本發(fā)明涉及一種用于scr煙氣脫硝的還原劑氨高效混合系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及其工作方法，本發(fā)明屬于燃煤電站scr煙氣脫硝領(lǐng)域，特別涉及還原劑氨與煙氣的混合技術(shù)。
背景技術(shù)：
選擇性催化還原（selectivecatalyticreduction，scr）煙氣脫硝技術(shù)因其脫硝效率高、技術(shù)成熟，已成為大型火電機(jī)組脫硝的首選技術(shù)。其技術(shù)原理是向煙氣中噴入還原劑nh3，在催化劑作用下與煙氣中的nox反應(yīng)生成無(wú)害的n2和h2o。
scr反應(yīng)器內(nèi)催化劑上部煙氣中氨氮摩爾比分布均勻性對(duì)scr脫硝性能影響較大，直接影響脫硝效率的高低，同時(shí)也決定氨逃逸的高低。若還原劑氨供給不足，將會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域氮氧化物反應(yīng)不足，降低脫硝效率；若還原劑氨供給過(guò)量，將會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域氨逃逸增多，未反應(yīng)的氨隨煙氣從反應(yīng)器出口進(jìn)入下游設(shè)備，造成下游設(shè)備的腐蝕、堵塞，影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行；同時(shí)進(jìn)入環(huán)境的氨也會(huì)造成二次污染。保證氨氮摩爾比分布均勻性可提高脫硝效率，減少催化劑預(yù)裝量，延長(zhǎng)催化劑更替周期，對(duì)于火電廠節(jié)能減排意義重大。
對(duì)于大型燃煤機(jī)組scr煙氣脫硝技術(shù)而言，由于處理煙氣量大，煙道及scr脫硝反應(yīng)器截面較大，氨氮摩爾比分布均勻性的控制難度較大；另外，由于我國(guó)大部分scr脫硝裝置屬于改造項(xiàng)目，現(xiàn)場(chǎng)空間有限，導(dǎo)致氨與煙氣的混合距離不足，這進(jìn)一步增加了氨與煙氣混合均勻的難度。而實(shí)際工程中為了達(dá)到混合要求，主要通過(guò)煙道內(nèi)布置氨噴射裝置、靜態(tài)混合器來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于煙氣環(huán)境復(fù)雜多變、混合距離受限、混合器設(shè)計(jì)質(zhì)量等多種因素的影響，僅靠氨噴射裝置及靜態(tài)混合器常常也不能滿足混合要求，且增加的靜態(tài)混合器也使整個(gè)系統(tǒng)的阻力近一步增大，造成能耗增加，影響經(jīng)濟(jì)效益。
因此，如何開(kāi)發(fā)混合距離短，噴氨調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠性高，系統(tǒng)壓損小的混合技術(shù)成為近年來(lái)的一項(xiàng)研究熱點(diǎn)。
中國(guó)專(zhuān)利201410588436.7公開(kāi)了一種火電廠煙氣scr脫硝系統(tǒng)，，包括鍋爐、省煤器和空氣預(yù)熱器，所述省煤器與鍋爐的出口連接，所述省煤器與空氣預(yù)熱器連通，在省煤器與空氣預(yù)熱器之間的管道上連接有scr脫硝系統(tǒng)。該技術(shù)方案混合能力較差，無(wú)法解決上述問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可顯著縮短氨與煙氣的混合距離，有效改善scr脫硝裝置催化劑入口氨氮摩爾比的均勻程度，提高脫硝效率及減少氨逃逸量的scr煙氣脫硝的還原劑氨高效混合系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及該scr煙氣脫硝的還原劑氨高效混合系統(tǒng)的工作方法。本發(fā)明所有方位描述均參考附圖。
本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種用于scr煙氣脫硝的還原劑氨高效混合系統(tǒng)，包括還原劑供應(yīng)裝置、噴氨流量控制閥、氨噴射裝置和scr脫硝入口煙道，還原劑供應(yīng)裝置、噴氨流量控制閥和氨噴射裝置沿氨氣流動(dòng)方向依次設(shè)置，還原劑供應(yīng)裝置和噴氨流量控制閥相連，噴氨流量控制閥和氨噴射裝置相連，氨噴射裝置內(nèi)置于scr脫硝入口煙道中，還原劑供應(yīng)裝置和噴氨流量控制閥安裝在scr脫硝入口煙道外，其特征在于：還包括獨(dú)立煙氣通道分隔板、監(jiān)控裝置和噴氨流量控制器，獨(dú)立煙氣通道分隔板安裝在scr脫硝入口煙道內(nèi)，scr脫硝入口煙道通過(guò)獨(dú)立煙氣通道分隔板分為多個(gè)相互獨(dú)立的煙區(qū)，每個(gè)煙區(qū)內(nèi)均設(shè)置有氨噴射裝置，噴氨流量控制閥沿氨氣流動(dòng)方向依次包括噴氨母管流量控制閥和噴氨支管流量控制閥，噴氨母管流量控制閥和噴氨支管流量控制閥相連，所有噴氨支管流量控制閥均與噴氨流量控制器相連，噴氨流量控制器與監(jiān)控裝置相連，每個(gè)噴氨支管流量控制閥用于單獨(dú)控制一個(gè)煙區(qū)內(nèi)的氨氣流量，當(dāng)監(jiān)控裝置為多個(gè)時(shí)，每個(gè)煙區(qū)內(nèi)均設(shè)置有監(jiān)控裝置，任意一個(gè)監(jiān)控裝置設(shè)置在同一煙區(qū)氨噴射裝置的左邊；當(dāng)監(jiān)控裝置為一個(gè)時(shí)，每個(gè)煙區(qū)內(nèi)均還設(shè)置有監(jiān)測(cè)探頭，所有監(jiān)測(cè)探頭均與監(jiān)控裝置相連，任意一個(gè)監(jiān)測(cè)探頭設(shè)置在同一煙區(qū)氨噴射裝置的左邊。監(jiān)測(cè)探頭用于監(jiān)測(cè)煙氣中nox濃度、煙氣中o2濃度及煙氣流速，進(jìn)而計(jì)算被物理分隔的每個(gè)煙區(qū)內(nèi)nox的總量，根據(jù)需要達(dá)到的nox排放標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算被物理分隔的每個(gè)獨(dú)立煙區(qū)內(nèi)需要噴入的氨量，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的分區(qū)控制。大量研究表明，氨與煙氣混合程度的好壞與噴氨截面下游煙道的長(zhǎng)徑比（混合距離與水力直徑的比值）成正比，在同樣混合長(zhǎng)度下，水力直徑越小達(dá)到的混合效果越好。相對(duì)于內(nèi)部被物理分隔前的scr脫硝入口煙道，物理分隔后各獨(dú)立煙區(qū)的長(zhǎng)徑比大大增加，噴入的氨氣與煙氣在分隔后的相互獨(dú)立的小通道內(nèi)進(jìn)行混合，可在短距離的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)充分混合，煙氣的混合距離大大縮短，同時(shí)提高了混合效果。煙區(qū)的數(shù)量至少在兩個(gè)以上。當(dāng)監(jiān)控裝置為一個(gè)時(shí)，所有監(jiān)測(cè)探頭可以通過(guò)安裝氣路轉(zhuǎn)換閥實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)探頭與監(jiān)控裝置之間的連接，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控裝置對(duì)每個(gè)被物理分隔的煙區(qū)按順序分別進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)分區(qū)監(jiān)測(cè)。當(dāng)監(jiān)控裝置為多個(gè)時(shí)，每個(gè)監(jiān)控裝置對(duì)每個(gè)煙區(qū)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。每個(gè)被物理分隔的煙區(qū)內(nèi)設(shè)置氨噴射裝置，實(shí)現(xiàn)分區(qū)噴氨。
本發(fā)明還包括scr煙氣脫硝反應(yīng)器，scr煙氣脫硝反應(yīng)器安裝在scr脫硝入口煙道的右側(cè)，scr煙氣脫硝反應(yīng)器中設(shè)置有催化劑。
本發(fā)明所述煙區(qū)與scr煙氣脫硝反應(yīng)器之間設(shè)置有整流格柵。整流格柵可以作為首層催化劑入口。獨(dú)立煙氣通道分隔板可以延伸至整流格柵，獨(dú)立煙氣通道分隔板的具體長(zhǎng)度需根據(jù)實(shí)際工程要求進(jìn)行計(jì)算確定。
本發(fā)明所述氨噴射裝置型號(hào)為渦流型aig、混合型aig或格柵型aig。但并不限于此，氨噴射裝置優(yōu)選格柵型aig。
本發(fā)明所述氨噴射裝置的左邊設(shè)置有多孔均流板。多孔均流板用于進(jìn)一步提高煙氣流速、nox濃度和o2濃度測(cè)量準(zhǔn)確性以及提升氨氣與煙氣的混合效果。
本發(fā)明所述氨噴射裝置的右邊設(shè)置有靜態(tài)混合器。
一種用于scr煙氣脫硝的還原劑氨高效混合系統(tǒng)的工作方法，依次包括以下步驟：
1）還原劑供應(yīng)裝置通過(guò)噴氨流量控制閥噴出氨氣，噴出的氨氣進(jìn)入scr脫硝入口煙道；
2）步驟1）中流入scr脫硝入口煙道中的氨氣與scr脫硝入口煙道中的煙氣進(jìn)行混合；
其特征在于：還包括如下步驟：
監(jiān)控裝置監(jiān)測(cè)每個(gè)煙區(qū)內(nèi)煙氣流速、nox濃度和o2濃度，監(jiān)控裝置將每個(gè)煙區(qū)內(nèi)煙氣流速數(shù)據(jù)、nox濃度數(shù)據(jù)和o2濃度數(shù)據(jù)輸送至噴氨流量控制器，噴氨流量控制器依據(jù)每個(gè)煙區(qū)內(nèi)煙氣流速數(shù)據(jù)、nox濃度數(shù)據(jù)、o2濃度數(shù)據(jù)和允許的排放標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算各個(gè)煙區(qū)內(nèi)所需氨氣的流量，然后噴氨流量控制器將各個(gè)煙區(qū)內(nèi)所需氨氣的流量數(shù)據(jù)傳輸至噴氨支管流量控制閥，然后噴氨支管流量控制閥調(diào)節(jié)流入各個(gè)煙區(qū)中的氨氣流量。
本發(fā)明在氨噴射裝置的右邊設(shè)置scr煙氣脫硝反應(yīng)器，在煙區(qū)與scr煙氣脫硝反應(yīng)器之間設(shè)置整流格柵，在煙區(qū)中混合的氨氣和煙氣經(jīng)過(guò)整流格柵進(jìn)入scr煙氣脫硝反應(yīng)器。
本發(fā)明所述獨(dú)立煙氣通道分隔板沿scr脫硝入口煙道的高度方向安裝，或者，獨(dú)立煙氣通道分隔板沿scr脫硝入口煙道的寬度方向安裝。
本發(fā)明所述獨(dú)立煙氣通道分隔板長(zhǎng)度延伸至整流格柵。分隔的長(zhǎng)度可選擇延伸到scr煙氣脫硝反應(yīng)器入口的整流格柵，具體的長(zhǎng)度需根據(jù)實(shí)際工程要求進(jìn)行計(jì)算確定。
本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)及效果：本發(fā)明將scr脫硝入口煙道內(nèi)部物理分隔成若干個(gè)相互獨(dú)立的煙區(qū)，通過(guò)測(cè)量煙氣流量、nox和o2濃度，并結(jié)合排放標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確控制每個(gè)煙區(qū)內(nèi)的噴氨量，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的分區(qū)測(cè)量、分區(qū)噴氨控制；被物理分隔的煙區(qū)相對(duì)整個(gè)scr脫硝入口煙道而言減少了水力直徑，相同的混合距離下，混合效果進(jìn)一步提升，整流格柵入口氨氮摩爾比的均勻性得到提升。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的俯視平面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中：1、監(jiān)控裝置；2、氣路轉(zhuǎn)換閥；3、噴氨流量控制器；4、噴氨支管流量控制閥；5、噴氨母管流量控制閥；6、還原劑供應(yīng)裝置；7、催化劑；8、scr煙氣脫硝反應(yīng)器；9、整流格柵；10、獨(dú)立煙氣通道分隔板；11、scr脫硝入口煙道；12、氨噴射裝置；13、監(jiān)測(cè)探頭；14、煙區(qū)；a煙氣流向。俯視方位相對(duì)于正常安裝安裝工作狀態(tài)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。本實(shí)施例中方位描述均按照附圖描述。
實(shí)施例。
參見(jiàn)圖1。
本實(shí)施例為一種用于scr煙氣脫硝的還原劑氨高效混合系統(tǒng)，包括監(jiān)控裝置1、氣路轉(zhuǎn)換閥2、噴氨流量控制器3、噴氨支管流量控制閥4、噴氨母管流量控制閥5、還原劑供應(yīng)裝置6、催化劑7、scr煙氣脫硝反應(yīng)器8、整流格柵9、獨(dú)立煙氣通道分隔板10、scr脫硝入口煙道11、氨噴射裝置12和監(jiān)測(cè)探頭13。
scr脫硝入口煙道11通過(guò)獨(dú)立煙氣通道分隔板10物理分隔成多個(gè)相互獨(dú)立的煙區(qū)14。
本實(shí)施例中，獨(dú)立煙氣通道分隔板10共有四塊，scr脫硝入口煙道11被四塊獨(dú)立煙氣通道分隔板10分割成五個(gè)相互獨(dú)立的煙區(qū)14。
作為優(yōu)選，本實(shí)施例中獨(dú)立煙氣通道分隔板10沿scr脫硝入口煙道11的高度方向安裝。
沿氨氣運(yùn)送方向，還原劑供應(yīng)裝置6、噴氨母管流量控制閥5、噴氨支管流量控制閥4和氨噴射裝置12依次設(shè)置。還原劑供應(yīng)裝置6和噴氨母管流量控制閥5連接，噴氨母管流量控制閥5控制還原劑供應(yīng)裝置6中噴出的氨氣總量。
本實(shí)施例中，噴氨母管流量控制閥5數(shù)量為一個(gè)，噴氨支管流量控制閥4數(shù)量為五個(gè)。五個(gè)相互獨(dú)立的煙區(qū)14均各自安裝有氨噴射裝置12。五個(gè)氨噴射裝置12與五個(gè)噴氨支管流量控制閥4之間一一對(duì)應(yīng)連接。噴氨母管流量控制閥5和五個(gè)噴氨支管流量控制閥4分別相連，噴氨支管流量控制閥4用于將從噴氨母管流量控制閥5中噴出的氨氣進(jìn)行分流至各個(gè)煙區(qū)14，同時(shí)分別調(diào)節(jié)各個(gè)煙區(qū)14中氨噴射裝置12的氨氣流量。
監(jiān)測(cè)探頭13共有五個(gè)，監(jiān)控裝置1與氣路轉(zhuǎn)換閥2相連，氣路轉(zhuǎn)換閥2與五個(gè)監(jiān)測(cè)探頭13分別相連。五個(gè)監(jiān)測(cè)探頭13分別設(shè)置在五個(gè)煙區(qū)14的入口處。在同一個(gè)煙區(qū)14中，沿?zé)煔饬飨騛方向上，監(jiān)測(cè)探頭13在氨噴射裝置12的左邊。通過(guò)氣路轉(zhuǎn)換閥2可以將其中一路煙區(qū)14內(nèi)的采樣樣氣與監(jiān)控裝置1連通，監(jiān)測(cè)nox濃度、o2濃度和煙氣流速。
監(jiān)控裝置1與噴氨流量控制器3相連。
沿?zé)煔饬飨騛方向，在煙區(qū)14的右邊設(shè)置有整流格柵9，其中獨(dú)立煙氣通道分隔板10的具體長(zhǎng)度需根據(jù)實(shí)際工程要求進(jìn)行計(jì)算確定。獨(dú)立煙氣通道分隔板10可以延伸至整流格柵9。scr煙氣脫硝反應(yīng)器8安裝在整流格柵9的右邊，scr煙氣脫硝反應(yīng)器8中安放催化劑7。
本實(shí)施例的工作過(guò)程如下：來(lái)自鍋爐的含有nox的煙氣進(jìn)入煙區(qū)14后，首先每個(gè)監(jiān)測(cè)探頭13將采集到的每個(gè)煙區(qū)14內(nèi)的nox濃度、o2濃度和煙氣流速數(shù)據(jù)輸送到氣路轉(zhuǎn)換閥2；噴氨流量控制器3與監(jiān)控裝置1連通，監(jiān)測(cè)的nox濃度、o2濃度和煙氣流速的結(jié)果被輸送到噴氨流量控制器3中，噴氨流量控制器3中的計(jì)算機(jī)將計(jì)算相應(yīng)煙區(qū)14內(nèi)的nox的量，并根據(jù)需要達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算scr煙氣脫硝反應(yīng)器8需要脫除的nox的量，根據(jù)需要脫除的nox的量計(jì)算得到需要噴入煙區(qū)14內(nèi)氨的量，并將控制信號(hào)傳遞給噴氨支管流量控制閥4，控制每個(gè)支管?chē)娙氚钡牧髁?，?shí)現(xiàn)精細(xì)化的分區(qū)測(cè)量、分區(qū)噴氨控制；噴入的氨在每個(gè)煙區(qū)14內(nèi)與煙氣進(jìn)行混合，相對(duì)于內(nèi)部被物理分隔前的scr脫硝入口煙道11，物理分隔后各獨(dú)立煙區(qū)14的長(zhǎng)徑比大大增加，噴入的氨氣與煙氣在分隔后的相互獨(dú)立煙區(qū)14內(nèi)進(jìn)行混合，可在短距離的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)充分混合，煙氣的混合距離大大縮短，同時(shí)提高了混合效果；混合后的煙氣與氨經(jīng)過(guò)整流格柵9進(jìn)入scr煙氣脫硝反應(yīng)器8，經(jīng)過(guò)催化劑7脫除nox，并消耗大部分的nh3。每個(gè)獨(dú)立的煙區(qū)14內(nèi)氨的計(jì)算公式如公式（1）所示：
q（nh3的噴射量）=q（煙氣流量）*（c（nox濃度）-c（nox排放標(biāo)準(zhǔn)））*10-9（1）
（1）式中：q（nh3的噴射量）：煙區(qū)14內(nèi)nh3的噴射量，單位為t/h；
q（煙氣流量）：煙區(qū)14內(nèi)煙氣流量，單位為m3/h（標(biāo)態(tài)、干基、6%o2）；
c（nox濃度）：煙區(qū)14內(nèi)nox濃度，單位為mg/m3（標(biāo)態(tài)、干基、6%o2）；
c（nox排放標(biāo)準(zhǔn)）：nox排放標(biāo)準(zhǔn)，單位mg/m3（標(biāo)態(tài)、干基、6%o2）。
此外，需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱(chēng)等可以不同，本說(shuō)明書(shū)中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例說(shuō)明。凡依據(jù)本發(fā)明專(zhuān)利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或者簡(jiǎn)單變化，均包括于本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。