一種應用于鍋爐燃燒劣質煤種的高效SCR煙氣脫硝系統技術方案

本發明專利技術涉及煙氣脫硝系統，公開了一種應用于鍋爐燃燒劣質煤種的高效SCR煙氣脫硝系統，包括布置在省煤器后的入口煙道（1）和依次設置在入口煙道（1）后的氨與煙氣混合單元、反應器（2），所述的反應器（2）內設有催化劑層（3），所述的氨與煙氣混合單元包括噴射還原劑的噴氨格柵（4）和旋風除塵分離裝置（5），所述的旋風除塵分離裝置（5）上設有出灰口（6），出灰口（6）處設置有輸灰裝置（7）。本發明專利技術的高效SCR煙氣脫硝系統，通過采用旋風除塵分離技術，既能除去煙氣中攜帶的大量粉塵，改善進入催化劑層前的煙氣條件，又能使氨與煙氣充分混合，增強催化還原反應的效果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種煙氣脫硝系統，尤其是SCR工藝的煙氣脫硝系統。
技術介紹
進入21世紀以來，我國環境形勢日益嚴峻，煙塵、二氧化硫和氮氧化物等主要污染物對大氣環境造成了極大危害。僅酸雨一項，其形成面積已超過國土面積的29%。隨著國家對環境重視的程度不斷提高，對于燃煤鍋爐排放的環保標準也日趨嚴格。2014年9月，國家發改委、環保部及能源局聯合印發《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014～2020年)》，要求到2020年現役燃煤機組改造后，大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值，即針對NOX的濃度要求降至50mg/Nm3。在這樣的外部條件下，單獨的SNCR（選擇性非催化還原技術）或其他配套工藝已無法滿足減排要求，SCR（選擇性催化還原技術）工藝的高效脫硝系統將是不可替代的趨勢。目前世界上流行的SCR工藝是利用氨對NOX的還原功能，在催化劑的作用下將NOX(主要是NO)還原為對大氣沒有太大影響的N2和水，其中還原劑為NH3。在整個工藝設計中，通常是先使氨蒸發，然后通過噴氨格柵噴入SCR反應器上游的煙氣中，然后和稀釋空氣或煙氣混合，在SCR反應器內NO通過以下反應被還原：2NO+4NH3+2O2→3N2+6H2O，6NO+4NH3→5N2+6H2O，NO2則通過以下反應被還原：2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O，6NO2+8NH3→7N2+12H2O。燃煤鍋爐煙氣的SCR脫硝工藝由于受限于商業催化劑的使用溫度，目前普遍采用的是高灰高塵的工藝布置。在這樣的設計布置下，煙氣中含有的飛灰及其攜帶的各類堿金屬氧化物等均全部通過催化劑和反應器，整個脫硝系統都是在“不干凈”的高塵煙氣中工作，對脫硝效率和催化劑造成極大影響。特別是隨著國家能源資源的長期消耗，燃用煤矸石等劣質煤已成為一項重要的燃料決策，鍋爐出口煙氣中含有的粉塵含量越來越高，成分也越來越復雜，如不能有效去除，將對SCR關鍵反應部件催化劑造成極大影響和破壞，從而使煙氣脫硝的效率下降，遏制了SCR煙氣脫硝工藝的高效應用。傳統的SCR脫硝工藝中，主要在進口上升煙道口處設置集料灰斗收塵，但實際效果差，且由于設計位置的選取問題，水平煙道中還存在大量積灰，且運行中無法進行清理，同時灰斗收集的灰分由于未及時排出，又被煙氣帶走進入反應器，對脫硝效率和催化劑壽命造成極大影響。催化劑安放在一個固定的反應器內，煙氣穿過反應器平行流經催化劑表面，催化劑單元通常垂直布置，煙氣自上向下流動，為去除堆積在催化劑表層的粉塵，傳統工藝在反應器內需大量設置蒸汽吹灰器和聲波吹灰器，而蒸汽吹灰器價格昂貴，配套的蒸汽系統投資費用較高，在耗費大量蒸汽能源的基礎上，實際效果卻不理想，二年左右催化劑就可能被飛灰堵塞無法運行，從而帶來脫硝效率的降低。同時，使用蒸汽吹灰器吹灰時對催化劑的結構表面將造成一定磨損，從而破壞催化劑活性結構，帶來運行成本的大幅提高。另外一個影響SCR煙氣脫硝效率的關鍵因素是還原劑能否與NOX充分混合，若混合充分則能確保還原劑與煙氣有足夠的接觸和反應時間，若混合不充分，將直接導致脫硝效率降低。因此傳統工藝中常采用各類混合器或增加噴入點與反應器入口的煙道距離來提高混合效果。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種應用于鍋爐燃燒劣質煤種的高效SCR煙氣脫硝系統，通過采用防積灰裝置、旋風除塵分離器以及旋流板裝置等組合，達到既能除去燃燒劣質煤的煙氣中攜帶的大量粉塵，改善進入催化劑層前的煙氣條件，又能使氨與煙氣達到充分混合，增加氨與煙氣反應的距離，從而極大地提高催化還原反應的效果。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種應用于鍋爐燃燒劣質煤種的高效SCR煙氣脫硝系統，包括布置在省煤器后的入口煙道和依次設置在入口煙道后的氨與煙氣混合單元、反應器，所述的反應器內設有催化劑層，所述的氨與煙氣混合單元包括噴射還原劑的噴氨格柵和旋風除塵分離裝置，所述的旋風除塵分離裝置上設有出灰口，出灰口處設置有輸灰裝置。旋風除塵分離裝置可通過旋風分離的原理除去煙氣中攜帶的大量粉塵，改善進入催化劑層前的煙氣條件，以提高反應效率和催化劑使用壽命。所述的噴氨格柵設置在旋風除塵分離裝置進煙口之前的直段煙道上，一方面可利用旋風除塵分離裝置內煙氣的紊流使煙氣與還原劑氨充分混合，提升其湍流程度；另一方面還增加了氨與煙氣混合的混合距離，以提高混合效果，從而有效提高脫硝的反應效率。所述的氨與煙氣混合單元還包括設置在旋風除塵分離裝置出煙口之后的旋流板裝置。所述旋風除塵分離裝置由兩個以上旋風分離器有機結合組成，各旋風分離器的出煙口與旋流板裝置之間還設有變徑匯合煙道。旋風分離器能靠氣流切向引入造成的旋轉運動，使具有較大慣性離心力的固體顆粒甩向外壁面而分離開。設置時，各旋風分離器流出的煙氣均通過一變徑匯合煙道后匯總到一起，再流經旋流板裝置。所述旋流板裝置的底側還設有第一卸灰裝置。上述的旋流板裝置均布設置在旋風分離器的出煙口側，其首先可對旋風分離器未處理掉的煙塵進行進一步的阻擋和分離，以提高除塵效果，阻擋下的煙塵則會落入到所述的第一卸灰裝置內；其次還可對經各旋風分離器匯總后的煙氣有良好的再分布作用，有效促進煙氣與還原劑氨的再混合，從而提高脫硝效率。所述煙氣混合單元與反應器的催化劑層之間的煙道內依次設有導流裝置和整流裝置，所述導流裝置設置在煙道的轉角處，所述整流裝置設置在反應器的進煙口處。導流裝置和整流裝置能對湍流的煙氣和氨進行整流后平行流經催化劑層。所述的反應器內對應催化劑層還設有聲波吹灰器。聲波吹灰器通過高強聲波對累積在催化劑層上的積灰進行加速度剝離和振動破碎作用，使積灰松動而落下，避免殘留灰對催化反應造成影響，降低脫硝效率。另外，聲波吹灰器也較蒸汽吹灰器價格低廉。所述的入口煙道內，在下降煙道與橫向煙道的轉角處設有防積灰裝置，防積灰裝置下方設有第二卸灰裝置，第二卸灰裝置旁設有擋灰裝置。所述的防積灰裝置可防止大顆粒煙塵在煙道死角沉積，避免擾亂煙氣流場，影響脫硝效率，所述的擋灰裝置可擋住一部分未經防積灰裝置處理的煙塵，使其落入第二卸灰裝置，另外也可在第二卸灰裝置旁設置一阻灰區，以防止第二卸灰裝置內已沉積的灰再次被煙氣帶到下游。防積灰裝置設置于下降煙道與橫向煙道的轉角處，較現有設置于上升煙道處能更好的避免煙道死角處的積灰。所述的第一卸灰裝置和第二卸灰裝置均為斗狀，并采用自動卸灰結構，所述的輸灰裝置采用組合式的定期自動氣力輸灰結構。自動卸灰能避免由于采用手動卸灰裝置時，人工操作疏忽而使灰斗裝灰過多，導致收集的粉塵再次被煙氣帶入到下游，而引起二次污染使除灰效果變差的現象。本專利技術的煙氣脫硝系統中，還原劑氨噴入煙氣中后，經過旋風分離器的混合，可有效提高氨與煙氣的混合效果，同時，旋風原理使煙氣流經的路程變長，即增加了混合的距離；煙氣經過旋風分離器后，進入旋流板裝置，形成更大的湍流，經流場的旋流再次進行混合，煙氣與氨產生進一步的碰撞、混合；最后再經導流裝置和整流裝置進行最后的混合整流后送入催化劑層進行反應。本專利技術的有益效果是：本系統對煙氣的除塵和煙氣與氨的混合效本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種應用于鍋爐燃燒劣質煤種的高效SCR煙氣脫硝系統，包括布置在省煤器后的入口煙道（1）和依次設置在入口煙道（1）后的氨與煙氣混合單元、反應器（2），所述的反應器（2）內設有催化劑層（3），其特征在于：所述的氨與煙氣混合單元包括噴射還原劑的噴氨格柵（4）和旋風除塵分離裝置（5），所述的旋風除塵分離裝置（5）上設有出灰口（6），出灰口（6）處設置有輸灰裝置（7）。

【技術特征摘要】
1.一種應用于鍋爐燃燒劣質煤種的高效SCR煙氣脫硝系統，包括布置在省煤器后的入口煙道（1）和依次設置在入口煙道（1）后的氨與煙氣混合單元、反應器（2），所述的反應器（2）內設有催化劑層（3），其特征在于：所述的氨與煙氣混合單元包括噴射還原劑的噴氨格柵（4）和旋風除塵分離裝置（5），所述的旋風除塵分離裝置（5）上設有出灰口（6），出灰口（6）處設置有輸灰裝置（7）。
2.根據權利要求1所述的一種應用于鍋爐燃燒劣質煤種的高效SCR煙氣脫硝系統，其特征在于：所述的噴氨格柵（4）設置在旋風除塵分離裝置（5）進煙口之前的直段煙道上。
3.根據權利要求1所述的一種應用于鍋爐燃燒劣質煤種的高效SCR煙氣脫硝系統，其特征在于：所述的氨與煙氣混合單元還包括設置在旋風除塵分離裝置（5）出煙口之后的旋流板裝置（8）。
4.根據權利要求3所述的一種應用于鍋爐燃燒劣質煤種的高效SCR煙氣脫硝系統，其特征在于：所述旋風除塵分離裝置（5）由兩個以上旋風分離器（11）有機結合組成，各旋風分離器（11）的出煙口與旋流板裝...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊波，古志中，羅啟貴，楊賢友，聶海波，蒲龍映，張宇斌，鄧俊，敬玲梅，鄧攀，余珂瑩，
申請(專利權)人：四川君和環保股份有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51