本實(shí)用新型涉及一種在低負(fù)荷工況下穩(wěn)定運(yùn)行的煙氣脫硝組合系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

為了脫除燃燒煙氣中的氮氧化物，防止污染環(huán)境，必須對(duì)燃燒煙氣進(jìn)行脫硝處理。目前，工業(yè)上常用的脫硝技術(shù)是選擇性催化還原技術(shù)(SCR)，其利用氨對(duì)NOx的還原功能，在催化劑的作用下將NOx(主要是NO)還原為對(duì)大氣沒(méi)有多少影響的N₂和水，還原劑為NH₃。

需要注意的是，在燃煤煙氣中，燃料中含有硫分，所產(chǎn)生的煙氣中含有大量的二氧化硫和少量三氧化硫。SCR煙氣脫硝系統(tǒng)使得這部分二氧化硫經(jīng)轉(zhuǎn)化為三氧化硫，在噴氨水后形成酸霧，同時(shí)與過(guò)量的NH₃生成硫酸銨和硫酸氫銨，這些直接導(dǎo)致了空預(yù)器的堵塞和后端設(shè)備腐蝕。另外，硫酸銨和硫酸氫銨會(huì)堵塞催化劑表面的微孔，使催化劑失效，降低了SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的效率，減少了催化劑的使用壽命。SCR煙氣脫硝系統(tǒng)后排出的三氧化硫會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

US7618602、US6126910、US6803025公開(kāi)了向煙氣中噴入堿性物質(zhì)的溶液。US6126910向煙氣中噴入含有重亞硫酸鹽的溶液，US6803025向煙氣中噴入碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、氫氧化銨、氫氧化鉀、碳酸鉀和碳酸氫鉀的溶液，但煙氣中二氧化硫的含量基本不減少。

CN103055684A公開(kāi)了一種利用天然堿有效脫除煙氣三氧化硫的裝置及工藝，在SCR反應(yīng)器尾部與空氣預(yù)熱器之間的煙道處設(shè)置噴嘴系統(tǒng)，向煙道內(nèi)噴入天然堿漿液。

現(xiàn)有技術(shù)中的上述方法存在的主要問(wèn)題在于液滴霧化技術(shù)，目前該技術(shù)實(shí)現(xiàn)條件苛刻，技術(shù)成本較高。

本實(shí)用新型致力于提供一種在低負(fù)荷工況下SCR煙氣脫硝系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的系統(tǒng)，可優(yōu)化低負(fù)荷(≤50％)工況下SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的效率，減少排放煙氣中的污染物。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種在低負(fù)荷工況下SCR煙氣脫硝系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的方法，其特征在于，在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)前和后分別布置噴吹系統(tǒng)，用于向煙氣中噴吹納米級(jí)干粉堿式吸附劑。

利用本實(shí)用新型的組合系統(tǒng)，可以大幅度降低在低負(fù)荷(≤50％)工況下SCR煙氣脫硝系統(tǒng)中因形成ABS和硫酸氫銨而發(fā)生堵塞的可能性，提高了SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命，節(jié)約成本，從而保證了SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時(shí)防止產(chǎn)生的硫酸銨和硫酸氫銨等粘性物質(zhì)堵塞鍋爐空氣預(yù)熱器及后端設(shè)備，保障了整體煙道系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

本實(shí)用新型還提供一種在低負(fù)荷工況下穩(wěn)定運(yùn)行的煙氣脫硝組合系統(tǒng)，其包括SCR煙氣脫硝系統(tǒng)和噴吹系統(tǒng)，其特征在于在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)前和后分別布置用于向煙氣中噴吹粒徑為5-100nm的納米級(jí)干粉堿式吸附劑的噴吹系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1顯示了本實(shí)用新型的煙氣脫硝組合系統(tǒng)的示意圖。

圖2顯示了不同鍋爐工況下，使用堿式吸附劑與不使用堿式吸附劑進(jìn)行噴吹，SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率的變化。

圖3顯示了在不同鍋爐工況條件下，噴吹不同粒徑的吸附劑顆粒，SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率的對(duì)比。

圖4顯示了在不同工況條件下，不同吸附劑：SO₃摩爾比下SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率。

圖5顯示了鍋爐在50％負(fù)荷下，吸附劑︰SO₃摩爾比為8:1時(shí)，噴吹吸附劑不同時(shí)間后SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型中所使用的SCR煙氣脫硝系統(tǒng)可以是本領(lǐng)域中已知的SCR煙氣脫硝系統(tǒng)。

本實(shí)用新型中所使用的噴吹系統(tǒng)可以是本領(lǐng)域中已知的噴吹系統(tǒng)。

在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方案中，所用的吸附劑選自鈉基吸附劑、鈣基吸附劑、鎂基吸附劑等本領(lǐng)域中常見(jiàn)的堿基吸附劑，具體為：碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈣、碳酸鎂、碳酸氫鎂、氫氧化鎂等其中的一種或幾種。所述吸附劑可以單獨(dú)或組合使用，只要不影響作為吸附劑的性能。

在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方案中，所用的吸附劑顆粒的粒徑為5-100nm，優(yōu)選為10-50nm，比表面積為65-90m²/g。

本實(shí)用新型的吸附劑顆粒的比表面積大，孔徑小，吸附能力高、反應(yīng)速率快、成本不高、物化性質(zhì)與粉煤灰類同，不影響鍋爐除塵系統(tǒng)和電廠原來(lái)粉煤灰的繼續(xù)利用。

所述干粉堿式吸附劑在煙道中與SO₂、SO₃、H₂SO₄等氣體迅速發(fā)生氣固反應(yīng)，可在煙氣溫度300℃以下迅速發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鹽固體，不產(chǎn)生新的有害副產(chǎn)物，可隨飛灰進(jìn)入下級(jí)設(shè)備。對(duì)SO₂、SO₃、H₂SO₄等氣體的吸附率達(dá)90％以上，大幅度降低SCR煙氣脫硝系統(tǒng)及鍋爐空氣預(yù)熱器堵塞的發(fā)生，提高了SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率和空氣預(yù)熱器的換熱效率，延長(zhǎng)了常規(guī)催化劑使用壽命。

通過(guò)在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)前布置噴吹系統(tǒng)，減少了煙氣中的二氧化硫和三氧化硫，避免了在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)中產(chǎn)生硫酸銨和硫酸氫銨而對(duì)SCR煙氣脫硝系統(tǒng)造成的損害，提高了SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率。

在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)之前噴吹干粉堿式吸附劑，吸附煙氣中的SO₂、SO₃等酸性氣體，避免了這部分酸性氣體與煙道中過(guò)量的NH₃反應(yīng)，形成硫酸氫氨和硫酸銨的粘性附著物，附著在催化劑表面，堵塞催化劑微孔，降低催化劑脫硝效率和縮短催化劑的使用壽命。

通過(guò)在鍋爐SCR煙氣脫硝系統(tǒng)后布置噴吹系統(tǒng)，進(jìn)一步降低了在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)中SO₂/SO₃的轉(zhuǎn)化率，減少了三氧化硫的產(chǎn)生量，減少了酸性氣體對(duì)環(huán)境造成污染。

在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)出口處噴吹所述吸附劑，吸附在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的一部分SO₃等酸性氣體，避免硫酸銨、硫酸氫氨等粘性產(chǎn)物堵塞并腐蝕空氣預(yù)熱器、集塵器等下級(jí)設(shè)備，可提空氣預(yù)熱器、集塵器等下級(jí)設(shè)備的工作效率和使用壽命。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過(guò)測(cè)定煙氣中的二氧化硫和三氧化硫的含量，具體決定向煙氣中噴入堿基吸附劑的量。

在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)后噴吹納米級(jí)堿式吸附劑時(shí)，吸附劑：SO₃摩爾比在4:1至8:1的范圍內(nèi)。

由于用電量的季節(jié)性差異，電廠在不同工況下發(fā)電量不同，造成煙氣溫度變化幅度很大，而在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)中，煙氣溫度對(duì)催化劑的影響巨大。當(dāng)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，煙氣溫度降到300℃以下，在此溫度下脫硝催化劑的反應(yīng)活性大大降低，導(dǎo)致脫硝催化劑的脫硝效率嚴(yán)重下降，繼而影響了電廠鍋爐NOx排放量，對(duì)環(huán)境造成危害。在現(xiàn)有技術(shù)中常常需要對(duì)煙氣進(jìn)行加熱以利于SCR煙氣脫硝系統(tǒng)正常工作運(yùn)行。

本實(shí)用新型的組合系統(tǒng)同時(shí)適用于電廠高負(fù)荷工況和低負(fù)荷工況下所產(chǎn)生的煙氣。

利用本實(shí)用新型的組合系統(tǒng)，在電廠全工況下都能夠保證SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝率達(dá)到最新國(guó)家環(huán)保要求，SO₂/SO₃<1％，SO₃等氣體的排放量降低到3ppm以下。

實(shí)施例

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1顯示了本實(shí)用新型的煙氣脫硝組合系統(tǒng)的示意圖。根據(jù)圖1，在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)前和后分別設(shè)置噴嘴，用于向煙氣中噴入干粉堿基吸附劑。

在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬煙道氣體實(shí)驗(yàn)，并伴隨吹進(jìn)一定的粉煤灰。在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)和空氣預(yù)熱器前分別設(shè)置NO濃度檢測(cè)裝置、SO₃氣體濃度檢測(cè)裝置、SO₂氣體濃度檢測(cè)裝置，根據(jù)進(jìn)出SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的NO、SO₃、SO₂氣體濃度計(jì)算催化劑的SO₂/SO₃的轉(zhuǎn)化率和脫硝效率。

模擬煙道氣體的組成如下：

NO含量：500mg/Nm³ O₂含量：5％

SO₃含量：6mg/Nm³ SO₂含量：650mg/Nm³

H₂O含量：10％

催化劑實(shí)驗(yàn)單體參數(shù)表如下表1所示。

表1實(shí)驗(yàn)用催化劑單體規(guī)格

采用0.3-0.6MPa的壓縮空氣噴吹納米級(jí)(5-100nm)堿基吸附劑，經(jīng)雙金屬耐磨噴嘴噴吹到煙道中。在不同工況下分別噴吹不同粒徑的堿基吸附劑。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：

實(shí)施例1：鍋爐不同工況條件下，噴吹10nm粒徑堿式吸附劑前后SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率對(duì)比。

納米級(jí)堿式吸附劑顆粒隨壓縮空氣進(jìn)入煙道中，迅速與煙氣中的SO₂、SO₃、H₂SO₄等酸性氣體發(fā)生氣固反應(yīng)，生成硫酸鹽、亞硫酸鹽的固體小顆粒，隨煙灰一起進(jìn)入下級(jí)設(shè)備。

圖2顯示了不同鍋爐工況(進(jìn)煙溫度)下，噴吹堿式吸附劑與不噴吹堿式吸附劑，SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率的變化。

從圖2可以看到，堿基吸附劑顆粒對(duì)SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率有明顯促進(jìn)作用，特別是鍋爐低負(fù)荷工況下，煙氣溫度在300℃以下時(shí)，提升效率更為明顯。

實(shí)施例2：鍋爐不同工況條件下，噴吹不同粒徑10nm、30nm、50nm吸附劑顆粒。

圖3顯示了在不同鍋爐工況條件下，噴吹不同粒徑的吸附劑顆粒，SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率的對(duì)比。

從圖3可以看到，15nm、30nm和50nm粒徑的堿基吸附劑顆粒對(duì)提升SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率都有明顯效果，提升率差別不太大。

實(shí)施例3：不同工況條件下，SCR煙氣脫硝系統(tǒng)后噴吹納米級(jí)堿式吸附劑，不同吸附劑：SO₃摩爾比。

圖4顯示了在不同工況條件下，SCR煙氣脫硝系統(tǒng)后噴吹納米級(jí)堿式吸附劑，吸附劑：SO₃摩爾比分別為4:1、6:1、8:1時(shí)，SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率。

從圖4可以看到，摩爾比為8:1時(shí)，噴吹吸附劑顆粒的效果最好。

實(shí)施例4：鍋爐50％負(fù)荷條件下，吸附劑：SO₃摩爾比為8:1時(shí)，噴吹吸附劑1分鐘-140分鐘。

圖5顯示了鍋爐在50％負(fù)荷條件下，吸附劑：SO₃摩爾比為8:1時(shí)，噴吹吸附劑不同時(shí)間后SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率的變化。

圖5顯示了在噴吹吸附劑后，從1分鐘-140分鐘連續(xù)時(shí)間內(nèi)SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的效率的變化。圖5表明，吸附劑在進(jìn)入煙道后1小時(shí)內(nèi)SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的效率即可穩(wěn)定。

以上結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型并不限于此。在不背離本實(shí)用新型的主旨的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)這里所述的本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案進(jìn)行改變和等效變換，但這些應(yīng)當(dāng)視為在所請(qǐng)求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。