專利名稱：一種scr脫硝還原劑噴射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于鍋爐SCR脫硝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
選擇性催化還原煙氣脫硝工藝(Selective Catalytic Reduction of NOx,簡稱SCR脫硝工藝)還原劑主要有液氨、氨水、尿素三種形態(tài)。液氨由于工藝系統(tǒng)簡單, 投資和運(yùn)行成本較低，在SCR脫硝工藝中應(yīng)用較廣，但是液氨屬于高危險還原品，其運(yùn)輸和儲存要求苛刻且越來越多地受到政策、法規(guī)的限制，極為不便；同樣，氨水也因為其運(yùn)輸、儲存問題以及投資運(yùn)行成本居高而受到應(yīng)用的局限；作為安全性要求較低的SCR脫硝還原劑一尿素具有與液氨相同的脫硝性能，是綠色肥料，沒有危險性政策、法規(guī)限制，可以方便地被運(yùn)輸、儲存和使用，目前，尿素作為SCR脫硝還原劑已逐漸被電廠采用。尿素作為SCR脫硝還原劑，目前的通常工藝是要設(shè)置單獨(dú)的尿素制氨系統(tǒng)，將尿素預(yù)先分解成氨氣，然后再將氨氣送入脫硝裝置。常用的尿素制氨有兩種工藝尿素?zé)峤庵瓢焙湍蛩厮庵瓢?，熱解法是尿素溶液?00°C的常壓環(huán)境中快速受熱分解成氣氨,其熱源通常采用300°C左右的鍋爐一次熱風(fēng)或空氣，然后經(jīng)過加熱器加熱到600°C ;水解法是尿素溶液在140-200°C溫度、壓力O. 4-2. OMPa的環(huán)境中發(fā)生水解反應(yīng)生成氣氨，其熱源一般是引入水蒸氣到水解器。無論是尿素?zé)峤膺€是水解制氨，都免不了引入熱源需要消耗大量的能量，且系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜、投資和運(yùn)行成本過高。專利文獻(xiàn)公開號CN 101734685 A，中國發(fā)明專利申請公開了一種利用尿素定量生產(chǎn)氨并脫硝的方法，是將尿素固體顆粒預(yù)先加熱到132. 7°C使其呈熔融態(tài)，將熔融態(tài)的尿素霧化噴入尿素?zé)峤夥磻?yīng)器中使其分解為含氨混合氣，含氨混合氣送入脫硝催化劑表面在催化劑作用下繼續(xù)分解為氨氣并參與脫硝反應(yīng)。該方法缺陷在于輸送熔融態(tài)的尿素技術(shù)難度大、材料要求高、難于霧化、安全可靠性差，含氨混合氣繼續(xù)分解為氨氣需要催化劑，投資和運(yùn)行成本大。專利文獻(xiàn)公開號CN 102068904 A，中國發(fā)明專利申請公開了一種在常規(guī)脫硝反應(yīng)器下游煙氣引入280-410°C的煙氣作為尿素分解熱源的SCR脫硝方法和裝置，見附圖圖
3。儲存于尿素儲倉4的尿素顆粒下料到研磨機(jī)5研磨，研磨后的尿素粉末經(jīng)過螺旋給料機(jī)6給料到尿素加熱器2。尿素加熱器4的熱源從SCR反應(yīng)器I下游煙道抽出煙氣加熱尿素后再返回SCR反應(yīng)器I下游煙道，加熱后的尿素粉末由進(jìn)料調(diào)節(jié)閥33調(diào)節(jié)尿素粉末量并由熱蒸汽進(jìn)口調(diào)節(jié)閥31調(diào)節(jié)蒸汽送入尿素噴射器3，噴射器3中的尿素粉末通過噴嘴32噴射到SCR反應(yīng)器I上游煙道。此方法不足采用尿素粉末，以及引SCR反應(yīng)器下游煙道僅280-410°C的煙氣來加熱尿素粉末使之分解成氨氣，尿素分解不完全、氨氣的產(chǎn)率低、伴生的中間副產(chǎn)物高，尿素的利用率低、耗量大；抽取煙氣需要本身也需要能耗；以尿素粉末的型式噴入反應(yīng)器上游煙道進(jìn)行脫硝，還會帶來新的問題尿素粉末處理困難、噴射量不易控制，且管道、噴嘴易堵塞、安全可靠性差。同時由于還需要引入熱的蒸汽消耗額外的能量，投資和運(yùn)行成本較高，整個脫硝裝置的能耗也較大。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提出一種投資和運(yùn)行成本低、能耗低、安全可靠性高、尿素分解完全的SCR脫硝還原劑噴射裝置。本實用新型目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)一種SCR脫硝還原劑噴射裝置，包括一端連通至鍋爐500°C _900°C溫度區(qū)域(進(jìn)一步最適宜的溫度范圍為600 V -700 °C )，另一端連通至SCR反應(yīng)器入口煙道的脫硝還原劑通道，所述脫硝還原劑通道包括依次連通的尿素分解管道、氨/煙氣混合氣體管道和氨注射管道，所述尿素分解管道設(shè)有尿素溶液噴槍。作為優(yōu)選，所述氨/煙氣混合氣體管道長度至少滿足氨/煙氣混合氣體停留時間 5秒，優(yōu)選5-30秒，以保證尿素溶液蒸發(fā)和完全分解。作為優(yōu)選，所述尿素分解通道內(nèi)，尿素溶液噴槍上游設(shè)有煙氣調(diào)節(jié)擋板。 作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述尿素分解通道內(nèi)，煙氣調(diào)節(jié)擋板上游設(shè)有煙塵過濾器。作為優(yōu)選，所述尿素溶液噴槍入口分別連通壓縮空氣管路和尿素溶液管路，所述尿素溶液管路上設(shè)有尿素溶液流量計，以及根據(jù)尿素溶液流量計信號反饋而調(diào)節(jié)尿素溶液流量的尿素溶液調(diào)節(jié)閥，所述壓縮空氣管路上設(shè)有壓縮空氣流量計，以及根據(jù)壓縮空氣流量計信號反饋調(diào)節(jié)壓縮空氣量的壓縮空氣調(diào)節(jié)閥。作為優(yōu)選，所述氨注射管道和SCR脫硝反應(yīng)器之間還設(shè)有混合器。作為優(yōu)選，所述尿素分解通道內(nèi)，煙氣調(diào)節(jié)擋板上游還設(shè)有風(fēng)機(jī)。工作過程為氨是SCR脫硝發(fā)生還原反應(yīng)的最終還原劑，尿素受熱分解可產(chǎn)生氨。在450°C時，尿素有效分解、氣氨產(chǎn)率達(dá)到75 %，在600°C時，尿素有效分解、氣氨產(chǎn)率達(dá)到100%，并維持到900°C。本實用新型根據(jù)尿素分解與氣氨產(chǎn)率關(guān)系，根據(jù)鍋爐布置特點和煙氣特性，將鍋爐500°C -900°C (進(jìn)一步最適宜的溫度范圍為600°C _700°C )溫度區(qū)域的煙氣靠壓力差自流引出少量煙氣(通常大約O. 5-1%)作為熱源，并將尿素溶液噴射到此煙氣中，尿素溶液受熱、蒸發(fā)、完全分解成氣氨，氣氨與煙氣混和，氨/煙氣混合氣體被返回到SCR脫硝反應(yīng)器入口與省煤器出口的煙氣混合后流入SCR脫硝反應(yīng)器，在催化劑作用下氨與氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)生成水和氮?dú)狻⑦_(dá)到脫硝的目的。本實用新型的有益效果本實用新型無需額外熱源，利用鍋爐布置特點和煙氣特性，依靠煙氣壓力差，自流引出少量煙氣作為尿素分解的熱源，無需設(shè)置單獨(dú)的尿素?zé)峤饣蛩庀到y(tǒng)，可極大地降低運(yùn)行能耗，節(jié)省投資成本和運(yùn)行成本。系統(tǒng)可控性強(qiáng)，安全可靠性高，尿素分解煙氣以及噴射到脫硝裝置中的尿素溶液的量和霧化顆粒尺寸可以調(diào)節(jié)，可適應(yīng)脫硝工況變化和確保尿素能快速受熱分解。在通過脫硝還原劑通道過程，氨/煙氣混合氣體中霧化的脫硝劑和煙氣混合均勻，有利于之后進(jìn)入SCR脫硝反應(yīng)器內(nèi)充分反應(yīng)，提高脫硝效率。作為尿素分解的熱源煙氣溫度高，尿素可實現(xiàn)100%完全分解，氣氨產(chǎn)率和尿素利用率高，最大程度地降低了還原劑尿素消耗量。自流引出O.5-1%的少量鍋爐尾部煙氣作為尿素分解熱源，不影響鍋爐性能。本實用新型無需設(shè)置單獨(dú)的尿素?zé)峤?水解系統(tǒng)和消耗額外的能耗，可大幅降低脫硝運(yùn)行成本和投資成本。以300MW機(jī)組為例傳統(tǒng)尿素?zé)峤夤に嚨腟CR脫硝系統(tǒng)能耗為600kff/h,采用本實用新型的能耗低于60kW/h，運(yùn)行能耗節(jié)省高達(dá)90%以上；同時由于減少了系統(tǒng)配置，本實用新型尿素分解系統(tǒng)的投資成本可節(jié)省20%。本實用新型尤其特別適合于大型火電站燃油、燃?xì)忮仩t以及煙氣含塵量濃度低的燃煤鍋爐的SCR脫硝。

圖I是本實用新型實施例的裝置流程示意圖；圖2是本實用新型實施例的尿素溶液噴槍的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的裝置流程示意圖。
具體實施方式
下列非限制性實施例用于說明本實用新型。如圖I所示，通過開啟閥門12，尿素顆粒筒倉11中的尿素落入尿素溶解罐13。在尿素溶解罐13中，尿素與加入的水14混合并溶解。尿素顆粒溶解后生成的尿素溶液通過尿素溶液循環(huán)泵15送入尿素溶液儲罐16中儲存。本實施例僅僅列出的是尿素溶液制備方案中的一種，本專利并未限定其如何制備尿素溶液，需要的僅僅是尿素溶液。尿素溶液儲罐16中的尿素溶液通過尿素溶液給料泵17,送入到安裝于尿素分解管道40中的尿素溶液噴槍2中。壓縮空氣19進(jìn)入尿素溶液噴槍2，將尿素溶液霧化并噴射到尿素分解煙氣41中。通過尿素溶液調(diào)節(jié)閥18-1調(diào)節(jié)尿素溶液流量(尿素溶液流量計18-2信號反饋)控制噴射到尿素分解煙氣41中的尿素溶液量，以適應(yīng)煙氣工況負(fù)荷變化；通過壓縮空氣調(diào)節(jié)閥19-1調(diào)節(jié)壓縮空氣量(壓縮空氣流量計19-2信號反饋)控制噴射到尿素分解煙氣41中尿素溶液霧化顆粒的尺寸大小，其尺寸優(yōu)選為1-100 μ m。如圖2所示，尿素溶液噴槍2采用雙介質(zhì)噴槍，由噴嘴21、外套管22、內(nèi)套管23組成。尿素溶液噴槍2入口分別連通壓縮空氣管路和尿素溶液管路。外套管介質(zhì)為尿素溶液，連接尿素溶液管道接口 24。內(nèi)套管介質(zhì)為壓縮空氣，連接壓縮空氣管道接口 25。噴槍也可以內(nèi)套管介質(zhì)尿素溶液、外套管介質(zhì)壓縮空氣。本專利并不限制采用其他類型的噴槍。脫硝還原劑通道一端連通至鍋爐500°C _900°C溫度區(qū)域(進(jìn)一步最適宜的溫度范圍為600°C _700°C)，另一端連通至SCR反應(yīng)器入口煙道的，該脫硝還原劑通道包括依次連通的尿素分解管道、氨/煙氣混合氣體管道和氨注射管道。依據(jù)鍋爐煙氣壓力差，從鍋爐5000C -9000C (進(jìn)一步最適宜的溫度范圍為600°C _700°C )溫度區(qū)域(如尾部豎井32、低溫過熱器、低溫再熱器段等鍋爐尾部受熱面33)煙氣31中自流引出O. 5-1%的少量煙氣進(jìn)入尿素分解管道40中作為尿素分解煙氣41，尿素分解煙氣41的熱量將尿素溶液噴槍2霧化噴入的尿素溶液顆粒加熱、蒸發(fā)，使尿素100%完全分解為氣氨。尿素分解煙氣41可預(yù)先經(jīng)過煙塵過濾器45除掉煙塵，通過煙氣調(diào)節(jié)擋板42調(diào)節(jié)所需的尿素分解煙氣量大小。對于燃?xì)饣蛉加湾仩t，煙塵過濾器45可以不設(shè)置。根據(jù)鍋爐布置特點，如果煙氣壓力差不夠，可以在煙氣調(diào)節(jié)擋板42之前的上游煙道加裝風(fēng)機(jī)使尿素分解煙氣41增壓克服熱解煙氣阻力損失。自流引出的少量煙氣不會影響鍋爐性能或?qū)﹀仩t性能的影響甚微。尿素分解的氨與尿素分解煙氣41混合為氨/煙氣混合氣體43，通過氨/煙氣混合氣體管道44流入到布置在SCR反應(yīng)器入口煙道7中的氨注射管道5。氨/煙氣混合氣體管道44長度至少滿足氨/煙氣混合氣體停留時間5秒，優(yōu)選5-30秒，以保證尿素溶液蒸發(fā)和完全分解。鍋爐500°C _900°C脫硝溫度區(qū)域的煙氣31經(jīng)過鍋爐尾部受熱面33和省煤器34，從省煤器出來的280°C -420°C的省煤器出口煙氣35與氨注射管道5注入的氨/煙氣混合氣體通過混合器6混合均勻，流入下游的SCR反應(yīng)器8，在催化劑8-1作用下發(fā)生還原反應(yīng)達(dá)到脫硝目的。 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種SCR脫硝還原劑噴射裝置，其特征在于包括一端連通至鍋爐50(TC -90(TC溫度區(qū)域，另一端連通至SCR反應(yīng)器入口煙道的脫硝還原劑通道，所述脫硝還原劑通道包括依次連通的尿素分解管道、氨/煙氣混合氣體管道和氨注射管道，所述尿素分解管道設(shè)有尿素溶液噴槍。
2.如權(quán)利要求I所述的SCR脫硝還原劑噴射裝置，其特征在于所述尿素分解通道內(nèi)，尿素溶液噴槍上游設(shè)有煙氣調(diào)節(jié)擋板。
3.如權(quán)利要求2所述的SCR脫硝還原劑噴射裝置，其特征在于所述尿素分解通道內(nèi)，煙氣調(diào)節(jié)擋板上游設(shè)有煙塵過濾器。
4.如權(quán)利要求I所述的SCR脫硝還原劑噴射裝置，其特征在于所述尿素溶液噴槍入口分別連通壓縮空氣管路和尿素溶液管路，所述尿素溶液管路上設(shè)有尿素溶液流量計，以及根據(jù)尿素溶液流量計信號反饋而調(diào)節(jié)尿素溶液流量的尿素溶液調(diào)節(jié)閥，所述壓縮空氣管路上設(shè)有壓縮空氣流量計，以及根據(jù)壓縮空氣流量計信號反饋調(diào)節(jié)壓縮空氣量的壓縮空氣調(diào)節(jié)閥。
5.如權(quán)利要求I所述的SCR脫硝還原劑噴射裝置，其特征在于所述氨注射管道和SCR脫硝反應(yīng)器之間還設(shè)有混合器。
6.如權(quán)利要求2所述的SCR脫硝還原劑噴射裝置，其特征在于所述尿素分解通道內(nèi)，煙氣調(diào)節(jié)擋板上游還設(shè)有風(fēng)機(jī)。
7.如權(quán)利要求I所述的SCR脫硝還原劑噴射裝置，其特征在于所述氨/煙氣混合氣體管道長度至少滿足氨/煙氣混合氣體停留時間5秒。
專利摘要本實用新型公開了一種SCR脫硝還原劑噴射裝置，屬于鍋爐SCR脫硝領(lǐng)域，包括一端連通至鍋爐500℃-900℃溫度區(qū)域，另一端連通至SCR反應(yīng)器入口煙道的脫硝還原劑通道，所述脫硝還原劑通道包括依次連通的尿素分解管道、氨/煙氣混合氣體管道和氨注射管道，所述尿素分解管道設(shè)有尿素溶液噴槍。本實用新型是一種投資和運(yùn)行成本低、能耗低、安全可靠性高、尿素分解完全的SCR脫硝還原劑噴射裝置。
文檔編號B01D53/56GK202762311SQ201220417809
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者楊志忠, 崔有貴, 葉茂 申請人:東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司