一种用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统及控制方法

技术领域

本发明属于烟气脱硝技术领域，尤其涉及一种用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统及控制方法。

背景技术

现有技术：

近年来我国环保标准日趋严格，在烟气脱硝领域，SCR脱硝技术因其脱硝效率高，还原剂(NH

SCR系统大多采用将氨水利用雾化喷枪直接喷入SCR反应器前的烟气烟道，见脱硝系统专利

但本申请发明人发现上述现有技术至少存在如下技术问题：

低温SCR脱硝系统服役温度在200℃以下，烟气的热量品质较低。若在此温度条件下利用雾化喷枪直接向烟道中喷入氨水，氨水液滴蒸发气化过程缓慢，此时NH

解决上述技术问题的难度和意义：

因此，基于这些问题，提供一种将质量分数在15％-25％间的氨水通过低温蒸发-自冷却方式形成高纯氨气的用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统及控制方法具有重要的现实意义。

发明内容

本申请目的在于为解决现有技术中由于采用质量分数在15％-25％间的氨水作为低温SCR还原剂时带来的技术问题而提供一种将质量分数在15％-25％间的氨水通过低温蒸发-自冷却方式形成高纯氨气的用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统及控制方法。

本申请实施例为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统，所述用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统包括氨水贮存及输送模块、氨水低温蒸发-自冷却分离模块、氨气稀释及升温模块和废水处理模块；

氨水贮存及输送模块包括氨水贮存罐，所述氨水贮存罐通过氨水管道与气液分离器连接，所述氨水管道上依次设有氨水输送泵、氨水流量计A和氨水流量调节阀A；

氨水低温蒸发-自冷却分离模块包括气液分离器，所述气液分离器底部设有加热器，所述加热器与蒸汽管道连接，所述蒸汽管道上设有蒸汽流量调节阀，所述气液分离器中部设有换热填料层，所述换热填料层上方设有与所述氨水管道连接的自冷却盘管，所述气液分离器顶部设有除雾器；

氨气稀释及升温模块包含静态混合器，所述静态混合器与气液分离器通过氨水混合管道连接，所述静态混合器连接有烟气混合管道，所述氨水混合管道上设有氨水流量计和氨气流量调节阀，所述烟气混合管道上设有烟气流量计和烟气流量调节阀；

废水处理模块包含篦冷机，所述篦冷机内设有废液喷头，所述废液喷头通过废水管道与气液分离器连接，所述废水管道上设有废水输送泵和废水流量调节阀。

本申请实施例还可以采用以下技术方案：

在上述的用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统中，进一步的，所述氨水输送泵采用变频离心泵或耐腐蚀泵，所述氨水流量计A为电磁流量计，所述氨水流量调节阀门A为气动阀门。

在上述的用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统中，进一步的，所述氨水储存罐的顶部设有氨水卸车口和带长管的氨气接收口，所述长管深入到氨水储存罐底部并低于氨水液面，所述氨水储存罐上部设有温度计和压力计，所述氨水储存罐侧面设有液位计，所述氨水储存罐底部设有排污口。

在上述的用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统中，进一步的，所述气液分离器顶部通过氨水回流管道与氨气接收口连接，所述氨水回流管道上设有安全阀。

在上述的用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统中，进一步的，所述气液分离器底部设有温度传感器，所述气液分离器顶部设有压力传感器，所述气液分离器侧壁设有液位计。

在上述的用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统中，进一步的，所述加热器采用板式换热器，所述换热填料层采用高效填料结构。

在上述的用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统中，进一步的，所述自冷却盘管为多层，所述自冷却盘管为螺旋状，所述自冷却盘管上设有布液喷头。

在上述的用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统中，进一步的，所述用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统还包括控制模块，所述控制模块包括SCR反应器入口烟气分析仪、计算机、氨水流量调节阀A、氨水流量计A、氨气流量调节阀B、氨气流量计B、烟气流量调节阀和烟气流量计，所述计算机的输入端与SCR反应器入口烟气分析仪连接，所述计算机的输出端分别与氨水流量调节阀A、氨气流量调节阀B和烟气流量调节阀连接，所述氨水流量调节阀A与氨水流量计A连接，所述氨气流量调节阀B与氨气流量计B连接，所述烟气流量调节阀与烟气流量计连接。

一种用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给控制方法，所述用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给控制方法采用了上述任一项所述的用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统。

在上述的用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给控制方法中，进一步的，所述用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给控制方法包括以下步骤：

步骤1：质量浓度在15％-25％的氨水利用氨水罐车自带泵通过氨水贮存罐顶部氨水卸车口进入氨水贮存罐中，氨水贮存罐中的氨水通过所述氨水输送泵和氨水流量调节阀A进行流量调节和控制，流量符合要求的氨水被送入到气液分离器的中部；

步骤2：送到气液分离器的氨水通过中部的多层自冷却盘管和布液喷头喷入气液分离器内部，喷出的氨水液滴在换热填料层与气液分离器底部蒸发出的氨气进行热交换，升高温度后进入气液分离器底部，气液分离器底部设有加热器对氨水进行升温，加热器由来自于余热锅炉的蒸汽作为热源，通过蒸汽流量调节阀进行控制，蒸发出的氨气沿气液分离器内腔上升，在换热填料层与新喷入的氨水进行换热，降温，然后经过多层自冷却盘管，氨气内少量蒸发出来的水蒸气与自冷却盘管内低温氨水进行热量交换发生冷凝后向下流动，其他跟随氨气气流上升的小水滴被除雾器除去；

步骤3：分离出的氨气作为还原剂与部分SCR反应器出口的烟气通过静态混合器混合并被稀释到5％以下，送到低温SCR反应器入口参与脱硝反应；

步骤4：气液分离器内的水应保持一定液位，高于一定液位时由废水输送泵输送到篦冷机由废液喷头喷到熟料上进行处置，废水流量调节阀用于调节废水输送泵的流量。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：

1、本发明通过设置氨水贮存及氨水输送模块、氨水低温蒸发-自冷却分离模块、废水处理模块和控制模块；热源(热蒸汽或者电加热)与气液分离器底部的氨水间接换热，将氨水升温，由于溶解度减小，形成氨气和部分水蒸气的混合气；混合气通过冷凝塔内多层填料(加强换热)与低温氨水换热，低温氨水升温减少热源能耗；混合气通过氨水输送管盘管与氨水进行间接换热，水蒸气冷凝流到气液分离器底部。氨水输送管盘管上方设置除雾器，减少氨气中携带的小水滴，最终达到氨气与水彻底分离的目的。

2、本发明中来自气液分离器的氨气和SCR反应器出口部分烟气经静态混合器混合，氨气体积浓度降低至5％后输送至SCR反应器进行脱硝反应，水通过气液分离器底排出，由水泵输送至篦冷机出口喷入篦冷机。采用这种混合气体作为还原剂，与传统氨水雾化直喷作为还原剂的方法相比：氨和水分离彻底，减少还原剂损失，烟气温度降低程度小，烟气含水量不升高，催化剂表面无水蒸气凝结，低温SCR系统的还原剂利用率高，脱硝效率高；与氨水全部蒸发喷入SCR系统作为还原剂的方式，减少了能耗，减少了对烟气含水量的影响，催化剂服役环境更好，有利于发挥催化剂能效。

3、本发明与传统氨水雾化直喷作为还原剂的方法相比：氨和水分离彻底，减少还原剂损失，烟气温度降低程度小，烟气含水量不升高，催化剂表面无水蒸气凝结，与氨水全部蒸发喷入SCR系统作为还原剂的方式，减少了能耗，减少了对烟气含水量的影响。低温SCR系统的还原剂利用率高，脱硝效率高。

附图说明

以下将结合附图来对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本申请范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是本发明实施例一的示意图。

图2是本发明实施例一的自冷却盘管的示意图。

图3是本发明实施例一的流程图。

图中：

1、氨水储存罐；2、氨水输送泵；3、氨水流量计A；4、氨水流量调节阀A；5、蒸汽流量调节阀；6、加热器；7、液位计；8、温度传感器；9、换热填料层；10、自冷却盘管；11、布液喷头；12、除雾器；13、安全阀；14压力传感器；15、气液分离器；16、氨气流量计B；17、氨气流量调节阀B；18、烟气流量调节阀；19、烟气流量计；20、静态混合器；21、废水输送泵；22、废水流量调节阀；23、废液喷头；24、篦冷机。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1

本实施例包括氨水贮存及输送模块、氨水低温蒸发-自冷却分离模块、氨气稀释及升温模块、废水处理模块、控制模块。

氨水贮存及输送模块包括氨水贮存罐1、氨水输送泵2、氨水流量计A3和氨水流量调节阀A4。

所述氨水储存罐1的顶部设有氨水卸车口和带长管的氨气接收口，接收氨气安全阀13输送过来的氨气，长管要求深入到氨水储存罐底部并低于氨水液面，氨水储存罐上部设有温度计和压力计，罐体侧面设有液位计、罐体底部设有排污口。所述氨水输送泵2一般采用变频离心泵，也可以采用其他类型的耐腐蚀的泵。所述氨水流量计A3为电磁流量计用来监视氨水流量。所述氨水流量调节阀门A4，为气动阀门用来调节氨水的流量。

氨水低温蒸发-自冷却分离模块包括气液分离器15和蒸汽流量调节阀5。

所述气液分离器15是氨水中氨气和水实现分离的场所，内部分别设有加热器6、液位计7、温度传感器8、换热填料层9、自冷却盘管10、除雾器12、安全阀13、压力传感器14。

氨气稀释及升温模块包含氨水流量计16、氨气流量调节阀17、烟气流量调节阀18、烟气流量计19、静态混合器20。

废水处理模块包含废水输送泵21、废水流量调节阀22、废液喷头23和篦冷机24。

控制模块包括控制模块包括SCR反应器入口烟气分析仪、计算机、氨水流量调节阀A、氨水流量计A、氨气流量调节阀B、氨气流量计B、烟气流量调节阀和烟气流量计。通过控制电缆连接，主要由计算机进行控制。

为实现更加彻底的氨气和水分离，系统所使用的加热器6可以采用板式换热器、换热填料层9可以采用高效填料结构、多层自冷却盘管10出口可以设置布水器代替布液喷头11增加氨水在气液分离器15截面上的均匀性，增加换热。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本实施例还原剂供给系统可以产生温度与需脱硝烟气相当，体积浓度＜5％的氨气混合器。采用这种混合气体作为还原剂，与传统氨水雾化直喷作为还原剂的方法相比：烟气温度降低程度小，催化剂表面无水蒸气凝结；与氨水全部蒸发喷入SCR系统作为还原剂的方式相比，减少了能耗，减少了对烟气含水量的影响，低温SCR系统的还原剂利用率高，脱硝效率高。

实施例2

本实施例包括如下步骤：

S1、质量浓度在15％-25％的氨水利用氨水罐车自带泵通过氨水贮存罐顶部氨水卸车口进入氨水贮存罐1中；根据脱硝需求，氨水贮存罐1中的氨水通过所述氨水输送泵2和氨水流量调节阀A4进行流量调节和控制，流量符合要求的氨水被送入到气液分离器15的中部。

S2、送到气液分离器15的氨水通过中部的多层自冷却盘管10和布液喷头11喷入气液分离器15内部。喷出的氨水液滴在换热填料层9与气液分离器15底部蒸发出的氨气进行热交换，升高温度后进入气液分离器5底部。气液分离器5底部设有加热器6对氨水进行升温，加热器6由来自于余热锅炉的蒸汽作为热源，通过蒸汽流量调节阀5进行控制，由于温度升高，氨气的溶解度降低，实现与水分离。蒸发出的氨气沿气液分离器15内腔上升，在换热填料层9与新喷入的氨水进行换热，降温，然后经过多层自冷却盘管10，氨气内少量蒸发出来的水蒸气与自冷却盘管10内低温氨水进行热量交换发生冷凝后向下流动，其他跟随氨气气流上升的小水滴被除雾器12除去，彻底实现氨气与水的分离。

S3、分离出的氨气作为还原剂与部分SCR反应器出口的烟气通过静态混合器20混合并被稀释到5％以下，送到低温SCR反应器入口参与脱硝反应。充分利用了烟气的余热既将氨气浓度降低到安全浓度，又使得氨气的温度升高，减少了由于低温氨气产生温度的降低对脱硝反应的影响。

S4、气液分离器15内的水应保持一定液位，高于一定液位时由废水输送泵21输送到篦冷机24由废液喷头23喷到熟料上进行处置。废水流量调节阀22用于调节废水输送泵的流量，保持冷凝塔内液位稳定。

S5、在本系统使用过程中，需要严格控制部分参数以达到稳定彻底分离氨气和水的目的。监视气液分离器15底部的温度传感器温度，通过调节进入加热器6的蒸汽量控制该温度保持在70～90℃；监视气液分离器15液位高度，通过调节废水输送泵和废水调节阀门保持气液分离器15内液位高度高于换热器6高度；监视气液分离器15出口压力传感器14的压力，当压力高于一定值时安全阀打开将氨气导入氨水储存罐1内进行吸收。

S6、本系统的控制原理如下。监视SCR反应器前烟气分析仪氮氧化物浓度，结合氮氧化物的排放要求经计算机计算得出氨气使用量，调节氨气流量阀A17控制氨气流量，并根据氨气流量计A16调整氨气流量调节阀A17的开度，使氨气实际流量与氨气使用量计算值相符合。通过计算机计算后调整烟气流量调节阀18调整烟气流量保证静态混合器20后氨气的体积分数小于5％，并通过烟气流量计19监视。为保证系统稳定，气液分离器不超压，同时调节氨水流量调节阀A4来调节进入气液分离器15的氨水流量，并通过氨水流量计A3来监视并调节氨水流量调节阀A4使氨水流量与计算所需氨气使用量计算值相符合。为保证气液分离器底部为低温蒸发，通过监视气液分离器底部温度传感器8的数值来调节蒸汽流量调节阀5开度，调整蒸汽量调节气液分离器底部温度为70～90℃。

综上所述，本发明提供一种将质量分数在15％-25％间的氨水通过低温蒸发-自冷却方式形成高纯氨气的用于水泥厂低温SCR脱硝的还原剂供给系统及控制方法。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，例如采用电加热作为热源，气液分离器出口加装稀释风机对氨气进行稀释，废水送至水泥厂水处理系统等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。