[实用新型]一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种SCR烟气脱硝系统还原剂制备系统，特别是一种高效SCR脱硝系统氨水制氨系统。

背景技术

选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)烟气脱硝技术因其脱硝效率高、技术成熟，已成为大型火电机组脱硝的首选技术。其技术原理是向烟气中喷入还原剂NH3，在催化剂作用下与烟气中的NOx反应生成无害的N2和H2O。SCR烟气脱硝技术工程应用的关键之一是还原剂的制备，现在国内外应用的还原剂主要有液氨、氨水、尿素三种，但无论哪种还原剂均需要利用外部热量将液态或以其他化合物形式存在的氨转化成氨气，如何降低这部分能量消耗成为还原剂制备工艺研究的热点问题。

燃煤机组SCR脱硝系统中催化剂对运行温度有一定的范围及要求，烟温低于最低连续运行温度(MOT)会导致NH4HSO4生成并堵塞催化剂内部反应微孔，造成催化剂失活。因此，在实际脱硝运行中，为了保证催化剂的活性，脱硝装置应长期稳定运行在最低连续运行烟温以上；然而，当前国内机组普遍存在负荷率低，脱硝装置入口烟气温度低，低负荷运行工况下脱硝装置投运问题也更加突出。

现有的技术如中国专利公告CN104548933A提供了一种利用烟气余热替代外部热源通过氨水制备氨气的工艺及装置来解决上述问题。该工艺虽然降低了氨气制备过程的能耗，但由于其利用SCR首层催化剂上部的烟气热量，会进一步降低锅炉低负荷工况运行时SCR烟气脱硝装置首层催化剂入口的烟气温度，增加了烟气脱硝脱硝装置低于最低连续运行温度的风险。

大量研究认为，最低连续运行温度主要与入口烟气条件中的NH3浓度与SO3浓度有关，随着SO3和NH3浓度的增加而升高，然而首层催化剂之后由于大部分的NH3被消耗，对于第二层及以后催化剂而言，其所要求的最低连续运行温度显著降低，适当降低第二层及以后层催化剂入口烟气温度不会对脱硝装置全负荷运行的产生影响。另外SCR烟气脱硝装置中SO2/SO3的转化主要受到反应温度及NH3浓度的影响，烟气温度越高，SO2/SO3的转化率越高；NH3浓度越高，SO2/SO3的转化率越低。对于SCR烟气脱硝系统，由于首层催化剂入口NH3浓度较高，发生的SO2/SO3的转化少，但第二层及后面催化剂的NH3浓度较低，为SO2/SO3转化的主要发生区域，如果能合理控制SCR烟气脱硝装置经过首层催化剂后的烟气温度，对于降低SO3的生成有重要的影响。

因此，如何正确利用SCR多层催化剂SO2/SO3转化规律及脱硝规律，将降低SO3生成、减少氨逃逸与还原剂的制备联合起来，在降低制氨成本的同时，进一步缓解SCR下游设备ABS现象，成为还原剂制备领域研究的一个新热点。

发明内容

本发明的所要解决的是现有技术中还原剂需要利用外部热量将液态或以其他化合物形式存在的氨转化成氨气的问题，同时利用SCR多层催化剂SO2/SO3转化规律及脱硝规律，将降低SO3生成、减少氨逃逸与还原剂的制备联合起来，在降低制氨成本的同时，进一步缓解SCR下游设备ABS现象。

本发明包括：

沿烟气前进方向依次设置的喷氨装置、至少包括第一层催化剂和第二层催化剂的催化剂层；以及

沿稀释气体前进方向依次通过管道连接设置的稀释风机、烟气换热器、汽化室，所述烟气换热器设置在第一层催化剂和第二层催化剂之间；以及

沿氨水溶液前进方向依次设置的氨水储罐、雾化装置，所述雾化装置和汽化室通过管道连接，所述汽化室和喷氨装置通过管道连接。

本发明在SCR烟气脱硝装置第一层催化剂和第二层催化剂之间，增加一级或多级烟气换热器，将第二层催化剂入口温度降低20-50℃，不仅从SO3生成机理角度降低了SO3的生成量，而且不影响烟气脱硝装置全负荷投运。另外，新增的烟气换热器能够优化第一层催化剂与第二层催化剂之间的流场，进一步保证SCR烟气脱硝装置的高效运行，减少氨逃逸量，减少硫酸氢氨在SCR烟气脱硝装置的下游设备表面的沉积，缓解堵塞的风险。烟气放出的热量用于加热冷空气，加热后的空气用于制备还原剂NH3。

进一步的，所述烟气换热器为管式换热器。

进一步的，所述汽化室设有旋流装置。旋流装置用于解决流场不均匀而造成的温度不均匀，提高蒸发效率，布置在汽化室的入口处；

进一步的，所述喷氨装置之前设置汽液分离器。汽液分离器用于降低混合气体中的水分的含量，布置在汽化室与喷氨装置之间的供氨管道上；