[發明專利]氣氣換熱器在SCR脫硝混流系統中的應用

在審

• 申請號: 201710917932.6
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107894003A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 陳希;于宏然;譚寶霞
• 申請（專利權）人: 北京中電聯環保股份有限公司
• 主分類號: F23J15/00
• 分類號: F23J15/00;F23J15/02;F23J15/06;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京市卓華知識產權代理有限公司11299
• 代理人: 蔡勤增

技術領域

本發明涉及一種氣氣換熱器在SCR脫硝混流系統中的應用，還涉及一種氣氣換熱器，屬于SCR法脫硝技術領域。

背景技術

SCR技術是目前工業上應用最為廣泛的一種脫硝技術，該技術主要應用在火力發電鍋爐等大型鍋爐的NOx排放控制，NOx的脫除率達90%以上，是當前最理想的固定源NOx治理技術。尿素和液氨都是SCR技術中被普遍使用的還原劑，兩種還原劑在應用中各有利弊：液氨存在爆炸危險，在設計和使用中必須嚴格執行國家相關安全規定；尿素無毒無害，相對液氨安全性能高，但由于尿素參與SCR脫硝反應前必須要經過加熱進行水解或熱解成氨，因此初期投資費用較大。

選擇還原劑時，要從技術、安全和經濟性幾方面綜合考慮，而經濟性不僅包括系統的初期投資，后期的運行成本和維護成本也是重點考慮的因素。從安全和環境風險角度看，尿素是SCR脫硝技術中最安全可靠的還原劑。優化尿素SCR脫硝系統、有效利用系統內部能量，減少外部能量投入，降低投資和運行成本，是目前研究的熱點方向之一。

尿素水解系統中還存在很多亟待優化的問題：

1）噴入的氨氣與煙氣混流系統的優化

擾流管是安裝在反應器入口煙道內部、噴氨格柵(AIG)下游的管排裝置。擾流管的排列和布置需與AIG一體化設計，使噴入和混合系統相互協調，在最短的混合距離內達到最佳的混合品質?；炝飨到y設計不當或氣流分布不均時，不僅會導致NOx和NH₃的反應不均勻，影響脫硝效率及經濟性，而且極易造成局部噴氨過量，脫硝出口氨逃逸超標。因此，當受到安裝空間限制、混合長度不夠導致混流效果不佳的條件下，合理布置擾流管可使噴入煙道內的氨/空氣混合氣體迅速與煙氣氣流混合均勻，達到理想的混合效果。

2）降低脫硝系統運行能耗

尿素水解制氨工藝中由于水解反應器出來氣體溫度較高，除了含有氨氣之外，還含有水蒸氣及一定量的二氧化碳，為了避免空氣冷凝以及氨與二氧化碳在低溫下發生逆向反應，因此需要160°C以上的熱稀釋風對氨進行稀釋。熱稀釋風的來源一般有兩個：一是在稀釋風機出口增加電加熱器或空氣換熱器等加熱裝置來對常溫空氣進行加熱，以達到設計所需溫度。這種做法不僅增加了設備投入，而且也增加了系統整體能耗。二是直接引用鍋爐熱一次風作為熱稀釋風用于氨氣的稀釋、混合。但由于預熱器漏風的原因，鍋爐熱一次風中含塵量較高，如不經處理，脫硝裝置長周期運行有可能會造成噴氨管線粉塵沉積、AIG噴嘴堵塞。

3）氨與空氣的混合

氨與空氣混合不充分，會影響到氨空氣混合氣體與煙氣的混合，造成氨氣反應不充分，從而會降低脫硝反應的效率，還有可能造成氨氣的泄漏或逃逸。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種氣氣換熱器在SCR脫硝混流系統中的應用，還提供了一種氣氣換熱器，利用系統內部熱交換的方式，使整個脫硝系統需要額外補充的能量最小化，并且通過合理設計，氣氣換熱器換熱器還兼顧了靜態混合器的功能，起到了對煙氣的擾流和均布作用，氨空氣混合器能夠使氨氣和空氣實現充分、均勻的混合，從而達到較高的脫硝效率。

本發明的技術方案是：

一種氣氣換熱器在SCR脫硝混流系統中的應用，將高溫煙氣送入氣氣換熱器的熱煙氣通道作為熱源，通過熱交換的方式加熱所述氣氣換熱器的冷空氣通道內的冷空氣，并將加熱后的冷空氣輸送到氨空氣混合器用于稀釋氨氣，控制稀釋風機的冷空氣流量，將冷空氣所帶走的熱量控制在5％以下，對煙氣溫度基本不造成影響，不會影響脫硝系統的正常運行，不需要額外的熱源加熱冷空氣，減小了整個系統的能耗。

優選地，通過所述氣氣換熱器的換熱作用后冷空氣加熱至約160℃，煙氣溫度下降不超過0.5℃。在此參數下，加熱后的冷空氣流量和溫度能夠適應于氨與空氣混合的需要，且不影響后續的催化反應。

優選地，冷空氣由稀釋風機提供，所述氣氣換熱器的冷空氣進風口連接所述稀釋風機出風口，所述氣氣換熱器的冷空氣出風口連接氨空氣混合器的空氣進口，所述氨空氣混合器的混合氣體出氣口連接所述噴氨格柵的進氣口。

優選地，噴氨格柵設置在煙道內且與煙氣方向垂直，所述氣氣換熱器位于所述噴氨格柵的下游，優選所述氣氣換熱器設置在所述噴氨格柵下游1000mm位置，這個距離可以根據設計空間以及其他因素進行合理設計。