專利名稱:一種基于SNCR-SCR聯用的NOx與汞聯合脫除裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型一種不增加脫除設備的基于SNCR-SCR聯用的NOx與汞聯合脫除裝置，包括控制系統，以及依次連接的SNCR系統，爐膛，SCR系統和煙氣處理系統；SNCR系統包括并接在爐膛噴口輸入端的溶液儲罐和壓縮空氣罐，連接在溶液儲罐的輸入端的溶解罐，以及并聯在溶解罐輸入端的尿素儲倉，氯化銨儲倉和除鹽水箱；煙氣處理系統包括連接在SCR系統排氣端的濕法脫硫塔；控制系統包括工控機，以及分別與工控機連接的設置在尿素儲倉出口端的尿素計量單元，設置在氯化銨儲倉出口端的氯化銨計量單元，設置在爐膛噴口輸入端的噴射計量模塊，設置在濕法脫硫塔排氣口的單質汞檢測裝置和設置在SCR系統出口端的氮氧化物檢測裝置。
【專利說明】一種基于SNCR-SCR聯用的NOx與汞聯合脫除裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及燃煤電廠污染物協同脫除的煙氣凈化領域，具體為一種基于 SNCR-SCR聯用的NOx與汞聯合脫除裝置。

【背景技術】
[0002] 環境和資源問題是當今人類面臨的重大課題，煤、石油和天然氣等化石燃料的大 量使用帶來的污染和生態環境惡化日益加重。汞是一種劇毒污染物，燃煤排放的汞是人為 汞污染的主要來源之一，當汞排放到大氣中，就會造成嚴重的危害。在微生物的作用下汞會 轉變成一種毒性更強的甲基汞，可通過食物鏈積累到達人體內，由于汞對含硫化合物的高 度親和能力，可以破壞酶和其它蛋白質的功能并影響其重新合成，由此引起肝臟和腎臟損 害甚至衰竭等各種嚴重后果。此外，汞也是一種神經毒素，可以累積在大腦組織中，導致人 體運動失調、語言障礙等。
[0003] 汞是煤中普遍存在的一種微量元素，其平均含量約為0. lppm。汞在煤中以有機態、 元素態、硫化態及硒化物等形式存在，黃鐵礦和辰砂是汞在煤中的主要寄主。在鍋爐中的高 溫燃燒區域，絕大部分汞以汞蒸氣的形式從煤中釋放出來。對汞的排放控制可分為燃燒前 控制、燃燒中控制和尾部煙氣控制三種，已有的研宄發現活性炭除汞是尾部煙氣汞控制中 最有前途的技術之一，然而目前使用的活性炭主要是煤質活性炭，制約活性炭在脫汞方面 應用的關鍵問題是活性炭吸附量較低、成本高，并且需要增加新的附屬除汞設備，因而經濟 性較差。
[0004] 污染物控制設備（APCDs)中汞的脫除主要取決于燃煤煙氣中汞的存在形態。燃煤 煙氣中汞通常以元素汞、氧化汞以及顆粒態汞三種形式存在。顆粒態汞可以與顆粒物一起 在靜電除塵器（ESP)、布袋除塵器（FF)等顆粒物控制設備（PMCD)中被脫除。氧化態汞易 溶于水，可以在脫硫系統（FGD)，尤其是濕法脫硫系統（WFGD)中被脫除；其也易于吸附在飛 灰及干法脫硫劑等顆粒上形成顆粒態汞，進而被顆粒物控制設備脫除。相反，單質汞極易揮 發，也不溶于水，使得煙氣中的汞很難被脫硫、脫硝裝置協同脫除，因此無法依靠現有的燃 煤電廠在燃后區設置的污染物控制設備（APCDs)，例如靜電除塵系統（ESP)、布袋除塵系統 (FF)、濕法或干法的脫硫系統（FGD)、選擇性催化還原（SCR)以及選擇性非催化還原（SNCR) 設備等進行協同脫除。 實用新型內容
[0005] 針對現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種對單質汞的脫除率大，不增加 額外的脫除設備，實現協同脫除的基于SNCR-SCR聯用的NOx與汞聯合脫除裝置。
[0006] 本實用新型是通過以下技術方案來實現：
[0007] -種基于SNCR-SCR聯用的NOx與汞聯合脫除裝置，包括控制系統，以及依次連接 的SNCR系統，爐膛，SCR系統和煙氣處理系統；SNCR系統包括并接在爐膛噴口輸入端的溶液 儲罐和壓縮空氣罐，連接在溶液儲罐的輸入端的溶解罐，以及并聯在溶解罐輸入端的尿素 儲倉，氯化銨儲倉和除鹽水箱；煙氣處理系統包括連接在SCR系統排氣端的濕法脫硫塔；控 制系統包括工控機，以及分別與工控機連接的設置在尿素儲倉出口端的尿素計量單元，設 置在氯化銨儲倉出口端的氯化銨計量單元，設置在爐膛噴口輸入端的噴射計量模塊，設置 在濕法脫硫塔排氣口的單質汞檢測裝置和設置在SCR系統出口端的氮氧化物檢測裝置；工 控機的輸入端接入自單質汞檢測裝置發出的單質汞濃度反饋信號和氮氧化物檢測裝置發 出的氮氧化物濃度反饋信號，工控機的輸出端分別連接尿素計量單元，氯化銨計量單元和 噴射計量模塊的控制端。
[0008] 優選的，控制系統還包括在爐膛頂部安裝紅外高速攝像機，其用于接收爐膛內的 飛灰顆粒及粉塵的紅外輻射能量并將對應信號接入到工控機的輸入端。
[0009] 優選的，煙氣處理系統還包括連接在濕法脫硫塔接入端的電除塵器，以及設置在 濕法脫硫塔排出端煙囪。
[0010] 進一步，電除塵器和濕法脫硫塔之間設置引風機
[0011] 與現有技術相比，本實用新型具有以下有益的技術效果：
[0012] 本實用新型所述的脫除裝置，通過在SNCR系統中加入與尿素儲存和溶解相一致 的氯化銨儲存溶解設備，從而能夠在噴入爐膛時的還原劑中不僅保證了氨的供給量，而且 在不引入其他雜質離子的同時增加了 HCl的生產，從而能夠在后續的SCR系統中進行進一 步脫硝時完成對單質汞的氧化，再通過后續的煙氣處理系統對氧化后的二價汞進行脫除， 從而能夠實現在現有污染物處理裝置的基礎上實現對單質汞的脫除，結構簡單，設計巧妙， 使用方便，成本低廉。通過分別對單質汞和氮氧化物濃度的檢測，從而能夠得到還原劑混合 溶液中氯化銨和尿素的比例，從而能夠對兩者分別進行調節，不僅能夠充分利用還原劑進 行氮氧化物的脫除，利用HCl對單質汞進行充分氧化，避免了浪費，而且能夠通過對氯化銨 的控制，防止HCl的過量而對下游設備的腐蝕和帶來新的污染，實現氮氧化物的脫除、單質 汞的高效氧化和減少下游設備腐蝕間的平衡。
[0013] 進一步的，通過在爐膛頂部安裝紅外高速攝像機，能夠更加精確的對噴入的還原 劑混合溶液進行定位，保證其分解和反應效果，可以根據煙氣溫度調整各噴口氯化銨、尿素 及除鹽水的量，提高系統的脫硝效率，減少氨逃逸，更好的將氯化銨進行均勻熱分解，保證 后續反應的順利平穩進行。
[0014] 進一步的，利用電除塵器能夠在煙氣進濕法脫硫之前，對其中以顆粒形式存在的 固態汞進行吸附脫除，更好地提升了系統對汞的脫除率，而且降低濕法脫硫塔中被固化二 價汞的還原率。

【附圖說明】

[0015] 圖1為本實用新型實例中所述脫除裝置的結構示意圖。
[0016] 圖中為尿素儲倉，2為氯化銨儲倉，3為除鹽水箱，4為壓縮空氣罐，51為尿素計 量單元，52為氯化銨計量單元，6為溶解罐，7為溶液儲罐，8為噴射計量模塊，9為SCR系統， 10為電除塵器，11為引風機，12為濕法脫硫塔，13為煙囪，14單質汞檢測裝置，15為氮氧化 物檢測裝置，16為紅外高速攝像機，17為工控機，18為爐膛。

【具體實施方式】
[0017] 下面結合具體的實施例對本實用新型做進一步的詳細說明，所述是對本實用新型 的解釋而不是限定。
[0018] 本實用新型一種基于SNCR-SCR聯用的NOx與汞聯合脫除裝置，如圖1所示，其包 括控制系統，以及依次連接的SNCR系統，爐膛18, SCR系統9和煙氣處理系統；SNCR系統包 括并接在爐膛18噴口輸入端的溶液儲罐7和壓縮空氣罐4,連接在溶液儲罐7的輸入端的 溶解罐6,以及并聯在溶解罐6輸入端的尿素儲倉1，氯化銨儲倉2和除鹽水箱3 ;煙氣處理 系統包括連接在SCR系統9排氣端的濕法脫硫塔12 ;控制系統包括工控機17,以及分別與 工控機17連接的設置在尿素儲倉1出口端的尿素計量單元51，設置在氯化銨儲倉2出口端 的氯化銨計量單元52,設置在爐膛18噴口輸入端的噴射計量模塊8,設置在濕法脫硫塔12 排氣口的單質汞檢測裝置14和設置在SCR系統9出口端的氮氧化物檢測裝置15 ;工控機 17的輸入端接入自單質汞檢測裝置14發出的單質汞濃度反饋信號和氮氧化物檢測裝置15 發出的氮氧化物濃度反饋信號，工控機17的輸出端分別連接尿素計量單元51，氯化銨計量 單元52和噴射計量模塊8的控制端。
[0019] 如圖1所示，控制系統還包括在爐膛18頂部安裝紅外高速攝像機16,其用于接收 爐膛18內的飛灰顆粒及粉塵的紅外輻射能量并將對應信號接入到工控機17的輸入端。如 圖1所示，煙氣處理系統還包括通過引風機11連接在濕法脫硫塔12接入端的電除塵器10， 以及設置在濕法脫硫塔12排出端煙囪13。
[0020] 本實用新型通過在SNCR系統中，將設置與尿素溶解設備相同的和氯化銨溶解設 備，能夠將兩者共同作為還原劑，使其在后續的SCR系統中脫硝時，能夠利用氯化銨產生的 HCl在SCR催化劑的作用下對單質汞進行氧化，從而能夠將至少95 %的單質汞氧化為二價 汞；再通過后續的濕法脫硫塔對二價汞實現吸收和脫除，因此能夠在不增加新的脫除設備 的條件下，利用電廠常規現有的污染物控制裝置來實現氮氧化物和汞的高效脫除，操作簡 單，成本低廉，效果明顯，適合我國的當前國情。
[0021] 利用本實用新型所述的脫汞裝置具體的在進行煙氣中單質汞的脫除時，步驟如 下，
[0022] 1)爐膛頂部安裝一臺紅外高速攝像機，接收爐內的飛灰顆粒及粉塵的紅外輻射能 量，結合輻射逆求解理論在線監測爐內煙溫，根據由爐內煙溫調整各噴口氯化銨、尿素的噴 射位置，提高系統的脫硝效率。
[0023] 2)脫硫裝置后設置單質汞的檢測裝置，實時檢測脫硫裝置后的煙氣中的汞濃度， 反饋信號通過工控機17控制氯化銨計量單元52來調節NH4C1的添加量，SCR系統9后設 置氮氧化物檢測裝置，可以實時檢測煙氣中的NOx濃度，通過工控機17來控制混合還原劑 溶液的噴射量。
[0024] 3)在SNCR系統中，尿素及氯化銨分別儲存于尿素儲倉1和氯化銨儲倉2中，將尿 素及一定量的氯化銨加到溶解罐6里，用除鹽水將兩固體溶解成溶質的總質量濃度為40? 60 %的混合還原劑溶液，通過溶液給料泵輸送到溶液儲罐7中。
[0025] 4)將混合還原劑溶液噴入溫度為820?1250°C的爐膛區域，尿素熱分解出見13并 與煙氣中的NOx進行反應生成隊和H 20 ;NH4C1分解成NH3和HCl，得到包含有HCl和未反應 的NH3的尾氣，混合的還原劑溶液的加入量由SNCR系統中設置的噴射計量模塊8控制，該 模塊采用獨立的化學劑流量控制，將區域壓力控制閥與就地PLC控制器結合起來并響應工 控機17發出的控制信號，調節混合的還原劑流量。
[0026] 5)爐膛18的尾氣通入到SCR系統9的脫硝裝置中，未反應的冊13做為還原劑繼續 與煙氣中的NOx進行反應生成隊和H 20, HCl在SCR催化劑的作用下將煙氣中的單質汞氧化 成二價汞。
[0027] 6)含有二價汞的煙氣進入濕法脫硫系統中的濕法脫硫塔12中，二價汞溶于濕法 脫硫塔12內的石膏漿液中，完成氣態單質汞的氧化脫除。
[0028] 7)為提高WFGD系統的脫汞效率，將固化二價汞的硫化鈉添加劑添加到脫硫劑的 制漿系統，通過制漿系統進入脫硫塔內，將絕大部分二價汞轉入脫硫石膏里，使汞的"再排 放"降低到最低程度。
[0029] 其中，尿素及氯化銨的混合還原劑溶液經由噴射計量模塊8進入噴槍，并噴入溫 度為850?1100°C的爐膛區域，此時尿素還原劑會迅速熱分解出NH 3并與煙氣中的NOx進 行反應生成隊和H 20,基本上不與煙氣中的O2反應，其主要反應為：
[0030] CO (NH2) 2-2NH2+C0 (1)
[0031] ΝΗ2+Ν0χ - N2+H20 (2)
[0032] CO+NOx - N2+C02 (3)
[0033] 高溫下NH4Cl分解成NH3和HCl，其中的NH 3可作為脫硝還原劑，由于NH4Cl是較穩 定和安全的化學試劑，使用NH4Cl溶液既為SNCR脫硝提供了安全的NH 3供應，同時也為汞的 氧化提供了鹵化物的來源，實現脫硝、除汞一體化。
[0034] 在濕法脫硫塔12后設置單質汞的檢測裝置14,實時檢測脫硫裝置后的煙氣中的 汞濃度，反饋信號通過工控機17來控制NH 4Cl的添加量，SCR系統9后設置氮氧化物檢測裝 置15,可以實時檢測煙氣中的NOx濃度，通過工控機17來控制尿素還原劑的噴射量。其所 依據的化學反應方程式以及物質的量比如下：
[0035] NH4Cl - NH3+HC1 (4)
[0036] 4NH3+4N0+02-4N2+6H 20 (5)
[0037] 4NH3+2N0+202- 3N2+6H20 (6)
[0038] 8NH3+6N0 - 7N2+12H20 (7)
[0039] 本實用新型采用SNCR+SCR的聯合脫硝裝置，通過尿素和氯化銨溶液噴射系統不 同層之間噴入量的調節，通過兩者的運行，有機結合共同作用，達到85%以上的NOx減排效 果。同時，利用SNCR系統提供的混合還原劑溶液在爐膛18內的高溫下熱解產生的冊1 3既可 以作為SNCR系統的還原劑，多余的氨氣在SCR系統9的催化劑的作用下在320°C?400°C 的煙氣溫度范圍內將煙氣中NOx分解成為隊和H20。產生的HCl在SCR催化劑的作用下， 將煙氣中95%以上的單質汞（Hg°)氧化成二價汞（HgCl 2),其氧化反應如下：
[0040]

【權利要求】
1. 一種基于SNCR-SCR聯用的NOx與隸聯合脫除裝置，其特征在于，包括控制系統，W及 依次連接的SNCR系統，爐膛（18)，SCR系統（9)和煙氣處理系統； 所述的SNCR系統包括并接在爐膛（18)噴口輸入端的溶液儲罐（7)和壓縮空氣罐（4)， 連接在溶液儲罐（7)的輸入端的溶解罐（6)，W及并聯在溶解罐（6)輸入端的尿素儲倉 (1)，氯化錠儲倉（2)和除鹽水箱（3); 所述的煙氣處理系統包括連接在SCR系統（9)排氣端的濕法脫硫塔（12); 所述的控制系統包括工控機（17)，W及分別與工控機（17)連接的設置在尿素儲倉（1) 出口端的尿素計量單元巧1)，設置在氯化錠儲倉（2)出口端的氯化錠計量單元巧2)，設置 在爐膛（18)噴口輸入端的噴射計量模塊巧），設置在濕法脫硫塔（12)排氣口的單質隸檢測 裝置（14)和設置在SCR系統巧）出口端的氮氧化物檢測裝置（15);工控機（17)的輸入端 接入自單質隸檢測裝置（14)發出的單質隸濃度反饋信號和氮氧化物檢測裝置（15)發出的 氮氧化物濃度反饋信號，工控機（17)的輸出端分別連接尿素計量單元巧1)，氯化錠計量單 元巧2)和噴射計量模塊巧）的控制端。2. 根據權利要求1所述的一種基于SNCR-SCR聯用的NOx與隸聯合脫除裝置，其特征 在于，所述的控制系統還包括在爐膛（18)頂部安裝紅外高速攝像機（16)，其用于接收爐膛 (18)內的飛灰顆粒及粉塵的紅外福射能量并將對應信號接入到工控機（17)的輸入端。3. 根據權利要求1所述的一種基于SNCR-SCR聯用的NOx與隸聯合脫除裝置，其特征在 于，所述的煙氣處理系統還包括連接在濕法脫硫塔（12)接入端的電除塵器（10)，W及設置 在濕法脫硫塔（12)排出端煙畫（13)。4. 根據權利要求3所述的一種基于SNCR-SCR聯用的NOx與隸聯合脫除裝置，其特征在 于，所述的電除塵器（10)和濕法脫硫塔（12)之間設置引風機（11)。
【文檔編號】B01D53-75GK204275782SQ201420684016
【發明者】譚增強, 徐宏杰, 牛國平, 張波, 張向宇, 向小鳳 [申請人]華能國際電力股份有限公司, 西安熱工研究院有限公司