本發(fā)明涉及一種SCR煙氣脫硝系統(tǒng)還原劑制備系統(tǒng)，特別是一種高效SCR脫硝系統(tǒng)氨水制氨系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction，SCR)煙氣脫硝技術(shù)因其脫硝效率高、技術(shù)成熟，已成為大型火電機(jī)組脫硝的首選技術(shù)。其技術(shù)原理是向煙氣中噴入還原劑NH3，在催化劑作用下與煙氣中的NOx反應(yīng)生成無害的N2和H2O。SCR煙氣脫硝技術(shù)工程應(yīng)用的關(guān)鍵之一是還原劑的制備，現(xiàn)在國內(nèi)外應(yīng)用的還原劑主要有液氨、氨水、尿素三種，但無論哪種還原劑均需要利用外部熱量將液態(tài)或以其他化合物形式存在的氨轉(zhuǎn)化成氨氣，如何降低這部分能量消耗成為還原劑制備工藝研究的熱點(diǎn)問題。

燃煤機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)中催化劑對運(yùn)行溫度有一定的范圍及要求，煙溫低于最低連續(xù)運(yùn)行溫度(MOT)會導(dǎo)致NH4HSO4生成并堵塞催化劑內(nèi)部反應(yīng)微孔，造成催化劑失活。因此，在實(shí)際脫硝運(yùn)行中，為了保證催化劑的活性，脫硝裝置應(yīng)長期穩(wěn)定運(yùn)行在最低連續(xù)運(yùn)行煙溫以上；然而，當(dāng)前國內(nèi)機(jī)組普遍存在負(fù)荷率低，脫硝裝置入口煙氣溫度低，低負(fù)荷運(yùn)行工況下脫硝裝置投運(yùn)問題也更加突出。

現(xiàn)有的技術(shù)如中國專利公告CN104548933A提供了一種利用煙氣余熱替代外部熱源通過氨水制備氨氣的工藝及裝置來解決上述問題。該工藝雖然降低了氨氣制備過程的能耗，但由于其利用SCR首層催化劑上部的煙氣熱量，會進(jìn)一步降低鍋爐低負(fù)荷工況運(yùn)行時(shí)SCR煙氣脫硝裝置首層催化劑入口的煙氣溫度，增加了煙氣脫硝脫硝裝置低于最低連續(xù)運(yùn)行溫度的風(fēng)險(xiǎn)。

大量研究認(rèn)為，最低連續(xù)運(yùn)行溫度主要與入口煙氣條件中的NH3濃度與SO3濃度有關(guān)，隨著SO3和NH3濃度的增加而升高，然而首層催化劑之后由于大部分的NH3被消耗，對于第二層及以后催化劑而言，其所要求的最低連續(xù)運(yùn)行溫度顯著降低，適當(dāng)降低第二層及以后層催化劑入口煙氣溫度不會對脫硝裝置全負(fù)荷運(yùn)行的產(chǎn)生影響。另外SCR煙氣脫硝裝置中SO2/SO3的轉(zhuǎn)化主要受到反應(yīng)溫度及NH3濃度的影響，煙氣溫度越高，SO2/SO3的轉(zhuǎn)化率越高；NH3濃度越高，SO2/SO3的轉(zhuǎn)化率越低。對于SCR煙氣脫硝系統(tǒng)，由于首層催化劑入口NH3濃度較高，發(fā)生的SO2/SO3的轉(zhuǎn)化少，但第二層及后面催化劑的NH3濃度較低，為SO2/SO3轉(zhuǎn)化的主要發(fā)生區(qū)域，如果能合理控制SCR煙氣脫硝裝置經(jīng)過首層催化劑后的煙氣溫度，對于降低SO3的生成有重要的影響。

因此，如何正確利用SCR多層催化劑SO2/SO3轉(zhuǎn)化規(guī)律及脫硝規(guī)律，將降低SO3生成、減少氨逃逸與還原劑的制備聯(lián)合起來，在降低制氨成本的同時(shí)，進(jìn)一步緩解SCR下游設(shè)備ABS現(xiàn)象，成為還原劑制備領(lǐng)域研究的一個(gè)新熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的所要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中還原劑需要利用外部熱量將液態(tài)或以其他化合物形式存在的氨轉(zhuǎn)化成氨氣的問題，同時(shí)利用SCR多層催化劑SO2/SO3轉(zhuǎn)化規(guī)律及脫硝規(guī)律，將降低SO3生成、減少氨逃逸與還原劑的制備聯(lián)合起來，在降低制氨成本的同時(shí)，進(jìn)一步緩解SCR下游設(shè)備ABS現(xiàn)象。

本發(fā)明包括：

沿?zé)煔馇斑M(jìn)方向依次設(shè)置的噴氨裝置、至少包括第一層催化劑和第二層催化劑的催化劑層；以及

沿稀釋氣體前進(jìn)方向依次通過管道連接設(shè)置的稀釋風(fēng)機(jī)、煙氣換熱器、汽化室，所述煙氣換熱器設(shè)置在第一層催化劑和第二層催化劑之間；以及

沿氨水溶液前進(jìn)方向依次設(shè)置的氨水儲罐、霧化裝置，所述霧化裝置和汽化室通過管道連接，所述汽化室和噴氨裝置通過管道連接。

本發(fā)明在SCR煙氣脫硝裝置第一層催化劑和第二層催化劑之間，增加一級或多級煙氣換熱器，將第二層催化劑入口溫度降低20-50℃，不僅從SO3生成機(jī)理角度降低了SO3的生成量，而且不影響煙氣脫硝裝置全負(fù)荷投運(yùn)。另外，新增的煙氣換熱器能夠優(yōu)化第一層催化劑與第二層催化劑之間的流場，進(jìn)一步保證SCR煙氣脫硝裝置的高效運(yùn)行，減少氨逃逸量，減少硫酸氫氨在SCR煙氣脫硝裝置的下游設(shè)備表面的沉積，緩解堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。煙氣放出的熱量用于加熱冷空氣，加熱后的空氣用于制備還原劑NH3。

進(jìn)一步的，所述煙氣換熱器為管式換熱器。

進(jìn)一步的，所述汽化室設(shè)有旋流裝置。旋流裝置用于解決流場不均勻而造成的溫度不均勻，提高蒸發(fā)效率，布置在汽化室的入口處；

進(jìn)一步的，所述噴氨裝置之前設(shè)置汽液分離器。汽液分離器用于降低混合氣體中的水分的含量，布置在汽化室與噴氨裝置之間的供氨管道上；

進(jìn)一步的，所述氨水儲罐和汽化室之間還設(shè)有過濾裝置、氨水供應(yīng)泵、計(jì)量裝置、還原劑壓力調(diào)節(jié)閥，所述稀釋風(fēng)機(jī)和煙氣換熱器之間還設(shè)有稀釋氣體壓力控制閥。

進(jìn)一步的，所述煙氣換熱器加熱稀釋氣體到260℃以上。

進(jìn)一步的，所述氨水儲罐中氨水的質(zhì)量濃度為20-30％。

進(jìn)一步的，所述噴氨裝置和第一層催化劑之間還設(shè)有靜態(tài)混合裝置。

進(jìn)一步的，所述稀釋風(fēng)機(jī)由兩臺并聯(lián)組成。

進(jìn)一步的，所述氨水供應(yīng)泵由兩臺并聯(lián)組成。

本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)及效果：

1、結(jié)構(gòu)合理，安裝和實(shí)施方便。

2、大大降低企業(yè)還原劑制備能耗。

3、有效減少了SO3和氨逃逸的產(chǎn)生。

4、有效緩解ABS沉積問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1本發(fā)明一種高效SCR脫硝系統(tǒng)氨水制氨系統(tǒng)示意圖。

標(biāo)注說明：

1-噴氨裝置 2-靜態(tài)混合器 3-第一層催化劑 4-煙氣換熱器

5-第二層催化劑 6-稀釋氣體壓力控制閥 7-霧化裝置

8-還原劑壓力調(diào)節(jié)閥 9-計(jì)量裝置 10-氨水供應(yīng)泵 11-過濾裝置

12-氨水儲罐 13-旋流裝置 14-汽化室 15-稀釋風(fēng)機(jī)

16-汽液分離器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說明本專利：

實(shí)施例1：參考圖1，本實(shí)施例噴氨裝置1、催化劑層，催化劑層至少包括第一層催化劑3和第二層催化劑5，也可以有三層及三層以上催化劑；本實(shí)施例還包括稀釋風(fēng)機(jī)15、煙氣換熱器4、汽化室14，煙氣換熱器4設(shè)置在第一層催化劑3和第二層催化劑5之間，稀釋氣體經(jīng)過稀釋風(fēng)機(jī)15到煙氣換熱器4再到汽化室14，本實(shí)施例還包括氨水儲罐12、霧化裝置7，霧化裝置7和汽化室14連接，儲罐12出來的氨水經(jīng)霧化裝置7霧化后噴入汽化室14。

實(shí)施例2：本實(shí)施例中，煙氣換熱器4為管式換熱器。

實(shí)施例3：參考圖1，本實(shí)施例中，汽化室14入口處設(shè)有旋流裝置13。

實(shí)施例4：參考圖1，本實(shí)施例中，噴氨裝置1之前設(shè)置汽液分離器16。

實(shí)施例5：參考圖1，本實(shí)施例中，氨水儲罐12和汽化室14之間還設(shè)有過濾裝置11、氨水供應(yīng)泵10、計(jì)量裝置9、還原劑壓力調(diào)節(jié)閥8，稀釋風(fēng)機(jī)15和煙氣換熱器4之間還設(shè)有稀釋氣體壓力控制閥6。

實(shí)施例6：本實(shí)施例中，煙氣換熱器4加熱稀釋氣體到260℃以上。

實(shí)施例7：本實(shí)施例中，氨水儲罐中氨水的質(zhì)量濃度為20-30％。

實(shí)施例8：參考圖1，本實(shí)施例中，噴氨裝置1和第一層催化劑3之間還設(shè)有靜態(tài)混合裝置2。

實(shí)施例9：參考圖1，本實(shí)施例中，稀釋風(fēng)機(jī)15由兩臺并聯(lián)組成。

實(shí)施例10：參考圖1，本實(shí)施例中，氨水供應(yīng)泵10由兩臺并聯(lián)組成。

本發(fā)明由稀釋風(fēng)機(jī)15提供足量的稀釋氣體，將汽化后的氨稀釋到體積濃度5％以下，稀釋氣體進(jìn)入煙氣換熱器4，與高溫?zé)煔膺M(jìn)行熱交換，被加熱到足夠汽化氨水溶液的溫度(260℃以上)，成為蒸發(fā)氨水的汽化氣；氨水儲罐12中質(zhì)量濃度為20％－30％氨水溶液經(jīng)過過濾裝置11，通過氨水供應(yīng)泵10、計(jì)量裝置9、還原劑壓力調(diào)節(jié)閥8送入霧化裝置7，霧化后的氨水溶液噴入汽化室14內(nèi)，經(jīng)過旋流裝置13與汽化氣充分混合、汽化，形成氨質(zhì)量濃度5％的氨、空氣和水蒸氣的混合氣體，混合氣體經(jīng)過汽液分離器16進(jìn)行進(jìn)一步除水后進(jìn)入噴氨裝置1，噴入到煙氣中，經(jīng)過靜態(tài)混合器2后進(jìn)行催化劑，進(jìn)行還原反應(yīng)。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。