本實用新型屬于火電廠鍋爐煙氣脫硝的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于高效氨基還原劑的脫硝系統(tǒng)協(xié)同SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國是以煤為主要一次能源的國家，煤炭消費占一次能源的比重一直維持在60％以上，其中約50％用于發(fā)電，而我國約有65％左右的氮氧化合物是由煤粉燃燒所產(chǎn)生的，因此，火力發(fā)電廠的鍋爐燃煤是我國大氣污染氮氧化合物的主要來源之一。
為了控制火力發(fā)電廠的燃煤鍋爐氮氧化合物的排放量，2012年1月1日，我國正式實施了最新的《火電廠大氣污染排放標準》(GB13223-2011)，標準中明確規(guī)定，重點地區(qū)自2012 年1月1日起，新建火力發(fā)電鍋爐氮氧化合物排放量上限為100mg/m3；自2014年7月1日起，現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐氮氧化合物排放量上限為100mg/m3。2014年9月，國家發(fā)展改革委、環(huán)境保護部和國家能源局制定了《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》，規(guī)定東部地區(qū)新建燃煤發(fā)電機組氮氧化合物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值(即不高于 50mg/m3)，中部地區(qū)新建機組原則上接近或達到燃氣輪機組排放限值，鼓勵西部地區(qū)新建機組接近或達到燃氣輪機組排放限值。2015年8月，山東省印發(fā)《關(guān)于加快推進燃煤機組(鍋爐)超低排放的指導意見》，要求2018年年底，全省100MW及以上燃煤機組的氮氧化合物排放量不得超過50mg/m3?？梢姡瑖覍鹆Πl(fā)電廠燃煤鍋爐氮氧化合物排放濃度的控制日趨嚴格。
目前，火力發(fā)電廠燃煤機組氮氧化合物控制方式主要是低氮氧化合物燃燒技術(shù)和煙氣脫硝技術(shù)，其中低氮氧化合物燃燒技術(shù)(LNB)是采用低氮燃燒器和爐內(nèi)分級燃燒方式，煙氣脫硝技術(shù)為SNCR和SCR，其中在役SNCR是以尿素為還原劑，選擇性的與煙氣中的氮氧化合物發(fā)生反應(yīng)，生成無害的N2、CO2和H2O，其脫硝效率多在30％-50％；在役SCR技術(shù)多以液氨為還原劑，在催化劑的作用下選擇性的與煙氣中的氮氧化合物發(fā)生反應(yīng)，生成無害的N2和 H2O，其脫硝效率多在80％以上。
為了達到鍋爐氮氧化合物超低排放的國家標準，各發(fā)電企業(yè)均采用LNB、SNCR和SCR組合脫硝方式。目前，新建機組和在役機組多已采用了LNB技術(shù)，經(jīng)實踐檢驗，隨著爐型和燃煤的不同，該技術(shù)可將爐膛出口氮氧化合物排放量降至300—800mg/m3不等。而為了滿足超低排放要求，必須輔以煙氣脫硝技術(shù)(即SNCR、SCR技術(shù))，其中SNCR具有初投資低、運行成本小、停工安裝期短、占地面積小的優(yōu)點，但它的脫硝效率明顯偏低，同時氨逃逸濃度較高(多在10ppm以上)，不僅會造成機組氮氧化合物排放的調(diào)節(jié)能力欠佳，還極易會出現(xiàn)空氣預(yù)熱器堵塞問題；SCR技術(shù)脫硝效率高，技術(shù)成熟，但在超低排放要求下，采用加大噴氨量或增加催化劑備用層后，不僅會使投資成本和運行成本增加，還會發(fā)生氨逃逸增加導致空氣預(yù)熱器堵塞問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型為了解決上述問題，提出了一種基于高效氨基還原劑的脫硝系統(tǒng)協(xié)同SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)，該系統(tǒng)脫硝效率高且不增加氨逃逸量，不僅降低了氨逃逸導致空氣預(yù)熱器堵塞的風險，而且提高了鍋爐的脫硝調(diào)節(jié)能力，滿足不同爐型、不同煤種和不同負荷等情況下NOx 的超低排放要求。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：
一種基于高效氨基還原劑的脫硝系統(tǒng)協(xié)同SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)，包括第一煙氣脫硝系統(tǒng)、第二煙氣脫硝系統(tǒng)以及氮氧化物含量測量裝置，
所述第一煙氣脫硝系統(tǒng)包括輸送系統(tǒng)、控制器、分配器與噴槍，所述控制器對輸送系統(tǒng)進行控制，所述輸送系統(tǒng)將氨基還原劑輸送至所述分配器，所述分配器分別與多個所述噴槍連接，多個所述噴槍的噴口設(shè)置于鍋爐爐膛內(nèi)；
所述第二煙氣脫硝系統(tǒng)采用SCR煙氣脫硝系統(tǒng)，所述氮氧化物含量測量裝置設(shè)置于所述第二煙氣脫硝系統(tǒng)出口，并將檢測量傳輸至所述第一煙氣脫硝系統(tǒng)的控制器。
進一步的，所述SCR煙氣脫硝系統(tǒng)采用的催化劑設(shè)置于省煤器出口與空氣預(yù)熱器入口之間的煙道處，且設(shè)置為多層蜂窩狀。
進一步的，所述SCR煙氣脫硝系統(tǒng)采用的催化劑還可設(shè)置為板式形狀。
進一步的，所述輸送系統(tǒng)包括輸送皮帶、破袋機、一級料倉、羅茨風機、二級料倉和輸送風機，所述輸送皮帶依次與所述破袋機、一級料倉以及二級料倉連接，所述一級料倉與羅茨風機連接，由所述羅茨風機將所述一級料倉中的還原劑輸送至所述二級料倉，所述二級料倉與所述輸送風機連接，所述輸送風機將所述二級料倉中的還原劑輸送至所述分配器，所述輸送風機與所述控制器連接。
進一步的，所述輸送皮帶與稱量裝置連接，所述稱量裝置在還原劑通過輸送皮帶輸送過程中對其重量進行測量。所述稱量裝置采用高精度電子稱重式計量裝置。
進一步的，所述一級料倉中設(shè)置伴熱裝置或振打裝置，防止還原劑結(jié)塊。
進一步的，所述噴槍采用耐高溫不銹鋼材質(zhì)，所述噴槍在鍋爐爐膛的布置區(qū)域、噴槍數(shù)量N、噴槍安裝角度和噴口速度由CFD軟件數(shù)值模擬結(jié)合鍋爐現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行確定。
進一步的，所述分配器采用一分M結(jié)構(gòu)型式，M等于噴槍數(shù)量N，所述分配器保證各個所述噴槍的氨基還原劑分配均勻。
進一步的，所述第一煙氣脫硝系統(tǒng)無需催化劑，其還原劑為高效氨基還原劑。
進一步的，所述第二煙氣脫硝系統(tǒng)采用V2O5和WO3為催化劑活性物，所其還原劑為液氨。
本實用新型的工作原理：
所述第一煙氣脫硝系統(tǒng)采用的氨基還原劑為尿素在特定溫度下發(fā)生縮合反應(yīng)的產(chǎn)物，其為粉末狀固體顆粒；在無需催化劑、溫度850℃-1100℃內(nèi)，氨基還原劑與鍋爐內(nèi)的NOx發(fā)生還原反應(yīng)，生成無害的N2和H2O，且不產(chǎn)生氨氣；其最佳停留時間約為1.1s-1.2S；與煙氣中NO的最佳摩爾比約為0.4-0.5；最佳脫硝效率可達80％以上；在低溫區(qū)(200℃—600℃) 會熱解產(chǎn)生少量氨氣；
所述第二煙氣脫硝系統(tǒng)采用的SCR煙氣脫硝系統(tǒng)為目前技術(shù)成熟的選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)，在役和在建鍋爐機組多已安裝該系統(tǒng)，其在省煤器出口和空預(yù)器入口之間的煙道中布置多層蜂窩狀或板式催化劑，催化劑活性物為V2O5和WO3，還原劑為液氨，反應(yīng)溫度窗口為300～420℃，脫硝效率達到80％以上。
本實用新型的有益效果：
1、本實用新型的第一煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率高，第二煙氣脫硝系統(tǒng)脫硝負擔小，整個聯(lián)合脫硝系統(tǒng)的脫硝調(diào)節(jié)能力強，可滿足不同爐型、不同煤種和不同負荷等情況下氮氧化物的超低排放要求。
2、本實用新型的第一煙氣脫硝系統(tǒng)采用高效氨基還原劑氨基，不增加氨逃逸量，有效降低了氨逃逸導致空預(yù)器堵塞的風險。
3、本實用新型系統(tǒng)投遞少，成本低，占地空間小，停工安裝周期短，對設(shè)備的改造量少，有利于本實用新型的大范圍推廣。
附圖說明
圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1-輸送皮帶，2-稱量裝置，3.破袋機，4-一級料倉，5-羅茨風機，6-二級料倉，7-輸送風機，8-分配器，9-噴槍，10-鍋爐爐膛；11-省煤器，12-SCR煙氣脫硝系統(tǒng)，13-氮氧化物含量測量裝置；14-空氣預(yù)熱器，15-控制器。
具體實施方式：
下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
實施例1：
一種基于高效氨基還原劑的脫硝系統(tǒng)協(xié)同SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)，如圖1所示，包括第一煙氣脫硝系統(tǒng)、第二煙氣脫硝系統(tǒng)以及氮氧化物含量測量裝置，所述第一煙氣脫硝系統(tǒng)包括輸送系統(tǒng)、控制器15、分配器8與噴槍9，所述控制器15與輸送系統(tǒng)連接控制所述輸送系統(tǒng)，所述輸送系統(tǒng)將氨基還原劑輸送至所述分配器8。所述第一煙氣脫硝系統(tǒng)無需催化劑，所述第一煙氣脫硝系統(tǒng)的還原劑為高效氨基還原劑。所述第二煙氣脫硝系統(tǒng)采用V2O5和WO3為催化劑活性物，所述第二煙氣脫硝系統(tǒng)的還原劑為液氨。
所述輸送系統(tǒng)包括輸送皮帶1、破袋機3、一級料倉4、羅茨風機5、二級料倉6和輸送風機7，所述輸送皮帶1依次與所述破袋機3、一級料倉4以及二級料倉5連接，所述一級料倉4與羅茨風機5連接，由所述羅茨風機5將所述一級料倉4中的高效氨基還原劑輸送至所述二級料倉6，所述二級料倉6與所述輸送風機7連接，所述輸送風機7將所述二級料倉6 中的高效氨基還原劑輸送至所述分配器8，所述輸送風機7與所述控制器15連接。
所述輸送皮帶1與稱量裝置2連接，所述稱量裝置2在高效氨基還原劑通過輸送皮帶1 輸送過程中對其重量進行測量。所述稱量裝置2采用高精度電子稱重式計量裝置。
所述分配器8分別與多個所述噴槍9連接，多個所述噴槍9的噴口設(shè)置于鍋爐爐膛10內(nèi)；所述噴槍9采用耐高溫不銹鋼材質(zhì)，所述噴槍9在鍋爐爐膛的布置區(qū)域、噴槍數(shù)量N、噴槍安裝角度和噴口速度由CFD軟件數(shù)值模擬結(jié)合鍋爐現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行確定。
所述分配器8采用一分M結(jié)構(gòu)型式，M等于噴槍數(shù)量N，所述分配器8保證各個所述噴槍9的高效氨基還原劑分配均勻。
所述第二煙氣脫硝系統(tǒng)采用SCR煙氣脫硝系統(tǒng)12，所述SCR煙氣脫硝系統(tǒng)12采用的催化劑設(shè)置于省煤器11出口與空氣預(yù)熱器14入口之間的煙道處，且設(shè)置為多層蜂窩狀或板式形狀。
所述氮氧化物含量測量裝置13設(shè)置于所述第二煙氣脫硝系統(tǒng)出口，并將檢測量傳輸至所述第一煙氣脫硝系統(tǒng)的控制器15。
本實用新型的工作過程：
如圖1所示，袋裝高效氨基還原劑經(jīng)輸送皮帶1進入破袋機3中進行破袋，同時，輸送皮帶 1處的稱量裝置2對其輸送量進行在線同步稱量和統(tǒng)計。經(jīng)破袋處理后的高效氨基還原劑進入一級料倉4中，為了防止高效氨基還原劑結(jié)塊，可增加伴熱裝置或振打裝置。一級料倉4中的氨基還原劑經(jīng)羅茨風機5輸送至二級料倉6中，再由輸送風機7將二級料倉6中的氨基還原劑經(jīng)分配器8均勻送至各噴槍9，最后氨基還原劑經(jīng)噴槍9噴入鍋爐爐膛10內(nèi)，與煙氣中的NOx充分反應(yīng)，完成第一煙氣脫硝系統(tǒng)對煙氣中NOx的脫除。
其中，高效氨基還原劑的用量由第一煙氣脫硝系統(tǒng)的控制器15調(diào)節(jié)，所述第二煙氣脫硝系統(tǒng)出口的氮氧化物含量測量裝置13所測氮氧化物數(shù)據(jù)傳輸至第一煙氣脫硝系統(tǒng)的控制器15，在控制器15內(nèi)將氮氧化物含量測量裝置13所測排放氮氧化物數(shù)據(jù)與超低排放標準進行比較，若排放氮氧化物數(shù)據(jù)與超低排放標準的差值大于零，則所述控制器15控制輸送風機7增加輸送風機7的風力，增大高效氨基還原劑的用量；反之，則所述控制器15控制輸送風機7降低輸送風機7的風力，減少高效氨基還原劑的用量；避免高效氨基還原劑欠噴和過噴情況的出現(xiàn)。
第一煙氣脫硝系統(tǒng)出口煙氣順著煙氣管道流向進入第二煙氣脫硝系統(tǒng)，第二煙氣脫硝系統(tǒng)的SCR煙氣脫硝系統(tǒng)12布置在省煤器11與空氣預(yù)熱器14之間，經(jīng)SCR煙氣脫硝系統(tǒng)12催化脫硝，其出口NOx即可達到超低排放標準。由于第一煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率可達80％以上，使得第二煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝負擔明顯降低，既減小了噴氨量，又提高了機組的NOx調(diào)節(jié)能力，同時，即使出現(xiàn)少量高效氨基還原劑與煙氣混合欠佳情況，其低溫分解的NH3也會被下游的第二煙氣脫硝系統(tǒng)所消耗，保證氨逃逸不超標。
上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。