本發(fā)明屬于電站環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及燃煤鍋爐排放污染物控制方法及其裝置，具體涉及一種實現(xiàn)scr煙氣脫硝多級噴氨的裝置及煙氣脫硝方法。

背景技術(shù)：

燃煤電站鍋爐煙氣中的nox主要成分是no和no2，其中no約占90％，no2生成量根據(jù)燃燒條件不同約占總排放nox的5％～10％，其余成分主要是n2o。我國氮氧化物排放總量中70％來自于煤炭的直接燃燒，而電力行業(yè)又是我國的燃煤大戶，因此開展大氣環(huán)境nox控制和治理工作刻不容緩，燃煤電廠的nox控制是重中之重。2010年1月，中國國家環(huán)保部制訂了《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》(環(huán)發(fā)[2010]10號2010-01-27實施)，明確規(guī)定了nox控制技術(shù)的選擇原則，規(guī)定低氮燃燒技術(shù)是燃煤電廠氮氧化物控制的首選，已經(jīng)采用低氮燃燒技術(shù)的鍋爐，如果氮氧化物排放濃度仍達不到排放要求，則應(yīng)考慮建設(shè)煙氣脫硝設(shè)備。

目前，應(yīng)用在燃煤鍋爐上的煙氣脫硝方法主要有選擇性催化還原selectivecatalyticreduction(scr)法和選擇性非催化還原selectivenon-catalyticreduction(sncr)法以及兩者結(jié)合的耦合脫硝方法(sncr-scr)。scr脫硝按照反應(yīng)器安裝位置的不同可以分為高飛灰(high－dust)布置和低飛灰(low－dust)布置兩種方式。高飛灰布置方式是將scr反應(yīng)器布置在省煤器和空預(yù)器之間，未經(jīng)過除塵。這里煙氣溫度為300～400℃，處于絕大多數(shù)催化劑高活性區(qū)間，不需要對煙氣再加熱，因此火電廠大多數(shù)采取高飛灰布置方式。在歐洲和日本有超過300套scr裝置，美國也將scr技術(shù)作為電廠煙氣脫硝的主要技術(shù)，近年來我國也大量開始采取scr技術(shù)脫除nox，尤其是300mw以上大型機組，基本上都選用scr脫硝技術(shù)。scr脫硝技術(shù)在實際工程應(yīng)用過程中，如何保證噴入反應(yīng)器中氨的分布均勻性以及如何增強氨氣和煙氣的混合程度是一個急需深入研究的問題。氨分布不均勻會產(chǎn)生很多問題，比如氨逃逸過大增加空預(yù)器堵塞的風險，氨分布不均勻造成脫硝效率低，還原劑浪費等問題。

公布號為cn106166444a的發(fā)明專利公開了一種分級噴氨煙氣脫硝裝置及方法，該發(fā)明的目的是在省煤器出口布置一層噴氨系統(tǒng)，配合之后的噴氨系統(tǒng)形成分級噴氨，分階段將nox脫除，該發(fā)明采用的第一級脫硝裝置包括第一層催化劑層及第一級噴氨格柵，第一級催化劑層設(shè)置于第一層噴氨格柵之后；第二級脫硝裝置設(shè)置于第一級脫硝裝置之后，與第一級脫硝裝置連通，包括第二級催化劑層及第二級噴氨格柵，第二級催化劑層設(shè)置于第二級噴氨格柵之后。該專利第一級噴氨系統(tǒng)要求在省煤器出口灰斗上游豎直煙道安裝催化劑，第二級噴氨格柵位于scr反應(yīng)器豎直煙道，該方法解決不了還原劑在反應(yīng)器深度前后方向的濃度差問題。公布號為cn106178949a的發(fā)明專利公開了一種分級混合高效scr脫硝裝置，該發(fā)明在scr第一層催化劑與第二層催化劑之間安裝第二級混合器，配合噴氨格柵上方的第一級混合器形成分級混合。噴氨格柵依然位于scr反應(yīng)器豎直煙道，第二級混合器只是被動對煙氣和還原劑通過整流作用增加氨和煙氣混合均勻性，不能解決還原劑在反應(yīng)器深度前后方向的濃度偏差的問題?，F(xiàn)有技術(shù)給出的scr脫硝方法或者噴氨方法都是研究還原劑氨在反應(yīng)器水平方向的分布均勻性問題，未能提出有效解決還原劑氨在反應(yīng)器深度前后方向的濃度偏差的問題。

綜上分析可知，針對還原劑氨在scr脫硝反應(yīng)器深度前后方向的濃度偏差的問題，現(xiàn)有的一些解決措施和方法均存在一定的局限性，在應(yīng)用過程中無法根本上解決該問題。如何在不增加還原劑用量的基礎(chǔ)上，有效解決還原劑在反應(yīng)器深度前后方向的濃度偏差的問題，提高還原劑分布均勻性是實現(xiàn)提高scr脫硝效率，降低氨逃逸率的基本原則。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明第一目的在于提供一種能有效解決還原劑氨在scr脫硝反應(yīng)器深度前后方向濃度偏差的問題；本發(fā)明第二目的在于提供一種采用該scr脫硝反應(yīng)器對煙氣進行脫硝的方法。

上述目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種分級噴氨scr煙氣脫硝反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體按煙氣流動方向依次包括第一豎直段、水平連接段和第二豎直段，第一豎直段之前設(shè)有煙氣入口管道，第二豎直段內(nèi)設(shè)有多層水平布置的催化劑，第二豎直段之后設(shè)有煙氣出口管道，第一豎直段內(nèi)設(shè)有第一級混合均布系統(tǒng)，第二豎直段內(nèi)設(shè)有第二級混合均布系統(tǒng)；所述第一級混合均布系統(tǒng)包括渦流混合器和多個噴嘴正對該渦流混合器駐渦區(qū)的噴氨管；所述第二級混合均布系統(tǒng)設(shè)于催化劑上方，包括多個平齊、相對布置在第二豎直段前壁和后壁上的高壓噴槍，高壓噴槍采用圓錐形多孔噴嘴。采用分級噴氨的方式，尤其是在scr脫硝反應(yīng)器第一層催化劑上方反應(yīng)器前后壁布置補氨噴槍可以有效解決氨在反應(yīng)器深度前后方向的濃度偏差的問題。

優(yōu)選地，布置在第二豎直段前壁和后壁上的高壓噴槍的射程為1.5-2m。還原劑氨在反應(yīng)器深度前后方向的濃度偏差區(qū)域主要集中在距離反應(yīng)器前后壁0.5-1.5m深度方向，需要保證在距離催化劑僅有2-3米位置噴入射程為1.5-2m的還原劑，保證還原劑與煙氣混合。第二級混合均布系統(tǒng)通過高壓噴槍將稀釋后的氨氣射入反應(yīng)器，射程為1.5-2m，水平方向覆蓋約1.5-2.5米，通過噴氨射流形成穿透力與煙氣充分均勻混合。

優(yōu)選地，每個噴氨管和每個高壓噴槍分別對應(yīng)連通一根輸氨支管，各輸氨支管連通至同一氨源。如何在不增加還原劑用量的基礎(chǔ)上，有效解決還原劑在反應(yīng)器深度前后方向的濃度偏差的問題，提高還原劑分布均勻性是實現(xiàn)提高scr脫硝效率，降低氨逃逸率的基本原則。本發(fā)明僅通過改變還原劑氨在兩級噴氨系統(tǒng)間的分配即可實現(xiàn)噴氨均勻，不增加還原劑用量，最終提高了本發(fā)明煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率，減小氨逃逸率。

優(yōu)選地，每根輸氨支管按氨氣流動方向依次設(shè)有閥前壓力表、截止閥、調(diào)節(jié)閥和閥后壓力表。運行過程中，輸氨支管容易出現(xiàn)堵塞，目前工程應(yīng)用中缺乏直觀有效在設(shè)備運行中判斷輸氨支管堵塞問題。在每根輸氨支管上設(shè)置手動調(diào)節(jié)閥和截止閥各一個，閥門前、后加裝壓力表，可通過輸氨支管上閥前壓力表和閥后壓力表判斷對應(yīng)噴氨管道是否堵塞。而且，第一級混合均布系統(tǒng)的噴氨管在注入渦流混合器前設(shè)置調(diào)節(jié)閥，在系統(tǒng)投運時可根據(jù)煙道進出口檢測出的nox濃度來調(diào)節(jié)氨的分配量，調(diào)節(jié)結(jié)束后可基本不再調(diào)整。第二級混合均布系統(tǒng)的噴槍輸氨支管設(shè)置調(diào)節(jié)閥和截止閥各一個，閥門前后裝有壓力表，可以根據(jù)測試情況選擇是否啟用第二級混合均布系統(tǒng)，也可根據(jù)情況調(diào)整第二級混合均布系統(tǒng)的補氨量。

優(yōu)選地，所述第一級混合均布系統(tǒng)設(shè)有四個噴氨管。

優(yōu)選地，所述第二級混合均布系統(tǒng)設(shè)有六個高壓噴槍，前壁和后壁各三個。

優(yōu)選地，所述第一豎直段和水平連接段連接的拐角處設(shè)有轉(zhuǎn)角導(dǎo)流板。

優(yōu)選地，第一豎直段之前設(shè)有水平的煙氣入口管道，第一豎直段和水平煙氣入口管道連接的拐角處設(shè)有轉(zhuǎn)角導(dǎo)流板。

優(yōu)選地，第二豎直段內(nèi)設(shè)有三層水平布置的催化劑。

一種采用上述脫硝反應(yīng)器對煙氣進行脫硝的方法：采用高塵布置方式，將脫硝反應(yīng)器布置在省煤器之后、空氣預(yù)熱器之前，從省煤器出來的煙氣進入脫硝反應(yīng)器的煙氣入口管道，之后煙氣進入脫硝反應(yīng)器第一豎直段，拉升后經(jīng)水平連接段轉(zhuǎn)向進入第二豎直段，煙氣中的nox和噴入的氨經(jīng)多層催化劑催化反應(yīng)生成氮氣和水，反應(yīng)后的凈煙氣通過脫硝反應(yīng)器的煙氣出口管道進入空氣預(yù)熱器。

第二級混合均布系統(tǒng)布置在scr脫硝反應(yīng)器第一層催化劑上方反應(yīng)器前后壁，采用射流混合技術(shù)，通過高壓噴槍將稀釋后的氨氣射入反應(yīng)器，噴入的氨氣和煙氣進一步混合，配合第一級混合均布系統(tǒng)的渦流混合技術(shù)，實現(xiàn)煙氣和氨氣的充分均勻混合。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明脫硝反應(yīng)器采用分級噴氨的方式，尤其是在scr脫硝反應(yīng)器第一層催化劑上方反應(yīng)器前后壁布置補氨噴槍可以有效解決氨在反應(yīng)器深度前后方向的濃度偏差的問題；

2、本發(fā)明第一級和第二級混合均布系統(tǒng)均連通至同一氨源(氨-空氣混合氣體)，不改變原還原劑供應(yīng)系統(tǒng)，可應(yīng)用在尿素熱解制氨或液氨作為還原劑的脫硝系統(tǒng)；而且，本發(fā)明僅通過改變還原劑氨在兩級噴氨系統(tǒng)間的分配即可實現(xiàn)噴氨均勻，不增加還原劑用量，最終提高了本發(fā)明煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率，減小氨逃逸率；

3、本發(fā)明增加的第二級混合均布系統(tǒng)布置在反應(yīng)器前后壁上，這里結(jié)構(gòu)簡單，不會對鍋爐正常運行造成安全方面影響，改造周期短，易于在現(xiàn)有常規(guī)scr脫硝工程的基礎(chǔ)上改造成本發(fā)明所述的煙氣脫硝系統(tǒng)；

4、本發(fā)明煙氣脫硝反應(yīng)器和方法的scr脫硝率高，催化劑入口煙氣和還原劑分布均勻性高于傳統(tǒng)scr脫硝系統(tǒng)，適用于大中型電站鍋爐scr脫硝系統(tǒng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中b是a的左視圖；

圖2是輸氨支管結(jié)構(gòu)示意圖及與第一、第二級混合均布系統(tǒng)的連接關(guān)系圖；

其中，1為反應(yīng)器本體，2為第一豎直段，3為水平連接段，4為第二豎直段，5為煙氣入口管道，6為煙氣出口管道，7為催化劑，8為轉(zhuǎn)角導(dǎo)流板，9為渦流混合器，10為噴氨管，11為高壓噴槍，12為輸氨支管，13為閥前壓力表，14為截止閥，15為調(diào)節(jié)閥，16為閥后壓力表，17為轉(zhuǎn)角導(dǎo)流板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖具體介紹本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1和2所示的一種分級噴氨scr煙氣脫硝反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體1，反應(yīng)器本體1按煙氣流動方向依次包括第一豎直段2、水平連接段3和第二豎直段4，第一豎直段2之前設(shè)有水平的煙氣入口管道5，第二豎直段4內(nèi)設(shè)有三層水平布置的催化劑7，第二豎直段4之后設(shè)有煙氣出口管道6，第一豎直段2內(nèi)設(shè)有第一級混合均布系統(tǒng)，第二豎直段4內(nèi)設(shè)有第二級混合均布系統(tǒng)。第一豎直段2和水平連接段3連接的拐角處設(shè)有轉(zhuǎn)角導(dǎo)流板17，第一豎直段2和水平煙氣入口管道5連接的拐角處設(shè)有轉(zhuǎn)角導(dǎo)流板8。第一級混合均布系統(tǒng)包括渦流混合器9和四個噴嘴正對該渦流混合器駐渦區(qū)的噴氨管10。第二級混合均布系統(tǒng)設(shè)于催化劑7上方，包括六個平齊、相對布置在第二豎直段4前壁和后壁上的高壓噴槍11，前壁和后壁各三個，高壓噴槍11采用圓錐形多孔噴嘴，射程為1.5-2m。每個噴氨管10和每個高壓噴槍11分別對應(yīng)連通一根輸氨支管12，各輸氨支管12連通至同一氨源。每根輸氨支管12按氨氣流動方向依次設(shè)有閥前壓力表13、截止閥14、調(diào)節(jié)閥15和閥后壓力表16。采用分級噴氨的方式，尤其是在scr脫硝反應(yīng)器第一層催化劑上方反應(yīng)器前后壁布置補氨噴槍可以有效解決氨在反應(yīng)器深度方向前后壁的濃度偏差的問題。還原劑氨在反應(yīng)器深度前后方向的濃度偏差區(qū)域主要集中在距離反應(yīng)器前后壁0.5-1.5m深度方向，需要保證在距離催化劑僅有2-3米位置噴入射程為1.5-2m的還原劑，保證還原劑與煙氣混合。第二級混合均布系統(tǒng)通過高壓噴槍將稀釋后的氨氣射入反應(yīng)器，射程為1.5-2m，水平方向覆蓋約1.5-2.5米，通過噴氨射流形成穿透力與煙氣充分均勻混合。如何在不增加還原劑用量的基礎(chǔ)上，有效解決還原劑在反應(yīng)器深度前后方向的濃度偏差的問題，提高還原劑分布均勻性是實現(xiàn)提高scr脫硝效率，降低氨逃逸率的基本原則。本發(fā)明僅通過改變還原劑氨在兩級噴氨系統(tǒng)間的分配即可實現(xiàn)噴氨均勻，不增加還原劑用量，最終提高了本發(fā)明煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率，減小氨逃逸率。

運行過程中，輸氨支管容易出現(xiàn)堵塞，目前工程應(yīng)用中缺乏直觀有效在設(shè)備運行中判斷輸氨支管堵塞問題。在每根輸氨支管上設(shè)置手動調(diào)節(jié)閥和截止閥各一個，閥門前、后加裝壓力表，可通過輸氨支管上閥前壓力表和閥后壓力表判斷對應(yīng)噴氨管道是否堵塞。而且，第一級混合均布系統(tǒng)的噴氨管在注入渦流混合器前設(shè)置調(diào)節(jié)閥，在系統(tǒng)投運時可根據(jù)煙道進出口檢測出的nox濃度來調(diào)節(jié)氨的分配量，調(diào)節(jié)結(jié)束后可基本不再調(diào)整。第二級混合均布系統(tǒng)的噴槍輸氨支管設(shè)置調(diào)節(jié)閥和截止閥各一個，閥門前后裝有壓力表，可以根據(jù)測試情況選擇是否啟用第二級混合均布系統(tǒng)，也可根據(jù)情況調(diào)整第二級混合均布系統(tǒng)的補氨量。

一種采用上述脫硝反應(yīng)器對煙氣進行脫硝的方法：采用高塵布置方式，將脫硝反應(yīng)器布置在省煤器之后、空氣預(yù)熱器之前，從省煤器出來的煙氣進入脫硝反應(yīng)器的煙氣入口管道，之后煙氣進入脫硝反應(yīng)器第一豎直段，拉升后經(jīng)水平連接段轉(zhuǎn)向進入第二豎直段，煙氣中的nox和噴入的氨經(jīng)多層催化劑催化反應(yīng)生成氮氣和水，反應(yīng)后的凈煙氣通過脫硝反應(yīng)器的煙氣出口管道進入空氣預(yù)熱器。

第二級混合均布系統(tǒng)布置在scr脫硝反應(yīng)器第一層催化劑上方反應(yīng)器前后壁，采用射流混合技術(shù)，通過高壓噴槍將稀釋后的氨氣射入反應(yīng)器，噴入的氨氣和煙氣進一步混合，配合第一級混合均布系統(tǒng)的渦流混合技術(shù)，實現(xiàn)煙氣和氨氣的充分均勻混合。

工作原理：

煙氣脫硝過程中，進入scr脫硝反應(yīng)器中煙氣在scr反應(yīng)器第一豎直段內(nèi)跟來自第一級混合均布系統(tǒng)中的氨氣進行第一級混合，混合效果可以通過在scr反應(yīng)器煙氣出口管道水平方向的測點測出水平方向混合不均勻度，通過輸氨支管上調(diào)節(jié)閥調(diào)整，第一級混合均布系統(tǒng)中四個噴氨管對應(yīng)輸氨支管上的截止閥保持全開狀態(tài)，通過輸氨支管上閥前壓力表和閥后壓力表可判斷對應(yīng)噴氨管道是否堵塞。第一級混合均布系統(tǒng)位于scr反應(yīng)器第一豎直段煙道，這里噴入的氨在進入催化劑層時與煙氣一起在煙道中轉(zhuǎn)向，靠近轉(zhuǎn)角處煙氣流速低，這樣就容易在轉(zhuǎn)角處積灰，對煙氣流動形成擾動；又因為在煙氣轉(zhuǎn)向時離心力的作用，使得更多的煙氣和還原劑氨被甩到反應(yīng)器外側(cè)煙道，二者共同作用導(dǎo)致進入scr反應(yīng)器中的nox和氨分布不均勻，導(dǎo)致nox和氨出現(xiàn)濃度分布偏差。因此，當氣流到scr催化劑入口時，噴入的還原劑氨不僅會存在反應(yīng)器寬度左右方向的濃度偏差，還會存在反應(yīng)器深度前后方向的濃度偏差。通過在scr反應(yīng)器出口煙道測點進行深度方向nox和氨濃度測量可以測出水平方向混合不均勻度，根據(jù)測量結(jié)果啟用第二級混合均布系統(tǒng)中補氨噴槍。調(diào)整前將所有第二級混合均布系統(tǒng)中補氨噴槍截止閥和調(diào)節(jié)閥全關(guān)，根據(jù)第一級混合均布系統(tǒng)啟用后scr反應(yīng)器出口煙道測點進行深度方向nox和氨濃度測量結(jié)果，選擇性打開第二級混合均布系統(tǒng)中補氨噴槍，開啟選用噴槍輸氨支管上截止閥，根據(jù)測試數(shù)據(jù)調(diào)整輸氨支管上調(diào)節(jié)閥，保證進入催化劑的煙氣中nox和氨混合均勻。相比單級噴氨scr脫硝系統(tǒng)，本發(fā)明scr反應(yīng)器出口煙氣nox相對標準濃度偏差系數(shù)可減少15％以上，脫硝效率提高10％以上，氨逃逸絕對濃度和分布不均勻度均顯著下降(氨逃逸接近零，可以忽略，極大保護了空氣預(yù)熱器，也提高了還原劑利用率)，本發(fā)明僅通過改變還原劑氨在兩級噴氨系統(tǒng)間的分配即可實現(xiàn)噴氨均勻，不增加還原劑用量，有效解決還原劑在反應(yīng)器深度前后方向的濃度偏差的問題，解決氨逃逸。

綜上可以看出：1、本發(fā)明脫硝反應(yīng)器采用分級噴氨的方式，尤其是在scr脫硝反應(yīng)器第一層催化劑上方反應(yīng)器前后壁布置補氨噴槍可以有效解決氨在反應(yīng)器深度前后方向的濃度偏差的問題；2、本發(fā)明第一級和第二級混合均布系統(tǒng)均連通至同一氨源(氨-空氣混合氣體)，不改變原還原劑供應(yīng)系統(tǒng)，可應(yīng)用在尿素熱解制氨或液氨作為還原劑的脫硝系統(tǒng)；而且，本發(fā)明僅通過改變還原劑氨在兩級噴氨系統(tǒng)間的分配即可實現(xiàn)噴氨均勻，不增加還原劑用量，最終提高了本發(fā)明煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率，減小氨逃逸率；3、本發(fā)明增加的第二級混合均布系統(tǒng)布置在反應(yīng)器前后壁上，這里結(jié)構(gòu)簡單，不會對鍋爐正常運行造成安全方面影響，改造周期短，易于在現(xiàn)有常規(guī)scr脫硝工程的基礎(chǔ)上改造成本發(fā)明所述的煙氣脫硝系統(tǒng)；4、本發(fā)明煙氣脫硝反應(yīng)器和方法的scr脫硝率高，催化劑入口煙氣和還原劑分布均勻性高于傳統(tǒng)scr脫硝系統(tǒng)，適用于大中型電站鍋爐scr脫硝系統(tǒng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

上述實施例的作用僅在于說明本發(fā)明的實質(zhì)性內(nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明的保護范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和保護范圍。