碱回收锅炉低温脱硝系统及工艺

摘要

本发明涉及碱回收锅炉烟气处理技术领域，具体涉及一种碱回收锅炉低温脱硝系统及工艺，该系统包括：碱回收锅炉、加热器、静电除尘装置、低温脱硝装置、余热回收装置和给水储存装置。本发明的脱硝系统设置了加热器对碱回收锅炉的给水进行加热以提高烟气的温度至接近催化反应温度，使得催化脱硝反应更充分，提高NOx脱除效率。

权利要求

1.一种碱回收锅炉低温脱硝系统，其特征在于，该系统包括：碱回收锅炉；

与碱回收锅炉连接、用于提高碱回收锅炉给水温度的加热器；

低温脱硝装置，用于对碱回收锅炉排出并形成垂直下降流的烟气进行处理，该低温脱硝装置设有至少一层催化剂模块，所述催化剂模块组装有多个催化剂单元；以及余热回收装置，用于对低温脱硝装置催化处理后的烟气进行余热回收；

所述加热器为一台或两台管壳式换热器，用于提高碱回收锅炉给水温度，如果温度提升至160℃，采用中压蒸汽，如果温度升至160℃以上，通过采用高压蒸汽或者过热蒸汽进行加热。

2.根据权利要求1所述的碱回收锅炉低温脱硝系统，其特征在于，所述碱回收锅炉和所述低温脱硝装置之间还设有静电除尘装置，用于将碱回收锅炉排出烟气进行静电除尘。

3.根据权利要求1所述的碱回收锅炉低温脱硝系统，其特征在于，该系统还包括与所述加热器连接的给水储存装置，用于储存碱回收锅炉给水。

4.根据权利要求3所述的碱回收锅炉低温脱硝系统，其特征在于，所述余热回收装置包括：第一换热器，包括换热器壳体、垂直贯穿所述壳体设置的第一换热管和布设于所述第一换热管周围的第一烟气管道；

第二换热器，包括置于所述第二换热器换热腔内的第二换热管、和置于换热腔内的加热管，所述第二换热管的进水管和出水管与所述第一换热器的第一换热管连接形成一循环回路；

给水从所述第二换热器的加热管内通过，预热后进入给水储存装置中储存备用。

5.根据权利要求4所述的碱回收锅炉低温脱硝系统，其特征在于，所述第二换热器的第二换热管垂直贯穿第二换热器的壳体设置。

6.一种碱回收锅炉低温脱硝工艺，其特征在于，该工艺首先通过加热碱回收锅炉给水以提高碱回收锅炉烟气温度；然后碱回收锅炉烟气形成垂直下降流与催化剂接触；最后将催化后的烟气进行余热回收;所述脱硝工艺由权利要求1 5任一项所述碱回收锅炉低温脱~硝系统完成。

7.根据权利要求6所述的碱回收锅炉低温脱硝工艺，其特征在于，所述催化反应之前对碱回收锅炉烟气进行静电除尘。

8.根据权利要求6所述的碱回收锅炉低温脱硝工艺，其特征在于，所述给水经加热后温度大于等于160℃，所述碱回收锅炉烟气温度为220～250℃。

9.根据权利要求6所述的碱回收锅炉低温脱硝工艺，其特征在于，催化反应温度为220～450℃。

10.根据权利要求6所述的碱回收锅炉低温脱硝工艺，其特征在于，用回收到的催化后的烟气的余热对碱回收锅炉给水进行预热。

说明书

碱回收锅炉低温脱硝系统及工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及碱回收锅炉烟气处理技术领域，具体涉及一种碱回收锅炉低温脱硝系统及工艺。

背景技术

[0002] 随着社会经济的快速发展，环境问题日益突出，硫氧化物、氮氧化物是主要的大气污染物，严重地危害了生态环境和人们的身体健康。 特别是近年来全国各地均出现严重雾霾天气，已经影响了我们的日常生活，电厂一直以来都是大气污染排放的主要大户，国家也针对电厂制定了详细的排放标准，目前火电厂排放要求为SO2≤100mg/Nm3，NOx≤100mg/3 3
Nm，粉尘≤30mg/Nm。目前市场上成熟的常规SCR催化剂使用温度为320℃ 400℃，通常布置~
在煤粉炉省煤器出口和空气预热器进口之间，由于有些锅炉布置比较紧凑，可能没有足够
的空间安装常规的SCR催化剂及反应器，因此从2010年开始国内外各高校以及很多企业开
始研究低温催化剂技术，目前低温SCR催化剂在国外已有运行案例，国内技术还不太成熟。

[0003] 碱回收锅炉由于其结构特殊性，只能在ESP（静电除尘）后面进行脱硝处理，碱回收锅炉经ESP后的温度一般为170℃左右，而低温SCR催化剂的使用温度目前≥200℃，考虑碱灰中钠、钾离子的作用，用于碱回收锅炉的低温SCR催化剂的使用温度大概在220 250℃之
~
间，此温度远大于碱回收锅炉排烟温度，

[0004] 常规的SCR脱硝布置在煤粉炉省煤器出口和空气预热器进口之间，通过烟道将烟气引入SCR反应器中，经过脱硝处理后再用烟道将处理后的烟气引入空气预热器，SCR反应
器不能布置太远，否则烟道太长会导致投资成本增加，另外长距离运输热损失会较大，有可能温度低于SCR催化剂的使用温度，从而降低催化剂效率，导致NOx排放超标。而锅炉尾部结构一般都比较紧凑，特别是早期锅炉没有预留脱硝空间，可能无法布置足够的SCR反应器。

[0005] 鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的碱回收锅炉低温脱硝系统及工艺成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种碱回收锅炉低温脱硝系统及工艺。

[0007] 本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

[0008] 一种碱回收锅炉低温脱硝系统，与现有技术相比，其不同之处在于，该系统包括：

[0009] 碱回收锅炉；

[0010] 与碱回收锅炉连接、用于提高碱回收锅炉给水温度的加热器；

[0011] 低温脱硝装置，用于对碱回收锅炉排出并形成垂直下降流的烟气进行处理，该低温脱销装置设有至少一层催化剂模块，所述催化剂模块组装有多个催化剂单元；以及

[0012] 余热回收装置，用于对低温脱硝装置催化处理后的烟气进行余热回收。

[0013] 优选地，所述碱回收锅炉和所述低温脱硝装置之间还设有静电除尘装置，用于将碱回收锅炉排出烟气进行静电除尘。

[0014] 优选地，该系统还包括与所述加热器连接的给水储存装置，用于储存碱回收锅炉给水。

[0015] 优选地，所述余热回收装置包括：

[0016] 第一换热器，包括换热器壳体、垂直贯穿所述壳体设置的第一换热管和布设于所述第一换热管周围的第一烟气管道；

[0017] 第二换热器，包括置于所述第二换热器换热腔内的第二换热管、和置于换热腔内的加热管，所述第二换热管的进水管和出水管与所述第一换热器的第一换热管连接形成一
循环回路；

[0018] 给水从所述第二换热器的加热管内通过，预热后进入给水储存装置中储存备用。

[0019] 优选地，所述第二换热器的第二换热管垂直贯穿第二换热器的壳体设置。

[0020] 本发明还提供了一种碱回收锅炉低温脱硝工艺，该工艺首先通过加热碱回收锅炉给水以提高碱回收锅炉烟气温度；然后碱回收锅炉烟气形成垂直下降流与催化剂接触；最
后将催化后的烟气进行余热回收。

[0021] 优选地，所述催化反应之前对碱回收锅炉烟气进行静电除尘。

[0022] 优选地，所述给水经加热后温度大于等于160℃，所述碱回收锅炉烟气温度为220～250℃。

[0023] 优选地，催化反应温度为220～450℃。

[0024] 优选地，用回收到的催化后的烟气的余热对碱回收锅炉给水进行预热。

[0025] 本发明的脱硝系统设置了加热器对碱回收锅炉的给水进行加热以提高烟气的温度至接近催化反应温度，使得催化脱硝反应更充分，提高NOx脱除效率。

附图说明

[0026] 图1是本发明的脱硝系统的结构示意图。

[0027] 图2是本发明的脱硝系统的低温脱硝装置内部局部图。

[0028] 图3是本发明的脱硝系统的余热回收装置结构示意图。

具体实施方式

[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0030] 在下文中，将参考附图来更好地理解本发明的许多方面。附图中的部件未必按照比例绘制。替代地，重点在于清楚地说明本发明的部件。此外，在附图中的若干视图中，相同的附图标记指示相对应零件。

[0031] 如本文所用的词语“示例性”或“说明性”表示用作示例、例子或说明。在本文中描述为“示例性”或“说明性”的任何实施方式未必理解为相对于其它实施方式是优选的或有利的。下文所描述的所有实施方式是示例性实施方式，提供这些示例性实施方式是为了使得本领域技术人员做出和使用本公开的实施例并且预期并不限制本公开的范围，本公开的
范围由权利要求限定。在其它实施方式中，详细地描述了熟知的特征和方法以便不混淆本
发明。出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”和其衍生词将与如图1定向的发明有关。而且，并无意图受到前文的技术领域、背景技术、发明内容或下文的详细描述中给出的任何明示或暗示的理论限制。还应了解在附图中示出和在下文
的说明书中描述的具体装置和过程是在所附权利要求中限定的发明构思的简单示例性实
施例。因此，与本文所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被理解为限制性
的，除非权利要求书另作明确地陈述。

[0032] 图1示出了一种碱回收锅炉低温脱硝系统100，该系统100包括：碱回收锅炉10、加热器20、静电除尘装置30、低温脱硝装置40、余热回收装置50和给水储存装置60。

[0033] 其中，加热器20与碱回收锅炉10连接，用于提高碱回收锅炉给水温度；给水储存装置60用于储存碱回收锅炉给水；储存于给水储存装置60中的给水先经过加热器20的加热，温度达到160℃以上，再进入碱回收锅炉10中。静电除尘装置30设于碱回收锅炉10和低温脱硝装置40之间，用于将碱回收锅炉10排出烟气进行静电除尘。低温脱硝装置40用于对碱回
收锅炉10排出的烟气进行催化脱硝，请参阅图2所示，低温脱销装置40设有至少一层催化剂模块401，催化剂模块401组装有多个催化剂单元40a，主要活性材料V2O5和WO3通过钢结构
均匀分布在催化剂单元40a中，催化剂模块401可以在垂直向上设置双层或多层，经过静电
除尘的烟气形成垂直下降流依次经过各层催化剂模块401，在220℃ 450℃下，发生如下反
~
应进行脱硝：

[0034] NO2 + NO + 2NH3 ⇒ 2N2 + 3H2O

[0035] 4NO + 4NH3 + O2 ⇒ 4N2 + 6H2O

[0036] 2NO2 + 4NH3 + O2 ⇒ 3N2 + 6H2O。

[0037] 由于碱回收锅炉10排出的烟气的温度提高了，该系统100设置了余热回收装置50，用于对低温脱硝装置40催化处理后的烟气进行余热回收。

[0038] 余热回收装置50包括第一换热器501和第二换热器502，请参阅图3所示，第一换热器501包括换热器壳体5011、第一换热管5012和第一烟气管道（图未示），第一换热管5012垂直贯穿换热器壳体5011设置，第一烟气管道（图未示）布设于第一换热管5012周围。第二换热器502包括第二换热管5021和加热管5022，第二换热管5021置于所述第二换热器502换热
腔内，加热管5022也置于换热腔内，所述第二换热管5021的所述第一换热器501的第一换热管5012连接形成一循环回路。给水从所述第二换热器502的加热管5022内通过，预热后进入给水储存装置60中储存备用。在一个优选实施方式中，所述第二换热器502的第二换热管
5021垂直贯穿第二换热器502的壳体设置，加热管5022绕着第二换热管5021设置。催化反应后的烟气进入第一换热器501的第一烟气管道（图未示）中，其热量通过第一换热管5012和第二换热管5021形成的循环回路传递给加热管5022中的给水，为给水预热。

[0039] 本发明实施例还提供了一种碱回收锅炉低温脱硝工艺，首先通过加热碱回收锅炉给水以提高碱回收锅炉烟气温度；然后碱回收锅炉烟气形成垂直下降流与催化剂接触；最
后将催化后的烟气进行余热回收。

[0040] 在上述工艺中，催化反应之前对碱回收锅炉烟气进行静电除尘。所述给水经加热后温度大于等于160℃，所述碱回收锅炉烟气温度为220～250℃。催化反应温度为220～450℃。

[0041] 进一步地，还可以用回收到的催化后的烟气的余热对碱回收锅炉给水进行预热。

[0042] 具体地，本发明的工艺先根据烟气成分确定低温SCR催化剂的最低使用温度，然后将碱回收锅炉排烟温度确定，通过热力计算确定碱回收锅炉给水温度和给水量提升，保证
锅炉过热蒸汽温度和压力不变。利用上述系统100实施该工艺，首先，提高锅炉给水温度：在碱回收锅炉10的省煤器入口前增加加热器20，加热器20为一台或两台管壳式换热器，用于
提高碱回收锅炉给水温度，管壳式换热器的台数及加热源取决于锅炉热力计算结果，如果
温度提升至160℃左右，采用中压蒸汽加热即可，如果温度提升至160℃以上，需要采用高压蒸汽或者是过热蒸汽进行加热。通过提高碱回收锅炉给水温度，可以有效提高锅炉尾部排
烟温度至需要的温度（220℃ 250℃），同时不需要对锅炉进行改造。随后，进行烟气催化脱~
硝。提高给水温度后，锅炉排烟温度提高至220℃ 250℃左右，催化脱硝后的烟气直接排放~
会造成热量损失，因此本发明在低温SCR反应器后加装烟气余热回收装置，用以回收烟气中的热量，回收的热量通常用于加热给水，从而可以降低除氧器中低压蒸汽的用量。烟气余热回收装置通常采用低温省煤器或热管放置在烟道中，厂水被加热后再通过板式换热器加热
给水，冷却后的厂水再引入热管或低温省煤器中循环加热。经过烟气余热回收后的烟气温
度可降低至120℃左右（依据酸漏点而定），NOx含量控制在100mg/Nm3经过烟囱直接排放。

[0043] 本工艺系统能将锅炉尾部烟温提升，使锅炉尾部烟温与低温SCR催化剂使用温度3
匹配，从而达到脱除NOx目的，本系统脱除NOx效率能达到90%，可确保排放NOx≤100mg/Nm。

[0044] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。