本發(fā)明屬于煙氣脫硝裝置和煤粉鍋爐運行領(lǐng)域，具體涉及一種SCR脫硝系統(tǒng)及其運行方法。

背景技術(shù)：

選擇性催化還原法(SCR)是目前研究和應(yīng)用最為廣泛的一種脫硝技術(shù)，其原理為煙氣中的NO_x在催化劑的作用下，以NH₃作為還原劑，“有選擇性”地與NH₃反應(yīng)并生成無毒無污染的N₂和H₂O。目前在煤粉鍋爐環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域中主要采用SCR系統(tǒng)脫除鍋爐煙氣中的NO_x。

影響SCR脫硝效果的因素主要為：脫硝反應(yīng)溫度、催化劑活性、煙氣流場分布以及還原劑(NH₃)與NO_X的混合效果?，F(xiàn)投運的SCR脫硝裝置普遍存在不同程度的催化劑中毒、堵塞導(dǎo)致脫硝效率低、耗氨量大和氨逃逸超標(biāo)等的技術(shù)缺陷，尤其是氨逃逸超標(biāo)的情況已成為普遍現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了SCR裝置和鍋爐機組的安全穩(wěn)定運行。當(dāng)前環(huán)保要求日益嚴(yán)格，特別是東部沿海地區(qū)新上發(fā)電項目普遍要求煙氣污染物排放達(dá)到超凈排放要求(其中NO_x排放要求在50mg/Nm³以內(nèi))。

通常情況下，為適應(yīng)超凈排放要求，增加設(shè)置一層催化劑，但是因為流場不均、入口氮氧化物濃度不均、混合效果差等引起的局部氨氮摩爾比失調(diào)，當(dāng)局部氨濃度過高，所有NO_x已經(jīng)全部還原時，則會出現(xiàn)局部區(qū)域NH₃大幅超標(biāo)，從而導(dǎo)致空預(yù)器積灰腐蝕等問題的出現(xiàn)。針對上述問題，目前多采用調(diào)整煙道導(dǎo)流板或調(diào)整噴氨格柵等方法對SCR系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以改善SCR出口NO_X和NH₃分布不均的問題。然而，該方法存在諸多缺點，例如：在實際運行過程中，煙道中煙氣流動本身是多變的，且煙道導(dǎo)流板受煙道長度、位置局限等影響，對煙氣流場分布調(diào)整效果作用有限，特別是對于現(xiàn)在大型的鍋爐機組，煙道斷面尺寸非常大，無法真正實現(xiàn)速度場和濃度場均勻；無論是導(dǎo)流板還是其它常規(guī)混合器，氨噴入后與煙氣混合只能是常規(guī)靜態(tài)混合，混合的范圍也是在一定的局部范圍內(nèi)混合，無法實現(xiàn)整個煙道內(nèi)氨氮摩爾比均勻，當(dāng)要求低高的NO_X排放濃度時，必定會出現(xiàn)局部NH₃注入量過多，逃逸超標(biāo)；而且，噴氨格柵調(diào)整的手段單一，僅僅通過測量SCR出口NO_X的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)作用有限，而且對機組負(fù)荷、燃燒調(diào)整等變化的適應(yīng)性不佳，只適用于單一的負(fù)荷和燃燒運行條件，當(dāng)負(fù)荷變化后需要重新進(jìn)行噴氨格柵調(diào)整；無法改善催化劑的局部浪費和催化劑的磨損和積灰問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種SCR脫硝系統(tǒng)及其運行方法，該系統(tǒng)能夠節(jié)能、高效地改善SCR反應(yīng)器運行，改善NO_X和NH₃的混合效果，有效促進(jìn)鍋爐煙氣污染物排放達(dá)標(biāo)，實現(xiàn)綠色環(huán)保的目標(biāo)。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種SCR脫硝系統(tǒng)，包括噴氨格柵、旋風(fēng)式煙氣混合器和雙向換熱閥；

所述噴氨格柵設(shè)置于所述旋風(fēng)式煙氣混合器的入口前；

所述旋風(fēng)式煙氣混合器設(shè)置在尾部煙道，與鍋爐爐膛相通；

所述旋風(fēng)式煙氣混合器的上部出口連接SCR反應(yīng)器的入口煙氣流道；

所述旋風(fēng)式煙氣混合器的下部出口通過管道連接所述雙向換熱閥。

優(yōu)選的，所述噴氨格柵包括氨氣噴嘴和噴氨管路支管；所述氨氣噴嘴設(shè)置在所述噴氨管路支管上，所述噴氨管路支管設(shè)置于旋風(fēng)混合器的入口前。

優(yōu)選的，所述噴氨格柵與所述旋風(fēng)式煙氣混合器的入口之間具有間隔，位于所述噴氨格柵最底部的噴氨管路支管距離所述旋風(fēng)式煙氣混合器的邊緣小于或等于200mm。

優(yōu)選的，在每個旋風(fēng)混合器的入口前至少布置3根噴氨管路支管；所述氨氣噴嘴設(shè)置在煙氣流向的背風(fēng)面，與所述煙氣流向呈60°。

優(yōu)選的，所述旋風(fēng)式煙氣混合器包括冷灰斗，所述冷灰斗為所述旋風(fēng)式煙氣混合器的下部；所述冷灰斗的下部出口通過管道連接所述雙向換熱閥。

上述SCR脫硝系統(tǒng)還包括：冷卻器和灰?guī)欤凰隼鋮s器連接所述灰?guī)?；所述雙向換向閥連接所述鍋爐爐膛和所述冷卻器。

上述SCR脫硝系統(tǒng)還包括：空氣預(yù)熱器和電除塵器；所述空氣預(yù)熱器連通所述SCR反應(yīng)器和所述電除塵器；所述電除塵器連接所述灰?guī)臁?/p>

本發(fā)明還提供了一中SCR脫硝系統(tǒng)的運行方法，包括；

當(dāng)煙氣經(jīng)過所述噴氨格柵時，所述噴氨格柵噴出液氨并在所述旋風(fēng)式煙氣混合器中與所述煙氣充分混合，得到混合氣體；

所述混合氣體進(jìn)入所述SCR反應(yīng)器中進(jìn)行脫硝反應(yīng)，得到無NO_x煙氣。

優(yōu)選的，所述煙氣為高飛灰含量煙氣，所述高飛灰煙氣中的飛灰通過所述旋風(fēng)式煙氣混合器落入所述冷灰斗；

當(dāng)所述飛灰為高含碳量飛灰時，將所述雙向換向閥連通所述鍋爐爐膛，所述飛灰送回鍋爐燃燒；

當(dāng)所述飛灰為低含碳量飛灰時，將所述雙向換向閥連通所述冷卻器，所述飛灰送至冷卻器經(jīng)降溫后送至灰?guī)臁?/p>

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明所提供的一種SCR脫硝系統(tǒng)，能在不增加SCR反應(yīng)器入口煙道長度的基礎(chǔ)上，通過在尾部煙道中依次設(shè)置噴氨格柵和旋風(fēng)式混合器，利用了氣流的強烈旋轉(zhuǎn)大大提高了還原劑NH₃與NO_X的混合效果，使得鍋爐煙氣在進(jìn)入SCR反應(yīng)器前即獲得均勻的NH₃/NO_X摩爾比，大大降低了煙氣流速不均對SCR反應(yīng)器脫硝效果的影響，避免出現(xiàn)局部NH₃/NO_X過大或過小而導(dǎo)致NH₃逃逸或脫硝效率低的問題；

(2)該系統(tǒng)對SCR反應(yīng)器運行變化有很好的適應(yīng)性，降低了機組負(fù)荷，使得SCR裝置和鍋爐機組能夠安全穩(wěn)定地運行；

(3)該系統(tǒng)在有效增強還原劑NH₃與NO_X混合效果同時，還可以有效地除去煙氣中大粒徑粉塵，實現(xiàn)飛灰脫除，有效地改善了催化劑的磨損和積灰問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明優(yōu)選實施例中所提供的一種SCR脫硝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明具體實施例中的附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例只是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行同等替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明保護(hù)的范圍中。

圖1為本實施例中所提供的一種SCR脫硝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本發(fā)明所提供的一種SCR脫硝系統(tǒng)，包括：噴氨格柵(1)、旋風(fēng)式煙氣混合器(2)和雙向換熱閥(3)。所述旋風(fēng)式煙氣混合器(2)設(shè)置在尾部煙道(11)，與鍋爐爐膛(12)相通；所述噴氨格柵(1)設(shè)置在所述旋風(fēng)式煙氣混合器(2)的入口前；所述旋風(fēng)式煙氣混合器(2)的上部出口連通SCR反應(yīng)器(4)的入口煙氣流道；所述雙向換熱閥(3)連接所述旋風(fēng)式煙氣混合器(2)的下部出口。

其中，所述噴氨格柵(1)包括氨氣噴嘴和噴氨管路支管，所述氨氣噴嘴設(shè)置在所述噴氨管路支管上，所述噴氨管路支管設(shè)置于旋風(fēng)混合器的入口前；在每個旋風(fēng)混合器(2)的入口前至少布置3根噴氨管路支管，所述氨氣噴嘴設(shè)置在煙氣流向的背風(fēng)面，與所述煙氣流向呈60°；所述噴氨格柵(1)與所述旋風(fēng)式煙氣混合器(2)的入口之間具有間隔，位于所述噴氨格柵(1)最底部的噴氨管路支管距離所述旋風(fēng)式煙氣混合器(2)的邊緣小于或等于200mm。

所述旋風(fēng)式煙氣混合器(2)包括冷灰斗(21)，所述冷灰斗(21)為所述旋風(fēng)式煙氣混合器(2)的下部，所述冷灰斗(21)的下部出口通過管道連接所述雙向換熱閥(3)。

上述SCR脫硝系統(tǒng)，還包括冷卻器(5)和灰?guī)?6)；所述冷卻器(5)連接所述灰?guī)?6)；所述雙向換向閥(3)連接所述鍋爐爐膛(12)和所述冷卻器(5)。

上述SCR脫硝系統(tǒng)，還包括：空氣預(yù)熱器(7)和電除塵器(8)；所述空氣預(yù)熱器(7)連通所述SCR反應(yīng)器(4)和所述電除塵器(8)；所述電除塵器(8)連接所述灰?guī)?6)。

上述SCR脫硝系統(tǒng)的運行方法，包括；

鍋爐爐膛(12)產(chǎn)生的煙氣從鍋爐后的尾部煙道(11)中出來后，經(jīng)過所述噴氨格柵(1)噴出液氨后進(jìn)入所述旋風(fēng)式煙氣混合器(2)，煙氣中的NO_X和NH₃在所述旋風(fēng)式煙氣混合器(2)中充分混合后從所述旋風(fēng)式煙氣混合器(2)的上部出口流出，進(jìn)入SCR反應(yīng)器(4)進(jìn)行脫硝反應(yīng)，除去NO_X后煙氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器(7)換熱，換熱后的煙氣進(jìn)入電除塵器(8)被進(jìn)一步除去微小粉塵并通過煙囪排向大氣，微小粉塵則落入到灰?guī)?6)中。

其中，從鍋爐爐膛(12)中產(chǎn)生的煙氣的飛灰含量極高，還含有少量的粉塵。該煙氣進(jìn)入旋風(fēng)式混合器(2)后，飛灰和粉塵在旋風(fēng)分離作用下落入旋風(fēng)式混合器的冷灰斗(21)中；如果檢測到飛灰的含碳量較高時，冷灰斗(21)中的飛灰將通過雙向換向閥(3)送回鍋爐重新燃燒，實現(xiàn)節(jié)能利用；如果檢測到飛灰的含碳量較低時，冷灰斗(21)中的飛灰將通過雙向換向閥(3)送至冷卻器(5)經(jīng)降溫后送至灰?guī)?6)。

旋風(fēng)式混合器(2)是本SCR脫硝系統(tǒng)的核心部件，其原理是利用氣氣(NH₃和煙氣)和氣固(煙氣和飛灰粉塵)兩相間的密度差，在離心力的作用下進(jìn)行氣氣混合和氣固分離，從而保證煙氣中(NH₃)與NO_X的充分混合，使進(jìn)入SCR反應(yīng)器前的煙氣擁有足夠的NH₃/NO_X摩爾比，降低煙氣流速不均對SCR反應(yīng)器脫硝效果的影響；而且，旋風(fēng)式混合器分離飛灰粉塵的作用將大大減少進(jìn)入SCR反應(yīng)器中的飛灰粉塵，改善催化劑的磨損和積灰問題。同時，噴氨格柵(1)氨氣噴嘴的布置位置也是本SCR脫硝系統(tǒng)的實現(xiàn)NH₃與NO_X的充分混合的一個關(guān)鍵技術(shù)，氨氣噴嘴設(shè)置在噴氨管路支管上，位于噴氨格柵(1)最底部的噴氨管路支管距離旋風(fēng)式混合器入口內(nèi)壁不超過200mm。

本發(fā)明所提供的一種SCR脫硝系統(tǒng)，能在不增加SCR反應(yīng)器入口煙道長度的基礎(chǔ)上，通過在尾部煙道中依次設(shè)置噴氨格柵和旋風(fēng)式混合器，利用了氣流的強烈旋轉(zhuǎn)大大提高了還原劑NH₃與NO_X的混合效果，使得鍋爐煙氣在進(jìn)入SCR反應(yīng)器前即獲得均勻的NH₃/NO_X摩爾比，大大降低了煙氣流速不均對SCR反應(yīng)器脫硝效果的影響，避免出現(xiàn)局部NH₃/NO_X過大或過小而導(dǎo)致NH₃逃逸或脫硝效率低的問題。該系統(tǒng)對SCR反應(yīng)器運行變化有很好的適應(yīng)性，降低了機組負(fù)荷，使得SCR裝置和鍋爐機組能夠安全穩(wěn)定地運行。該系統(tǒng)在有效增強還原劑NH₃與NO_X混合效果同時，還可以有效地除去煙氣中大粒徑粉塵，實現(xiàn)飛灰脫除，有效地改善了催化劑的磨損和積灰問題。