烟气预混装置及基于该烟气预混装置的脱硝反应器及方法.pdf

本发明公开了一种烟气预混装置及基于该烟气预混装置的脱硝反应器及方法，包括入口盘及出口盘，入口盘上设置有Na2个进气口以及用于测量各进气口中混合气体中各气体的百分比浓度的测量装置，出口盘上设置有Nb个出气口，其中Na≥3，Nb≥2，Nb≤Na，出口盘上的任意一个出气口均与入口盘上的若干进气口通过管道相连通。本发明通过均匀SCR反应器入口处不同位置上混合气体中NH3气体的百分比浓度来提高烟气的脱硝率。

权利要求书
1.  一种烟气预混装置，其特征在于，包括入口盘(2)及出口盘(3)， 入口盘(2)上设置有Na2个进气口以及用于测量各进气口中混合气体中各 气体的百分比浓度的测量装置，出口盘(3)上设置有Nb个出气口，其中 Na≥3，Nb≥2，Nb≤Na，出口盘(3)上的任意一个出气口均与入口盘(2) 上的若干进气口通过管道相连通。

2.  根据权利要求1所述的烟气预混装置，其特征在于，
所述入口盘(2)分为Na2个面积相等的第一区域，其中，每个第一区 域上均开设有一个进气口；
所述出口盘(3)分为Nb个面积相等的第二区域，其中，每个第二区 域上均开设有一个出气口。

3.  一种脱硝反应器，其特征在于，基于权利要求1所述的烟气预混 装置，包括NH3反应器、烟气预混装置及SCR反应器(1)，锅炉的尾部 烟道出口与NH3发生器的NH3出口通过管道并管后与烟气预混装置中入 口盘(2)上的各进气口相连通，烟气预混装置中出口盘(3)上的各出气 口与SCR反应器(1)的入口相连通。

4.  根据权利要求3所述的脱硝反应器，其特征在于，所述锅炉的尾 部烟道中设有省煤器。

5.  一种脱硝反应方法，基于权利要求3所述的脱硝反应器，其特征 在于，包括以下步骤：
1)锅炉产生的烟气与NH3发生器产生的NH3气体在管道内混合后形 成混合气体，并输入到入口盘(2)上的各进气口中，测量装置实时测量 入口盘(2)上各进气口处混合气体中NH3气体的百分比浓度；
2)根据检测的入口盘(2)上各进气口处混合气体中NH3气体的百分 比浓度选择各进气口与出口盘(3)上各出气口的连接关系，使出口盘(3) 上各出气口输出的混合气体中NH3气体的百分比浓度相同；
3)出口盘(3)上各出气口输出的混合气体进入到SCR反应器(1) 中后在SCR反应器(1)内进行反应，完成烟气的脱硝处理。

6.  根据权利要求5所述的脱硝反应方法，其特征在于，步骤2)的具 体操作为：设入口盘(2)上设有B个进气口，出口盘(3)上设有C个 出气口，其中，B＝A*C，则按照混合气体中NH3气体的百分比浓度的大 小将B个进气口分为A个组，然后将A个组中第K个进气口通过管道与 出口盘(3)上的第K个出气口相连通，其中，1≤K≤C。

说明书烟气预混装置及基于该烟气预混装置的脱硝反应器及方法
技术领域
本发明属于锅炉环保领域，涉及一种烟气预混装置及基于该烟气预 混装置的脱硫反应器及方法。
背景技术
随着我国经济的发展，能源消耗带来的环境污染也越来越严重。其 中烟尘、二氧化硫、氮氧化物等有害物质是造成大气污染、酸雨和温室 效应的主要根源。据国家环保总局统计，我国67％的氮氧化物(NOx)排 放量来自于煤炭的燃烧，2005年和2010年我国火电厂煤炭消耗量分别 占全国总量的56％和64％，火电厂NOx产生量占全国总量的50％。从 燃煤消耗对NOx排放贡献值来看，火电厂NOx排放控制是我国NOx排 放总量控制关键所在。随着我国最新的《火电厂大气污染物控制排放标 准》和《大气污染防治法》的颁布实施以及《京都议定书》的正式生效， 国内对NOx的排放控制将日趋严格，在火力发电厂中采用有效的NOx 排放控制措施势在必行。
在众多的脱硝技术中，选择性催化还原法(SCR)可通过催化剂在合 适的温度范围内使烟气中的NOX与NH3产生反应生成对大气无害的 N2与H2O，从而达到除去烟气中的NOX的目的，是脱硝效率最高、最 为成熟的脱硝技术。
SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、 反应器系统、省煤器旁路、SCR旁路、检测控制系统等组成。其中， SCR反应器设置于空气预热器前，氨气在SCR反应器的上方通过一种 特殊的喷雾装置和烟气均匀分布混合，混合后烟气通过反应器内催化剂 层进行还原反应。达到合格的脱硝率同时保证比较低的氨气逃逸率是 SCR工程中的一个难点，这要求在催化反应之前需要将NH3与烟气充 分均匀混合，尤其要求在反应器的入口的各个部位NH3与NOX的比例 一致。如果局部氨不足或氨过量，都会影响脱硝反应系统的充分运行。 在NH3与烟气混合不均匀的情况下，除了会降低脱氮效率，还会残留氨 现象，残留的氨与SO2反应生成(NH4)2SO4，NH4HSO4很容易对空气 预热器进行粘污，对空气预热器影响很大。如，国内某大型燃煤机组SCR 脱硝反应器的入口处，不同位置的NH3浓度相差几倍甚至十几倍，严重 影响了SCR的脱硝率。
为了提高电站锅炉SCR脱硝系统脱硝率，目前已有一些专利技术对 传统SCR装置进行了改造和创新。如，发明“提高电站锅炉SCR脱硝系 统脱硝率的方法”(201310493039.7)公开了一种通过测量SCR脱硝反 应器出口的NOx的浓度分布，并根据SCR脱硝反应器出口的NOx的浓 度分布调整喷氨格栅相应区域的阀门开度的办法，提高了SCR反应器出 口NOx分布的均匀性，提高了脱硝率。发明“SCR脱硝装置以及烟气脱硝 方法”(201310471414.8)从催化剂的角度提供了一种SCR脱硝装置以 及烟气脱硝方法，通过将粉末催化剂喷入所述烟道中的催化剂喷射器， 保证催化剂具有最大的反应能力，同时延长了粉末催化剂的停留时间， 增加催化效率。发明“一种SCR脱硝除尘装置”(201210179086.X)从烟 气预除尘的角度，将一种除尘装置连通至脱硝反应器前的反应器入口烟 道，从而对最易堵塞催化剂的大颗粒飞灰的有效处理。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种烟气预混 装置及基于该烟气预混装置的脱硝反应器及方法，该装置及基于该装置 的脱硝反应器及方法通过均匀SCR反应器入口处不同位置上混合气体 中NH3气体的百分比浓度来提高烟气的脱硝率。
为达到上述目的，本发明所述的烟气预混装置烟气预混装置包括入 口盘及出口盘，入口盘上设置有Na2个进气口以及用于测量各进气口中 混合气体中各气体的百分比浓度的测量装置，出口盘上设置有Nb个出气 口，其中Na≥3，Nb≥2，Nb≤Na，出口盘上的任意一个出气口均与入口盘 上的若干进气口通过管道相连通。
所述入口盘分为Na2个面积相等的第一区域，其中，每个第一区域 上均开设有一个进气口；
所述出口盘分为Nb个面积相等的第二区域，其中，每个第二区域上 均开设有一个出气口。
本发明所述的脱硝反应器包括NH3反应器、烟气预混装置及SCR 反应器，锅炉的尾部烟道出口与NH3发生器的NH3出口通过管道并管后 与烟气预混装置中入口盘上的各进气口相连通，烟气预混装置中出口盘 上的各出气口与SCR反应器的入口相连通。
所述锅炉的尾部烟道中设有省煤器。
本发明所述的脱硝反应方法包括以下步骤：
1)锅炉产生的烟气与NH3发生器产生的NH3气体在管道内混合后 形成混合气体，并输入到入口盘上的各进气口中，测量装置实时测量入 口盘上各进气口处混合气体中NH3气体的百分比浓度；
2)根据检测的入口盘上各进气口处混合气体中NH3气体的百分比 浓度选择各进气口与出口盘上各出气口的连接关系，使出口盘上各出气 口输出的混合气体中NH3气体的百分比浓度相同；
3)出口盘上各出气口输出的混合气体进入到SCR反应器中后在 SCR反应器内进行反应，完成烟气的脱硝处理。
步骤2)的具体操作为：设入口盘上设有B个进气口，出口盘上设 有C个出气口，其中，B＝A*C，则按照混合气体中NH3气体的百分比浓 度的大小将B个进气口分为A个组，然后将A个组中第K个进气口通 过管道与出口盘上的第K个出气口相连通，其中，1≤K≤C。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的烟气预混装置及基于该烟气预混装置的脱硝反应器及 方法在对锅炉产生的烟气进行脱硝的过程中，先将锅炉产生的烟气与 NH3混合形成混合气体，然后将所述混合气体输入到入口盘的各进气口 中，同时测量各进气口中混合气体中NH3气体的百分比浓度，然后根据 各进气口中混合气体中NH3气体的百分比浓度的大小将各进气口通过管 道连接至出口盘上的各出气口中，使出口盘上各出气口中输出的混合气 体的流速及浓度相同，使SCR反应器入口处不同位置上混合气体中NH3气体的百分比浓度相同，进而提高烟气的脱硝率，结构简单，操作方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为SCR反应器、2为入口盘、3为出口盘、4为软管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的烟气预混装置烟气预混装置包括入口盘2 及出口盘3，入口盘2上设置有Na2个进气口以及用于测量各进气口中混 合气体中各气体的百分比浓度的测量装置，出口盘3上设置有Nb个出气 口，其中Na≥3，Nb≥2，Nb≤Na，出口盘3上的任意一个出气口均与入口 盘2上的若干进气口通过管道相连通。需要说明的是，所述入口盘2分 为Na2个面积相等的第一区域，其中，每个第一区域上均开设有一个进 气口；出口盘3分为Nb个面积相等的第二区域，其中，每个第二区域上 均开设有一个出气口，出口盘3上的出气口与入口盘2上的进气口通过 软管4相连通。
本发明所述的脱硝反应器包括NH3反应器、烟气预混装置及SCR 反应器1，锅炉的尾部烟道出口与NH3发生器的NH3出口通过管道并管 后与烟气预混装置中入口盘2上的各进气口相连通，烟气预混装置中出 口盘3上的各出气口与SCR反应器1的入口相连通，锅炉的尾部烟道中 设有省煤器。
本发明所述的脱硝反应方法包括以下步骤：
1)锅炉产生的烟气与NH3发生器产生的NH3气体在管道内混合后 形成混合气体，并输入到入口盘2上的各进气口中，测量装置实时测量 入口盘2上各进气口处混合气体中NH3气体的百分比浓度；
2)根据检测的入口盘2上各进气口处混合气体中NH3气体的百分 比浓度选择各进气口与出口盘3上各出气口的连接关系，使出口盘3上 各出气口输出的混合气体中NH3气体的百分比浓度相同；
3)出口盘3上各出气口输出的混合气体进入到SCR反应器1中后 在SCR反应器1内进行反应，完成烟气的脱硝处理。
步骤2)的具体操作为：设入口盘2上设有B个进气口，出口盘3 上设有C个出气口，其中，B＝A*C，则按照混合气体中NH3气体的百分 比浓度的大小将B个进气口分为A个组，然后将A个组中第K个进气 口通过管道与出口盘3上的第K个出气口相连通，其中，1≤K≤C。
实施例一
根据烟道尺寸大小，在烟气预混装置中入口盘2被分为64个面积相 等的第一区域，并安装64进气口。出口盘3被分为4个面积相等的第二 区域，并安装4个出气口，则按照各进气口中混合气体中NH3气体所占 的百分比浓度的大小将64个进气口分为16组，参考表1，其中第一组 进气口的编号分别为11，12，13及14，第二组进气口的编号为21，22，23及 24，第三组进气口的编号分别为31，32，33及34，第四组进气口的编号分 别为41，42，43及44，第五组进气口的编号分别为51，52，53及54，第六组 进气口的编号分别为61，62，63及34，第七组进气口的编号分别为71，72，73 及74，第八组进气口的编号分别为81，82，83及84，第九组进气口的编号 分别为91，92，93及94，第十组进气口的编号分别为101，102，103及104， 第十一组进气口的编号分别为111，112，113及114，第十二组进气口的编 号分别为121，1122，123及124，第十三组进气口的编号分别为131，132，133 及134，第十四组进气口的编号分别为141，142，143及144，第十五组进 气口的编号分别为151，152，153及154，第十六组进气口的编号分别为 161，162，163及164，参考表2，则经分配后，出口盘3上第一个出气口 连通的进气口的编号分别为 11，21，31，41，51，61，71，81，91，101，111，121，131，141，151及161，第二个出气口 连通的进气口的编号分别为 12，22，32，42，52，62，72，82，92，102，112，122，132，142，152及162，第三个出气口 上连接的进气口的编号为13，23，33，43，53，63，73，83，93，103，123，133，143，153 及163，第四个出气口连通的进气口的编号分别为14， 24，34，44，54，64，74，84，94，104，114，124，134，144，154及164。
表1
11 12 21 22 31 32 41 42 13 14 23 24 33 34 43 44 51 52 61 62 71 72 81 82 53 54 63 64 73 74 83 84 91 92 101 102 111 112 121 122 93 94 103 104 113 114 123 124 131 132 141 142 151 152 161 162 133 134 143 144 153 154 163 164
表2
11 21 31 41 12 22 32 42 51 61 71 81 52 62 72 82 91 101 111 121 92 102 112 122 131 141 151 161 132 142 152 162 13 23 33 43 14 24 34 44 53 63 73 83 54 64 74 84 93 103 113 123 94 104 114 124 133 143 153 163 134 144 154 164
在SCR脱硝反应器的入口烟道横截面不同位置上测量烟气成分，测点位 置见表3，安装烟气预混装置前后的测量结果参见表4。
表3

表4