一种自动控制scr烟气脱硝尿素热解系统的制作方法
一种自动控制scr烟气脱硝尿素热解系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，属于电厂节能减排技术领 域。
【背景技术】
[0002] 选择性催化还原SCR脱硝技术是将一定浓度的还原剂NH3喷入烟道中与烟气进行 混合，在反应器中在催化剂作用下反应生成无毒无害的仏和出〇。因技术成熟、脱硝效率高， 被公认为是最有效的燃煤烟气脱硝方法。在当前SCR法脱硝技术中，还原剂主要有三种:液 氨、氨水和尿素。液氨属于危险化学品，其运输和存储要求苛刻。氨水在运输和储存过程中 也存在着安全隐患，越来越多的电厂开始倾向于尿素热解制氨工艺。尿素热解制氨是将配 置好的尿素溶液喷入热解炉内，通过电加热器加热，在高温350~600°C环境下尿素溶液完 成热解过程，分解为NH 3，C02，分解的NH3与空气混合后送至SCR脱硝反应器。尿素热解制氨工 艺具有系统简单、投资成本低、运行稳定、响应速度快、维护量小等优点。但是，其采用电加 热的方式热能耗过大、运行成本高，导致了厂用电率的提高。中国专利文献CN100588613C公 开了一种热解法尿素制氨工艺，包括尿素颗粒储存及溶解系统、尿素溶液储存系统、尿素热 解系统和废液处置系统，该系统在常压下运行，响应时间快，可采用气体燃料或柴油等进行 加热。但其采用天然气或柴油作为热源，运行费用高。华能北京热电厂的尿素制氨系统在实 际运行中，每年仅热源一项的成本就达到1622万元。《选择性催化还原法烟气脱硝》一书中 公开了一种尿素热解制氨工艺在实际工程中的应用，该工艺中尿素溶液在计量和分配装置 的控制下，根据实际需要定量喷入热解室，热解室利用热一次风+电加热相结合，使稀释风 由340°C升温到570°C。该工艺缺点也很明显，电加热器内部元件的耐温限值，稀释风的温度 升高(如高于650°C)可能受限，电加热设备初始投资及运行费用较高。
[0003] 现有技术中，热解炉中高温空气与雾化尿素为同向喷入，致使不能达到效混合从 而影响热解效果，在热解炉热解段靠边壁部分存在着回流现象。尿素热解系统出力超过设 计最大负荷，电加热供应响应不足，造成炉内温度场无法均匀流动，大量结晶占用热解室空 间，堵塞底部尾管，导致出口风量减少，系统供氨量不够，影响脱硝装置的可靠性。究其原 因，热解炉本体设计不合理，对热空气流场、温度场分布不合理，雾化后的尿素溶液液滴不 能够与热空气充分混合，实际应用中导致在电厂不同程度的形成结晶，严重时甚至造成SCR 系统停运或整个机组停机。2014年9月国家发改委、环保部和能源局三部委联合颁布了《煤 电节能减排升级与改造行动计划（2014~2020年）》，要求在基准氧含量6%条件下，燃煤电 厂烟尘排放浓度不高于l〇mg/m 3，给国内燃煤电厂除尘设备带来严峻的挑战，因为常规除尘 设备较难达到这一排放要求。目前，国内主要采用"湿式电除尘技术"、"单塔一体化脱硫除 尘深度净化技术"和"低低温电除尘技术"。以上方法均取得良好的效果，但是均需要增加环 保脱除设备，如增加湿式电除尘，增加管束式除雾器。在实施过程中注重的是单一设备脱除 单一污染物，均把污染物脱除希望寄托于一个环节。上述新设备投入运行也带来了一系列 新问题，如湿式电除尘运行可靠性、废水处理、腐蚀严重、材料选择困难等。低低温除尘器改 造的是在电除尘器前增加管式换热器(WGGH)，将热量吸收用于加热烟囱前的净烟气，管式 换热器跨度较长，存在着保温效果要求严格和提高造价等弊端。在实际工程应用中，也有将 低温省煤器与电除尘器组合应用。当前日益严重的环境问题要求我们将电厂各环保脱除设 备进行重新组合设计和集成优化布置，实现各系统高效经济、节能环保、安全稳定，做到协 同脱除污染物的同时节能运行。因此如何节能脱硝、高效除尘、节水脱硫成为摆在我们眼前 迫切需要解决的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种自动控制SCR烟气脱 硝尿素热解工艺，实现静电除尘器进口和锅炉再热区高温烟气热量利用，有效解决尿素热 解系统能耗大、运行成本高的难题。热解炉中设置高效雾化喷嘴和托盘，尿素溶液逆向喷入 热空气中，提高尿素雾化热解效率和彻底解决结晶堵塞问题，降低烟温提高烟尘和S〇3的脱 除效率，节约脱硫系统的用水。
[0005] 本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
[0006] 本发明自动控制S C R烟气脱硝尿素热解系统的结构特点是:在电除尘器的进口烟 道中设置气气换热器形成空气加热单元，在锅炉中布置一组烟气加热管束形成空气再热单 元，空气经所述气气换热器加热，并经烟气加热管束再热后达到尿素热解所需要的热源温 度成为高温空气，所述高温空气送入在尿素热解炉与喷入雾化的尿素溶液混合热解产生氨 气/空气混合气体，所述氨气/空气混合气体通过AIG喷氨格栅喷入SCR脱硝反应器的进口烟 道。
[0007] 本发明自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统的结构特点也在于:所述所述尿素热 解炉的结构设置为:在所述尿素热解炉中，雾化喷嘴布置在顶部，托盘布置在中部，经过配 置的质量百分比浓度为50%的尿素溶液通过雾化喷嘴在所述尿素热解炉的顶部向下喷入， 所述高温空气自尿素热解炉的底部引入并自下而上流动，使得所述尿素溶液和高温气体在 所述托盘上逆向混合并热解成氨气。
[0008] 本发明自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统的结构特点也在于:设置尿素溶液配 置单元，包括用于盛装尿素颗粒的尿素筒仓，设置在尿素筒仓出料口的上的计量仓，所述计 量仓的出料管与设置有搅拌器的尿素溶解罐相连通，在所述尿素溶解罐上设置注水口，尿 素颗粒与水在所述尿素溶解罐中混合并搅拌，获得质量百分比浓度为50%的尿素溶液。
[0009] 本发明自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统的结构特点也在于:所述烟气加热管 束设置为耐高温和耐磨材质，在加热管束的迎风面弯头上设置防磨盖板;在所述加热管束 的入口管中设置入口可调风门，在所述加热管束的旁路管中设置旁路可调风门，调节所述 入口可调风门和旁路可调风门的开度，使所述高温气体达到设定温度。
[0010] 本发明自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统的结构特点也在于:所述气气换热器 设置为防腐和耐磨材料。
[0011] 本发明自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统的结构特点也在于:在所述尿素溶解 罐的出口管路中设置储液罐，在所述储液罐与雾化喷嘴之间设置计量模块，利用所述计量 模块调整尿素热解炉中尿素溶液的喷入量。
[0012] 本发明自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统的结构特点也在于:设置所述加热管 束的入口空气温度为85-95°C。
[0013]与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0014] 1、本发明设置气气换热器，有效吸收电除尘器进口烟气热量。布置烟气加热管束， 将气气换热器出口热空气二次加热到尿素热解所需要的高温，实现尿素热解炉节能降耗， 有效降低了厂用电率；
[0015] 2、本发明中尿素热解炉优化布置雾化喷嘴和托盘，高温空气与尿素溶液逆向在托 盘上获得充分混合热解，并有效保持炉内流场均匀，有效解决了尿素结晶堵塞问题；
[0016] 3、本发明利用热换的形式有效降低了电除尘器入口烟温，使进入电除尘器内烟气 流速、流量降低，增加粉尘在电场的停留时间，提高比集尘面积；
[0017] 4、本发明使电除尘器的入口烟温降至酸露点以下，S03冷凝并粘附在粉尘表面，粉 尘比电阻降低，实现了烟尘的高效脱除和S0 3的协同脱除；由于电除尘出口烟气温度的降 低，也有效提高脱硫塔对S02的脱除效率，降低塔内蒸发量，节约脱硫系统的用水量。
[0018] 5、本发明设置尿素筒仓、计量仓和溶解罐，在溶解罐中增加搅拌器，通过控制系统 实现尿素溶液自动精准配置；
[0019] 6、本发明系统简单、投资成本低、响应速度快、维护量小，可长期运行稳定。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明结构不意图；
[0021] 图中标号：1锅炉，2加热管束，3入口可调风门，4旁路可调风门，5尿素热解炉，6雾 化喷嘴，7托盘，8增压栗，9为AIG喷氨格栅，10引 风栗，11脱硝反应器，12储液罐，13气气换热 器，14尿素热解罐，15尿素筒仓，16电除尘器，17计量仓，18计量模块，19搅拌器。
【具体实施方式】
[0022] 参见图1，本实施例中自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统的结构形式为：
[0023] 在电除尘器16的进口烟道中设置气气换热器13形成空气加热单元，在锅炉1中布 置一组烟气加热管束2形成空气再热单元，空气经引风栗10引入气气换热器13,并在气气换 热器13中得到加热，并经烟气加热管束2再热后达到尿素热解所需要的热源温度成为高温 空气，高温空气送入在尿素热解炉5与喷入雾化的尿素溶液混合热解产生氨气/空气混合气 体，氨气/空气混合气体经增压栗8,再通过AIG喷氨格栅9喷入SCR脱硝反应器11的进口烟 道。
[0024] 如图1所示，尿素热解炉5的结构设置为：在尿素热解炉5中，雾化喷嘴6布置在顶 部，托盘7布置在中部，经过配置的质量百分比浓度为50%的尿素溶液通过雾化喷嘴6在尿 素热解炉5的顶部向下喷入，约为650°C高温的高温空气自尿素热解炉5的底部引入并自下 而上流动，使得尿素溶液和高温气体在托盘7上逆向混合并热解成氨气。
[0025] 本实施例中设置尿素溶液配置单元，包括用于盛装尿素颗粒的尿素筒仓15,设置 在尿素筒仓15出料口的上的计量仓17,计量仓17的出料管与设置有搅拌器19的尿素溶解罐 12相连通，在尿素溶解罐12上设置注水口，尿素颗粒与水在尿素溶解罐14中混合并搅拌，获 得质量百分比浓度为50%的尿素溶液，输送至储液罐12中供SCR脱硝使用。
[0026] 本实施例中烟气加热管束2设置为耐高温和耐磨材质，在加热管束2的迎风面弯头 上设置防磨盖板，有效防止高温高尘对烟气加热管束的热腐蚀和尘的磨损;在加热管束2的 入口管中设置入口可调风门3,在加热管束2的旁路管中设置旁路可调风门4,调节入口可调 风门3和旁路可调风门4的开度，使高温气体达到设定温度，在锅炉1的负荷发生改变时，同 样是调节入口可调风门3和旁路可调风门4的开度，以调节空气与再加热空气的混合比例， 使热解空气温度达到设定温度，以满足氨空气混合物的安全设计要求。
[0027] 本实施例中气气换热器13设置为防腐和耐磨材料，有效防止低温下酸腐蚀和尘的 磨损;在尿素溶解罐14的出口管路中设置储液罐12,在储液罐12与雾化喷嘴6之间设置计量 模块18,利用计量模块18调整尿素热解炉5中尿素溶液的喷入量;设置加热管束2的入口空 气温度为85-95°C。
[0028] 在实际运行中，根据SCR脱硝反应器11出口N0X浓度的CEMS监测数据，通过DCS系统 调控计量模块18自动调节尿素热解炉5中尿素溶液喷入量及调节入口可调风门3和旁路可 调风门4的开度，使SCR系统氨需量及热解能力达到有效平衡，在达到N0 X环保达标排放条件 下经济运行。
[0029] 本实施例中，电除尘器16的进口烟温在经气气换热器13后降至酸露点一下，一般 在90°C左右。此时，大部分S0 3在烟气降温过程中凝结，由于烟气尚未进入电除尘器，所以烟 尘浓度很高，比表面积大，冷凝的S03可以得到充分的吸附，使粉尘的比电阻降低，降低了烟 气流速、流量，从而提高除尘效率，实现烟尘、S0 3协同脱除。
[0030] 本实施例中，加热管束2的入口空气温度约为90°C，加热管束2吸收锅炉烟气热量 相当于锅炉的总体热量增加，燃煤耗量增加约0.01 %，经可行性论证，在锅炉30%THA负荷 工况下完全满足尿素热解的要求。
[0031] 本发明通过降低电除尘出口烟气温度，有效提高脱硫塔对S02的脱除效率，降低塔 内蒸发量，节约脱硫系统的用水量。以一台600MW机组，按每小时节约36吨水，每降10度节约 8吨水/小时、水价0.8元/吨计，全年可节省水费17万元。表1所示为实际应用中某电厂600MW 机组在满负荷条件下，纯电加热所配套的热解炉热解尿素需要热量、热解炉设备投资以及 根据上网电价估算年耗电费。表2所示为实际应用中某电厂600MW机组在满负荷条件下，纯 电加热所配套的热解炉工艺参数。
[0032] 表1:基于600MW机组SCR脱硝所配套的电加热方案相关费用
[0034] 表2:600MW机组SCR脱硝所配套的热解炉的工艺参数
【主权项】
1. 一种自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是:在电除尘器（16)的进口烟道中 设置气气换热器（13)形成空气加热单元，在锅炉（1)中布置一组烟气加热管束(2)形成空气 再热单元，空气经所述气气换热器（13)加热，并经烟气加热管束(2)再热后达到尿素热解所 需要的热源温度成为高温空气，所述高温空气送入在尿素热解炉(5)与喷入雾化的尿素溶 液混合热解产生氨气/空气混合气体，所述氨气/空气混合气体通过AIG喷氨格栅(9)喷入 SCR脱硝反应器(11)的进口烟道。2. 根据权利要求1所述的自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是:所述所述尿 素热解炉(5)的结构设置为:在所述尿素热解炉(5)中，雾化喷嘴(6)布置在顶部，托盘(7)布 置在中部，经过配置的质量百分比浓度为50%的尿素溶液通过雾化喷嘴(6)在所述尿素热 解炉(5)的顶部向下喷入，所述高温空气自尿素热解炉(5)的底部引入并自下而上流动，使 得所述尿素溶液和高温气体在所述托盘(7)上逆向混合并热解成氨气。3. 根据权利要求1所述的自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是:设置尿素溶 液配置单元，包括用于盛装尿素颗粒的尿素筒仓（15)，设置在尿素筒仓（15)出料口的上的 计量仓（17)，所述计量仓（17)的出料管与设置有搅拌器（19)的尿素溶解罐（12)相连通，在 所述尿素溶解罐（12)上设置注水口，尿素颗粒与水在所述尿素溶解罐（14)中混合并搅拌， 获得质量百分比浓度为50%的尿素溶液。4. 根据权利要求1所述的自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是:所述烟气加 热管束(2)设置为耐高温和耐磨材质，在加热管束(2)的迎风面弯头上设置防磨盖板;在所 述加热管束(2)的入口管中设置入口可调风门（3)，在所述加热管束(2)的旁路管中设置旁 路可调风门（4)，调节所述入口可调风门（3)和旁路可调风门（4)的开度，使所述高温气体达 到设定温度。5. 根据权利要求1所述的自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是:所述气气换 热器(13)设置为防腐和耐磨材料。6. 根据权利要求3所述的自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是:在所述尿素 溶解罐（14)的出口管路中设置储液罐（12 )，在所述储液罐（12)与雾化喷嘴(6)之间设置计 量模块(18)，利用所述计量模块(18)调整尿素热解炉(5)中尿素溶液的喷入量。7. 根据权利要求1所述的自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是:设置所述加 热管束(2)的入口空气温度为85-95°C。
【专利摘要】本发明公开了一种自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是在电除尘器的进口烟道中设置气气换热器形成空气加热单元，在锅炉中布置一组烟气加热管束形成空气再热单元，空气经气气换热器加热，并经烟气加热管束再热后达到尿素热解所需要的热源温度成为高温空气，高温空气送入在尿素热解炉与喷入雾化的尿素溶液混合热解产生氨气/空气混合气体，氨气/空气混合气体通过AIG喷氨格栅喷入SCR脱硝反应器的进口烟道。本发明工艺结构简单、可广泛用于燃煤电厂SCR脱硝装置中，有效提高尿素雾化热解效率和彻底解决结晶堵塞问题，实现烟气余热利用和提高静电除尘效率，节约脱硫系统的用水。
【IPC分类】B01D53/56, B03C3/34, B01D53/90, C01C1/08, F23J15/06, F23L15/00, B01D53/50
【公开号】CN105498532
【申请号】CN201511031598
【发明人】马大卫, 余靖, 查智明, 黄齐顺, 程靖, 李晓洁, 丛星亮
【申请人】安徽新力电业科技咨询有限责任公司, 国网安徽省电力公司电力科学研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月30日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，属于电厂节能减排技术领 域。
【背景技术】
[0002] 选择性催化还原SCR脱硝技术是将一定浓度的还原剂NH3喷入烟道中与烟气进行 混合，在反应器中在催化剂作用下反应生成无毒无害的仏和出〇。因技术成熟、脱硝效率高， 被公认为是最有效的燃煤烟气脱硝方法。在当前SCR法脱硝技术中，还原剂主要有三种:液 氨、氨水和尿素。液氨属于危险化学品，其运输和存储要求苛刻。氨水在运输和储存过程中 也存在着安全隐患，越来越多的电厂开始倾向于尿素热解制氨工艺。尿素热解制氨是将配 置好的尿素溶液喷入热解炉内，通过电加热器加热，在高温350~600°C环境下尿素溶液完 成热解过程，分解为NH 3，C02，分解的NH3与空气混合后送至SCR脱硝反应器。尿素热解制氨工 艺具有系统简单、投资成本低、运行稳定、响应速度快、维护量小等优点。但是，其采用电加 热的方式热能耗过大、运行成本高，导致了厂用电率的提高。中国专利文献CN100588613C公 开了一种热解法尿素制氨工艺，包括尿素颗粒储存及溶解系统、尿素溶液储存系统、尿素热 解系统和废液处置系统，该系统在常压下运行，响应时间快，可采用气体燃料或柴油等进行 加热。但其采用天然气或柴油作为热源，运行费用高。华能北京热电厂的尿素制氨系统在实 际运行中，每年仅热源一项的成本就达到1622万元。《选择性催化还原法烟气脱硝》一书中 公开了一种尿素热解制氨工艺在实际工程中的应用，该工艺中尿素溶液在计量和分配装置 的控制下，根据实际需要定量喷入热解室，热解室利用热一次风+电加热相结合，使稀释风 由340°C升温到570°C。该工艺缺点也很明显，电加热器内部元件的耐温限值，稀释风的温度 升高(如高于650°C)可能受限，电加热设备初始投资及运行费用较高。
[0003] 现有技术中，热解炉中高温空气与雾化尿素为同向喷入，致使不能达到效混合从 而影响热解效果，在热解炉热解段靠边壁部分存在着回流现象。尿素热解系统出力超过设 计最大负荷，电加热供应响应不足，造成炉内温度场无法均匀流动，大量结晶占用热解室空 间，堵塞底部尾管，导致出口风量减少，系统供氨量不够，影响脱硝装置的可靠性。究其原 因，热解炉本体设计不合理，对热空气流场、温度场分布不合理，雾化后的尿素溶液液滴不 能够与热空气充分混合，实际应用中导致在电厂不同程度的形成结晶，严重时甚至造成SCR 系统停运或整个机组停机。2014年9月国家发改委、环保部和能源局三部委联合颁布了《煤 电节能减排升级与改造行动计划（2014~2020年）》，要求在基准氧含量6%条件下，燃煤电 厂烟尘排放浓度不高于l〇mg/m 3，给国内燃煤电厂除尘设备带来严峻的挑战，因为常规除尘 设备较难达到这一排放要求。目前，国内主要采用"湿式电除尘技术"、"单塔一体化脱硫除 尘深度净化技术"和"低低温电除尘技术"。以上方法均取得良好的效果，但是均需要增加环 保脱除设备，如增加湿式电除尘，增加管束式除雾器。在实施过程中注重的是单一设备脱除 单一污染物，均把污染物脱除希望寄托于一个环节。上述新设备投入运行也带来了一系列 新问题，如湿式电除尘运行可靠性、废水处理、腐蚀严重、材料选择困难等。低低温除尘器改 造的是在电除尘器前增加管式换热器(WGGH)，将热量吸收用于加热烟囱前的净烟气，管式 换热器跨度较长，存在着保温效果要求严格和提高造价等弊端。在实际工程应用中，也有将 低温省煤器与电除尘器组合应用。当前日益严重的环境问题要求我们将电厂各环保脱除设 备进行重新组合设计和集成优化布置，实现各系统高效经济、节能环保、安全稳定，做到协 同脱除污染物的同时节能运行。因此如何节能脱硝、高效除尘、节水脱硫成为摆在我们眼前 迫切需要解决的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种自动控制SCR烟气脱 硝尿素热解工艺，实现静电除尘器进口和锅炉再热区高温烟气热量利用，有效解决尿素热 解系统能耗大、运行成本高的难题。热解炉中设置高效雾化喷嘴和托盘，尿素溶液逆向喷入 热空气中，提高尿素雾化热解效率和彻底解决结晶堵塞问题，降低烟温提高烟尘和S〇3的脱 除效率，节约脱硫系统的用水。
[0005] 本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
[0006] 本发明自动控制S C R烟气脱硝尿素热解系统的结构特点是:在电除尘器的进口烟 道中设置气气换热器形成空气加热单元，在锅炉中布置一组烟气加热管束形成空气再热单 元，空气经所述气气换热器加热，并经烟气加热管束再热后达到尿素热解所需要的热源温 度成为高温空气，所述高温空气送入在尿素热解炉与喷入雾化的尿素溶液混合热解产生氨 气/空气混合气体，所述氨气/空气混合气体通过AIG喷氨格栅喷入SCR脱硝反应器的进口烟 道。
[0007] 本发明自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统的结构特点也在于:所述所述尿素热 解炉的结构设置为:在所述尿素热解炉中，雾化喷嘴布置在顶部，托盘布置在中部，经过配 置的质量百分比浓度为50%的尿素溶液通过雾化喷嘴在所述尿素热解炉的顶部向下喷入， 所述高温空气自尿素热解炉的底部引入并自下而上流动，使得所述尿素溶液和高温气体在 所述托盘上逆向混合并热解成氨气。
[0008] 本发明自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统的结构特点也在于:设置尿素溶液配 置单元，包括用于盛装尿素颗粒的尿素筒仓，设置在尿素筒仓出料口的上的计量仓，所述计 量仓的出料管与设置有搅拌器的尿素溶解罐相连通，在所述尿素溶解罐上设置注水口，尿 素颗粒与水在所述尿素溶解罐中混合并搅拌，获得质量百分比浓度为50%的尿素溶液。
[0009] 本发明自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统的结构特点也在于:所述烟气加热管 束设置为耐高温和耐磨材质，在加热管束的迎风面弯头上设置防磨盖板;在所述加热管束 的入口管中设置入口可调风门，在所述加热管束的旁路管中设置旁路可调风门，调节所述 入口可调风门和旁路可调风门的开度，使所述高温气体达到设定温度。
[0010] 本发明自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统的结构特点也在于:所述气气换热器 设置为防腐和耐磨材料。
[0011] 本发明自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统的结构特点也在于:在所述尿素溶解 罐的出口管路中设置储液罐，在所述储液罐与雾化喷嘴之间设置计量模块，利用所述计量 模块调整尿素热解炉中尿素溶液的喷入量。
[0012] 本发明自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统的结构特点也在于:设置所述加热管 束的入口空气温度为85-95°C。
[0013]与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0014] 1、本发明设置气气换热器，有效吸收电除尘器进口烟气热量。布置烟气加热管束， 将气气换热器出口热空气二次加热到尿素热解所需要的高温，实现尿素热解炉节能降耗， 有效降低了厂用电率；
[0015] 2、本发明中尿素热解炉优化布置雾化喷嘴和托盘，高温空气与尿素溶液逆向在托 盘上获得充分混合热解，并有效保持炉内流场均匀，有效解决了尿素结晶堵塞问题；
[0016] 3、本发明利用热换的形式有效降低了电除尘器入口烟温，使进入电除尘器内烟气 流速、流量降低，增加粉尘在电场的停留时间，提高比集尘面积；
[0017] 4、本发明使电除尘器的入口烟温降至酸露点以下，S03冷凝并粘附在粉尘表面，粉 尘比电阻降低，实现了烟尘的高效脱除和S0 3的协同脱除；由于电除尘出口烟气温度的降 低，也有效提高脱硫塔对S02的脱除效率，降低塔内蒸发量，节约脱硫系统的用水量。
[0018] 5、本发明设置尿素筒仓、计量仓和溶解罐，在溶解罐中增加搅拌器，通过控制系统 实现尿素溶液自动精准配置；
[0019] 6、本发明系统简单、投资成本低、响应速度快、维护量小，可长期运行稳定。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明结构不意图；
[0021] 图中标号：1锅炉，2加热管束，3入口可调风门，4旁路可调风门，5尿素热解炉，6雾 化喷嘴，7托盘，8增压栗，9为AIG喷氨格栅，10引 风栗，11脱硝反应器，12储液罐，13气气换热 器，14尿素热解罐，15尿素筒仓，16电除尘器，17计量仓，18计量模块，19搅拌器。
【具体实施方式】
[0022] 参见图1，本实施例中自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统的结构形式为：
[0023] 在电除尘器16的进口烟道中设置气气换热器13形成空气加热单元，在锅炉1中布 置一组烟气加热管束2形成空气再热单元，空气经引风栗10引入气气换热器13,并在气气换 热器13中得到加热，并经烟气加热管束2再热后达到尿素热解所需要的热源温度成为高温 空气，高温空气送入在尿素热解炉5与喷入雾化的尿素溶液混合热解产生氨气/空气混合气 体，氨气/空气混合气体经增压栗8,再通过AIG喷氨格栅9喷入SCR脱硝反应器11的进口烟 道。
[0024] 如图1所示，尿素热解炉5的结构设置为：在尿素热解炉5中，雾化喷嘴6布置在顶 部，托盘7布置在中部，经过配置的质量百分比浓度为50%的尿素溶液通过雾化喷嘴6在尿 素热解炉5的顶部向下喷入，约为650°C高温的高温空气自尿素热解炉5的底部引入并自下 而上流动，使得尿素溶液和高温气体在托盘7上逆向混合并热解成氨气。
[0025] 本实施例中设置尿素溶液配置单元，包括用于盛装尿素颗粒的尿素筒仓15,设置 在尿素筒仓15出料口的上的计量仓17,计量仓17的出料管与设置有搅拌器19的尿素溶解罐 12相连通，在尿素溶解罐12上设置注水口，尿素颗粒与水在尿素溶解罐14中混合并搅拌，获 得质量百分比浓度为50%的尿素溶液，输送至储液罐12中供SCR脱硝使用。
[0026] 本实施例中烟气加热管束2设置为耐高温和耐磨材质，在加热管束2的迎风面弯头 上设置防磨盖板，有效防止高温高尘对烟气加热管束的热腐蚀和尘的磨损;在加热管束2的 入口管中设置入口可调风门3,在加热管束2的旁路管中设置旁路可调风门4,调节入口可调 风门3和旁路可调风门4的开度，使高温气体达到设定温度，在锅炉1的负荷发生改变时，同 样是调节入口可调风门3和旁路可调风门4的开度，以调节空气与再加热空气的混合比例， 使热解空气温度达到设定温度，以满足氨空气混合物的安全设计要求。
[0027] 本实施例中气气换热器13设置为防腐和耐磨材料，有效防止低温下酸腐蚀和尘的 磨损;在尿素溶解罐14的出口管路中设置储液罐12,在储液罐12与雾化喷嘴6之间设置计量 模块18,利用计量模块18调整尿素热解炉5中尿素溶液的喷入量;设置加热管束2的入口空 气温度为85-95°C。
[0028] 在实际运行中，根据SCR脱硝反应器11出口N0X浓度的CEMS监测数据，通过DCS系统 调控计量模块18自动调节尿素热解炉5中尿素溶液喷入量及调节入口可调风门3和旁路可 调风门4的开度，使SCR系统氨需量及热解能力达到有效平衡，在达到N0 X环保达标排放条件 下经济运行。
[0029] 本实施例中，电除尘器16的进口烟温在经气气换热器13后降至酸露点一下，一般 在90°C左右。此时，大部分S0 3在烟气降温过程中凝结，由于烟气尚未进入电除尘器，所以烟 尘浓度很高，比表面积大，冷凝的S03可以得到充分的吸附，使粉尘的比电阻降低，降低了烟 气流速、流量，从而提高除尘效率，实现烟尘、S0 3协同脱除。
[0030] 本实施例中，加热管束2的入口空气温度约为90°C，加热管束2吸收锅炉烟气热量 相当于锅炉的总体热量增加，燃煤耗量增加约0.01 %，经可行性论证，在锅炉30%THA负荷 工况下完全满足尿素热解的要求。
[0031] 本发明通过降低电除尘出口烟气温度，有效提高脱硫塔对S02的脱除效率，降低塔 内蒸发量，节约脱硫系统的用水量。以一台600MW机组，按每小时节约36吨水，每降10度节约 8吨水/小时、水价0.8元/吨计，全年可节省水费17万元。表1所示为实际应用中某电厂600MW 机组在满负荷条件下，纯电加热所配套的热解炉热解尿素需要热量、热解炉设备投资以及 根据上网电价估算年耗电费。表2所示为实际应用中某电厂600MW机组在满负荷条件下，纯 电加热所配套的热解炉工艺参数。
[0032] 表1:基于600MW机组SCR脱硝所配套的电加热方案相关费用
[0034] 表2:600MW机组SCR脱硝所配套的热解炉的工艺参数
【主权项】
1. 一种自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是:在电除尘器（16)的进口烟道中 设置气气换热器（13)形成空气加热单元，在锅炉（1)中布置一组烟气加热管束(2)形成空气 再热单元，空气经所述气气换热器（13)加热，并经烟气加热管束(2)再热后达到尿素热解所 需要的热源温度成为高温空气，所述高温空气送入在尿素热解炉(5)与喷入雾化的尿素溶 液混合热解产生氨气/空气混合气体，所述氨气/空气混合气体通过AIG喷氨格栅(9)喷入 SCR脱硝反应器(11)的进口烟道。2. 根据权利要求1所述的自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是:所述所述尿 素热解炉(5)的结构设置为:在所述尿素热解炉(5)中，雾化喷嘴(6)布置在顶部，托盘(7)布 置在中部，经过配置的质量百分比浓度为50%的尿素溶液通过雾化喷嘴(6)在所述尿素热 解炉(5)的顶部向下喷入，所述高温空气自尿素热解炉(5)的底部引入并自下而上流动，使 得所述尿素溶液和高温气体在所述托盘(7)上逆向混合并热解成氨气。3. 根据权利要求1所述的自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是:设置尿素溶 液配置单元，包括用于盛装尿素颗粒的尿素筒仓（15)，设置在尿素筒仓（15)出料口的上的 计量仓（17)，所述计量仓（17)的出料管与设置有搅拌器（19)的尿素溶解罐（12)相连通，在 所述尿素溶解罐（12)上设置注水口，尿素颗粒与水在所述尿素溶解罐（14)中混合并搅拌， 获得质量百分比浓度为50%的尿素溶液。4. 根据权利要求1所述的自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是:所述烟气加 热管束(2)设置为耐高温和耐磨材质，在加热管束(2)的迎风面弯头上设置防磨盖板;在所 述加热管束(2)的入口管中设置入口可调风门（3)，在所述加热管束(2)的旁路管中设置旁 路可调风门（4)，调节所述入口可调风门（3)和旁路可调风门（4)的开度，使所述高温气体达 到设定温度。5. 根据权利要求1所述的自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是:所述气气换 热器(13)设置为防腐和耐磨材料。6. 根据权利要求3所述的自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是:在所述尿素 溶解罐（14)的出口管路中设置储液罐（12 )，在所述储液罐（12)与雾化喷嘴(6)之间设置计 量模块(18)，利用所述计量模块(18)调整尿素热解炉(5)中尿素溶液的喷入量。7. 根据权利要求1所述的自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是:设置所述加 热管束(2)的入口空气温度为85-95°C。
【专利摘要】本发明公开了一种自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，其特征是在电除尘器的进口烟道中设置气气换热器形成空气加热单元，在锅炉中布置一组烟气加热管束形成空气再热单元，空气经气气换热器加热，并经烟气加热管束再热后达到尿素热解所需要的热源温度成为高温空气，高温空气送入在尿素热解炉与喷入雾化的尿素溶液混合热解产生氨气/空气混合气体，氨气/空气混合气体通过AIG喷氨格栅喷入SCR脱硝反应器的进口烟道。本发明工艺结构简单、可广泛用于燃煤电厂SCR脱硝装置中，有效提高尿素雾化热解效率和彻底解决结晶堵塞问题，实现烟气余热利用和提高静电除尘效率，节约脱硫系统的用水。
【IPC分类】B01D53/56, B03C3/34, B01D53/90, C01C1/08, F23J15/06, F23L15/00, B01D53/50
【公开号】CN105498532
【申请号】CN201511031598
【发明人】马大卫, 余靖, 查智明, 黄齐顺, 程靖, 李晓洁, 丛星亮
【申请人】安徽新力电业科技咨询有限责任公司, 国网安徽省电力公司电力科学研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月30日
最新回复(0)