本發(fā)明屬于煙氣處理領(lǐng)域，尤其涉及一種用于水煤漿鍋爐的煙氣脫硝系統(tǒng)及煙氣脫硝的方法。

背景技術(shù)：

水煤漿鍋爐是指使用水煤漿為燃料的鍋爐。水煤漿是一種由70％左右的煤粉，30％左右的水和少量藥劑混合制備而成的液體，由供漿泵送入燃燒器經(jīng)蒸汽霧化后以射流方式進(jìn)入爐膛，促使煤漿氣流與熾熱煙氣產(chǎn)生強(qiáng)烈混合，水分迅速蒸發(fā)，水煤漿顆粒獲得了足夠的熱量并達(dá)到了一定的溫度就開始著火燃燒。水煤漿在爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)鍋爐管束、省煤器、空預(yù)器等換熱裝置后從鍋爐尾部排出，但是煙氣需要經(jīng)過脫硝、除塵、脫硫等工藝進(jìn)行處理，并達(dá)到環(huán)保達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)后，才能由煙囪排入大氣，燃燒后的極少灰渣通過排渣系統(tǒng)排出爐外。

以青島后海熱電1,2#水煤漿鍋爐為例，青島后海熱電1,2#水煤漿鍋爐所使用的水煤漿水分含量33％，又采用了蒸汽霧化，導(dǎo)致煙氣中蒸汽含量高，同時水煤漿燃燒時燃料容易結(jié)團(tuán)，比一般煤粉鍋爐燃盡困難，這對整個脫硝系統(tǒng)特別是SCR反應(yīng)器的設(shè)計質(zhì)量及使用壽命提出了很高的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供一種用于水煤漿鍋爐的煙氣脫硝系統(tǒng)及煙氣脫硝的方法，適用于水煤漿鍋爐，具有煙氣處理效果好、質(zhì)量好、使用壽命長和有利于環(huán)境保護(hù)等優(yōu)點。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種用于水煤漿鍋爐的煙氣脫硝系統(tǒng)，包括SCR反應(yīng)器系統(tǒng)，所述SCR反應(yīng)器系統(tǒng)包括SCR反應(yīng)器和噴氨柵格；

所述SCR反應(yīng)器的煙氣通道的煙氣進(jìn)口與水煤漿鍋爐的煙氣出口連接；噴氨柵格的氨氣入口用于通入氨氣或含有氨氣的混合氣體，噴氨柵格的氨氣出口位于SCR反應(yīng)器的煙氣通道內(nèi)，在噴氨柵格和SCR反應(yīng)器的煙氣通道的出口之間設(shè)置有催化劑；氨氣或含有氨氣的混合氣體從噴氨柵格的氨氣入口進(jìn)入至煙氣通道后與水煤漿鍋爐產(chǎn)生的煙氣中的氮氧化物混合后經(jīng)催化劑反應(yīng)生成氮氣。

SCR是選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduction)的英文簡寫，其原理是在催化劑作用下，還原劑NH₃在290-400℃下有選擇的將NO和NO₂還原成N₂，而幾乎不發(fā)生NH₃與O₂的氧化反應(yīng)，從而提高了N₂的選擇性，減少了NH₃的消耗。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明首次提出了將SCR反應(yīng)器系統(tǒng)應(yīng)用于水煤漿鍋爐的煙氣脫硝的過程中。

在設(shè)計煤種、鍋爐最大工況(BMCR)、處理100％煙氣量條件下，保證鍋爐出口煙氣中NOx排放濃度<50mg/Nm³(干煙氣，6％含氧量)，實現(xiàn)水煤漿鍋爐煙氣脫硝超低排放。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述噴氨柵格包括主管路和分管路，主管路的一端為氨氣入口,主管路的另一端與分管路的一端連接，所述分管路設(shè)有多個且分別與主管路的另一端連接，每個分管路的另一端設(shè)有多個柵格,柵格分布有孔，所述柵格位于煙氣通道內(nèi)，用于將氨氣或含有氨氣的混合氣體通入煙氣通道。

采用上述方案的有益效果是：通過噴氨柵格使氨氣經(jīng)主管路和分支管路進(jìn)入到SCR反應(yīng)器的煙道中，與煙道中的煙氣混合，多個柵格的設(shè)置有利于煙氣與氨氣的充分混勻。

進(jìn)一步，所述催化劑選自二氧化鈦、五氧化二釩、三氧化鎢中任一種或幾種的混合。優(yōu)選地，所述催化劑為五氧化二釩。

采用上述方案的有益效果是：催化劑的種類對催化性能具有重要影響。發(fā)明人在研究中意外的發(fā)現(xiàn)采用上述種類的催化劑具有很高的催化效果，有利于把氨氣催化成氮氣，從而符合排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放。

進(jìn)一步，在靠近煙氣通道的煙氣出口的一段通道豎直設(shè)置。

進(jìn)一步，所述催化劑設(shè)有三層，三層催化劑在豎直方向上下設(shè)置，采用2+1布置方式。

所述的2+1布置方式，指的是其中兩層催化劑固定設(shè)置在煙氣通道內(nèi)，另外一層催化劑可拆卸的設(shè)置在煙氣通道內(nèi)，從而使另外一層催化劑可以根據(jù)具體情況選擇是否放置在煙氣通道內(nèi)。

采用上述方案的有益效果是：采用三層催化劑，可以顯著提高催化效率。

進(jìn)一步，所述SCR反應(yīng)器還安裝有煙氣擾流裝置、反應(yīng)器入口溫度測量裝置、反應(yīng)器差壓測量裝置、反應(yīng)器出水溫度測量裝置、反應(yīng)器出口氨氣逃逸檢測裝置，反應(yīng)器出口氮氧化合物檢測設(shè)備、高位報警裝置和聲波吹灰器；

所述煙氣擾流裝置安裝在催化劑的頂部，氨氣與煙氣混合后氣體經(jīng)煙氣擾流裝置后再經(jīng)催化劑催化；

所述反應(yīng)器入口溫度測量裝置設(shè)置在煙氣通道的入口處；

反應(yīng)器差壓測量裝置設(shè)置在催化劑處，用于檢測催化劑的頂部和底部的差壓；

反應(yīng)器出水溫度測量裝置、反應(yīng)器出口氨氣逃逸檢測裝置、高位報警裝置和反應(yīng)器出口氮氧化合物檢測設(shè)備設(shè)置在煙氣通道的出口處；

所述聲波吹灰器設(shè)置在催化劑的上部。

采用上述方案的有益效果是：

煙氣擾流裝置的設(shè)置有利于使煙氣的分布更加均勻。

反應(yīng)器入口溫度測量裝置的設(shè)置有利于檢測入口的煙氣溫度，如果發(fā)現(xiàn)溫度過低，可以停止供入氨氣，因為如果溫度過低反應(yīng)較難進(jìn)行，避免浪費(fèi)氨氣。

反應(yīng)器差壓測量裝置和高位報警裝置的設(shè)置，當(dāng)反應(yīng)器差壓高于報警設(shè)置值時，說明催化劑堵塞嚴(yán)重，應(yīng)停止噴氨，同時需要檢測聲波吹灰器是否運(yùn)行正常。

反應(yīng)器出口氨氣逃逸檢測裝置和反應(yīng)器出口氮氧化合物檢測設(shè)備，該設(shè)備可以對SCR儲存和分配系統(tǒng)進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，從而調(diào)整噴氨的量，最終保證出口NOx含量不大于50mg/Nm³，氨的逃逸率不大于3ppm。

聲波吹灰器的設(shè)置保證催化劑上部及內(nèi)部不發(fā)生積灰情況，并避免因死角積灰而造成催化劑失效導(dǎo)致脫硝效率的下降。

進(jìn)一步，還包括氨水蒸發(fā)系統(tǒng)，所述氨水蒸發(fā)系統(tǒng)用于制備氨氣或含有氨氣的混合氣體；所述氨水蒸發(fā)系統(tǒng)的氨氣出口與SCR反應(yīng)器的噴氨柵格的氨氣入口連接。

采用上述方案的有益效果是：通過氨水蒸發(fā)系統(tǒng)將氨水轉(zhuǎn)變?yōu)榘睔猓糜赟CR反應(yīng)器系統(tǒng)中進(jìn)行脫硝處理。

進(jìn)一步，所述氨水蒸發(fā)系統(tǒng)包括：氨水蒸發(fā)槽、噴射器和增壓風(fēng)機(jī)，所述氨水蒸發(fā)槽的頂部設(shè)有氨氣出口，所述氨水蒸發(fā)槽的底部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，所述噴射器安裝在氨水蒸發(fā)槽的中部；

水煤漿鍋爐的二次風(fēng)通過增壓風(fēng)機(jī)從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入到氨水蒸發(fā)槽中,增壓風(fēng)機(jī)用于使氨水蒸發(fā)形成含有氨氣的混合氣體；

氨水經(jīng)噴射器噴射至氨水蒸發(fā)槽中，與增壓風(fēng)機(jī)輸送過來的風(fēng)混合后，產(chǎn)生含有氨氣的混合氣體，含有氨氣的混合氣體由氨水蒸發(fā)槽的氨氣出口通入噴氨柵格中。

采用上述方案的有益效果是：氨水進(jìn)入到噴射器中，利用鍋爐的二次風(fēng)將氨水分解為氨氣和水，氨氣用于SCR反應(yīng)器系統(tǒng)。

進(jìn)一步，還包括冷卻回路，用于冷卻增壓風(fēng)機(jī)。

采用上述方案的有益效果是：通過冷卻裝置的設(shè)置，有利于延長設(shè)備的使用壽命。

進(jìn)一步，還包括氨水儲存及分配系統(tǒng)，所述氨水儲存及分配系統(tǒng)的氨水出口與氨水蒸發(fā)系統(tǒng)的氨水入口連接。

采用上述方案的有益效果是：用于儲存氨水，可以根據(jù)SCR反應(yīng)器系統(tǒng)的用量需求，為SCR反應(yīng)器系統(tǒng)提供氨水。

進(jìn)一步，所述氨水儲存及分配系統(tǒng)包括：氨水儲罐和氨水輸送裝置，儲存在氨水儲罐中的氨水通過氨水輸送裝置輸送至氨水蒸發(fā)系統(tǒng)，多余的氨水返回至氨水儲罐中進(jìn)行循環(huán)利用。

采用上述方案的有益效果是：氨水儲罐用于儲存氨水，氨水供給SCR反應(yīng)器系統(tǒng)，多余的氨水可以返回至氨水儲罐中，具有節(jié)約氨水的優(yōu)點。

本發(fā)明還提供一種上述水煤漿鍋爐的煙氣脫硝方法，包括以下步驟：

將水煤漿鍋爐的煙氣通入SCR反應(yīng)器的煙氣通道內(nèi)，將氨氣通過噴氨柵格進(jìn)入煙氣通道與水煤漿鍋爐的煙氣混合，之后經(jīng)催化劑處理，處理后得到的產(chǎn)物直接排放或通入其他設(shè)備。

采用上述方案的有益效果是：

本發(fā)明首次實現(xiàn)了水煤漿鍋爐的超低排放要求(低于50mg/Nm³)，NOx原始排放值高(800mg/Nm³)，脫硝效率要求高，可以大于93％。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述一種用于水煤漿鍋爐的煙氣脫硝系統(tǒng)及煙氣脫硝的方法的連接示意圖；

圖2為本發(fā)明所述氨水儲存及分配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所述氨水蒸發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明SCR反應(yīng)器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為噴氨柵格的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：

1、氨水儲存及分配系統(tǒng)，11、氨水儲罐，12、氨水輸送裝置，2、氨水蒸發(fā)系統(tǒng)，21、噴射器，22、增壓風(fēng)機(jī)，23、氨水蒸發(fā)槽，3、SCR反應(yīng)器系統(tǒng)，4、SCR反應(yīng)器，41、煙氣通道，42、催化劑，43、煙氣擾流裝置，44、反應(yīng)器入口溫度測量裝置，45、反應(yīng)器差壓測量裝置,46、反應(yīng)器出水溫度測量裝置，47、反應(yīng)器出口氨氣逃逸檢測裝置，48、反應(yīng)器出口氮氧化合物檢測設(shè)備，5、噴氨柵格，51、主管路，52、分管路，521、柵格，6、鍋爐二次風(fēng)，7、工廠冷卻水，8、冷卻水回水。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1-5所示，一種用于水煤漿鍋爐的煙氣脫硝系統(tǒng)，包括氨水儲存及分配系統(tǒng)1、氨水蒸發(fā)系統(tǒng)2和SCR反應(yīng)器系統(tǒng)3。如圖1所示，所述氨水儲存及分配系統(tǒng)1與氨水蒸發(fā)系統(tǒng)2連接，所述氨水蒸發(fā)系統(tǒng)2和SCR反應(yīng)器系統(tǒng)3。

如圖2所示，氨水儲存及分配系統(tǒng)1的氨水出口與氨水蒸發(fā)系統(tǒng)2的氨水入口連接。所述氨水儲存及分配系統(tǒng)1包括：氨水儲罐11和氨水輸送裝置12，儲存在氨水儲罐11中的氨水通過氨水輸送裝置12輸送至氨水蒸發(fā)系統(tǒng)2，多余的氨水返回至氨水儲罐11中進(jìn)行循環(huán)利用。

在本發(fā)明的一個實施例中，氨水輸送裝置12為氨水輸送泵，每個儲罐配有多個氨水輸送泵。氨水儲罐11的數(shù)量也可以選擇多個。利用氨水輸送泵將氨水輸送至氨水儲罐11后，再利用氨水輸送泵將氨水輸送至氨水蒸發(fā)系統(tǒng)2，多余的氨水可以通過氨水輸送泵送回至氨水儲罐11進(jìn)行循環(huán)利用。

來自氨水輸送系統(tǒng)的氨水經(jīng)過計量分配模塊進(jìn)入氨水蒸發(fā)系統(tǒng)，氨水蒸發(fā)的熱源來自鍋爐熱二次風(fēng)，熱二次風(fēng)由高溫風(fēng)機(jī)從熱二次風(fēng)道引出，經(jīng)過風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入氨水蒸發(fā)槽，例如：質(zhì)量濃度為20％的氨水在蒸發(fā)器內(nèi)由熱二次風(fēng)加熱汽化并稀釋，然后進(jìn)入鍋爐SCR反應(yīng)器系統(tǒng)的噴氨柵格系統(tǒng)。

如圖3所示，所述氨水蒸發(fā)系統(tǒng)2用于制備氨氣或含有氨氣的混合氣體，所述氨水蒸發(fā)系統(tǒng)的氨氣出口與SCR反應(yīng)器系統(tǒng)的噴氨柵格的氨氣入口連接。所述氨水蒸發(fā)系統(tǒng)2包括：氨水蒸發(fā)槽23、噴射器21和增壓風(fēng)機(jī)22，所述氨水蒸發(fā)槽23的頂部設(shè)有氨氣出口，所述氨水蒸發(fā)槽23的底部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，所述噴射器21安裝在氨水蒸發(fā)槽23的中部；

所述噴射器21可以設(shè)有多個，多個噴射器21在上下布置；

水煤漿鍋爐二次風(fēng)6通過增壓風(fēng)機(jī)22從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入到氨水蒸發(fā)槽23中，增壓風(fēng)機(jī)22用于使氨水蒸發(fā)形成含有氨氣的混合氣體；

氨水經(jīng)噴射器21噴射至氨水蒸發(fā)槽23中，與增壓風(fēng)機(jī)22輸送過來的風(fēng)混合后，產(chǎn)生含有氨氣的混合氣體，含有氨氣的混合氣體由氨水蒸發(fā)槽23的氨氣出口通入噴氨柵格5中。

所述氨水蒸發(fā)系統(tǒng)2還包括冷卻裝置，用于對增壓風(fēng)機(jī)22冷卻降溫，避免溫度過高影響設(shè)備的使用壽命，工廠冷卻水7為增加風(fēng)機(jī)降溫后得到冷卻水回水8。

采用上述底部進(jìn)風(fēng)上部出氨氣的方式，可以提高制備氨氣的生產(chǎn)效率。

如圖4所示，所述SCR反應(yīng)器系統(tǒng)3包括SCR反應(yīng)器4和噴氨柵格5；

所述SCR反應(yīng)器4的煙氣通道41的煙氣進(jìn)口與水煤漿鍋爐的煙氣出口連接；噴氨柵格5的氨氣入口用于通入氨氣或含有氨氣的混合氣體，噴氨柵格5的氨氣入口與氨水蒸發(fā)系統(tǒng)2的氨氣出口連接，噴氨柵格5的氨氣出口位于SCR反應(yīng)器4的煙氣通道41內(nèi)，在噴氨柵格5和SCR反應(yīng)器4的煙氣通道4的出口之間設(shè)置有催化劑42，氨氣或含有氨氣的混合氣體從噴氨柵格5的氨氣入口進(jìn)入至煙氣通道41后與水煤漿鍋爐產(chǎn)生的煙氣中的氮氧化物混合后經(jīng)催化劑反應(yīng)生成氮氣。

如圖5所示，所述噴氨柵5格包括主管路51和分管路52，主管路51的一端為氨氣入口，主管路51的另一端與分管路52的一端連接，所述分管路52設(shè)有多個且分別與主管路的另一端連接，每個分管路52的另一端設(shè)有多個柵格521，柵格521分布有通孔，所述柵格521位于煙氣通道41內(nèi)，用于將氨氣或含有氨氣的混合氣體通入煙氣通道41內(nèi)。

所述催化劑42選自二氧化鈦、五氧化二釩、三氧化鎢中任一種或幾種的混合。

在靠近煙氣通道41的煙氣出口的一段通道豎直設(shè)置。

所述催化劑42設(shè)有三層，三層催化劑在豎直方向上下設(shè)置，采用2+1布置方式。在本發(fā)明的一個實施例中，所述催化劑為蜂窩式催化劑。

所述SCR反應(yīng)器4還安裝有煙氣擾流裝置43、反應(yīng)器入口溫度測量裝置44、反應(yīng)器差壓測量裝置45、反應(yīng)器出水溫度測量裝置46、反應(yīng)器出口氨氣逃逸檢測裝置47，反應(yīng)器出口氮氧化合物檢測設(shè)備48、高位報警裝置和聲波吹灰器；

所述煙氣擾流裝置43安裝在催化劑42的頂部，氨氣與煙氣混合后氣體經(jīng)煙氣擾流裝置43后再經(jīng)催化劑42催化；

所述反應(yīng)器入口溫度測量裝置44設(shè)置在煙氣通道的入口處；

反應(yīng)器差壓測量裝置45設(shè)置在催化劑42處，用于檢測催化劑的頂部和底部的差壓；

反應(yīng)器出水溫度測量裝置46、反應(yīng)器出口氨氣逃逸檢測裝置47、高位報警裝置設(shè)置和反應(yīng)器出口氮氧化合物檢測設(shè)備47設(shè)置在煙氣通道的出口處；

所述聲波吹灰器設(shè)置在催化劑42的上部，每層催化劑均設(shè)有聲波吹灰器。

利用上述煙氣脫硝的反應(yīng)原理和方法為：

將水煤漿鍋爐的煙氣通入SCR反應(yīng)器4的煙氣通道41，將氨氣通過噴氨柵格5進(jìn)入煙氣通道41與水煤漿鍋爐的煙氣混合，之后經(jīng)催化劑42處理，處理后得到的產(chǎn)物直接排放或通入其他設(shè)備。

具體可以采用以下操作：

(1)控制氨水儲存及分配系統(tǒng)1的氨水濃度為17％-20％；

(2)制備含有氨氣的混合氣體：

將氨水儲存及分配系統(tǒng)1的氨水通入氨水蒸發(fā)槽23，所述氨水耗量為220kg/h，氨水壓力為0.5-0.6Mpa，溫度為20℃。

將鍋爐二次風(fēng)6經(jīng)過增壓風(fēng)機(jī)送至噴射器21噴射至氨水蒸發(fā)槽23內(nèi)，風(fēng)機(jī)入口二次風(fēng)參數(shù)為：流量1540Nm³/h，風(fēng)機(jī)入口壓力3000Pa，溫度為340℃。采用上述參數(shù)，有利于提高制備氨氣的生產(chǎn)效率。

利用鍋爐二次風(fēng)6蒸發(fā)氨水，制得含有氨氣的混合氣體。

(3)進(jìn)行脫硝反應(yīng)：

將含有氨氣的混合氣體經(jīng)噴氨柵格5的柵格的通孔噴入SCR反應(yīng)器，所述噴氨柵格5的柵格的通孔的直徑范圍為5-6mm，氨氣從噴氨柵格5的通孔噴出的流速為16m/s以上，同時將水煤漿鍋爐產(chǎn)生的煙氣通入煙道內(nèi)，含有氨氣的混合氣體與煙氣混合，所述氨氣與煙氣中一氧化氮的摩爾比為(0.95-1)：1，之后經(jīng)催化劑42處理，每一層催化劑入口處煙氣流速相對偏差≤15％；每一層催化劑入口處氨氮比分布相對偏差≤5％；每一層催化劑入口處氣流入射角度≤10°，催化劑孔徑為7-8mm、比表面積為460-470m²/m³、孔隙率為75％-77％、脫硝表面積為9.3-9.8m²，催化劑用量為35-36m³，SCR裝置最低連續(xù)噴氨溫度310℃，最高連續(xù)噴氨溫度420℃，經(jīng)催化反應(yīng)后得到氮氣和水。

為了保證整個脫硝系統(tǒng)的脫硝效率、脫硝系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量及使用壽命要求，首先對整個脫硝系統(tǒng)進(jìn)行了CFD模擬，利用數(shù)值模擬方法確定本工程SCR反應(yīng)器及連接煙道設(shè)計，選擇合理的噴氨格柵布置方式并根據(jù)實際的生產(chǎn)情況進(jìn)行調(diào)整。每一層催化劑入口處煙氣流速相對偏差≤15％；每一層催化劑入口處氨氮比分布相對偏差≤5％；每一層催化劑入口處氣流入射角度≤10°，使得整個SCR脫硝反應(yīng)流場處于最優(yōu)化的狀態(tài)，實現(xiàn)最理想的脫硝效果。

水煤漿鍋爐所使用的水煤漿水分含量33％，又采用了蒸汽霧化，導(dǎo)致煙氣中蒸汽含量高，而SCR脫硝反應(yīng)的副產(chǎn)物中有水的生成，水煤漿鍋爐煙氣成分水分含量大，會抑制SCR脫硝反應(yīng)的進(jìn)行，導(dǎo)致脫硝效果下降。水煤漿燃燒時燃料容易結(jié)團(tuán)，比一般煤粉鍋爐燃盡困難，燃料結(jié)團(tuán)容易導(dǎo)致催化劑堵塞積灰，發(fā)明人在本煙氣脫硝工程的催化劑選型及選量時綜合考慮以上因素，通過選擇合適催化劑孔徑、比表面積、孔隙率、脫硝表面積及催化劑用量等，保證了SCR脫硝實現(xiàn)最佳優(yōu)化，催化劑內(nèi)部不宜發(fā)生積灰情況。發(fā)明人曾進(jìn)行了大量的催化劑的篩選實驗，在研究中發(fā)現(xiàn)，本煙氣脫硝工程采用選用釩鈦鎢催化劑，在催化選型時主要成分有二氧化鈦(TiO₂)、五氧化二釩(V₂O₅)、三氧化鎢(WO₃)等，催化劑采用2+1布置方式。

發(fā)明人在大量研究中意外的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)催化劑孔徑為7-8mm、比表面積為460-470m²/m³、孔隙率為75％-77％、脫硝表面積為9.3-9.8m²，催化劑用量為35-36m³，此時的脫效率最好，可以達(dá)到93％以上。

來自氨水蒸發(fā)系統(tǒng)2的氨氣進(jìn)入柵格521，柵格521布置在催化劑上部。氨氣從柵格521內(nèi)部的小孔流出，與煙氣通道41內(nèi)煙氣充分混合然后經(jīng)過煙氣擾流裝置43流向催化劑42，在催化劑42內(nèi)部進(jìn)行脫硝化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)式如下：

SCR反應(yīng)器的布置形式為2+1層。

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O；

6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O；

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O；

最終將氨氣轉(zhuǎn)化為氮氣和水，檢測合格后，可以達(dá)標(biāo)排放或進(jìn)入下一個工序。

SCR裝置最低連續(xù)噴氨溫度310℃，最高連續(xù)噴氨溫度420℃。根據(jù)煙氣灰塵含量及煙道尺寸，在SCR反應(yīng)器上部設(shè)置兩臺聲波吹灰器，保證催化劑上部及內(nèi)部不發(fā)生積灰情況，并避免因死角積灰而造成催化劑失效導(dǎo)致脫硝效率的下降。

在SCR催化劑反應(yīng)器上部均勻布置三個溫度測點，并設(shè)計低溫報警，當(dāng)溫度低于300℃時，應(yīng)停止噴氨。

SCR反應(yīng)器設(shè)置差壓測量裝置，并設(shè)置高位報警裝置，當(dāng)反應(yīng)器差壓高于報警設(shè)置值時，說明催化劑堵塞嚴(yán)重，應(yīng)停止噴氨，同時需要檢測聲波吹灰器是否運(yùn)行正常。

在SCR反應(yīng)器下游設(shè)置NH₃逃逸檢測設(shè)備、反應(yīng)器出口(NOx,O₂)檢測等設(shè)備，該設(shè)備輸出值可以對SCR計量分配模塊進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，脫硝裝置出口NOx含量不大于50mg/Nm³，氨的逃逸率不大于3ppm。

實施例1

利用上述系統(tǒng)進(jìn)行脫硝的方法包括以下步驟：

(1)氨水儲存及分配系統(tǒng)1的氨水濃度為17％；

(2)制備含有氨氣的混合氣體：

將氨水儲存及分配系統(tǒng)1的氨水通入氨水蒸發(fā)槽23，所述氨水耗量為220kg/h，氨水壓力為0.5Mpa，溫度為20℃。

將鍋爐二次風(fēng)6經(jīng)過增壓風(fēng)機(jī)送至噴射器21噴射至氨水蒸發(fā)槽23內(nèi)，風(fēng)機(jī)入口二次風(fēng)參數(shù)為：流量1540Nm³/h，風(fēng)機(jī)入口壓力3000Pa，溫度為340℃。采用上述參數(shù)，有利于提高制備氨氣的生產(chǎn)效率。

利用鍋爐二次風(fēng)6蒸發(fā)氨水，制得含有氨氣的混合氣體。

(3)進(jìn)行脫硝反應(yīng)：

將含有氨氣的混合氣體經(jīng)噴氨柵格5的柵格的通孔噴入SCR反應(yīng)器，所述噴氨柵格5的柵格的通孔的直徑為5mm，氨氣從噴氨柵格5的通孔噴出的流速為16m/s以上，同時將水煤漿鍋爐產(chǎn)生的煙氣通入煙道內(nèi)，含有氨氣的混合氣體與煙氣混合，所述氨氣與煙氣中一氧化氮的摩爾比為0.95：1，之后經(jīng)催化劑42處理，催化劑為二氧化鈦(TiO₂)，每一層催化劑入口處煙氣流速相對偏差≤15％；每一層催化劑入口處氨氮比分布相對偏差≤5％；每一層催化劑入口處氣流入射角度≤10°，催化劑孔徑為7mm、比表面積為460m²/m³、孔隙率為75％、脫硝表面積為9.3m²，催化劑用量為35m³，SCR裝置最低連續(xù)噴氨溫度310℃，最高連續(xù)噴氨溫度420℃，經(jīng)催化反應(yīng)后得到氮氣和水。

實施例2

利用上述系統(tǒng)進(jìn)行脫硝的方法包括以下步驟：

(1)氨水儲存及分配系統(tǒng)1的氨水濃度為20％；

(2)制備含有氨氣的混合氣體：

將氨水儲存及分配系統(tǒng)1的氨水通入氨水蒸發(fā)槽23，所述氨水耗量為220kg/h，氨水壓力為0.6Mpa，溫度為20℃。

將鍋爐二次風(fēng)6經(jīng)過增壓風(fēng)機(jī)送至噴射器21噴射至氨水蒸發(fā)槽23內(nèi)，風(fēng)機(jī)入口二次風(fēng)參數(shù)為：流量1540Nm3/h，風(fēng)機(jī)入口壓力3000Pa，溫度為340℃。采用上述參數(shù)，有利于提高制備氨氣的生產(chǎn)效率。

利用鍋爐二次風(fēng)6蒸發(fā)氨水，制得含有氨氣的混合氣體。

(3)進(jìn)行脫硝反應(yīng)：

將含有氨氣的混合氣體經(jīng)噴氨柵格5的柵格的通孔噴入SCR反應(yīng)器，所述噴氨柵格5的柵格的通孔的直徑為6mm，氨氣從噴氨柵格5的通孔噴出的流速為16m/s以上，同時將水煤漿鍋爐產(chǎn)生的煙氣通入煙道內(nèi)，含有氨氣的混合氣體與煙氣混合，所述氨氣與煙氣中一氧化氮的摩爾比為1：1，之后經(jīng)催化劑42處理，催化劑為五氧化二釩(V₂O₅)，每一層催化劑入口處煙氣流速相對偏差≤15％；每一層催化劑入口處氨氮比分布相對偏差≤5％；每一層催化劑入口處氣流入射角度≤10°，催化劑孔徑為8mm、比表面積為470m²/m³、孔隙率為75％-77％、脫硝表面積為9.8m²，催化劑用量為36m³，SCR裝置最低連續(xù)噴氨溫度310℃，最高連續(xù)噴氨溫度420℃，經(jīng)催化反應(yīng)后得到氮氣和水。

實施例3

利用上述系統(tǒng)進(jìn)行脫硝的方法包括以下步驟：

(1)氨水儲存及分配系統(tǒng)1的氨水濃度為17％-20％；

(2)制備含有氨氣的混合氣體：

將氨水儲存及分配系統(tǒng)1的氨水通入氨水蒸發(fā)槽23，所述氨水耗量為220kg/h，氨水壓力為0.55Mpa，溫度為20℃。

將鍋爐二次風(fēng)6經(jīng)過增壓風(fēng)機(jī)送至噴射器21噴射至氨水蒸發(fā)槽23內(nèi)，風(fēng)機(jī)入口二次風(fēng)參數(shù)為：流量1540Nm3/h，風(fēng)機(jī)入口壓力3000Pa，溫度為340℃。采用上述參數(shù)，有利于提高制備氨氣的生產(chǎn)效率。

利用鍋爐二次風(fēng)6蒸發(fā)氨水，制得含有氨氣的混合氣體。

(3)進(jìn)行脫硝反應(yīng)：

將含有氨氣的混合氣體經(jīng)噴氨柵格5的柵格的通孔噴入SCR反應(yīng)器，所述噴氨柵格5的柵格的通孔的直徑為5.5mm，氨氣從噴氨柵格5的通孔噴出的流速為16m/s以上，同時將水煤漿鍋爐產(chǎn)生的煙氣通入煙道內(nèi)，含有氨氣的混合氣體與煙氣混合，所述氨氣與煙氣中一氧化氮的摩爾比為0.98：1，之后經(jīng)催化劑42處理，催化劑為三氧化鎢(WO₃)，每一層催化劑入口處煙氣流速相對偏差≤15％；每一層催化劑入口處氨氮比分布相對偏差≤5％；每一層催化劑入口處氣流入射角度≤10°，催化劑孔徑為7.5mm、比表面積為465m²/m³、孔隙率為76％、脫硝表面積為9.5m²，催化劑用量為35.6m³，SCR裝置最低連續(xù)噴氨溫度310℃，最高連續(xù)噴氨溫度420℃，經(jīng)催化反應(yīng)后得到氮氣和水。

實驗效果檢測：

表1

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明所述的用于水煤漿鍋爐的煙氣脫硝系統(tǒng)及煙氣脫硝的方法具有脫硝效果高等優(yōu)點。

發(fā)明人也曾經(jīng)將本發(fā)明所述的技術(shù)方案在青島后海1,2#水煤漿鍋爐煙氣脫硝工程中進(jìn)行驗證，結(jié)果表明，青島后海1,2#水煤漿鍋爐煙氣脫硝工程的氮氧化物排放濃度是超低排放(低于50mg/Nm3)，同時該工程也是國內(nèi)首個水煤漿鍋爐實現(xiàn)超低排放工程。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。