[发明专利]一种自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动控制SCR烟气脱硝尿素热解系统，属于电厂节能减排技术领域。

背景技术

选择性催化还原SCR脱硝技术是将一定浓度的还原剂NH₃喷入烟道中与烟气进行混合， 在反应器中在催化剂作用下反应生成无毒无害的N₂和H₂O。因技术成熟、脱硝效率高，被 公认为是最有效的燃煤烟气脱硝方法。在当前SCR法脱硝技术中，还原剂主要有三种：液氨、 氨水和尿素。液氨属于危险化学品，其运输和存储要求苛刻。氨水在运输和储存过程中也存 在着安全隐患，越来越多的电厂开始倾向于尿素热解制氨工艺。尿素热解制氨是将配置好的 尿素溶液喷入热解炉内，通过电加热器加热，在高温350～600℃环境下尿素溶液完成热解过 程，分解为NH₃，CO₂，分解的NH₃与空气混合后送至SCR脱硝反应器。尿素热解制氨工艺 具有系统简单、投资成本低、运行稳定、响应速度快、维护量小等优点。但是，其采用电加 热的方式热能耗过大、运行成本高，导致了厂用电率的提高。中国专利文献CN100588613C公 开了一种热解法尿素制氨工艺，包括尿素颗粒储存及溶解系统、尿素溶液储存系统、尿素热 解系统和废液处置系统，该系统在常压下运行，响应时间快，可采用气体燃料或柴油等进行 加热。但其采用天然气或柴油作为热源，运行费用高。华能北京热电厂的尿素制氨系统在实 际运行中，每年仅热源一项的成本就达到1622万元。《选择性催化还原法烟气脱硝》一书中 公开了一种尿素热解制氨工艺在实际工程中的应用，该工艺中尿素溶液在计量和分配装置的 控制下，根据实际需要定量喷入热解室，热解室利用热一次风+电加热相结合，使稀释风由 340℃升温到570℃。该工艺缺点也很明显，电加热器内部元件的耐温限值，稀释风的温度升 高(如高于650℃)可能受限，电加热设备初始投资及运行费用较高。

现有技术中，热解炉中高温空气与雾化尿素为同向喷入，致使不能达到效混合从而影响 热解效果，在热解炉热解段靠边壁部分存在着回流现象。尿素热解系统出力超过设计最大负 荷，电加热供应响应不足，造成炉内温度场无法均匀流动，大量结晶占用热解室空间，堵塞 底部尾管，导致出口风量减少，系统供氨量不够，影响脱硝装置的可靠性。究其原因，热解 炉本体设计不合理，对热空气流场、温度场分布不合理，雾化后的尿素溶液液滴不能够与热 空气充分混合，实际应用中导致在电厂不同程度的形成结晶，严重时甚至造成SCR系统停运 或整个机组停机。2014年9月国家发改委、环保部和能源局三部委联合颁布了《煤电节能减 排升级与改造行动计划(2014～2020年)》，要求在基准氧含量6％条件下，燃煤电厂烟尘排 放浓度不高于10mg/m³，给国内燃煤电厂除尘设备带来严峻的挑战，因为常规除尘设备较难 达到这一排放要求。目前，国内主要采用“湿式电除尘技术”、“单塔一体化脱硫除尘深度 净化技术”和“低低温电除尘技术”。以上方法均取得良好的效果，但是均需要增加环保脱 除设备，如增加湿式电除尘，增加管束式除雾器。在实施过程中注重的是单一设备脱除单一 污染物，均把污染物脱除希望寄托于一个环节。上述新设备投入运行也带来了一系列新问题， 如湿式电除尘运行可靠性、废水处理、腐蚀严重、材料选择困难等。低低温除尘器改造的是 在电除尘器前增加管式换热器(WGGH)，将热量吸收用于加热烟囱前的净烟气，管式换热 器跨度较长，存在着保温效果要求严格和提高造价等弊端。在实际工程应用中，也有将低温 省煤器与电除尘器组合应用。当前日益严重的环境问题要求我们将电厂各环保脱除设备进行 重新组合设计和集成优化布置，实现各系统高效经济、节能环保、安全稳定，做到协同脱除 污染物的同时节能运行。因此如何节能脱硝、高效除尘、节水脱硫成为摆在我们眼前迫切需 要解决的问题。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种自动控制SCR烟气脱硝尿素 热解工艺，实现静电除尘器进口和锅炉再热区高温烟气热量利用，有效解决尿素热解系统能 耗大、运行成本高的难题。热解炉中设置高效雾化喷嘴和托盘，尿素溶液逆向喷入热空气中， 提高尿素雾化热解效率和彻底解决结晶堵塞问题，降低烟温提高烟尘和SO₃的脱除效率，节 约脱硫系统的用水。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：