一種基于氨氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的sncr-scr聯(lián)合脫硝系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于燃煤鍋爐排放的大氣污染物控制技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于氨氮摩 爾比檢測(cè)及調(diào)控的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 火力發(fā)電廠燃煤機(jī)組為滿足GB 13223-2011《火力發(fā)電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 NOx的排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其為滿足發(fā)改能源2014 (2093)號(hào)提出燃煤機(jī)組達(dá)到"超凈"排放要求， 燃煤機(jī)組必須安裝脫硝系統(tǒng)，才能滿足煙氣氮氧化物排放要求。在脫硝工藝中，選擇性催化 還原法（SCR)、選擇性非催化還原法（SNCR)、SNCR+SCR聯(lián)合技術(shù)是運(yùn)用較廣泛的脫硝技術(shù)。
[0003] SCR工藝W畑3等為還原劑，在催化劑的作用線，將煙氣中的NO y還原為N 2,脫硝率 可達(dá)90% W上，是脫硝效率最高、最成熟的脫硝技術(shù)，但SCR在運(yùn)行過程中存在W下問題： 1)隨著社會(huì)用電結(jié)構(gòu)的變化，燃煤火電機(jī)組出現(xiàn)大面積、長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行狀況，此時(shí)，SCR 反應(yīng)器進(jìn)口煙溫氣溫度低于催化劑使用溫度，脫硝系統(tǒng)停止噴氨，影響火電廠脫硝系統(tǒng)正 常投運(yùn)，影響煙氣N化排放和電廠獲得脫硝電價(jià)補(bǔ)償，無法滿足近期國家能源局提出的電廠 全負(fù)荷脫硝的要求；2)煙氣中S〇2在SCR催化劑的作用下，轉(zhuǎn)化成為S〇3,和過量的逃逸氨反 應(yīng)生成脫硝副產(chǎn)品硫酸氨錠ABS，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器和后續(xù)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕和堵塞、袋式除塵器 糊袋等新問題，國內(nèi)很多機(jī)組出現(xiàn)了不同程度的空預(yù)器壓差升高、電除塵器運(yùn)行電流低、袋 式除塵器壓差明顯增加、煙道撕裂等現(xiàn)象；3)催化劑容易中毒，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。
[0004] SNCR工藝是把氨氣或尿素等含有氨基的還原劑噴到鍋爐爐膛約800°C ~1250°C區(qū) 域，在沒有催化劑的條件下，還原劑快速熱解為N&并選擇性地和煙氣中的NO y發(fā)生反應(yīng)，還 原為成和H 2〇。N&和NO y反應(yīng)不完全，會(huì)造成大量的氨逃逸。SNCR脫硝效率較低，脫硝效 率在30% -75%之間，對(duì)于大型燃煤電站鍋爐，SNCR工藝的脫硝效率通常在40% W下，單一 地采用SNCR難W滿足嚴(yán)格的脫硝要求。由于SNCR占地面積小，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，鍋爐低負(fù) 荷條件下仍然可W噴氨脫硝，易于和其它工藝聯(lián)用等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合老電廠的改造。
[0005] SNCR+SCR聯(lián)用方法是近年來新型的脫硝技術(shù)，中國專利CN103007707B公開了一 種用于工業(yè)鍋爐的高負(fù)荷適應(yīng)性的SNCR與SCR聯(lián)用系統(tǒng)及方法，爐膛的上部設(shè)置爐內(nèi)噴 嘴；SCR反應(yīng)器的入口煙道與煙道的尾部連接，并在連接處設(shè)置SCR噴嘴；爐膛外部的還 原劑儲(chǔ)罐與爐內(nèi)噴嘴W及SCR噴嘴連接。通過將爐內(nèi)SNCR脫硝工藝與尾部SCR脫硝工 藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)煙氣中NOx的高效脫除，提高了整個(gè)脫硝系統(tǒng)的負(fù)荷適應(yīng)性，但是，本專利 SNCR與SCR不可同時(shí)運(yùn)行，脫硝效率無法達(dá)到最高范圍，且存在氨氮摩爾比難W合理、及 時(shí)、準(zhǔn)確、連續(xù)控制和硫酸氨錠造成的設(shè)備堵塞、腐蝕問題。
[0006] 中國專利CN104147912A公開了一種選擇性非催化還原法SNCR和選擇性催化還 原法SCR混合煙氣脫硝方法和裝置，W提高中小型機(jī)組的脫硝效率，同時(shí)減少SCR催化劑 的用量，節(jié)約成本。所述煙氣脫硝方法，包括依次進(jìn)行的SNCR反應(yīng)步驟和SCR反應(yīng)步驟， 僅在SNCR反應(yīng)步驟中噴入含氨溶液，所述含氨溶液的加入量為原煙氣中氮氧化物摩爾量 的1~3倍；在SCR反應(yīng)步驟中，未參與SNCR反應(yīng)的氨與煙氣中剩余的氮氧化物繼續(xù)發(fā) 生反應(yīng)。但是，其缺點(diǎn)是通過SNCR反應(yīng)段逃逸的氨量與噴射量不呈線性關(guān)系，氨逃逸量難 W控制，也無法精準(zhǔn)計(jì)量后段SCR反應(yīng)器所需的還原劑耗量，而且氨溶液加入量高，仍然 存在硫酸氨錠對(duì)后續(xù)設(shè)備造成的結(jié)垢和腐蝕的問題。
[0007] 中國專利CN102861511A公開了一種燃煤鍋爐煙氣SNCR和SCR聯(lián)合脫硝方法 及裝置，還原劑含氨溶液加入爐膛800~1050°C的溫度窗口，部分氨與煙氣中的NOx進(jìn)行 SNCR反應(yīng)，其余逃逸氨隨煙氣至煙道并進(jìn)行換熱降溫；在鍋爐出口煙道的500~650 °C溫 度區(qū)添加補(bǔ)充還原劑并分解出氨，在300~420°C及活性物質(zhì)為V2〇e和W0 3催化劑存在下， 氨與NOx進(jìn)行SCR反應(yīng)，脫除煙氣中剩余的NOx。但是，本專利仍然存在氨逃逸量難W合理、 及時(shí)、準(zhǔn)確、連續(xù)控制和硫酸氨錠造成的設(shè)備堵塞、腐蝕的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為克服上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于氨氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的 SNCR-SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種基于氨氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)，包括含氨儲(chǔ)罐、空氣預(yù)熱 器、SNCR反應(yīng)區(qū)和SCR反應(yīng)區(qū)，SNCR反應(yīng)區(qū)設(shè)置在鍋爐的爐膛內(nèi)，爐膛上部設(shè)置第一噴嘴， 含氨儲(chǔ)罐通過第一流量計(jì)與第一噴嘴連接；SCR反應(yīng)區(qū)設(shè)置在鍋爐煙道內(nèi)，SCR反應(yīng)區(qū)入口 設(shè)有第二噴嘴，含氨儲(chǔ)罐通過第二流量計(jì)與第二噴嘴連接，空氣預(yù)熱器分別與爐膛下部、煙 道出口連接，還包括第一檢測(cè)系統(tǒng)、第二檢測(cè)系統(tǒng)、第=檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，第一檢測(cè)系 統(tǒng)設(shè)在爐膛上部，第二檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)在第二噴嘴進(jìn)口處，第S檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)在SCR反應(yīng)區(qū)出口 處，第一檢測(cè)系統(tǒng)、第二檢測(cè)系統(tǒng)、第=檢測(cè)系統(tǒng)、第一流量計(jì)和第二流量計(jì)分別連接控制 系統(tǒng)。
[0010] 根據(jù)上述的基于氨氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)，所述的第一 噴嘴設(shè)置在鍋爐內(nèi)煙氣溫度為800~1100 °C的區(qū)域內(nèi)。
[0011] 根據(jù)上述的基于氨氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)，所述的第二 噴嘴設(shè)置在煙道內(nèi)煙氣溫度為300~410 °C的區(qū)域內(nèi)。
[001引本發(fā)明的另一目的還在于提供一種基于氨氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的SNCR-SCR聯(lián)合 脫硝方法，設(shè)備投資少，可實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷脫硝運(yùn)行，脫硝效率高，減少SCR催化劑用量，延長(zhǎng)催 化劑使用壽命，減少氨逃逸量，消除了硫酸氨錠在后續(xù)設(shè)備的腐蝕和沉積問題。
[0013] 一種基于氨氮摩爾比檢測(cè)及調(diào)控的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝方法，包括如下步驟： 當(dāng)鍋爐負(fù)荷《50%時(shí)，僅SNCR反應(yīng)區(qū)作用， (1) 含氨儲(chǔ)罐通過第一流量計(jì)調(diào)節(jié)第一噴嘴向SCNR反應(yīng)區(qū)噴入含氨溶液，使SNCR反應(yīng) 區(qū)入口氨氮摩爾比為0. 5~0. 9 :1 ; (2) 第一檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)爐膛內(nèi)煙氣溫度，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)第一噴嘴噴氨位置，第一噴 嘴噴氨位置在煙氣溫度為800~1100 °C的區(qū)域內(nèi)； (3) 第S檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)SCR反應(yīng)區(qū)出口氨和N(V含量，通過控制系統(tǒng)微調(diào)第一流量計(jì)進(jìn) 入SCNR反應(yīng)區(qū)的氨量，使SNCR反應(yīng)區(qū)脫硝效率> 50% ; 當(dāng)鍋爐負(fù)荷> 50%時(shí)，SNCR反應(yīng)區(qū)和SCR反應(yīng)區(qū)同時(shí)作用， (1) 含氨儲(chǔ)罐通過第一流量計(jì)調(diào)節(jié)第一噴嘴向SCNR反應(yīng)區(qū)噴入含氨溶液，使SNCR反應(yīng) 區(qū)入口氨氮摩爾比為0. 5~0. 9 :1;同時(shí)含氨儲(chǔ)罐通過第二流量計(jì)調(diào)節(jié)第二噴嘴向SCR反 應(yīng)區(qū)噴入含氨溶液，使第二檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到SCR反應(yīng)區(qū)入口氨氮摩爾比為0. 9~0. 95:1; (2) 第一檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)爐膛內(nèi)煙氣溫度，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)第一噴嘴噴氨位置，第一噴 嘴噴氨位置在煙氣溫度為800~1100 °C的區(qū)域內(nèi)，第二檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)SCR反應(yīng)區(qū)入口氨和 N〇x含量，得到氨氮摩爾比，通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)第二流量計(jì)，使氨氮摩爾比為0. 9~0. 95:1， 第=檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)SCR反應(yīng)區(qū)出口氨和N〇x含量，通過控制系統(tǒng)微調(diào)第二流量計(jì)進(jìn)入SCR反 應(yīng)區(qū)的氨量，使SCR反應(yīng)區(qū)出口 N〇x含量《50 mg/m3。
[0014] 根據(jù)上述的SNCR-S