一種高效SCR脫硝系統氨水制氨系統的制作方法

本發明涉及一種SCR煙氣脫硝系統還原劑制備系統，特別是一種高效SCR脫硝系統氨水制氨系統。

背景技術：

選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction，SCR)煙氣脫硝技術因其脫硝效率高、技術成熟，已成為大型火電機組脫硝的首選技術。其技術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反應生成無害的N2和H2O。SCR煙氣脫硝技術工程應用的關鍵之一是還原劑的制備，現在國內外應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或以其他化合物形式存在的氨轉化成氨氣，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問題。

燃煤機組SCR脫硝系統中催化劑對運行溫度有一定的范圍及要求，煙溫低于最低連續運行溫度(MOT)會導致NH4HSO4生成并堵塞催化劑內部反應微孔，造成催化劑失活。因此，在實際脫硝運行中，為了保證催化劑的活性，脫硝裝置應長期穩定運行在最低連續運行煙溫以上；然而，當前國內機組普遍存在負荷率低，脫硝裝置入口煙氣溫度低，低負荷運行工況下脫硝裝置投運問題也更加突出。

現有的技術如中國專利公告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，會進一步降低鍋爐低負荷工況運行時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運行溫度的風險。

大量研究認為，最低連續運行溫度主要與入口煙氣條件中的NH3濃度與SO3濃度有關，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運行溫度顯著降低，適當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荷運行的產生影響。另外SCR煙氣脫硝裝置中SO2/SO3的轉化主要受到反應溫度及NH3濃度的影響，煙氣溫度越高，SO2/SO3的轉化率越高；NH3濃度越高，SO2/SO3的轉化率越低。對于SCR煙氣脫硝系統，由于首層催化劑入口NH3濃度較高，發生的SO2/SO3的轉化少，但第二層及后面催化劑的NH3濃度較低，為SO2/SO3轉化的主要發生區域，如果能合理控制SCR煙氣脫硝裝置經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轉化規律及脫硝規律，將降低SO3生成、減少氨逃逸與還原劑的制備聯合起來，在降低制氨成本的同時，進一步緩解SCR下游設備ABS現象，成為還原劑制備領域研究的一個新熱點。

技術實現要素：

本發明的所要解決的是現有技術中還原劑需要利用外部熱量將液態或以其他化合物形式存在的氨轉化成氨氣的問題，同時利用SCR多層催化劑SO2/SO3轉化規律及脫硝規律，將降低SO3生成、減少氨逃逸與還原劑的制備聯合起來，在降低制氨成本的同時，進一步緩解SCR下游設備ABS現象。

本發明包括：

沿煙氣前進方向依次設置的噴氨裝置、至少包括第一層催化劑和第二層催化劑的催化劑層；以及

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

沿氨水溶液前進方向依次設置的氨水儲罐、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生成機理角度降低了SO3的生成量，而且不影響煙氣脫硝裝置全負荷投運。另外，新增的煙氣換熱器能夠優化第一層催化劑與第二層催化劑之間的流場，進一步保證SCR煙氣脫硝裝置的高效運行，減少氨逃逸量，減少硫酸氫氨在SCR煙氣脫硝裝置的下游設備表面的沉積，緩解堵塞的風險。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。

進一步的，所述煙氣換熱器為管式換熱器。

進一步的，所述汽化室設有旋流裝置。旋流裝置用于解決流場不均勻而造成的溫度不均勻，提高蒸發效率，布置在汽化室的入口處；

進一步的，所述噴氨裝置之前設置汽液分離器。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；

進一步的，所述氨水儲罐和汽化室之間還設有過濾裝置、氨水供應泵、計量裝置、還原劑壓力調節閥，所述稀釋風機和煙氣換熱器之間還設有稀釋氣體壓力控制閥。

進一步的，所述煙氣換熱器加熱稀釋氣體到260℃以上。

進一步的，所述氨水儲罐中氨水的質量濃度為20-30％。

進一步的，所述噴氨裝置和第一層催化劑之間還設有靜態混合裝置。

進一步的，所述稀釋風機由兩臺并聯組成。

進一步的，所述氨水供應泵由兩臺并聯組成。

本發明同現有技術相比具有以下優點及效果：

1、結構合理，安裝和實施方便。

2、大大降低企業還原劑制備能耗。

3、有效減少了SO3和氨逃逸的產生。

4、有效緩解ABS沉積問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1本發明一種高效SCR脫硝系統氨水制氨系統示意圖。

標注說明：

1-噴氨裝置 2-靜態混合器 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-還原劑壓力調節閥 9-計量裝置 10-氨水供應泵 11-過濾裝置

12-氨水儲罐 13-旋流裝置 14-汽化室 15-稀釋風機

16-汽液分離器。

具體實施方式

下面結合具體實施例詳細說明本專利：

實施例1：參考圖1，本實施例噴氨裝置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；本實施例還包括稀釋風機15、煙氣換熱器4、汽化室14，煙氣換熱器4設置在第一層催化劑3和第二層催化劑5之間，稀釋氣體經過稀釋風機15到煙氣換熱器4再到汽化室14，本實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出來的氨水經霧化裝置7霧化后噴入汽化室14。

實施例2：本實施例中，煙氣換熱器4為管式換熱器。

實施例3：參考圖1，本實施例中，汽化室14入口處設有旋流裝置13。

實施例4：參考圖1，本實施例中，噴氨裝置1之前設置汽液分離器16。

實施例5：參考圖1，本實施例中，氨水儲罐12和汽化室14之間還設有過濾裝置11、氨水供應泵10、計量裝置9、還原劑壓力調節閥8，稀釋風機15和煙氣換熱器4之間還設有稀釋氣體壓力控制閥6。

實施例6：本實施例中，煙氣換熱器4加熱稀釋氣體到260℃以上。

實施例7：本實施例中，氨水儲罐中氨水的質量濃度為20-30％。

實施例8：參考圖1，本實施例中，噴氨裝置1和第一層催化劑3之間還設有靜態混合裝置2。

實施例9：參考圖1，本實施例中，稀釋風機15由兩臺并聯組成。

實施例10：參考圖1，本實施例中，氨水供應泵10由兩臺并聯組成。

本發明由稀釋風機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，稀釋氣體進入煙氣換熱器4，與高溫煙氣進行熱交換，被加熱到足夠汽化氨水溶液的溫度(260℃以上)，成為蒸發氨水的汽化氣；氨水儲罐12中質量濃度為20％－30％氨水溶液經過過濾裝置11，通過氨水供應泵10、計量裝置9、還原劑壓力調節閥8送入霧化裝置7，霧化后的氨水溶液噴入汽化室14內，經過旋流裝置13與汽化氣充分混合、汽化，形成氨質量濃度5％的氨、空氣和水蒸氣的混合氣體，混合氣體經過汽液分離器16進行進一步除水后進入噴氨裝置1，噴入到煙氣中，經過靜態混合器2后進行催化劑，進行還原反應。

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