[发明专利]烟道内燃烧升温的脱硝系统

说明书

本发明为一种烟道内燃烧升温的脱硝系统，包括脱硝前烟道、脱硝处理烟道和控制系统，脱硝前烟道和脱硝处理烟道上连通设置换热器，换热器内设置脱硝前低温烟气通道和脱硝后高温烟气通道；脱硝处理烟道内设置SCR脱硝反应器和烟气取样结构；脱硝前烟道上设置直燃加热装置，直燃加热装置包括多个火焰燃烧器，各火焰燃烧器的火焰流股中心线与一假想切圆相切，各火焰燃烧器的火焰喷射方向与烟气流股方向相向设置，且各火焰燃烧器的火焰喷射长度呈能调整地设置。本发明内设置直燃式加热装置直接为烟气升温，促使烟气温度达到催化剂理想脱硝反应的温度范围，实现预期的脱硝反应，达到超低排放要求，提高设备运行经济效益。

技术领域

本发明涉及烟气脱硝技术领域，尤其涉及一种烟道内燃烧升温的脱硝系统。

背景技术

大气污染的治理是环境治理的重要组成部分，随着工业发展和生活水平的提高，人们愈来愈注重环境问题和大气环保问题。

氮氧化物(NOx)是一类主要的大气污染物，是形成酸雨、光化学烟雾以及PM2.5污染的主要因素之一。目前我国工业源NOx排放占NOx排放总量的70％以上，工业烟气中NOx的控制排放技术主要包括燃烧控制技术和燃烧后控制技术。燃烧控制技术包括低氮燃烧技术、再燃烧技术和烟气再循环技术。在燃烧后控制技术中，选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)和SCR－SNCR混合技术是主要技术。从经济和技术效益考虑，选择性催化还原是最有效的NOx后控制技术。

燃煤过程中会产生大量的SO₂、NOx等大气污染物，造成严重的大气污染和经济损失。火电、钢铁等行业排放烟气中污染物多种多样，对NOx的排放提出了严格要求。脱硝的目的主要是脱除一氧化氮(NO)及二氧化氮(NO₂)。

烟气中一氧化氮(NO)占氮氧化物(NOx)比例非常高，往往在90％以上。一氧化氮是一种污染性气体，将一氧化氮直接排放到大气后，一氧化氮容易对大气、土壤和水源造成污染，因此工厂在进行烟气排放时，特别是排出的烟气中含有一氧化氮的，需要对烟气进行脱硝处理。其中，现有的烟气脱硝技术主要有干法和湿法两种，与湿法烟气脱硝技术相比，干法烟气脱硝技术的主要优点是：基本投资低，设备及工艺过程简单，脱除NOx的效率也较高，无废水和废弃物处理，不易造成二次污染。

SCR反应的完成需要使用催化剂。目前应用比较广泛的是运行温度处于320～450℃的中温催化剂，因此催化还原脱硝的反应温度应控制在320～450℃。当反应温度低于300℃时，在催化剂表面会发生副反应，氨与三氧化硫和水反应生成(NH₄)₂SO₄或NH₄SO₄减少与NOx的反应，生成物附着在催化剂表面，堵塞催化剂通道和微孔，降低催化剂活性。另外，如反应温度高于催化剂的适用温度，催化剂通道和微孔发生变形，从而使催化剂失活。因此保证合适的反应温度是选择性催化剂还原法正常运行的关键。锅炉低负荷或大气温度低将造成SCR入口温度低于催化剂使用温度。其中SCR脱硝需要300～400℃的温度窗口，NOx在催化剂和NH₃的作用下还原为N₂，脱硝效率可达90％以上。

在脱硝工序中需要将烟气加热到预设的温度后方能进行脱硝工序的高效稳定进行，现有技术中对烟气加热往往采用在脱硝烟道下方设置加热源并通过高温气体上升后与烟气混合均匀从而实现加热的目的，而由于脱硝系统管道一般尺寸较长，因而位于混合层下方的高温气体上升过程中不可避免会造成热量损失，同时在高温气体的上升过程中与烟气在轴向上混合长度足够长，但是在径向上却不能保证径向混合面足够大，因而不能保证高温气体与烟气的完全、均匀混合。

在钢铁、冶金和煤化工行业中，烧结机等设备的排烟温度较低，为了满足后续在SCR设备中的脱硝处理或其它工艺要求，需要对排放的烟气进行加热。烟气加热有多种方式，例如直接增设换热器、设置电加热等通过引来高温热源进行加热，这些方式由于需要额外增加热源，导致运行成本较高。