(yīng)器內(nèi)部煙氣分布均勻，流態(tài)穩(wěn)定，并保證煙氣垂直流過催化劑孔道，防止對(duì)催化劑造成損傷，降低系統(tǒng)壓降，提高脫硝效率并防止氨逃逸。同時(shí)還能為省煤器段提供穩(wěn)定的層流流態(tài)，保證蒸發(fā)段和省煤器的熱效率。
[0021]4、本發(fā)明所述具有脫硝功能的CO鍋爐，采用高效噴氨混合機(jī)構(gòu)，其中所述濺板為三層，第一層濺板截面積大于擴(kuò)張段下端出口截面積，使混合氣體經(jīng)過濺板后形成實(shí)心錐分布域，并產(chǎn)生較大的分散域，增大混合氣體與未被吸入擴(kuò)散管的煙氣的再混合幾率，使煙氣與氨氣混合更加充分，保證整個(gè)反應(yīng)器截面范圍內(nèi)氨均勻分布，充分發(fā)揮催化劑性能，提高脫硝效率和防止氨逃逸，減少混合所需要的空間，節(jié)省投資。所述噴射氣體支管平行排列于煙道中，噴嘴沿?zé)煹澜孛婷芗贾?，使每個(gè)擴(kuò)散管抽吸區(qū)域重合，保證氣體的均勻分布。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明所述具有脫硝功能的CO鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明所述噴氨混合機(jī)構(gòu)主視圖。
[0024]圖3為本發(fā)明所述噴氨元件主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述具有脫硝功能的CO鍋爐作進(jìn)一步說明。
[0026]實(shí)施例1
由圖1所示，本發(fā)明提供了一種具有脫硝功能的CO鍋爐，所述鍋爐包括煙道1、燃燒室2、蒸汽汽包3、蒸發(fā)段5和省煤器段7，所述煙道包括第一豎直煙道8，水平煙道9和第二豎直煙道10，所述水平煙道9兩端分別與第一豎直煙道8和第二豎直煙道10的上部連通，燃燒室2設(shè)置于第一豎直煙道8內(nèi)，蒸汽汽包3設(shè)置于水平煙道9內(nèi)、蒸發(fā)段5和省煤器段7設(shè)置于第二豎直煙道10內(nèi)，其中，所述鍋爐還包括噴氨混合機(jī)構(gòu)4和脫硝反應(yīng)器6，所述噴氨混合機(jī)構(gòu)4設(shè)置于第二豎直煙道10內(nèi)、位于蒸發(fā)段5上方，脫硝反應(yīng)器6位于蒸發(fā)段5和省煤器段7之間。脫硝反應(yīng)器6包括吊梁11、蒸汽吹灰器12、催化劑模塊13和催化劑支撐梁14。
[0027]本發(fā)明提供的具有脫硝功能的CO鍋爐在使用時(shí)，首先通過脫硝反應(yīng)器6內(nèi)設(shè)置的吊梁11，將催化劑模塊13吊入脫硝反應(yīng)器6內(nèi)，置于催化劑支撐梁14上，完成催化劑模塊13的安裝。煙氣首先在燃燒室2中充分燃燒，除去煙氣中的CO，再通過CO鍋爐I的蒸汽汽包3進(jìn)行取熱；經(jīng)過蒸汽汽包取熱后的煙氣與通過噴氨混合機(jī)構(gòu)4噴入的氨氣進(jìn)行混合，經(jīng)過蒸發(fā)段中換熱器上的翅片管形成擾流元件，加強(qiáng)氨氣與煙氣混合效果，另一方面所述蒸發(fā)段沿第二煙道有8米左右的高度，為煙氣和氨氣提供了更大的混合空間，混合后的煙氣溫度在350°C左右，進(jìn)入脫硝反應(yīng)器6進(jìn)行還原反應(yīng)除去NOx ;經(jīng)脫硝處理后的煙氣進(jìn)入省煤器段7繼續(xù)取熱，完成全部熱量回收過程后，可直排大氣或進(jìn)入脫硫裝置。當(dāng)煙氣內(nèi)粉塵含量增多，堵塞催化劑孔道時(shí)，啟動(dòng)蒸汽吹灰器12進(jìn)行吹灰。
[0028]實(shí)施例2
本發(fā)明所述鍋爐中，所述噴氨混合機(jī)構(gòu)4包括噴氨總管15、噴氨支管16和噴氨元件17,所述噴氨支管16設(shè)置若干根,噴氨支管16的一端與噴氨總管15相連,另一端為封閉結(jié)構(gòu)；所述噴氨元件17包括噴嘴18，擴(kuò)散管19和濺板20，噴氨支管16的下表面通過噴嘴18與所述的噴氨元件17相連。所述擴(kuò)散管19自上而下依次包括收縮段21、喉管22和擴(kuò)張段23，噴嘴18下端出口伸入擴(kuò)散管收縮段21內(nèi)，所述濺板20設(shè)置于擴(kuò)張段23的下方。其中，收縮段收縮角為15°?30°，擴(kuò)張段擴(kuò)張角10°?20°，喉管長(zhǎng)度為喉管直徑的I?3倍，濺板與擴(kuò)張段出口水平截面的距離為喉管長(zhǎng)度的80%?120% ;所述濺板4為三層，且板上設(shè)有篩孔，第一層濺板截面積大于擴(kuò)張段7的下端出口截面積，其余兩層濺板截面積逐漸縮小，所述濺板開孔率為30%?50%，濺板上篩孔的孔徑為4?6mm，采用正三角形排布或者正方形排布，相鄰濺板間篩孔交錯(cuò)排布。
[0029]本發(fā)明所述噴氨混合機(jī)構(gòu)2在使用時(shí)，氨氣經(jīng)噴氨總管15進(jìn)入噴氨支管16，通過噴氨支管10上的噴嘴18噴入擴(kuò)散管收縮段21，并在收縮段21內(nèi)加速，形成負(fù)壓區(qū)，產(chǎn)生抽吸作用吸入收縮段21入口附近大部分煙氣，混合氣體穿過喉管22進(jìn)入擴(kuò)散管擴(kuò)張段23，并在擴(kuò)張段23中減速，實(shí)現(xiàn)兩種氣體的第一階段混合；混合氣體在濺板20處產(chǎn)生噴濺，利用濺板20對(duì)混合氣體流動(dòng)形成阻礙，使混合氣體經(jīng)過濺板20后形成實(shí)心錐分布域，增大混合氣體與未被吸入擴(kuò)散管19的煙氣的再混合幾率，并產(chǎn)生較大的分散域，實(shí)現(xiàn)混合氣體與未被吸入擴(kuò)散管19煙氣的第二階段混合，達(dá)到良好混合效果。
【權(quán)利要求】
1.一種具有脫硝功能的CO鍋爐，所述鍋爐包括煙道、燃燒室、蒸汽汽包、蒸發(fā)段和省煤器段，所述煙道包括第一豎直煙道、水平煙道和第二豎直煙道，所述水平煙道的兩端分別與第一豎直煙道和第二豎直煙道的上部連通，燃燒室設(shè)置于第一豎直煙道內(nèi)，蒸汽汽包設(shè)置于水平煙道內(nèi)，蒸發(fā)段和省煤器段設(shè)置于第二豎直煙道內(nèi)，其特征在于:所述具有脫硝功能的CO鍋爐還包括噴氨混合機(jī)構(gòu)和脫硝反應(yīng)器，所述噴氨混合機(jī)構(gòu)設(shè)置于第二豎直煙道內(nèi)，位于蒸發(fā)段的上方，所述脫硝反應(yīng)器設(shè)置于蒸發(fā)段和省煤器段之間。
2.按照權(quán)利要求1所述的CO鍋爐，其特征在于:所述脫硝反應(yīng)器由上至下依次設(shè)置有吊梁、蒸汽吹灰器、催化劑模塊和催化劑支撐梁。
3.按照權(quán)利要求1所述的CO鍋爐，其特征在于:所述噴氨混合機(jī)構(gòu)包括噴氨總管、噴氨支管和噴氨元件；所述噴氨支管設(shè)置若干根，噴氨支管的一端與噴氨總管相連，另一端為封閉結(jié)構(gòu)；所述噴氨元件包括噴嘴，擴(kuò)散管和濺板，噴氨支管的下表面通過噴嘴與所述的噴氨元件相連。
4.按照權(quán)利要求3所述的CO鍋爐，其特征在于:所述擴(kuò)散管自上而下依次包括收縮段、喉管和擴(kuò)張段，噴嘴下端出口伸入擴(kuò)散管收縮段內(nèi)，所述濺板設(shè)置于擴(kuò)張段的下方。
5.按照權(quán)利要求4所述的CO鍋爐，其特征在于:所述收縮段的收縮角為10°?60°，喉管長(zhǎng)度為喉管直徑的I?4倍，擴(kuò)張段擴(kuò)張角為7°?30°。
6.按照權(quán)利要求3所述的CO鍋爐，其特征在于:所述噴嘴、擴(kuò)散管和濺板的軸線重合。
7.按照權(quán)利要求3所述的CO鍋爐，其特征在于:所述濺板至少為兩層，濺板上設(shè)有篩孔，濺板開孔率為10%?60%。
8.按照權(quán)利要求3所述的CO鍋爐，其特征在于:所述濺板形狀為圓形多邊形。
9.按照權(quán)利要求3所述的CO鍋爐，其特征在于:所述篩孔形狀為圓形或多邊形，采用正三角形排布或者正方形排布，相鄰濺板間篩孔交錯(cuò)排布。
10.按照權(quán)利要求3所述的CO鍋爐，其特征在于:所述濺板與擴(kuò)張段出口水平截面的距離為喉管長(zhǎng)度的30%?150%。
【文檔編號(hào)】B01D53/56GK103776043SQ201210408291
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月24日
【發(fā)明者】彭德強(qiáng), 李欣, 齊慧敏, 劉志禹, 陳新, 王明星, 王巖 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院