一种提高SCR脱硝效率的制氨方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种提高SCR脱硝效率的制氨方法及装置，其特征是：在SCR脱硝反应器中上下两层催化剂层之前分别设置一道由圆柱管成排构成的圆柱管隔栅；在圆柱管中按设定的速度率喷入金属镁粉，形成固氮反应管腔内，在高温条件下烟气中的N2与金属镁反应成Mg2N3，将Mg2N3与水溶解反应后生成的NH3送回至喷氨格栅，重新用于SCR脱硝；本发明专利技术在SCR脱硝反应器中有效降低N2浓度，利于NO与NH3反应朝正方向进行，同时实现NH3的自制。本发明专利技术装置结构简单、可广泛用于燃煤电厂SCR反应器内，提高脱硝效率，可在电厂脱硝催化剂不加层下实现“超低排放”。

【技术实现步骤摘要】
一种提高SCR脱硝效率的制氨方法及装置
本专利技术涉及一种提高SCR脱硝效率的制氨方法及装置，属于电厂烟气治理
，用于提高NOx脱除效率和减小还原剂NH3使用量。
技术介绍
选择性催化还原SCR脱硝技术，是将一定浓度的NH3喷入烟道中与烟气进行混合，在反应器中经催化剂作用，将NH3和NOx反应生成无毒无害的N2和H2O，达到NOx脱除的目的。因技术成熟、脱硝效率高，被公认为是最有效的燃煤烟气脱硝方法。为了维持催化剂的高活性及运行的经济性，现有SCR脱硝系统普遍采用高尘布置方式，即将SCR反应器布置在锅炉省煤器与空气预热器之间。由于流经该位置的烟气未经除尘，烟气中含有高浓度的粉尘颗粒，因此，SCR脱硝催化剂磨损、堵塞成为这种布置方式脱硝系统面临的难题。此外，因脱硝现场进口直管道基本很短、喷氨均匀性、流场均匀性造成NH3/NOx混合效果不好，出口断面NOx浓度的代表性差，造成脱硝效率低，氨逃逸超标及空预器堵塞等一系列问题。“超低排放”对烟气中NOx的排放浓度要求是在基准氧含量6％条件下不高于50毫克/立方米，这给当前SCR脱硝装置的运行带来更大的压力，在保证高的脱硝效率下，进口NH3/NOx摩尔比、出口NOx分布均匀度和氨逃逸率控制更加困难。当前燃煤电厂脱硝系统实现NOx“超低排放”的最普遍做法就是备用层加装催化剂，但这种方式存在以下弊端：一、增加了脱硝系统费用。以一台100万机组为例，增加一层催化剂体积约为370m3，费用为400万左右。二、SCR系统阻力增加。在加装备用层催化剂之后，脱硝反应器阻力增加约200Pa，导致引风机电耗增加，运行费用提高。三、SO2/SO3转化率升高。三层催化剂运行系统的SO2/SO3转化率很难保证在1％以内，导致下游空预器易堵塞。四、增加了废弃催化剂处理量。会增加一半的废弃催化剂处理量。在实际脱硝工程中电厂采取一定的策略来解决上述脱硝系统的问题：包括：配置动态混合器、FBE氨涡流混合器、三角翼静态混合器等提高NH3/NOx混合比。但此类技术存在问题，包括：一、如果流场设计不好，容易造成系统积灰，或阻力太大加大了系统的电耗和钢结构耗量。二、进行喷氨优化试验和CFD烟道模拟。这一措施可以优化流场和喷氨效果，但存在模拟和优化费用高、频率高等问题，不能在根本上解决问题。三、增加备用层催化剂。可以直接实现NOx≤50毫克/立方米，但也会带来前段所述问题。四、在线水冲洗结垢空预器蓄热元件冲洗后很难及时得到干燥，造成考登钢腐蚀生锈毛刺问题，且和烟尘板结形成很难处理的固态物。五、控制脱硝还原剂消耗量。一些电厂对尿素热解炉系统及喷入方式进行优化，但为了实现NOx达标排放，实现补贴电价的获取，一些电厂很难解决好脱硝还原剂使用量和NOx达标排放之间的平衡。六、催化剂的吹损问题。对催化剂进行硬质化和耐磨损处理。上述技术难题除未很好解决外，还存在一个共性问题，就是都是从单一方面解决局部某一个问题，很少有从全面和经济的角度去解决好整个脱硝系统的多个问题。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种提高SCR脱硝效率的制氨方法及装置，以期在提高SCR脱硝装置的NOx脱除效率的同时，实现自制备还原剂NH3，保护催化剂，降低氨逃逸率，可以不加层实现NOx“超低排放”，从而提高整个脱硝装置运行的稳定性和经济性。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术提高SCR脱硝效率的制氨方法，其特点在于：在SCR脱硝反应器中上下两层催化剂层之前分别设置一道由圆柱管成排构成的圆柱管隔栅；在圆柱管中按设定的速度率喷入金属镁粉，形成固氮反应管腔内，在高温条件下烟气中的N2与金属镁反应成Mg3N2，将Mg3N2与水溶解反应后生成的NH3送回至喷氨格栅，重新用于SCR脱硝。本专利技术提高SCR脱硝效率的制氨装置，其特点也在于：设置SCR反应器内的各层结构为：位于SCR反应器的顶部、与进口烟道相连通的整流格栅，烟气经设置在烟道中的喷氨格栅在整流格栅上导入SCR反应器的内腔；位于所述整流格栅下方的催化剂预留层；位于所述催化剂预留层下方的第一道圆柱管，所述第一道圆柱管在同一水平面上成排设置有多根，形成第一道圆柱管隔栅；位于所述第一道圆柱管隔栅下方的第一层催化剂层；位于所述第一层催化剂层下方的第二道圆柱管，所述第二道圆柱管在同一水平面上成排设置有多根，形成第二道圆柱管隔栅；位于所述第二道圆柱管隔栅下方的第二层催化剂层；所述第一道圆柱管和第二道圆柱管具有如下相同的结构形式：管体为四层嵌套，所述四层嵌套由外向内依次是：外层、过滤层、内层和核心层，所述外层和内层均为可过烟气的镂空管，所述过滤层为烟尘过滤层；所述核心层是用于分离氮气和氧气的分子筛层，由所述核心层构成氧气收集管腔，在所述内层与核心层之间形成固氮反应管腔；所述第一道圆柱管和第二道圆柱管中的固氮反应管腔的入口端与外接金属镁粉源相连通，出口端通过输送泵接入溶解反应池，设置在溶解反应池上方的氨气输送管与喷氨格栅相连通，利用氨气输送管将溶解反应池中生成的氨气循环导入喷氨格栅；所述第一道圆柱管和第二道圆柱管中氧气收集管腔在出口端通过抽气泵与氧气储罐相连通。本专利技术提高SCR脱硝效率的制氨装置，其特点还在于：设置所述第一道圆柱管的直径为10cm，控制相邻两根第一道圆柱管之间的间隙，以使第一道圆柱管隔栅的阻力不超过150帕；由所述第二道圆柱管形成的第二道圆柱管隔栅与所述第一道圆柱管隔栅具有相同的结构形式。本专利技术提高SCR脱硝效率的制氨装置，其特点还在于：在所述第一道圆柱管隔栅的上方设置可伸缩的第一道吹灰器，用于吹去第一道圆柱管隔栅上的表面积尘；在所述第二道圆柱管隔栅的上方设置可伸缩的第二道吹灰器，用于吹去第二道圆柱管隔栅上的表面积尘。烟气进入脱硝SCR反应器进口烟道，与喷氨格栅所喷入的氨气混合后，依次通过整流格栅和催化剂预留层到达第一道圆柱管隔栅，烟气在第一道圆柱管隔栅中经过外层、过滤层和内层过滤掉烟气中烟尘之后进行固氮反应管腔，与喷入固氮反应管腔中的金属镁粉在高温下发生化学反应：3Mg+N2＝Mg3N2，生成黄色的氮化镁，处在固氮反应管腔中所含的1％～2％的氧气通过核心层的分子筛得到快速去除，氮气因难以通过分子筛的微孔孔口，实现氧气和氮气的分离。与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在：1、有效提高SCR脱硝反应器脱硝效率。金属镁粉在固氮反应管腔内发生化学反应：3Mg+N2＝Mg3N2，降低SCR脱硝反应器中N2浓度，有利于SCR脱硝基本反应向正方向进行。2、有效保护催化剂，避免直接受烟尘冲击损伤。两排圆柱管隔栅分别布置在两层催化剂前，有效梳理烟气分配，拦截大块“爆米花”状灰块，阻止对催化剂冲刷磨损。3、实现循环自制备NH3，减小还原剂氨的使用量。圆柱管内反应生成物输送至溶解反应池内遇水发生的化学反应Mg3N2+6H2O＝3Mg(OH)2+2NH3，生成的NH3重新输送喷氨格栅管道中。4、有效提高了氨氮摩尔比和减小氨逃逸。上下两排圆柱管隔栅有效梳理烟气，提高氨与烟气摩尔混合均匀性，提高反应效率，减小氨逃逸。5、本装置改进增加的费用少，易于实施，阻力较小，很好地解决了SCR脱硝系统的多个问题，不增加催化剂可实现“超低排放”目标。6、金属镁粉在圆柱管内的发生化学反应3Mg本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高SCR脱硝效率的制氨方法，其特征是：在SCR脱硝反应器中上下两层催化剂层之前分别设置一道由圆柱管成排构成的圆柱管隔栅；在圆柱管中按设定的速度率喷入金属镁粉，形成固氮反应管腔内，在高温条件下烟气中的N2与金属镁反应成Mg2N3，将Mg2N3与水溶解反应后生成的NH3送回至喷氨格栅，重新用于SCR脱硝。

【技术特征摘要】
1.一种提高SCR脱硝效率的制氨方法，其特征是：在SCR脱硝反应器中上下两层催化剂层之前分别设置一道由圆柱管成排构成的圆柱管隔栅；在圆柱管中按设定的速度率喷入金属镁粉，形成固氮反应管腔内，在高温条件下烟气中的N2与金属镁反应成Mg3N2，将Mg3N2与水溶解反应后生成的NH3送回至喷氨格栅，重新用于SCR脱硝。2.一种提高SCR脱硝效率的制氨装置，其特征是：设置SCR反应器(2)内的各层结构为：位于SCR反应器(2)的顶部、与进口烟道相连通的整流格栅(3)，烟气经设置在烟道中的喷氨格栅(1)在整流格栅(3)上导入SCR反应器(2)的内腔；位于所述整流格栅(3)下方的催化剂预留层(21)；位于所述催化剂预留层(21)下方的第一道圆柱管(6a)，所述第一道圆柱管(6a)在同一水平面上成排设置有多根，形成第一道圆柱管隔栅；位于所述第一道圆柱管隔栅下方的第一层催化剂层(7a)；位于所述第一层催化剂层(7a)下方的第二道圆柱管(6b)，所述第二道圆柱管(6b)在同一水平面上成排设置有多根，形成第二道圆柱管隔栅；位于所述第二道圆柱管隔栅下方的第二层催化剂层(7b)；所述第一道圆柱管(6a)和第二道圆柱管(6b)具有如下相同的结构形式：管体为四层嵌套，所述四层嵌套由外向内依次是：外层(22)、过滤层(23)、内层(24)和核心层(25)，所述外层(22)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：马大卫，查智明，黄齐顺，张其良，程靖，丛星亮，
申请(专利权)人：安徽新力电业科技咨询有限责任公司，国网安徽省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34