一种碳酸氢铵直喷脱硝还原系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种碳酸氢铵直喷脱硝还原系统及方法，制氨系统简单，能满足目前火电厂不同负荷下的制备条件，实现入口烟道不同位置处所需氨气量的按需分配，运行维护成本低，解决了系统容易堵塞和储存碳酸氢铵溶液时存在安全风险的问题。包括依次连接的碳酸氢铵溶解装置、碳酸氢铵溶液储存装置、计量分配模块、喷射装置和SCR脱硝反应器；所述喷射装置包括多个并行的喷射器，每个喷射器的输出端设置有喷嘴，输入端设置碳酸氢铵溶液入口，碳酸氢铵溶液入口的一侧设置连通的雾化压缩空气入口，所述喷射器沿烟气方向设置在SCR脱硝反应器的入口烟道内；所述计量分配模块与每个喷射器的碳酸氢铵溶液入口分别连接。酸氢铵溶液入口分别连接。酸氢铵溶液入口分别连接。

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸氢铵直喷脱硝还原系统及方法


[0001]本专利技术涉及烟气脱硝治理
，具体为一种碳酸氢铵直喷脱硝还原系统及方法。

技术介绍

[0002]燃煤电厂中SCR脱硝装置采用氨气作为还原剂，在V2O5‑
WO3(MoO3)/TiO2催化剂作用下，烟气中的NO与还原剂NH3发生如下反应：
[0003]4NH3+4NO+O2→
4N2+6H2O
[0004]氨气的来源一般是液氨或者尿素。液氨由于属于重大危险源，目前已经逐渐开始使用尿素取代液氨的工作。尿素虽然存储安全，但制备氨气过程中需要消耗大量的能源(尿素水解使用蒸汽，尿素热解使用电能)，运行成本较高，且尿素溶液容易堵塞腐蚀管道或者结晶堵塞喷嘴。
[0005]由于碳酸氢铵受热容易分解成氨气、水和二氧化碳，可以使用碳酸氢铵溶液代替尿素溶液制备氨气作为脱硝还原剂。
[0006]NH HCO
→
NH
↑
+H O+CO
↑
[0007]碳酸氢铵具有热不稳定性，固体在58℃、水溶液在70℃则会发生分解。碳酸氢铵溶液在水中溶解度更大，如表1所示。
[0008]表1.氨气及碳酸氢铵的溶解度与温度的关系
[0009][0010]现有的制氨作为脱销还原剂的系统及方法中，用于烟气脱硝的碳酸氢铵湿法制氨工艺及系统(CN101829486A)提供了一种将温度为90℃、质量浓度50％的碳酸氢铵溶液喷入热解炉分解制氨的制氨系统及工艺，但该专利中未考虑碳酸氢铵溶液在90℃下，已经可以大量分解成氨气，当大量氨气集聚在碳酸氢铵溶液罐体时，存在罐体破裂的风险，且未提出分解的氨气的处理方法。此外，热解炉的热源来自于炉膛出口的高温热烟气和空预器出口的热一次风，两者都含有大量烟尘，热解炉分解的氨气混合气将携带大量粉尘，导致脱硝喷氨系统堵塞，影响脱硝运行效果。直喷尿素法SCR烟气脱硝工艺及装置(CN102068904A)利用干尿素颗粒直接喷入脱硝入口烟道分解，只能运用在烟气温度高于350℃的运行条件，在烟温低于350℃时，无法进行脱硝反应，但是目前国内火电机组基本在中低负荷运行，烟气温度无法满足350℃的分解条件，限值了此种工艺的利用。此外，干尿素颗粒容易板结，输送困
难，且由于输送尿素颗粒，喷嘴必须设置成多孔结构，增加了结构的复杂性。
[0011]目前现有技术中进行制备氨气作为脱销还原剂的制备系统及制备工艺，其制备条件要求较高，运行成本较高，且制备系统容易出现堵塞，影响运行效果，此外，现有的制氨系统中只考虑了制氨完成后氨逃逸的回收，没有考虑到碳酸氢铵溶液在正常存放状态下也会直接分解产生大量氨气，破坏存储设备的问题。

技术实现思路

[0012]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种碳酸氢铵直喷脱硝还原系统及方法，制氨系统简单，能满足目前火电厂不同负荷下的制备条件，实现入口烟道不同位置处所需氨气量的按需分配，运行维护成本低，解决了系统容易堵塞和储存碳酸氢铵溶液时存在安全风险的问题。
[0013]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0014]一种碳酸氢铵直喷脱硝还原系统，包括依次连接的碳酸氢铵溶解装置、碳酸氢铵溶液储存装置、计量分配模块、喷射装置和SCR脱硝反应器；
[0015]所述喷射装置包括多个并行的喷射器，每个喷射器的输出端设置有喷嘴，输入端设置碳酸氢铵溶液入口，碳酸氢铵溶液入口的一侧设置连通的雾化压缩空气入口，所述喷射器沿烟气方向设置在SCR脱硝反应器的入口烟道内；
[0016]所述计量分配模块与每个喷射器的碳酸氢铵溶液入口分别连接。
[0017]优选地，所述喷射装置还包括设置在喷射器外部的冷却壳体，以及设置在冷却壳体上的冷却风入口。
[0018]优选地，所述碳酸氢铵溶解装置包括碳酸氢铵溶解罐，其内部设有搅拌器和蒸汽加热管。
[0019]优选地，所述碳酸氢铵溶液储存装置包括碳酸氢铵溶液储罐，其内部设有蒸汽加热管。
[0020]优选地，还包括挥发氨吸收装置，通过管道分别与碳酸氢铵溶解装置和碳酸氢铵溶液储存装置连接。
[0021]优选地，所述挥发氨吸收装置内设置有氨水密度计，挥发氨吸收装置通过管路和高流量循环泵与计量分配模块连接。
[0022]优选地，所述碳酸氢铵溶解装置和所述碳酸氢铵溶液储存装置的连接管路上设置有混合给料泵和碳酸氢铵溶液密度计。
[0023]优选地，所述碳酸氢铵溶液储存装置和计量分配模块的连接管路以及挥发氨吸收装置和计量分配模块的连接管路上均设置有高流量循环泵和开关阀门。
[0024]一种碳酸氢铵直喷脱硝还原方法，包括以下步骤：
[0025]碳酸氢铵颗粒在碳酸氢铵溶解装置进行溶解后，将溶解好的碳酸氢铵溶液输送至碳酸氢铵溶液储存装置中储存备用；
[0026]储存的碳酸氢铵溶液输送至计量分配模块；
[0027]计量分配模块根据CFD流场模拟结果确定的SCR脱销反应器的入口烟道不同位置处的氨气所需量，对碳酸氢铵溶液进行分配后，通过碳酸氢铵溶液入口端输送至对应位置的喷射器；
[0028]碳酸氢铵溶液在喷射器内被雾化压缩空气入口端输入的雾化压缩空气进行雾化；
[0029]雾化后的碳酸氢铵溶液细小颗粒通过喷嘴均匀喷入SCR脱硝反应器的入口烟道内，被烟道内的高温烟气蒸发分解，生成氨气、二氧化碳和水蒸气，完成制氨。
[0030]优选地，所述碳酸氢铵溶解装置和所述碳酸氢铵溶液储存装置内的碳酸氢铵溶液的温度控制在40℃，体积浓度控制在28.4g/L～36.6g/L。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0032]本专利技术提供一种碳酸氢铵直喷脱硝还原系统，碳酸氢铵颗粒在碳酸氢铵溶解装置中进行溶解制备出所需浓度的碳酸氢铵溶液，并控制溶液浓度保持在所需范围内，后输送至碳酸氢铵溶液储存装置中备用，通过计量分配模块按照SCR脱硝入口烟道不同区域的需氨量进行流量分配后，进入喷射装置，并通入雾化压缩空气对碳酸氢铵溶液进行雾化，雾化后的碳酸氢铵溶液细小颗粒通过设置在SCR脱硝入口烟道不同位置处的喷嘴均匀喷入，碳酸氢铵溶液在从省煤器出口输出的高温烟气作用下蒸发分解，生成氨气、二氧化碳和水蒸气，氨气脱销还原剂制备完成，流经脱硝装置的导流板、整流格栅和催化剂，分解生产的氨气在脱硝反应器在V2O5‑
WO3(MoO3)/TiO2催化剂作用下与高温烟气中的一氧化氮发生反应，生产氮气和水，完成脱销。
[0033]本专利技术可以根据CFD流场模拟结果确定的SCR脱销入口烟道不同位置处的氨气所需量预先通过计量分配模块进行分配并根据分配结果布置喷射器的数量以及在脱硝入口烟道上的具体布置位置，喷嘴对准测点位置处喷入碳酸氢铵溶液，能够尽可能减少碳酸氢铵溶液浪费和不必要的氨气制备，减少后续挥发氨气的吸收处理负担，避免后续由于氨逃逸造成的问题。
[0034]进一步地，喷射装置还包括设置在喷射器5外部的冷却壳体，以及设置在冷却壳体上的冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳酸氢铵直喷脱硝还原系统，其特征在于，包括依次连接的碳酸氢铵溶解装置(100)、碳酸氢铵溶液储存装置(110)、计量分配模块(120)、喷射装置(130)和SCR脱硝反应器(8)；所述喷射装置(130)包括多个并行的喷射器(5)，每个喷射器(5)的输出端设置有喷嘴(53)，输入端设置碳酸氢铵溶液入口(51)，碳酸氢铵溶液入口(51)的一侧设置连通的雾化压缩空气入口(52)，所述喷射器(5)沿烟气方向设置在SCR脱硝反应器(8)的入口烟道(7)内；所述计量分配模块(120)与每个喷射器(5)的碳酸氢铵溶液入口(51)分别连接。2.根据权利要求1所述的一种碳酸氢铵直喷脱硝还原系统，其特征在于，所述喷射装置(130)还包括设置在喷射器(5)外部的冷却壳体，以及设置在冷却壳体上的冷却风入口(54)。3.根据权利要求1所述的一种碳酸氢铵直喷脱硝还原系统，其特征在于，所述碳酸氢铵溶解装置(100)包括碳酸氢铵溶解罐(1)，其内部设有搅拌器(101)和蒸汽加热管(14)。4.根据权利要求1所述的一种碳酸氢铵直喷脱硝还原系统，其特征在于，所述碳酸氢铵溶液储存装置(110)包括碳酸氢铵溶液储罐(3)，其内部设有蒸汽加热管(14)。5.根据权利要求1所述的一种碳酸氢铵直喷脱硝还原系统，其特征在于，还包括挥发氨吸收装置(140)，通过管道分别与碳酸氢铵溶解装置(100)和碳酸氢铵溶液储存装置(110)连接。6.根据权利要求5所述的一种碳酸氢铵直喷脱硝还原系统，其特征在于，所述挥发氨吸收装置(140)内设置有氨水密度计(12)，挥发氨吸收装置(140)通过管路和高流量循环泵(4)与计量分配模块(120)连接。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世极，潘栋，罗志，董陈，舒凯，徐晓涛，李淑宏，袁壮，尚桐，杨晓刚，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：