用于燃煤锅炉的SCR脱硝装置的制作方法

本实用新型涉及scr法脱硝技术领域，尤其是涉及一种用于燃煤锅炉的scr脱硝装置。

背景技术：

相关技术中指出，越来越多的燃煤锅炉采用选择性催化反应(scr)脱除锅炉燃烧过程产生的nox，通常采用nh3作为催化反应的还原剂，在300-400℃温度区间，烟气经过scr反应器，与喷入的还原剂nh3发生反应，生成h2o和n2，从而实现燃煤锅炉的nox排放控制，有利于减少污染物的排放，减轻大气雾霾现象发生。

喷入scr反应的nh3主要来源于三种方式：尿素、液氨和氨水，均通过对应的装置产生nh3气体，喷入scr反应器入口的喷氨格栅中。随着安全管控要求提升和公众安全意识提高，液氨和氨水在运输过程以及使用中，存在较大的安全隐患，一旦发生了泄露，将会造成中毒、污染和爆炸事故，因此，越来越多的电厂将scr脱硝还原剂改为尿素，有利于提升还原剂在运输、存储和使用过程中的安全性。

在制备nh3气体过程中，需要对尿素进行分解，将尿素分解为nh3、h2o和co2混合气体，为了确保分解后的混合气体不发生冷凝和nh3的再次溶解问题，需要保证水解产物温度不低于140℃，且为了确保nh3在进入烟道之前不发生爆炸，要求采用稀释风对nh3进行稀释混合，将混合气体中的nh3浓度控制在爆炸下限之内，因此，为了防止发生尿素水解后的产物温度降低的问题，就需要对稀释风进行加热，确保其温度不低于140℃，从而保证整个稀释混合系统及喷氨格栅系统的正常投运。

相关技术中的scr脱硝装置中采用烟气换热器技术对稀释风系统进行加热，但该技术难以实时监控和调节稀释风与氨气的混合比例，对稀释风的温度无法进行调节，且对后续的喷氨控制和流量分配产生不利影响。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型在于提出一种用于燃煤锅炉的scr脱硝装置，所述scr脱硝装置可以充分脱除锅炉燃煤产生的nox有害气体及物质。

根据本实用新型的用于燃煤锅炉的scr脱硝装置，包括：脱硝烟道；喷氨格栅，所述喷氨格栅设于所述脱硝烟道内用于向所述脱硝烟道内喷射氨气；烟气换热器，所述烟气换热器设于所述脱硝烟道内用于与所述脱硝烟道内的烟气进行热交换，所述烟气换热器具有换热入口和换热出口；稀释风机，所述稀释风机具有风机入口和风机出口，所述风机出口连通至所述换热入口，且所述稀释风机的风量可调；氨气空气混合器，所述氨气空气混合器具有空气入口、氨气入口和排气口，所述空气入口与所述换热出口相连通，所述氨气入口与氨气制备装置相连，所述排气口与所述喷氨格栅相连；控制器，所述控制器根据所述燃煤锅炉的负荷调节所述稀释风机的风量。

根据本实用新型的用于燃煤锅炉的scr脱硝装置，通过控制器根据燃煤锅炉内的负荷来实时调节稀释风机的稀释风量，来实现调节稀释风与氨气在氨气空气混合器中的混合比例，从而确保脱硝所需的氨气在进入脱硝烟道前能够稳定存在，进而保证整个稀释装置及喷氨格栅系统的正常运行，使得锅炉燃煤后产生的nox有害气体被本实用新型的scr脱硝装置充分良好地脱除。

根据本实用新型的一些实施例，所述scr脱硝装置还包括：风量调节阀，所述风量调节阀与所述稀释风机串接用于调节所述稀释风机的风量，所述控制器根据所述燃煤锅炉的负荷调节所述风量调节阀的开度。

在一些实施例中，所述燃煤锅炉具有一个所述脱硝烟道，或所述燃煤锅炉具有间隔布置的两个所述脱硝烟道，两个所述脱硝烟道内均设有所述喷氨格栅和所述烟气换热器，且两个所述脱硝烟道内的两个所述烟气换热器并联。

进一步地，所述稀释风机为一个，两个所述烟气换热器的所述换热入口均连通至所述稀释风机的风机出口；或所述稀释风机包括两个，两个所述稀释风机与两个所述烟气换热器一一对应。

更进一步地，所述氨气空气混合器包括两个，两个所述氨气空气混合器与两个所述稀释风机一一对应。

在一些实施例中，所述scr脱硝装置还包括：流量计，所述流量计串接在所述换热出口和所述空气入口之间。

在一些实施例中，所述scr脱硝装置还包括：稀释风旁通管路，所述稀释风旁通管路并联在所述烟气换热器的两端，且所述稀释风旁通管路上串接有旁路调节阀；温度检测器，所述温度检测器设在所述换热出口和所述空气入口之间，且所述温度检测器位于所述稀释风旁通管路的下游，其中，所述控制器分别与所述旁路调节阀和所述温度检测器相连，所述控制器根据所述温度检测器检测到的温度值调节所述旁路调节阀的开度。

根据本实用新型的一些实施例，所述喷氨格栅和所述烟气换热器在烟气流向方向上间隔布置于所述脱硝烟道内，所述烟气换热器设于所述喷氨格栅的上侧或下侧，所述烟气换热器包括多个整流换热管，所述整流换热管垂直于烟气流向的设置。

根据本实用新型的一些实施例，所述烟气换热器包括在烟气流向方向上间隔设置的第一整流换热器和第二整流换热器，所述第一整流换热器包括平行布置的多个第一整流换热管，所述第一整流换热管垂直于脱硝烟道宽度方向的设置，所述第二整流换热器包括平行布置的多个所述第二整流换热管，所述第二整流换热管垂直于脱硝烟道深度方向的设置，且所述第一整流换热管垂直于所述第二整流换热管。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型的scr脱硝装置的一个实施例的示意图；

图2是根据本实用新型的scr脱硝装置的另一个实施例的示意图；

图3是根据本实用新型的scr脱硝装置的又一个实施例的示意图；

图4是根据本实用新型的scr脱硝装置的再一个实施例的示意图；

图5是图1中所示的scr脱硝装置的烟气换热器的一个实施例的示意图；

图6是图5中所示的烟气换热器的另一个实施例的示意图；

图7是图1中所示的scr脱硝装置的烟气换热器的又一个实施例的示意图；

图8是图7中所示的沿其换热器的再一个实施例的示意图；

图9是根据本实用新型的scr脱硝装置控制稀释风机风量的一个实施例的曲线图；

图10是图9中所示的scr脱硝装置控制稀释风机风量的另一个实施例的曲线图。

附图标记：

scr脱硝装置100：

脱硝烟道1，喷氨格栅2，

烟气换热器3，第一整流换热器31，第二整流换热器32，换热入口301，换热出口302，换热管303，第一整流换热管303a，第二整流换热管303b，

稀释风机4，风机出口41，

氨气空气混合器5，空气入口51，氨气入口52，排气口53，

氨气制备装置6，风量调节阀7，流量计8，稀释风旁通管路9，旁路调节阀91，温度检测器10。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考图1到图10描述根据本实用新型的用于燃煤锅炉的scr脱硝装置100。

如图1所示，根据本实用新型的用于燃煤锅炉的scr脱硝装置100，包括：脱硝烟道1、喷氨格栅2、烟气换热器3、稀释风机4、氨气空气混合器5及控制器(图未示出)。

具体地，喷氨格栅2可以设于脱硝烟道1内，喷氨格栅2可以用于向脱硝烟道1内喷射氨气；烟气换热器3可以设于脱硝烟道1内，烟气换热器3用于与脱硝烟道1内的烟气进行热交换，烟气换热器3具有换热入口301和换热出口302；稀释风机4具有风机入口和风机出口41，风机出口41连通至换热入口301，且稀释风机4的风量可调。

氨气空气混合器5具有空气入口51、氨气入口52和排气口53，空气入口51可以与换热出口302相连通，氨气入口52可以与氨气制备装置6相连，排气口53可以与喷氨格栅2相连；控制器可以根据燃煤锅炉的负荷调节稀释风机4的风量，例如控制器可以通过调节风机转速来实现风量的调节，也可以通过控制风机出口41的开闭程度来实现风量的调节。

根据本实用新型的scr脱硝装置100的工作原理如下：稀释风机4驱动气流从风机出口41流出，且气流的大小可以由控制器根据燃煤锅炉的负荷来调节，气流顺着管路经由换热入口301进入烟气换热器3，气流在烟气换热器3中流动并与脱硝烟道1内的烟气进行热交换从而被加热，受热后的气流从换热出口302流出，并顺着管路经由空气入口51进入氨气空气混合器5，同时，氨气制备装置6内制备出的氨气从氨气入口52进入氨气空气混合器5，受热后的气流与氨气在氨气空气混合器5内混合形成混合气流，混合气流从排气口53排出，并顺着管路流入脱硝烟道1内的喷氨格栅2，最终，当烟气在脱硝烟道1内流经喷氨格栅2时，氨气空气的混合气流从喷氨格栅2内喷出，其中，氨气与烟气中的nox进行反应，从而脱除烟气中的有害物质。由此，根据本实用新型的scr脱硝装置100，可以根据燃煤锅炉内的负荷来实时调节稀释风量，从而确保脱硝所需的氨气在进入脱硝烟道1前能够稳定存在，进而保证整个稀释装置及喷氨格栅2系统的正常运行，确保锅炉燃煤后产生的nox有害气体被本实用新型的scr脱硝装置100充分良好地脱除。

根据本实用新型的用于燃煤锅炉的scr脱硝装置100，通过控制器根据燃煤锅炉内的负荷来实时调节稀释风机4的稀释风量，来实现调节稀释风与氨气在氨气空气混合器5中的混合比例，从而确保脱硝所需的氨气在进入脱硝烟道1前能够稳定存在，进而保证整个稀释装置及喷氨格栅2系统的正常运行，使得锅炉燃煤后产生的nox有害气体被本实用新型的scr脱硝装置100充分良好地脱除。

根据本实用新型的一些实施例，参考图9与图10，风机的风量y与燃煤锅炉的负荷x之间满足：

其中，a<b；a为第一设定风量值，m³/h；b为第二设定风量值，m³/h；燃煤锅炉的负荷x＝燃煤锅炉的实际蒸发量/额定蒸发量。

具体地，如图9中所示的稀释风风量控制曲线，横坐标为燃煤锅炉负荷，纵坐标为稀释风量，曲线分为三段，当燃煤锅炉负荷低于30％时，稀释风机的风量为恒定值a，当燃煤锅炉负荷为最大负荷110％时，稀释风机的风量为b，当燃煤锅炉的负荷在30-110％之间时，稀释风机的风量为在点(0.3，a)和点(1.1，b)之间的线性曲线。

由此，根据本实用新型的scr脱硝装置100可以根据燃煤锅炉的负荷变化来实时改变稀释风机4的风量，从而改变用于脱硝的氨气的浓度，进而使得脱硝更加充分，脱硝效果更好。

可选地，参考图10，风机的风量还可以设置为始终为定值，且风机的风量可以始终为第二设定风量值b。

根据本实用新型的一些实施例，参考图1到图4，scr脱硝装置100还可以包括：风量调节阀7。具体地，风量调节阀7与稀释风机4串接，控制器可以根据燃煤锅炉的负荷调节风量调节阀7的开度，由此，根据本实用新型实施例的风量调节阀7可以调节稀释风机4的风量。

在一些实施例中，参考图1到图4，燃煤锅炉可以具有一个脱硝烟道1，或者燃煤锅炉可以具有两个脱硝烟道1，两个脱硝烟道1间隔布置，每个脱硝烟道1内均设有喷氨格栅2和烟气换热器3，且两个脱硝烟道1内的两个烟气换热器3并联，这样，可以减少各个烟气换热器3之间的影响。此处需要说明的是，一般小型燃煤锅炉具有一个脱硝烟道，大型燃煤锅炉具有两个脱硝烟道。

进一步地，参考图1与图2，稀释风机4可以为一个，两个烟气换热器3的换热入口301均连通至稀释风机4的风机出口41；或参考图3与图4，稀释风机4也可以包括两个，两个稀释风机4与两个烟气换热器3一一对应。也就是说，稀释风机4可以为一个，也可以为两个，当稀释风机4只有一个时，可以将稀释风机4的风量分流至各个烟气换热器3；当稀释风机4有两个时，可以为每个烟气换热器3设置一个对应的稀释风机4，这样，可以确保稀释风机4为两个烟气换热器3提供足够的风量。

更进一步地，参考图3与图4，氨气空气混合器5可以包括两个，两个氨气空气混合器5与两个稀释风机4一一对应，这样可以准确且同步地调控从每个稀释风机4供至与至对应的氨气空气混合器5的风量，确保氨气与空气的配合比例合适准确。

在一些实施例中，参考图1到图4，scr脱硝装置100还可以包括：流量计8。具体地，流量计8串接在换热出口302和空气入口51之间，由此，流量计8可以准确计量并反馈进入氨气空气混合器5的稀释风流量，从而为调控稀释风与氨气的混合比例提供依据。

在一些实施例中，参考图1到图3，scr脱硝装置100还可以包括：稀释风旁通管路9与温度检测器10。具体地，稀释风旁通管路9并联在烟气换热器3的两端，且稀释风旁通管路9上串接有旁路调节阀91；温度检测器10设在换热出口302和空气入口51之间，且温度检测器10位于稀释风旁通管路9的下游，其中，控制器分别与旁路调节阀91和温度检测器10相连，控制器根据温度检测器10检测到的温度值调节旁路调节阀91的开度。

这样，当温度检测器10检测到从烟气换热器3排出的空气的温度处于合理的温度范围内时，控制器可以控制旁路调节阀91关闭，此时，流入到氨气空气混合器5内的空气就全部是在烟气换热器3中经过加热的空气；当温度检测器10检测到从烟气换热器3排出的空气的温度超出合理的温度范围时，控制器可以根据温度检测器10检测到的温度数值来调节旁路调节阀91打开及开度，这样，低温气流可以通过稀释风旁通管路9进入到换热出口302与空气入口51之间的管路，来中和其中的高温气流，同时，流量计8可以准确测量并反馈从稀释风旁通管路9流入的低温稀释风的流量，从而反馈稀释风与氨气的实时混合比例，以防止为单方面实现稀释风的降温目的而导致稀释风与氨气的混合比例过于失调，由此，既可以确保稀释风的温度处于合适范围之内，又可以确保稀释风与氨气的混合比例合理。

根据本实用新型的一些实施例，参考图1到图4，喷氨格栅2和烟气换热器3在烟气流向方向上间隔布置于脱硝烟道1内，烟气换热器3设于喷氨格栅2的上侧或下侧，也就是说，烟气换热器3可以设于喷氨格栅2的下侧，也可以设于喷氨格栅2的上侧，这样，既可以充分利用烟气的热量与烟气换热器3中的空气进行热交换，也可以使喷氨格栅2喷出的氨气与烟气充分反应进行脱硝。

参考图5与图6，烟气换热器3可以包括多个整流换热管303，整流换热管303可以垂直于烟气流向设置，这样，可以对烟气流动起到整流均匀和混合作用，使喷氨格栅2出口的nh3能够更好地与烟气中的nox进行混合，也可以使整流换热管303与烟气充分接触，确保整流换热管303内的稀释风与烟气充分换热。

进一步地，参考图5与图6，烟气换热器3的整流换热管303可以采用顺列布置，沿着脱硝烟道1入口处截面均匀布置，横向或者纵向节距相等,例如：烟气换热器3的母管可以布置在脱硝烟道1的前后方向(例如图5中所示的前后方向)，对应的整流换热管303垂直于锅炉的宽度方向(例如图5中所示的左右方向)；或者烟气换热器3母管也可以布置在脱硝烟道1的左右方向(例如图6中所示的左右方向)，对应的整流换热管303平行锅炉的宽度方向。

根据本实用新型的一些实施例，参考图7与图8，烟气换热器3还可以包括第一整流换热器31和第二整流换热器32，第一整流换热器31与第二整流换热器32在烟气流动的方向上间隔设置，第一整流换热器31包括平行布置的多个第一整流换热管303a，第一整流换热管303a垂直于脱硝烟道1宽度方向的设置，第二整流换热器32包括平行布置的多个第二整流换热管303b，第二整流换热管303b垂直于脱硝烟道1深度方向的设置，且第一整流换热管303a垂直于第二整流换热管303b，由此，可以进一步提高烟气换热器3对烟气热量的利用效率，使得烟气与稀释风进行充分的热交换。例如图7与图8所示，在平行于第一整流换热器31与第二整流换热器32的投影面上，第一整流换热管303a的投影垂直于第二整流换热管303b的投影，多个第一整流换热管303a的投影与多个第二整流换热管303b的投影可以形成为网格状，其中，可以是第一整流换热器31位于第二整流换热器32的上方，也可以是第二整流换热器32位于第一整流换热器31的上方。

下面描述根据本实用新型的用于燃煤锅炉的scr脱硝控制方法。

根据本实用新型的用于燃煤锅炉的scr脱硝控制方法，包括根据燃煤锅炉的负荷调节稀释风机4的风量。

进一步地，参考图9与图10，风机的风量y与燃煤锅炉的负荷x之间满足：

其中，a<b；a为第一设定风量值，m³/h；b为第二设定风量值，m³/h；燃煤锅炉的负荷x＝燃煤锅炉的实际蒸发量/额定蒸发量。具体而言，如图9中所示的稀释风风量控制曲线，横坐标为燃煤锅炉负荷，纵坐标为稀释风量，曲线分为三段，当燃煤锅炉负荷低于30％时，稀释风机的风量为恒定值a，当燃煤锅炉负荷为最大负荷110％时，稀释风机的风量为b，当燃煤锅炉的负荷在30-110％之间时，稀释风机的风量为在点(0.3，a)和点(1.1，b)之间的线性曲线。由此，根据本实用新型的scr脱硝装置100可以根据燃煤锅炉的负荷变化来实时改变稀释风机4的风量，从而改变用于脱硝的氨气的浓度，进而使得脱硝更加充分，脱硝效果更好。

可选地，参考图10，风机的风量还可以设置为始终为定值，且风机的风量可以始终为第二设定风量值b。

根据本实用新型的用于燃煤锅炉的scr脱硝控制方法，可以充分脱除锅炉燃煤产生的nox有害气体，且脱硝的效率与效果更好。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。