一种氨水和蒸汽预混的垃圾焚烧SNCR工艺

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧技术领域，尤其涉及一种氨水和蒸汽预混的垃圾焚烧SNCR工艺。

背景技术

SNCR是selective non-catalytic reduction的英文缩写，是一种无催化的脱硝方法，使用氨水或尿素作为还原剂，在一定的温度下将烟气中的NOx还原成氮气和水的一种反应。这种技术已经广泛应用于高温烟气中污染物的控制，以满足现有的环保排放标准。尤其是在垃圾焚烧发电厂中，SNCR系统因为其高性价比和NOx脱除的有效性，成为工厂中常见的烟气处理系统。

现有以及公开的文献中，无论是氨水还是尿素用于还原剂，基本是使用方法是将其制作成水溶液，然后用压缩空气或蒸汽将溶液雾化后喷入炉膛。使用蒸汽的方案中，往往将其用于预热或是混匀，代替压缩空气的雾化作用(CN201721922888.X，CN202121801117.1，CN201110232337.1等)，在机理上并没有将还原剂汽化，仍然保持着液滴的状态；部分方案中介绍了蒸汽用于汽化还原剂(CN202121412947.5和CN202020368165.5)，但并未对氨水用量、蒸汽用量、氨水稀释程度进行精细控制，所导致汽化的还原剂(氨)比例失衡，产生NOx脱除不及预期或氨逃逸的情况，难以真正实现蒸汽对还原剂的真正活化。

发明内容

本发明的目的在于提出氨水和蒸汽预混的垃圾焚烧SNCR工艺，用焚烧厂内产生的中温次高压蒸汽(450℃，6.4MPa)和氨水以及工艺水混合，整体进入喷枪后使混合物保持在过热过饱和状态。利用高温高压的蒸汽提供能量，液体全部转变为气体，之后汽化后的还原剂在高压的气态状态下喷入炉膛。

本发明考虑到三类物料(20wt％氨水、工艺水、蒸汽)混合可能产生的汽化还原剂(氨)比例失衡，通过测定计算三类物料(20wt％氨水、工艺水、蒸汽)的用量关系、稀释程度关系，实现对汽化还原剂(氨)比例精确控制；同时采用文丘里混合器或加压泵的硬件手段解决蒸汽汽化稀释氨水不彻底的技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案。

一种氨水和蒸汽预混的垃圾焚烧SNCR工艺，包括以下步骤：

S1：根据焚烧炉的大小和处理量规模，计算出产生的烟气量以及NOx含量。

S2：分析步骤S1烟气中NO和NO

S3：设定多组工艺水流量用以稀释步骤S2得出的所需20wt％氨水流量，通过检测后续NOx的排放检测值与氨逃逸浓度来选择最优工艺水流量。

S4：以所需20wt％氨水流量与最优工艺水流量全部气化的能量要求计算蒸汽的用量。

S5：将步骤S2得出的所需20wt％氨水流量、步骤S3得出的最优工艺水流量、步骤S4得出的蒸汽的用量共同混合，所产生的混合气喷射至炉膛。

优选的，步骤S5中，采用文丘里混合器，将步骤S5所述的氨水、工艺水、蒸汽混合。

作为一种可能的方案，步骤S5中，也可采用加压泵，将步骤S5所述的氨水、工艺水加压到和蒸汽相同的压强后与蒸汽混合。

作为一种可能的方案，步骤S5中，通过调整喷枪布置控制混合气喷射距离和范围，要求混合气在炉膛内至少喷射2米。

本方案通过对焚烧炉大小、处理规模、烟气组成等前置条件，测定计算出三类物料(20wt％氨水、工艺水、蒸汽)的用量关系、稀释程度关系，实现对汽化还原剂(氨)比例精确控制，兼顾了经济性并且保证了NOx脱除率达到预期同时氨逃逸少。

采用文丘里混合器或加压泵的硬件手段解决蒸汽汽化稀释氨水不彻底的技术问题，加强了物料利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以基于这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例提供的不同氨水稀释浓度下NOx排放浓度及氨逃逸浓度示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请提供一种氨水和蒸汽预混的垃圾焚烧SNCR工艺，在本实施例中，该垃圾焚烧SNCR工艺包括以下步骤：

S1：根据焚烧炉的大小和处理量规模，计算出产生的烟气量以及NOx含量。

本实施例中，设定日处理生活垃圾390吨焚烧炉，实测的烟气量V为60885.13Nm

S2：分析步骤S1烟气中NO和NO

本实施例中，其中NO浓度占比92.5％，NO

4NH

4NH

由此得出理论上需要NH

S3：设定多组工艺水流量用以稀释步骤S2得出的所需20wt％氨水流量，通过检测后续NOx的排放检测值与氨逃逸浓度来选择最优工艺水流量。

请参阅图1，本实施例中，设定了4组不同的工艺水流量用以稀释步骤S2得出的所需20wt％氨水流量，因为氨水稀释程度的不同导致工艺水用量的变动，进一步的导致完全汽化混合物所需的蒸汽量变化，所喷入炉膛氨的浓度发生改变，最终产生了NOx的排放检测值、脱硝效率、氨逃逸浓度的一系列变化。

氨逃逸和NOx的排放值需要符合环保要求，两者的数值越小，表示污染物排放越少。但是两者之间往往会出现负相关的现象，所以需要综合平衡这两个指标。考虑数值的波动范围，本方案中氨逃逸在4～5mg/Nm

S4：以所需20wt％氨水流量与最优工艺水流量全部气化的能量要求计算蒸汽的用量。

考虑到整个所需20wt％氨水流量与最优工艺水流量全部气化的能量全部由中温次高压的蒸汽提供(450℃，6.4MPa)，混合的液体温度一般为20℃，压强1.1MPa；和蒸汽混合后，气化的混合物温度变为253℃，压强稍微大于3MPa(此条件为水的过饱和温度，用于保证液体完全气化)。

请参阅图1，当最优工艺水流量为400kg/h，20wt％氨水用量m为53.47kg/h的组合下，经过简单的能量守恒计算即可确定蒸汽的用量为1055.37kg/h。

S5：将步骤S2得出的所需20wt％氨水流量、步骤S3得出的最优工艺水流量、步骤S4得出的蒸汽的用量共同混合，所产生的混合气喷射至炉膛。

经过精确控制20wt％氨水流量、最优工艺水流量、蒸汽的用量，能最大限度利用投入的氨资源，确保还原剂氨的反应足够满足NOx期望去除率的同时限制氨逃逸处于可接受范围。

优选的，步骤S5中，采用文丘里混合器，将步骤S5所述的氨水、工艺水、蒸汽混合。

作为一种可能的方案，步骤S5中，也可采用加压泵，将步骤S5所述的氨水、工艺水加压到和蒸汽相同的压强后与蒸汽混合。

气化的关键在于蒸汽和稀释氨水的混合，当蒸汽为6.4MPa时和1.1MPa的稀释氨水在压强上差距太大。可行的方法有两种：优选的，使用文丘里混合器，在混合器中蒸汽高速喷射从而在一定的区域形成真空，从而将稀释氨水自然吸入混合器中，完成气体和稀释氨水的混合。次选的，使用加压泵，将稀释氨水加压到和蒸汽相同的压强，然后再由管道混合。

作为一种可能的方案，步骤S5中，通过调整喷枪布置控制混合气喷射距离和范围，要求混合气在炉膛内至少喷射2米。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。