本實用新型涉及一種煙氣治理裝置，特別是涉及一種具有脫硝功能的余熱鍋爐。

背景技術(shù)：

氮氧化物（NO_x）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。NO_x都具有不同程度的毒性，以NO和NO₂為主的NO_x是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的一個重要原因。汽車尾氣中的NO_x與碳氫化合物經(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，NO_x與空氣中的水反應(yīng)生成的硝酸和亞硝酸是酸雨的成分。NO_x對人體的危害主要表現(xiàn)在損害呼吸道。

全世界每年排入大氣的NO_x總量約達5000萬噸，2008年，我國NO_x排放量已達到2000萬噸，成為世界第一大排放國。若不采取措施控制，預(yù)計到2020年，NO_x排放量將達到3000萬噸，我國“十一五”期間削減二氧化硫10%的努力，也將因NO_x排放量的顯著上升而全部抵消。目前，我國已將NO_x作為約束性指標納入“十二五”期間總量控制范疇。排放到大氣中的NO_x主要有三個來源：電廠（約占46%）、汽車尾氣（約占49%）和煉油化工廠（約占5%）。

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NO_x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裝置都會存在NO_x的排放問題。FCC煙氣中的NO_x量一般占全廠NO_x排放量的50%，是煉油廠最大的NO_x排放源。FCC原料中氮含量一般在0.05%～0.35%，原料氮中約45%進入液體產(chǎn)品，約10%進入氣體產(chǎn)品，其余進入焦炭中。焦炭中的氮約有10%～30%作為NO進入煙氣，其余則被焦炭和CO還原為N₂排放。

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。

SCR法是在催化劑作用下，利用還原劑選擇性的與煙氣中的NO_x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，是目前國內(nèi)外煙氣脫硝工程中應(yīng)用最多的技術(shù)。

SNCR法是在沒有催化劑的作用下，向900～1100℃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NO_x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NO_x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NO_x在CO鍋爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)。此法中的NO_x脫除范圍限制在40～60%。值得關(guān)注的是，如果FCC尾氣中的SO_x含會高會導(dǎo)致硫酸銨沉積在CO鍋爐內(nèi)。

CN200910104626.6介紹了一種采用非等直徑噴孔噴氨格柵的SCR脫硝工藝及脫硝裝置，通過采用非等直徑噴孔的噴氨格柵，各噴氨孔的直徑隨氨氣流動方向逐漸縮小，從而保證噴氨過程中，各噴氨孔中的氨氣量保持相同，保證脫硝效果。該結(jié)構(gòu)的不足之處在于，氨氣和壓縮空氣的混合氣體直接與煙氣混合，極大的降低了煙氣的溫度，導(dǎo)致脫硝催化劑不能充分發(fā)揮作用，嚴重影響脫硝效果。

CN200920045181.4介紹了一種SCR反應(yīng)裝置的引射噴氨混合裝置，通過設(shè)置數(shù)根分配管，每根分配管上只保留少量噴嘴的方法使每個噴嘴內(nèi)氨氣量保持相同，再通過噴嘴下方的靜態(tài)混合葉片，增強氨氣與煙氣的混合效果。該結(jié)構(gòu)的不足之處在于，氨氣和壓縮空氣的混合氣體直接與煙氣混合，導(dǎo)致氨氣與煙氣中的硫發(fā)生反應(yīng)，生成的硫銨會堵塞噴嘴，影響脫硝裝置的長周期連續(xù)穩(wěn)定運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本實用新型提供一種具有脫硝功能的余熱鍋爐，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)在噴氨過程中由于空氣溫度過低，導(dǎo)致煙氣溫度急劇下降，進而影響脫硝催化劑效果，以及氨氣與煙氣中的硫發(fā)生反應(yīng)，生成的硫銨堵塞噴嘴的問題。

本實用新型提供了一種具有脫硝功能的余熱鍋爐，所述余熱鍋爐包括煙道、噴氨裝置、脫硝反應(yīng)器、過熱段、蒸汽汽包和省煤器段，所述煙道包括第一豎直煙道、水平煙道、第二豎直煙道和旁路煙道，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，過熱段設(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)，噴氨裝置、脫硝反應(yīng)器和省煤器段設(shè)置于第二豎直煙道內(nèi)，所述旁路煙道上端位于過熱段上方，旁路煙道的下端與高溫?zé)煔膺M料管和第一豎直煙道下端連通。

本實用新型所述的余熱鍋爐中，所述旁路煙道與第一豎直煙道平行設(shè)置，所述旁路煙道的上端通過彎頭與第一豎直煙道連接，且不伸入第一豎直煙道內(nèi)，在彎頭內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流板，為余熱鍋爐提供穩(wěn)定的層流流態(tài)，確保鍋爐熱效率。

本實用新型所述的余熱鍋爐中，所述旁路煙道內(nèi)下部設(shè)有節(jié)流閥，用以調(diào)節(jié)進入旁路煙道的煙氣量。

本實用新型所述的余熱鍋爐中，所述水平煙道與豎直煙道連接處設(shè)置有折流板，為噴氨裝置提供穩(wěn)定的層流流態(tài)，確保氨氣與煙氣的充分混合，防止氨逃逸。

本實用新型所述的余熱鍋爐中，所述的噴氨裝置可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的結(jié)構(gòu)，例如可以采用噴氨格柵。為了避免煙氣溫度急劇下降，進而影響脫硝催化劑效果，以及生成的硫銨堵塞噴嘴的問題，推薦采用以下結(jié)構(gòu)的噴氨裝置。

本實用新型所述的余熱鍋爐中，所述噴氨裝置設(shè)置于第二豎直煙道內(nèi)，包括噴氨管，噴嘴和預(yù)熱管，所述噴氨管兩端由堵板封閉，在噴氨管上設(shè)置有若干個噴嘴，每個噴嘴對應(yīng)設(shè)置有一個濺板，所述預(yù)熱管與噴氨管中部相連，確保各噴嘴位置的噴氨量均勻，每層預(yù)熱管上都設(shè)置有若干翅片。

本實用新型所述的噴氨裝置中，所述的預(yù)熱管沿蛇形排布，可布置1~6層，優(yōu)選3或4層。

本實用新型所述的噴氨裝置中，所述相鄰兩層預(yù)熱管之間可以交錯布置，也可以垂直布置。

本實用新型所述的噴氨裝置中，所述預(yù)熱管與噴氨管的位置關(guān)系由煙氣流向確定，使預(yù)熱管優(yōu)先與煙氣接觸。

本實用新型所述的噴氨裝置中，所述噴嘴上設(shè)置有濺板，二者的軸線重合，濺板外徑為噴嘴內(nèi)徑的1.5~2倍，優(yōu)選1.5倍。濺板與噴嘴下沿之間的距離為噴嘴內(nèi)徑的0.5~1倍，優(yōu)選0.8倍。

本實用新型所述的聯(lián)合裝置中，所述脫硝反應(yīng)器與余熱鍋爐形成一體化結(jié)構(gòu)，在脫硝反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置若干個催化劑床層，每個催化劑床層由上向下依次包括蒸汽吹灰器、催化劑模塊和催化劑支撐梁，相鄰兩個催化劑床層間留有足夠的安裝檢修空間。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述的具有脫硝功能的余熱鍋爐具有如下優(yōu)點：

1、本實用新型所述的具有脫硝功能的余熱鍋爐，通過設(shè)置旁路煙道將一部分沒有經(jīng)過取熱的高溫?zé)煔庵苯咏尤霟煹纼?nèi)，與經(jīng)過過熱器取熱的煙氣混合，提高了流經(jīng)噴氨裝置的煙氣溫度，即使在噴氨過程中由于空氣溫度過低，導(dǎo)致煙氣溫度下降，仍然可以使流經(jīng)脫硝反應(yīng)器的煙氣溫度滿足脫硝催化劑的最佳使用溫度，充分發(fā)揮催化劑性能，解決了常規(guī)噴氨格柵影響脫硝效果的問題。

2、本實用新型所述具有脫硝功能的余熱鍋爐，采用具有預(yù)熱功能的噴氨裝置，氨氣和空氣的混合氣體經(jīng)過最上層的預(yù)熱管與煙氣進行換熱，由于換熱過程是在預(yù)熱管表面進行的，此時雖然存在低溫區(qū)，但氨氣與煙氣中的硫沒有實際接觸，因此不會產(chǎn)生硫銨，避免了噴嘴堵塞的問題，有利于噴氨裝置的長周期連續(xù)穩(wěn)定運行，適合推廣應(yīng)用。

3、本實用新型所述具有脫硝功能的余熱鍋爐，將現(xiàn)有技術(shù)中的余熱鍋爐和脫硝反應(yīng)器集成為一個聯(lián)合裝置來實現(xiàn)二者的功能，但二者并不是簡單意義上的加和關(guān)系，而是彼此間有一定的促進作用。本實用新型所述中，將脫硝反應(yīng)器置于余熱鍋爐內(nèi)部，借助余熱鍋爐取熱所形成的溫度場，在適宜SCR反應(yīng)的溫度點設(shè)置脫硝反應(yīng)器，由于SCR反應(yīng)既不吸熱也不放熱，可以在不影響回收利用余熱鍋爐煙氣余熱的情況下，更好的利用了煙氣余熱，提高了熱量利用效率，減少投資。

4、本實用新型所述具有脫硝功能的余熱鍋爐，在旁路煙道的彎頭內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流板，為余熱鍋爐提供穩(wěn)定的層流流態(tài)，確保鍋爐熱效率。在水平煙道與豎直煙道連接處設(shè)置折流板，使得流經(jīng)噴氨裝置的煙氣依然保持穩(wěn)定的層流流態(tài)，確保煙氣在整個截面內(nèi)的均勻分布，便于氨氣與煙氣的充分混合，防止氨逃逸。

附圖說明

圖1為本實用新型所述具有脫硝功能的余熱鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型所述噴氨裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型所述噴氨裝置側(cè)視圖。

圖4為本實用新型所述噴氨裝置噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語 “上”、“下”、“內(nèi)”、“外”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)有”、“置于”、“相連”、“連接”、“安裝”等應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

如圖1所述，本實用新型所述余熱鍋爐包括煙道、噴氨裝置、脫硝反應(yīng)器、過熱段、蒸發(fā)段和省煤器段，所述煙道包括第一豎直煙道1、水平煙道2、第二豎直煙道3和旁路煙道4，所述水平煙道2的兩端分別與第一豎直煙道1和第二豎直煙道3的上部連通，過熱段7設(shè)置于第一豎直煙道內(nèi)，蒸汽汽包8設(shè)置于水平煙道2內(nèi)，所述水平煙道2與第一豎直煙道1和第二豎直煙道3連接處設(shè)置有折流板201。噴氨裝置5、脫硝反應(yīng)器6和省煤器段9設(shè)置于第二豎直煙道3內(nèi)，按照與煙氣的接觸順序，第二豎直煙道3內(nèi)由上至下依次設(shè)置噴氨裝置5、脫硝反應(yīng)器6和省煤器段9。所述旁路煙道4與第一豎直煙道1平行設(shè)置，所述旁路煙道4內(nèi)下部設(shè)有節(jié)流閥401，所述旁路煙道4的上端通過彎頭與第一豎直煙道1連接，所述旁路煙道4的上端位于第一豎直煙道內(nèi)的過熱段上方，且不伸入第一豎直煙道1內(nèi)，在彎頭內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流板402，旁路煙道4的下端與高溫?zé)煔膺M料管和第一豎直煙道1下端連通。在脫硝反應(yīng)器6內(nèi)設(shè)置有若干個催化劑床層，圖1中僅設(shè)置兩個催化劑床層，每個催化劑床層由上向下依次設(shè)有蒸汽吹灰器601、催化劑模塊602和催化劑支撐梁603。

由圖1所示，本實用新型所述余熱鍋爐在使用時，通過脫硝反應(yīng)器6內(nèi)設(shè)置的臨時吊軌和小車，將催化劑模塊602吊入脫硝反應(yīng)器，并安放在催化劑支撐梁603上，完成催化劑模塊的安裝。一部分煙氣首先從第一豎直煙道1下端進入余熱鍋爐，通過過熱段7進行取熱，另一部分煙氣從旁路煙道4進入第一豎直煙道1，這兩部分煙氣再經(jīng)過蒸汽汽包8進行取熱，然后在折流板201的作用下通過噴氨裝置5與噴入的氨氣進行混合。混合后的煙氣溫度在350℃左右，進入脫硝反應(yīng)器6進行還原反應(yīng)除去NO_x；經(jīng)脫硝處理后的煙氣進入省煤器段9繼續(xù)取熱，完成全部熱量回收過程后，可直排大氣或進入脫硫裝置。當煙氣內(nèi)粉塵含量增多，堵塞催化劑孔道時，啟動蒸汽吹灰器601進行吹灰。

由圖2、圖3和圖4所示，本實用新型所述余熱鍋爐中，所述噴氨裝置包括噴嘴501，噴氨管502，堵板503，預(yù)熱管504和翅片505。在噴氨管502上設(shè)有若干噴嘴501，每個噴嘴501對應(yīng)設(shè)有一個濺板506，二者的軸線重合，濺板506外徑為噴嘴501內(nèi)徑的1.5倍。濺板506與噴嘴501下沿之間的距離為噴嘴內(nèi)徑的0.8倍。每根噴氨管502的中部與預(yù)熱管504相連，兩端由堵板503封閉。預(yù)熱管504位于噴氨管502的下部，采用四層交錯布置，在每層預(yù)熱管504外部都設(shè)置有若干翅片505。

由圖2至圖4所示，本發(fā)明聯(lián)合裝置所述噴氨裝置在使用時，高溫?zé)煔饬鹘?jīng)最上層預(yù)熱管時，對管中的氨氣和空氣的混合氣體進行加熱，預(yù)熱管沿整個煙道截面布置，可以充分利用各處煙氣的溫度。由于換熱過程是在預(yù)熱管表面進行的，此時雖然存在低溫區(qū)，但氨氣與煙氣中的硫沒有實際接觸，因此不會產(chǎn)生硫銨，避免了噴嘴堵塞的問題，有利于噴氨裝置的長周期連續(xù)穩(wěn)定運行。