一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统的制作方法

1.本技术涉及烟气脱硝技术领域，具体而言，涉及一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统。


背景技术：

2.目前行业内普遍采用的烟气加热脱硝热解系统是“热一次风 电加热器”的方式，工艺流程是在烟气加热器出口串联一台电加热器，电加热器功率根据稀释风量的不同设置在1200kw-2400kw左右，在机组启动初期、并网前和负荷在300mw以下时烟气温度较低，无法满足尿素热解温度需求(热解温度随负荷高低在400-600℃)，造成并网初期环保超排事件，为了保证机组并网前半小时即达到环保指标要求，在300mw负荷以下需全程投入电加热器对热风进行加热来满足热解炉内尿素分解需要的热量，但通过电加热器对热风进行加热，其电耗非常高，无法达到环保指标要求。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，其能够利用高温烟气的热量对冷风进行加热，提高换热效率，取消电加热器辅助加热。
4.本技术的实施例是这样实现的：
5.一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，包括冷风稀释风机、锅炉、换热器和热解炉，上述换热器位于上述锅炉的烟道内，上述换热器的进口端与上述冷风稀释风机通过管线连接，上述换热器的出口端与上述热解炉连接，上述热解炉连接有尿素溶液来源系统，且上述热解炉底端通过管路连接有氨气混合器。
6.在本技术的一些实施例中，还包括省煤器，上述省煤器一端与上述换热器的烟气出口端通过管路连接，另一端通过管路连接有scr反应器。
7.在本技术的一些实施例中，上述氨气混合器通过管路连接至上述scr反应器。
8.在本技术的一些实施例中，还包括高温旁路，上述高温旁路一端与上述换热器的进口端连接，另一端与上述换热器的出口端连接。
9.在本技术的一些实施例中，上述尿素溶液来源系统包括与上述热解炉连接的尿素喷枪，上述尿素喷枪上设有计量分配装置，上述计量分配装置通过管路连接有尿素溶液循环装置。
10.在本技术的一些实施例中，上述尿素溶液来源系统还包括压缩空气储罐、疏水冲洗装置、控制阀组和废水排放管，上述压缩空气储罐分别与上述尿素喷枪和上述计量分配装置通过管路连接，上述疏水冲洗装置与上述计量分配装置通过管路连接，上述控制阀组分别与上述计量分配装置、上述尿素溶液循环装置和上述疏水冲洗装置通过管路连接，上述废水排放管与上述计量分配装置连接。
11.在本技术的一些实施例中，上述尿素喷枪至上述热解炉出口法兰之间的高度为14-15m。
12.在本技术的一些实施例中，上述热解炉入口设有旋流分布器，上述旋流分布器采用旋流板，上述旋流板倾斜角度为28-32
°
。
13.在本技术的一些实施例中，上述换热器包括外筒和安装在上述外筒内侧的多个相互连通的冷风加热管，上述外筒的顶端设有烟气入口，底端设有烟气出口，上述外筒的顶部侧壁上设有冷风进气管，上述外筒的底部侧壁上设有冷风出气管，多个上述冷风加热管均与上述冷风进气管和上述冷风出气管连通，上述冷风进气管上连接有增压泵。
14.在本技术的一些实施例中，相邻两个上述冷风加热管之间设有多个u形管，多个上述u形管均与上述冷风加热管连通。
15.相对于现有技术，本技术的实施例至少具有如下优点或有益效果：
16.在本技术实施例中，该脱硝热解系统包括冷风稀释风机、锅炉、换热器和热解炉，将换热器移至锅炉的烟道内，换热器一端与冷风稀释风机连接，另一端与热解炉连接，热解炉侧面连接尿素溶液来源系统，且底端连接氨气混合器。本技术采用冷风稀释风机来代替普通烟气脱硝热解工艺中的热一次风，冷风经过换热器后，变成高温的稀释风，进入热解炉与尿素溶液混合，可实现尿素热解用热风稀释的作用，又可避免因热一次风内含尘量大，而对换热器管内壁冲刷造成泄漏和内壁附着物，进而大大降低换热效率；将换热器前移至锅炉的烟道内，换热器与冷风稀释风机连接，烟气通过换热器管外侧，冷风经过换热器管内侧，利用高温烟气的热量对冷风进行加热，提高换热效率，减少热量损失，从而取消电加热器辅助加热，减少了大型电加热器、变压器、开关以及电缆等设备采购成本，减少了因电加热器故障造成降负荷甚至非停事件，且减少了设备维护工作量，其系统布置简单，运行维护更简便，设备投入量少，运行成本低，故障率低，无须设置单独大、小修计划，节省检修成本。
17.另外，本技术的换热器内设有多个相互连通的冷风加热管，相邻两个冷风加热管之间通过多个u形管连通，一方面，使得冷风加热管和u形管内侧可同时容纳冷空气，增大了冷空气流通的量，可提高换热效率，另一方面，常规的加热管内气体走向为s形，该种方式使得管内气体只能单向流动，管内气体可能在中途就已加热到较高温度，导致位于换热器尾端侧的冷风加热管换热效果变差，而本实施例通过多个u形管来连通冷风加热管，冷风加热管内的冷空气可多向弯曲流动，一方面可以解决换热器尾端换热效果不好的问题，另一方面可以多向流动的冷风使得管内温度更均衡，从而提高了冷空气进行热交换的效率，减少了烟气的热量损失。
18.实际运行时，高温烟气从锅炉进入烟道内并进入换热器的外筒内侧，冷风自冷风稀释风机产生，经管路进入冷风进气管内，经增压泵将其泵送入冷风加热管内，高温烟气利用其自身热量对冷风进气管内侧的冷风进行加热使其成为高温的稀释风，而后经管路进入热解炉中，且雾化后的尿素溶液从尿素溶液来源系统喷出并进入热解炉中，高温的稀释风与雾化的尿素溶液充分混合后热解生成氨气，从热解炉底端流出并经管路进入氨气混合器，而后进入scr反应器中，从换热器流出的烟气经省煤器后，进入scr反应器中，与氨气反生反应进行脱硝。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本技术一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统的流程示意图；
21.图2为本技术一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统的尿素溶液来源系统示意图；
22.图3为本技术一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统的换热器的结构示意图；
23.图4为本技术一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统的换热器内部的结构示意图。
24.图标：1-冷风稀释风机；2-换热器；21-外筒；22-烟气入口；23-烟气出口；24-冷风加热管；25-u形管；26-冷风进气管；27-增压泵；28-冷风出气管；3-热解炉；4-省煤器；5-尿素溶液来源系统；51-尿素喷枪；52-计量分配装置；53-压缩空气储罐；54-疏水冲洗装置；55-尿素溶液循环装置；56-控制阀组；57-废水排放管。
具体实施方式
25.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
29.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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技术中的具体含义。
30.实施例1
31.请参照图1，本实施例提供一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，包括冷风稀释风机1、锅炉、换热器2和热解炉3，上述换热器2位于上述锅炉的烟道内，上述换热器2的进口端与上述冷风稀释风机1通过管线连接，上述换热器2的出口端与上述热解炉3连接，上述热解炉3连接有尿素溶液来源系统5，且上述热解炉3底端通过管路连接有氨气混合
器。
32.在本实施例中，该脱硝热解系统包括冷风稀释风机1、锅炉、换热器2和热解炉3，将换热器2移至锅炉的烟道内，换热器2一端与冷风稀释风机1连接，另一端与热解炉3连接，热解炉3侧面连接尿素溶液来源系统5，且底端连接氨气混合器。本技术采用冷风稀释风机1来代替普通烟气脱硝热解工艺中的热一次风，冷风经过换热器2后，变成高温的稀释风，进入热解炉3与尿素溶液混合，可实现尿素热解用热风稀释的作用，又可避免因热一次风内含尘量大，而对换热器2管内壁冲刷造成泄漏和内壁附着物，进而大大降低换热效率；将换热器2前移至锅炉的烟道内，换热器2与冷风稀释风机1连接，烟气通过换热器2管外侧，冷风经过换热器2管内侧，利用高温烟气的热量对冷风进行加热，提高换热效率，减少热量损失，从而取消电加热器辅助加热，减少了大型电加热器、变压器、开关以及电缆等设备采购成本，减少了因电加热器故障造成降负荷甚至非停事件，减少了备品备件采购成本和减少了设备维护工作量，其系统布置简单，运行维护更简便，设备投入量少，运行成本低，故障率低，无须设置单独大、小修计划，节省检修成本。
33.实际运行时，高温烟气从锅炉进入烟道内并经过换热器2管外侧，冷风自冷风稀释风机1产生，经管路进入换热器2管内侧，高温烟气利用其自身热量对管内侧的冷风进行加热使其成为高温的稀释风，而后进入热解炉3中，且雾化的尿素溶液从尿素溶液来源系统5喷出并进入热解炉3中，高温的稀释风与雾化的尿素溶液充分混合后热解生成氨气，从热解炉3底端流出并经管路进入氨气混合器。
34.实施例2
35.请参照图1，本实施例提供一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，与实施例1提供的全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，其主要区别在于：还包括省煤器4，上述省煤器4一端与上述换热器2的烟气出口端通过管路连接，另一端通过管路连接有scr反应器。
36.在本实施例中，省煤器4可进一步回收经过换热器2后的高温烟气的余热，降低了烟气的排烟温度，使烟气再通过管路进入scr反应器进行脱硝。
37.实施例3
38.请参照图1，本实施例提供一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，与实施例2提供的全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，其主要区别在于：上述氨气混合器通过管路连接至上述scr反应器。
39.在本实施例中，氨气从氨气混合器中经管路进入scr反应器中，并作为还原剂与烟气发生反应，将烟气中的氮氧化物还原成n2，从而实现烟气脱硝。
40.实施例4
41.请参照图1，本实施例提供一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，与实施例3提供的全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，其主要区别在于：还包括高温旁路，上述高温旁路一端与上述换热器2的进口端连接，另一端与上述换热器2的出口端连接。
42.在本实施例中，高温旁路连接在换热器2两端，从冷风稀释风机1产生的冷风可同时进入换热器2和高温旁路，而后再一同进入热解炉3内，高温旁路可用于调节经烟气加热后的高温稀释风的温度，避免超温损坏设备。
43.实施例5
44.请参照图1和图2，本实施例提供一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，与实施例4提供的全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，其主要区别在于：上述尿素溶液来源系统5包括与上述热解炉3连接的尿素喷枪51，上述尿素喷枪51上设有计量分配装置52，上述计量分配装置52通过管路连接有尿素溶液循环装置55。
45.在本实施例中，尿素溶液经尿素溶液循环装置55进入计量分配装置52，计量分配装置52可控制尿素溶液的流量与压力，而后在尿素喷枪51中完成雾化并进入热解炉3内。
46.实施例6
47.请参照图1和图2，本实施例提供一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，与实施例5提供的全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，其主要区别在于：上述尿素溶液来源系统5还包括压缩空气储罐53、疏水冲洗装置54、控制阀组56和废水排放管57，上述压缩空气储罐53分别与上述尿素喷枪51和上述计量分配装置52通过管路连接，上述疏水冲洗装置54与上述计量分配装置52通过管路连接，上述控制阀组56分别与上述计量分配装置52、上述尿素溶液循环装置55和上述疏水冲洗装置54通过管路连接，上述废水排放管57与上述计量分配装置52连接。
48.在本实施例中，压缩空气经压缩空气储罐53进入计量分配装置52和尿素喷枪51中，压缩空气不与尿素溶液发生反应，可产生动力来促进尿素溶液的雾化和喷射，疏水冲洗装置54在尿素喷枪51停运时，对计量分配装置52进行冲洗，可防止尿素溶液结晶堵塞，控制阀组56可控制疏水冲洗装置54与尿素溶液循环装置55的运行，且整个尿素溶液来源系统5中产生的废水经废水排放管57排放。
49.实施例7
50.请参照图1和图2，本实施例提供一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，与实施例6提供的全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，其主要区别在于：上述尿素喷枪51至上述热解炉3出口法兰之间的高度为14-15m。
51.在本实施例中，通过增加尿素喷枪51至热解炉3出口法兰之间的高度，可使得尿素溶液在热解炉3内停留时间不低于8s，普通脱硝热解系统中尿素喷枪51至热解炉3出口法兰之间的高度为10m，尿素溶液在热解炉3内停留时间为5s，增加尿素溶液在热解炉3内停留时间，可保证尿素溶液在热解炉3内充分混合和溶解。
52.实施例8
53.请参照图1，本实施例提供一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，与实施例7提供的全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，其主要区别在于：上述热解炉3入口设有旋流分布器，上述旋流分布器采用旋流板，上述旋流板倾斜角度为28-32
°
。
54.在本实施例中，普通脱硝热解系统中旋流分布器采用多孔板，本实施例中将多孔板改为具有一定倾斜角度的旋流板，可增强热解炉3内气流旋转的刚度，杜绝大尺寸的热解炉3中稀释风流速高导致尿素溶液分解不完全，从而降低尿素结晶后堵塞热解炉3出口管路的风险。
55.实施例9
56.请参照图1，本实施例提供一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，与实施例8提供的全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，其主要区别在于：上述换热器2包括外筒21和安装在上述外筒21内侧的多个相互连通的冷风加热管24，上述外筒21的顶端
设有烟气入口22，底端设有烟气出口23，上述外筒21的顶部侧壁上设有冷风进气管26，上述外筒21的底部侧壁上设有冷风出气管28，多个上述冷风加热管24均与上述冷风进气管26和上述冷风出气管28连通，上述冷风进气管26上连接有增压泵27。
57.在本实施例中，换热器2的外筒21和安装在外筒21内侧的冷风加热管24之间形成烟气腔，高温烟气经烟气入口22进入，从烟气出口23排出，多个冷风加热管24相互连通，且冷风加热管24均与冷风进气管26和上述冷风出气管28连通，冷风进气管26与冷风稀释风机1通过管路连接，冷风出气管28与热解炉3通过管路连接，从冷风稀释风机1产生的冷空气进入冷风进气管26，经增压泵27将其泵送入冷风加热管24内，利用高温烟气的热量对冷空气进行加热，相互连通的多个冷风加热管24可容纳更多的冷空气，同时对其加热，减少了热量损失，提高了换热效率。
58.实施例10
59.请参照图1，本实施例提供一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，与实施例9提供的全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，其主要区别在于：相邻两个上述冷风加热管24之间设有多个u形管25，多个上述u形管25均与上述冷风加热管24连通。
60.在本实施例中，相邻两个冷风加热管24之间通过u形管25连通，一方面，使得冷风加热管24和u形管25内侧可同时容纳冷空气，增大了冷空气流通的量，可提高换热效率，另一方面，常规的加热管内气体走向为s形，该种方式使得管内气体只能单向流动，管内气体可能在中途就已加热到较高温度，导致位于换热器2尾端侧的冷风加热管24换热效果变差，而本实施例通过多个u形管25来连通冷风加热管24，冷风加热管24内的冷空气可多向弯曲流动，一方面可以解决换热器2尾端换热效果不好的问题，另一方面可以多向流动的冷风使得管内温度更均衡，从而提高了冷空气进行热交换的效率。
61.综上，本技术的实施例提供一种全负荷段下利用纯烟气加热的脱硝热解系统，具有如下有益效果：
62.在本技术实施例中，该脱硝热解系统包括冷风稀释风机1、锅炉、换热器2和热解炉3，将换热器2移至锅炉的烟道内，换热器2一端与冷风稀释风机1连接，另一端与热解炉3连接，热解炉3侧面连接尿素溶液来源系统5，且底端连接氨气混合器。本技术采用冷风稀释风机1来代替普通烟气脱硝热解工艺中的热一次风，冷风经过换热器2后，变成高温的稀释风，进入热解炉3与尿素溶液混合，可实现尿素热解用热风稀释的作用，又可避免因热一次风内含尘量大，而对换热器2管内壁冲刷造成泄漏和内壁附着物，进而大大降低换热效率；将换热器2前移至锅炉的烟道内，换热器2与冷风稀释风机1连接，烟气通过换热器2管外侧，冷风经过换热器2管内侧，利用高温烟气的热量对冷风进行加热，提高换热效率，减少热量损失，从而取消电加热器辅助加热，减少了大型电加热器、变压器、开关以及电缆等设备采购成本，减少了因电加热器故障造成降负荷甚至非停事件，减少了备品备件采购成本和减少了设备维护工作量，其系统布置简单，运行维护更简便，设备投入量少，运行成本低，故障率低，无须设置单独大、小修计划，节省检修成本。
63.另外，本技术的换热器2内设有多个相互连通的冷风加热管24，相邻两个冷风加热管24之间通过多个u形管25连通，一方面，使得冷风加热管24和u形管25内侧可同时容纳冷空气，增大了冷空气流通的量，可提高换热效率，另一方面，常规的加热管内气体走向为s形，该种方式使得管内气体只能单向流动，管内气体可能在中途就已加热到较高温度，导致
位于换热器2尾端侧的冷风加热管24换热效果变差，而本实施例通过多个u形管25来连通冷风加热管24，冷风加热管24内的冷空气可多向弯曲流动，一方面可以解决换热器2尾端换热效果不好的问题，另一方面可以多向流动的冷风使得管内温度更均衡，从而提高了冷空气进行热交换的效率，减少了烟气的热量损失。
64.实际运行时，高温烟气从锅炉进入烟道内并进入换热器2的外筒21内侧，冷风自冷风稀释风机1产生，经管路进入冷风进气管26内，经增压泵27将其泵送入冷风加热管24内，高温烟气利用其自身热量对冷风进气管26内侧的冷风进行加热使其成为高温的稀释风，而后经管路进入热解炉3中，且雾化后的尿素溶液从尿素溶液来源系统5喷出并进入热解炉3中，高温的稀释风与雾化的尿素溶液充分混合后热解生成氨气，从热解炉3底端流出并经管路进入氨气混合器，而后进入scr反应器中，从换热器2流出的烟气经省煤器4后，进入scr反应器中，与氨气反生反应进行脱硝。
65.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。