基于新型双反应器的氧化二氮抑制型SNCR脱硝系统及脱硝
方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种SNCR脱硝系统及脱硝方法，具体涉及一种
基于新型双反应器的氧化二氮抑制型SNCR脱硝系统及脱硝方法，属于SNCR脱硝技术领域。
背景技术
[0002] 电站
锅炉、工业锅炉、焚烧炉、窑炉、
燃气轮机等的烟气会向环境排放包括NO、N02、N20等氮氧化物(通常称为“NOx”，因其对人体有害、引发酸雨、并且是光化学烟雾的重要产生原因，NOx的排放受到越来越严格的限制，现有控制NOx排放的技术主要有三种：1)分级燃烧，实施方式包括低NOx
燃烧器(LNB)和
燃料再燃。但分级燃烧技术对NOx的生成和排放控制效果有限，LNB一般只有30～50％的效率，再燃的效率约为50～60％，单采用分级燃烧难以达到NOx的排放标准。2)
选择性催化还原(SCR，将
氨或尿素等脱硝剂喷入到200～450℃的烟气中，在催化剂的作用下，把NOx还原成N2和H20。虽然SCR系统能相对容易地实现80～90％的NOx脱除率，但此方法存在的缺点是：需要设置催化剂反应塔，系统复杂，而且催化剂
费用高、烟气中导致催化剂失效的因素较多，燃
煤时催化剂的使用寿命仅约四年，而且失效的催化剂需要作为危险固废处理。3)
选择性非催化还原法(SNCR，在高温段不需要催化剂的情况下，将脱硝剂(通常是氨和尿素)喷入从而把NOx还原成N2。但SNCR只有在一个很狭窄的
温度范围内才能有效去除NOx，温度更高的条件下，脱硝剂本身会被氧
化成NOx；而温度低于反应温度时，选择性还原反应速率很慢，未反应的脱硝剂也容易被氧化，且容易造成
氨泄漏腐蚀设备。肼类物质作为含氮的强还原剂，不仅具有较宽的温度窗口，而且受热极易分解，经历高温后不会以原物质的形态泄漏，合理控制也能避免氨泄漏，不存在氨泄漏引发的设备腐蚀等问题，但与尿素相比
水合肼价格很贵。
[0003] 公开号为CN102671541A的中国发明
专利公开了一种高、中温烟气SNCR脱硝剂及其使用方法，该方法以尿素和肼的混合物为还原剂，可以经济、高效地在高中温区同时脱除一氧化氮。但是，由于水合肼在反应过程中会放出大量的热，造成反应温度大幅升高，且水合肼脱除一氧化二氮温度窗口与脱除一氧化氮温度窗口相差较大，当采用该方法对含有一氧化氮和一氧化二氮的混合烟气进行处理时并不能对其中的一氧化二氮进行有效脱除，而且还会产生大量一氧化二氮。如何抑制采用水合肼作为还原剂的SNCR的高一氧化二氮排放，已成为当下水合肼SNCR的研究重点。
发明内容
[0004] 针对
现有技术中的问题，本发明提供一种基于新型双反应器的氧化二氮抑制型SNCR脱硝系统及脱硝方法，本发明通过应用新型双反应器，将以尿素作还原剂和水合肼作还原剂的SNCR进行耦合，并利用余热
回收利用模
块和基于闭环控制的控
制模块对中温反应器的温度进行精确控制，可以在尽可能抑制氧化二氮生成的情况下有效脱除烟气中的一氧化氮，达到较高的一氧化氮脱除率；此外还能有效回收及利用反应器余热，提高总
能源效率。
[0005] 为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
[0006] 一种基于新型双反应器的氧化二氮抑制型SNCR脱硝系统，包括高温反应器、中温反应器、余热回收利用模块和基于闭环控制的
控制模块；所述高温反应器的温度设定在1125～1195℃之间，高温反应器采用尿素溶液作为反应器还原剂，高温反应器入口处设有烟气流速
传感器，烟气流速传感器用于检测高温反应器入口处的烟气流速，烟气流速传感器与控制模块电连接；所述中温反应器与高温反应器通过管道连接，中温反应器的温度设定在665～735℃之间，中温反应器采用水合肼溶液作为反应器还原剂，中温反应器入口处设有一氧化氮
气体传感器和温度
探头，一氧化氮气体传感器和
温度探头分别用于检测中温反应器入口处烟气中的一氧化氮浓度和烟气温度，一氧化氮气体传感器和温度探头均与控制模块电连接；所述余热回收利用模块用于吸收高温反应器出口排出的烟气中的热量并调节中温反应器入口处烟气温度，余热回收利用模块与控制模块电连接。
[0007] 作为优选方案，所述余热回收利用模块为
对流换热面模块、再热器模块或
热解炉加温模块中的一种单独布置或几种同时布置。
[0008] 采用上述脱硝系统进行脱硝的方法，步骤为：含有一氧化氮和一氧化二氮的混合烟气进入高温反应器的入口，烟气流速传感器检测高温反应器入口处的烟气流速并将检测到的
信号发送给控制模块，控制模块根据由初始设计参数确定的氨氮比控制高温反应器雾化喷口的开度，以调节向高温反应器内喷入的尿素溶液量，混合烟气与尿素在高温反应器中于1125～1195℃发生反应，完成反应的热烟气从高温反应器的出口排出并经管道进入中温反应器的入口，温度探头检测中温反应器入口处的温度并将检测到的信号发送给控制模块，控制模块控制余热回收利用模块对从高温反应器出口排出的热烟气中的热量进行回收，以使中温反应器入口处的烟气温度在665～735℃，一氧化氮气体传感器检测中温反应器入口处烟气中的一氧化氮浓度，并将检测到的信号发送给控制模块，控制模块根据由初始设计参数确定的氨氮比控制中温反应器雾化喷口的开度，以调节向中温反应器内喷入的水合肼溶液量，一氧化氮与水合肼在中温反应器中反应，反应过程中通过与温度探头相连的控制模块控制余热回收利用模块中冷
流体的流量以维持中温反应器内的烟气温度始终在665～735℃，完成反应的烟气从中温反应器的出口排出。
[0009] 本发明在现有水合肼中温SNCR脱硝技术的
基础上，通过应用新型双反应器，将以尿素作还原剂和水合肼作还原剂的SNCR进行耦合，并利用余热回收利用模块和基于闭环控制的控制模块对中温反应器的温度进行精确控制，实现了同等工况下仿真实验中的氧化二氮生成量降低90.6％的效果，且对一氧化氮的脱除效率影响极小(从99.6％到98.7％)，从而实现了氧化二氮抑制型的水合肼SNCR脱硝，极大提高了水合肼作为SNCR还原剂在实际工程应用中的可用性。
[0010] 与现有技术相比，本发明具备以下优点：
[0011] 1.相较于传统氨法SNCR脱硝技术，本发明方法氮氧化物
排放量更低，氨逃逸特性控制更好，还原剂运输安全，一定程度上可有效降低工艺成本。
[0012] 2.相较于传统尿素法SNCR脱硝技术，本发明方法有着更好的一氧化氮脱除率和氮氧化物综合脱除率，仿真实验中的一氧化氮脱除率由76.4％提高至98.7％，氮氧化物综合脱除率由75.4％提高到79.9％。
[0013] 3.由于尿素在高温SNCR脱除一氧化二氮温度窗口与脱除一氧化氮温度窗口接近，本发明方法相较于水合肼中温SNCR脱硝技术，实现了同等工况下仿真实验中的氧化二氮生成量降低90.6％，实现了氧化二氮抑制型的水合肼SNCR脱硝，极大提高了水合肼作为SNCR还原剂在实际工程应用中的可用性。
[0014] 4.本发明的余热回收利用模块可有效利用高品位烟气，现有技术相比，既注重对烟气中的氮氧化物进行高效脱除的同时，也符合当下社会对于能源高效利用的的需求。
附图说明
[0015] 图1是本发明脱硝系统的结构示意图；
[0016] 图2是本发明中基于闭环控制的控制模块的受控过程示意图；
[0017] 附图标记：
[0018] 1.高温反应器 11.烟气流速传感器 12.高温反应器雾化喷口 2.中温反应器 21.一氧化氮气体传感器 22.温度探头 23.中温反应器雾化喷口 3.余热回收利用模 块31.对流换热面模块 32.再热器模块 33.热解炉加温模块 4.控制模块
具体实施方式
[0019] 下面通过
实施例子，进一步阐述本发明的特点，但不对本发明的
权利要求做任何限定。
[0020] 实施例1：
[0021] 一种基于新型双反应器的氧化二氮抑制型SNCR脱硝系统，包括高温反应器1、中温反应器2、余热回收利用模块3和基于闭环控制的控制模块4；所述高温反应器1的温度设定在1125～1195℃之间，高温反应器1采用尿素溶液作为反应器还原剂，高温反应器1入口处设有烟气流速传感器11，烟气流速传感器11用于检测高温反应器1入口处的烟气流速，烟气流速传感器11与控制模块4电连接；所述中温反应器2与高温反应器1通过管道连接，中温反应器2的温度设定在665～735℃之间，中温反应器2采用水合肼溶液作为反应器还原剂，中温反应器2入口处设有一氧化氮气体传感器21和温度探头22，一氧化氮气体传感器21和温度探头22分别用于检测中温反应器2入口处烟气中的一氧化氮浓度和烟气温度，一氧化氮气体传感器21和温度探头22均与控制模块4电连接；所述余热回收利用模块3用于吸收高温反应器1出口排出的烟气中的热量并调节中温反应器2入口处烟气温度，余热回收利用模块3与控制模块4电连接，其中，余热回收利用模块3可以为对流换热面模块31、再热器模块32或热解炉加温模块33中的一种单独布置或几种同时布置。
[0022] 采用上述脱硝系统进行脱硝的方法，步骤为：含有一氧化氮和一氧化二氮的混合烟气进入高温反应器1的入口，烟气流速传感器11检测高温反应器1入口处的烟气流速并将检测到的信号发送给控制模块4，控制模块4根据由初始设计参数确定的氨氮比控制高温反应器雾化喷口12的开度，以调节向高温反应器1内喷入的尿素溶液量，混合烟气与尿素在高温反应器1中于1125～1195℃发生反应，完成反应的热烟气从高温反应器1的出口排出并经管道进入中温反应器2的入口，温度探头22检测中温反应器2入口处的温度并将检测到的信号发送给控制模块4，控制模块4控制余热回收利用模块3对从高温反应器1出口排出的热烟气中的热量进行回收，以使中温反应器2入口处的烟气温度在665～735℃，一氧化氮气体传感器21检测中温反应器2入口处烟气中的一氧化氮浓度，并将检测到的信号发送给控制模块4，控制模块4根据由初始设计参数确定的氨氮比控制中温反应器雾化喷口23的开度，以调节向中温反应器2内喷入的水合肼溶液量，一氧化氮与水合肼在中温反应器2中反应，反应过程中通过与温度探头22相连的控制模块4控制余热回收利用模块3中冷流体的流量以维持中温反应器2内的烟气温度始终在665～735℃，完成反应的烟气从中温反应器2的出口排出。
[0023] 在上述实施例中，高温反应器1与中温反应器2的氨氮比由初始设计参数控制和确定，并可根据实际反应器的工作状况进行相应
阈值控制和设计值调节。
[0024] 可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行
修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
