一种基于燃气蒸汽联合循环机组的尿素脱硝系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于燃气蒸汽联合循环机组的尿素脱硝系统及方法，尿素脱硝系统包括尿素直喷系统，尿素直喷系统的喷枪设于燃气轮机至余热锅炉的过渡段处，余热锅炉内设有SCR反应模块；方法为将喷枪设于过渡段处，并监测余热锅炉内SCR反应模块的温度，当达到280℃及以上时，通过喷枪向过渡段处喷射尿素混合溶液；尿素混合溶液在过渡段处通过燃气轮机的高温尾气加热进行分解，分解后进入余热锅炉，经SCR反应模块与烟气中的NOx发生还原反应，进行脱硝。本发明专利技术提供的基于燃气蒸汽联合循环机组的尿素脱硝系统及方法，可提高尿素脱硝的运行可靠性，降低检修维护成本；缩短启动时间，提高经济效益；节省能耗，降低运行成本。

A urea denitration system and method based on gas steam combined cycle unit

【技术实现步骤摘要】
一种基于燃气蒸汽联合循环机组的尿素脱硝系统及方法
本专利技术涉及尿素脱硝
，尤其涉及一种基于燃气蒸汽联合循环机组的尿素脱硝系统及方法。
技术介绍
燃气-蒸汽联合循环是以燃气为高温工质、蒸汽为低温工质，由燃气轮机的排气作为蒸汽轮机装置循环的加热源的联合循环。燃气-蒸汽联合循环由于能较大幅度提高火力发电厂的热效率，并使污染问题获得解决，因而成为最有发展前途的发电技术。目前，电厂烟气脱硝广泛应用的是NH3-SCR工艺，采用尿素作为脱硝还原剂的工艺中，有两种比较成熟的技术：热解和水解。尿素热解是使用电加热器或燃烧产生高温烟气，送入热解炉内使尿素溶液热解得到氨气；而尿素水解技术是利用一定温度和压力的蒸汽在水解反应器内，使尿素溶液发生水解得到氨气。这两种尿素制氨技术都需要单独的热解或水解系统，不但系统复杂而且需消耗大量热源，能耗及运行成本较高，在一定程度上制约了在工程上的应用。燃气轮机作为调峰机组具有高效、灵活的特点，然而现阶段采用热解炉系统的燃气轮机组，投运脱硝系统时耗时很长，无法快速喷入尿素，机组只能在低负荷工况下长时间等待，间接的削弱了燃机特有的快速启动的优势。同时现有热解炉系统中设置的喷氨格栅，很容易由于尿素热解不充分导致支管堵塞并且喷氨不均匀，增加尿素成本、氨逃逸量增大及检修维护成本高昂。而且目前大多数燃气轮机的性能保证工况是介于50％-100％负荷之间，因而环保部门对于NOX排放超标的考核范围一般也是在此区间，于是电厂运行时为避免考核，在NOX排放合格之前最高负荷只能升至50％额定，然而燃气轮机在这种低负荷工况下排烟温度较低，这种通过少量低温烟气加热整个热解炉系统的方式耗时很长，无法快速喷入尿素，就造成了燃气轮机升负荷与投脱硝热解系统之间互相制约的问题。除此之外，传统热解炉系统中脱硝稀释风机输送的介质均为400-650℃的高温烟气，而脱硝稀释风机的轴承容易受热严重导致振动大停运，从而使得热解系统温度下降，喷入的尿素无法完全热解，形成结晶堵塞喷氨格栅支管，导致整个脱硝系统无法投运，造成NOX排放超标的事故，在国内日益严峻的环保态势下很容易引起严重的社会影响，同时也会增加环保排污费用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种基于燃气蒸汽联合循环机组的尿素脱硝系统及方法，该尿素脱硝系统可提高尿素脱硝的运行可靠性，降低检修维护成本；缩短启动时间，提高经济效益；节省能耗，降低运行成本。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于燃气蒸汽联合循环机组的尿素脱硝系统，包括尿素直喷系统，所述尿素直喷系统的喷枪设于燃气轮机至余热锅炉的过渡段处，所述余热锅炉内设有SCR反应模块，所述SCR反应模块上设有催化剂；所述尿素直喷系统通过所述喷枪将尿素喷至所述过渡段处进行热解，热解完成后在所述SCR反应模块上与NOx发生还原反应进行脱硝。优选地：所述过渡段的通道内径向设有多个喷枪，每个喷枪的喷头均指向所述燃气轮机的排气方向，各个所述喷头的正投影均匀地布满整个所述过渡段的横截面。优选地：所述喷枪内具有由内到外同轴设置的尿素溶液注入管道和雾化空气管道，所述尿素溶液注入管道的出口朝向所述燃气轮机的排气方向，所述雾化空气管道的出口环向所述尿素溶液注入管道的出口设置，所述雾化空气管道的出口处设有用以将尿素溶液雾化为液滴的旋流器。进一步地：所述喷枪内还设有冷却空气管道，所述冷却空气管道套设于所述雾化空气管道的外侧，所述冷却空气管道的出口朝向所述所述燃气轮机的排气方向，用以隔离所述燃机排气的高温热量。优选地：所述尿素溶液注入管道的进液口分别与并联设置的尿素母管和稀释水母管相连通，所述尿素母管与尿素供料部连接，所述稀释水母管与脱硝除盐水箱连接，所述稀释水母管上设有脱硝除盐水泵和减压阀，所述脱硝除盐水箱通过所述脱硝除盐水泵向所述稀释水母管泵送稀释水，并通过所述减压阀调节所述稀释水的压力。进一步地：所述尿素母管上设有计量模块，以定量输送尿素；所述尿素注入管道的进液口处设有混合器，以将所述稀释水与所述尿素进行混合形成稳定液体混合物。进一步地，所述尿素母管上还设有冲洗水支管，所述冲洗水支管的一端设于所述脱硝除盐水泵和减压阀之间，另一端与所述尿素母管的进液口连通。一种采用上述尿素脱硝系统进行脱硝的方法，包括以下步骤：(1)将尿素直喷系统的喷枪设于燃气轮机至余热锅炉的过渡段处，并监测所述余热锅炉内SCR反应模块的温度；(2)当所述SCR反应模块的温度达到280℃及以上时，通过所述喷枪向所述过渡段处喷射尿素混合溶液；(3)所述尿素混合溶液在所述过渡段处通过所述燃气轮机的高温尾气加热进行分解，分解后进入所述余热锅炉，经所述SCR反应模块与烟气中的NOx发生还原反应，进行脱硝。优选地：步骤(2)中所述喷枪在喷射尿素混合溶液之前先通入脱硝除盐水进行清洗，所述尿素混合溶液为尿素与脱硝除盐水的混合溶液，所述尿素混合溶液在冷却空气的环绕下以雾化的液滴形式喷入所述过渡段处。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：首先，本专利技术采用尿素直喷系统，无需配置脱硝稀释风机，每年可节省大量的风机运行成本，且其不受任何辅助设备的运行状况影响，尿素直接通过喷枪喷入过渡段热解，运行可靠性大大提升，由于取消了喷氨格栅的设置，避免了结晶堵塞的风险，减少了检修维护工作量，同时降低了因风机故障或喷氨格栅堵塞产生的检修维护成本；其次，本申请相对于传统基于燃煤锅炉或内燃机进行脱硝的结构不同，本申请主要针对的是燃气轮机及余热锅炉的联合循环机组，且将尿素喷枪安装在燃机排气过渡段处，区别于传统设备将尿素向燃煤锅炉的炉内进行直喷，充分利用了过渡段为燃气轮机组的必需设备，便于安装尿素喷枪，无需额外增加余热锅炉尺寸，同时还可以省去传统余热锅炉中设置的喷氨格栅，降低工程造价，而且本申请将尿素喷枪安装在燃机排气过渡段处，过渡段处烟温最高，是尿素热解反应的最佳区域，该位置离SCR催化剂模块处有足够距离，便于尿素到达反应区前的完全热解。且还能利用燃机自身排气的旋流将尿素与热烟气充分混合，保证产生的NH3能均匀分布于余热锅炉内。再者，本专利技术将尿素喷枪安装在燃机排气过渡段处，相对于传统热解系统投运中热解炉出口温度需达到350℃以上才能避免尿素热解不充分在喷氨格栅支管道中结晶造成堵塞的必要条件来说，只需待余热锅炉内的SCR反应模块前区域温度达到280℃以上即可快速喷入尿素，有效利用了燃机特有的快速启动的优势，机组无需在低负荷工况下长时间等待，大大缩短了原料投放时长，避免了燃机升负荷与投脱硝热解系统互相制约的问题；另外由于尿素直喷系统投运的条件是余热锅炉内SCR反应模块前区域温度达到280℃以上即可，本申请将尿素喷枪安装在燃机排气过渡段处，有效利用了燃机点火后所有的烟气全部排入余热锅炉内，整个炉内温度可以快速的上升的条件，相比传统热解系统，尿素直喷系统可以提前1小时让燃机负荷升至目标。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于燃气蒸汽联合循环机组的尿素脱硝系统，其特征在于，包括尿素直喷系统，所述尿素直喷系统的喷枪设于燃气轮机至余热锅炉的过渡段处，所述余热锅炉内设有SCR反应模块，所述SCR反应模块上设有催化剂；所述尿素直喷系统通过所述喷枪将尿素喷至所述过渡段处进行热解，热解完成后在所述SCR反应模块上与NOx发生还原反应进行脱硝。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于燃气蒸汽联合循环机组的尿素脱硝系统，其特征在于，包括尿素直喷系统，所述尿素直喷系统的喷枪设于燃气轮机至余热锅炉的过渡段处，所述余热锅炉内设有SCR反应模块，所述SCR反应模块上设有催化剂；所述尿素直喷系统通过所述喷枪将尿素喷至所述过渡段处进行热解，热解完成后在所述SCR反应模块上与NOx发生还原反应进行脱硝。


2.根据权利要求1所述的尿素脱硝系统，其特征在于，所述过渡段的通道内径向设有多个喷枪，每个喷枪的喷头均指向所述燃气轮机的排气方向，各个所述喷头的正投影均匀地布满整个所述过渡段的横截面。


3.根据权利要求1所述的尿素脱硝系统，其特征在于，所述喷枪内具有由内到外同轴设置的尿素溶液注入管道和雾化空气管道，所述尿素溶液注入管道的出口朝向所述燃气轮机的排气方向，所述雾化空气管道的出口环向所述尿素溶液注入管道的出口设置，所述雾化空气管道的出口处设有用以将尿素溶液雾化为液滴的旋流器。


4.根据权利要求3所述的尿素脱硝系统，其特征在于，所述喷枪内还设有冷却空气管道，所述冷却空气管道套设于所述雾化空气管道的外侧，所述冷却空气管道的出口朝向所述所述燃气轮机的排气方向，用以隔离所述燃机排气的高温热量。


5.根据权利要求3所述的尿素脱硝系统，其特征在于，所述尿素溶液注入管道的进液口分别与并联设置的尿素母管和稀释水母管相连通，所述尿素母管与尿素供料部连接，所述稀释水母管与脱硝除盐水箱连接，所述稀释水母管上设有脱硝除盐水泵和减压阀，所述脱硝除...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢辉，马绪胜，杜成章，杨耀文，杨卫国，杨智，田祎，杨君君，罗建超，王宝生，
申请(专利权)人：华能北京热电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11