一种减缓SCR催化剂失活和空气预热器堵塞的系统和方法技术领域
本发明属于燃煤火力发电领域，特别涉及一种减缓SCR催化剂失活和空气预热器
堵塞的系统和方法。
背景技术
锅炉尾部系统中经常布置SCR装置以达到脱除烟气中NOx的目的，传统脱硝反应的
催化剂最佳工作温度为320℃-420℃，所以SCR脱硝装置一般布置在省煤器出口和空气预热
器入口之间，这样布置的一个缺点是烟气中的飞灰会对催化剂造成磨损、堵塞和化学中毒，
极大的降低了SCR脱硝反应的效率，导致NOx的排放量超标。
此外，SCR中未能发生脱硝反应的喷氨将逃逸到下游的空气预热器，并和SO3、水蒸
气发生反应生成硫酸氢铵(ABS)，ABS粘附在空气预热器并吸附烟气中的飞灰，发生积灰堵
塞现象。空气预热器堵塞严重影响锅炉的效率，增加烟气侧阻力，造成电厂风机电耗增加，
极大的降低了电厂发电的经济性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够防止催化剂失活，同时减缓空气预热器堵塞，从
而提高系统运行的经济性和安全性的减缓催化剂失活和空气预热器堵塞的锅炉尾部设备
布置系统和方法。
为达到上述目的，本发明的系统包括用于尾部烟气换热和净化的烟气流动系统和
为SCR脱硝反应提供还原剂的还原剂供给系统；
所述的烟气流动系统包括连接锅炉低温过热器出口烟气的省煤器，省煤器的烟气
出口与高温空气预热器连接，高温空气预热器的烟气出口与静电除尘器连接，静电除尘器
出口与SCR脱硝装置连接，SCR脱硝装置出口与低温空气预热器连接，低温空气预热器的烟
气出口与暖风器连接，暖风器出口与低温除尘器连接，低温除尘器出口与脱硫塔连接，脱硫
塔出口与烟囱连接；
所述的还原剂供给系统包括连接尿素输送器和硝酸/硝酸铵输送器的溶解槽，溶
解槽出口经溶液加压泵与溶液储存槽连接，溶液储存槽出口经溶液输送泵与水解换热器连
接，水解换热器出口与溶液水解器的入口连接，溶液水解器出口与SCR脱硝装置连接。
所述的暖风器上还连接有送风机，暖风器空气出口与低温空气预热器连接，低温
空气预热器的空气出口与高温空气预热器连接，高温空气预热器的出口连接至炉膛。
所述的溶液水解器设有蒸汽入口连接汽轮机低压缸抽气，溶液水解器的残液出口
与水解换热器连接，水解换热器的残液出口分两路，一路与溶解槽连接，另一路排出多余残
液。
本发明减缓SCR催化剂失活和空气预热器堵塞的方法，包括如下步骤：
锅炉低温过热器出口烟气首先依次通过省煤器和高温空气预热器进行换热，高温
空气预热器的烟气出口温度大约为200℃，随后烟气进入静电除尘器除去煤灰颗粒及大部
分煤灰粉尘，经除尘处理后的烟气进入SCR脱硝装置，在SCR脱硝装置中烟气里的NO被喷入
的氨气和硝酸气体进行还原，SCR脱硝装置的出口烟气再依次通过低温空气预热器和暖风
器加热锅炉的一二次风，暖风器出口烟温约为80℃，随后进入低温除尘器除去烟气中的细
粉尘颗粒物，经过低低温除尘后的烟气再进入脱硫塔脱除烟气中的SO2，最后烟气经由烟囱
排入大气；
尿素输送器和硝酸/硝酸铵输送器分别把尿素和硝酸或硝酸铵输送到溶解槽中经
搅拌配成溶液，随后将尿素、硝酸或硝酸铵的混合溶液利用溶液加压泵输送到溶液储存槽
中加压至压2.6MPa，随后由溶液输送泵输送到水解换热器与溶液水解器出来的残液换热，
水解换热器出口的混合溶液被加热到约180℃，此时硝酸或硝酸铵分解为NH3和HNO3，随后混
合溶液被输送到溶液水解器，将汽轮机低压缸抽取的蒸汽通入溶液水解器的缸底直接与溶
液混合进行尿素的水解反应生成NH3，再与之前硝酸或硝酸铵分解生成的NH3和HNO3一起喷
入SCR脱硝装置内发生脱硝反应。
所述的尿素与硝酸铵的摩尔比为1:1。
所述的尿素与硝酸的摩尔比为1.5:1。
从溶液水解器底部排出的残液温度约200℃，先进入水解换热器加热混合溶液，水
解换热器出口的残液温度降至90℃左右进入溶解槽，多余的残液送至污水厂处理。
所述的SCR脱硝设备中发生的脱硝反应为：HNO3+2NO+3NH3→3N2+5H2O，该反应在
200℃下的脱硝效率可达90％。
所述的空气由送风机输送，依次通过暖风器、低温空气预热器、高温空气预热器，
吸热升温后作为煤粉燃烧的一、二次风送入炉膛。
本发明在SCR装置中采用了HNO3+2NO+3NH3→3N2+5H2O这一种低温下NO的高效还原
反应来代替传统的SCR脱硝反应，通过在还原剂中加入硝酸铵使SCR设备在200℃下能够安
全高效运行，以此为基础改进锅炉尾部系统中设备的布置，具有如下优点：
SCR装置之前布置了除尘设备，减缓了飞灰对SCR催化剂的磨损堵塞和化学中毒，
极大缓解了催化剂的失活；
将空气预热器分为两段布置，高温段布置于SCR之前，避免了ABS对高温空预器造
成的堵塞，且SCR在200℃左右运行，催化剂对SO2的氧化效果很弱，所以也大大减缓了低温
空气预热的堵塞；
脱硝所需的还原剂氨气采用传统的尿素水解法来制备，可以完成硝酸铵的同时加
入，而不需要额外增加其他设备。
附图说明
图1为本发明的结构原理图。
图中：1为省煤器，2为高温空气预热器，3为静电除尘器，4为SCR脱硝装置，5为低温
空气预热器，6为暖风器，7为低温除尘器，8为脱硫塔，9为烟囱，10为尿素输送器，11为硝酸/
硝酸铵输送器，12为溶解槽，13为溶液加压泵，14为溶液储存槽，15为溶液输送泵，16为水解
换热器，17为溶液水解器，18为送风机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的系统，包括用于尾部烟气换热及净化的烟气流动系统和为
SCR脱硝反应提供还原剂的还原剂供给系统。
烟气流动系统包括省煤器1、高温空气预热器2、静电除尘器3、SCR脱硝装置4、低温
空气预热器5、暖风器6、低温除尘器7、脱硫塔8及烟囱9。其中，锅炉低温过热器烟气出口连
接省煤器1烟气入口，省煤器1烟气出口连接高温空气预热器2烟气入口，高温空气预热器2
烟气出口连接静电除尘器3烟气入口，静电除尘器3烟气出口连接SCR脱硝装置4烟气入口，
SCR脱硝装置4烟气出口连接低温空气预热器5烟气入口，低温空气预热器5烟气出口连接暖
风器6烟气入口，暖风器烟气6出口连接低温除尘器7烟气入口，低温除尘器7烟气出口连接
脱硫塔8烟气入口，脱硫塔8烟气出口连接烟囱9；暖风器6上还连接有送风机18，暖风器6空
气出口与低温空气预热器5连接，低温空气预热器5的空气出口与高温空气预热器2连接，高
温空气预热器2的出口连接至炉膛。
还原剂供给系统包括尿素输送器10、硝酸/硝酸铵输送器11、溶解槽12、溶液加压
泵13、溶液储存槽14、溶液输送泵15、水解换热器16和溶液水解器17。其中，尿素输送器10和
硝酸/硝酸铵输送器11连接溶解槽12入口，溶解槽12出口连接溶液加压泵13入口，溶液加压
泵13出口连接溶液储存槽14入口，溶液储存槽14出口连接溶液输送泵15入口，溶液输送泵
15出口连接水解换热器16入口，水解换热器16出口连接溶液水解器17入口，溶液水解器17
出口连接SCR脱硝装置；溶液水解器17设有蒸汽入口连接汽轮机低压缸抽气，溶液水解器17
的残液出口与水解换热器16连接，水解换热器16的残液出口分两路，一路与溶解槽12连接，
另一路排出多余残液。
本发明的锅炉尾部设备布置系统在满足了脱硝效率的前提下，同时也减缓了催化
剂失活和空气预热器堵塞。
如图1所示，本发明一种减缓SCR催化剂失活和空气预热器堵塞的方法，包括如下
步骤：
锅炉低温过热器出口烟气首先依次通过省煤器1和高温空气预热器2进行换热，高
温空气预热器2的烟气出口温度大约为200℃，随后烟气进入静电除尘器3中除去煤灰颗粒
及大部分煤灰粉尘，经除尘处理后的烟气进入SCR脱硝装置4，在SCR脱硝装置4中烟气里的
NO被喷入的氨气和硝酸气体进行还原，SCR脱硝装置4的出口烟气再依次通过低温空气预热
器5和暖风器6来加热锅炉的一二次风，暖风器5出口烟温约为80℃，随后进入低温除尘器7
中进一步除去烟气中的细粉尘颗粒物，经过低温除尘后的烟气接着进入脱硫塔8脱除烟气
中的SO2，最后烟气经由烟囱9排入大气。其中，
尿素输送器10和硝酸/硝酸铵输送器11按照1:1的摩尔比例分别把尿素和硝酸铵
输送到溶解槽12中，经搅拌配成溶液(或尿素输送器10和硝酸/硝酸铵输送器11按照1.5:1
的摩尔比例分别把尿素和硝酸输送到溶解槽12中，经搅拌配成溶液)，随后利用溶液加压泵
13将尿素和硝酸铵的混合溶液输送到溶液储存槽14中，加压至表压2.6MPa左右，随后利用
溶液输送泵15将混合溶液输送到水解换热器16中，并与从溶液水解器17中出来的残液换
热，水解换热器16出口的混合溶液被加热到约180℃，此时硝酸铵分解为NH3和HNO3，随后混
合溶液被输送到溶液水解器17，混合溶液和从汽轮机低压缸抽取的蒸汽直接发生尿素的水
解反应，生成NH3，并与之前硝酸铵分解生成的NH3和HNO3一起喷入SCR脱硝装置4内，再通过
以下反应还原烟气中的NO：HNO3+2NO+3NH3→3N2+5H2O,该反应在200℃下的脱硝效率可达
90％；
从溶液水解器17底部排出的残液温度约200℃，先进入水解换热器16加热混合溶
液，出口的残液温度降至90℃左右，再进入溶解槽12作为尿素和硝酸铵的溶解剂，多余的残
液送至污水厂处理。
本发明公布的减缓SCR催化剂失活和空气预热器堵塞的方法，通过在还原剂中加
入硝酸铵，可以保证SCR脱硝装置在200℃高效运行，满足了本发明所公布系统对SCR反应温
度和脱硝效率的要求。
概括来说，通过将空预器分段分别布置在SCR装置前后，除尘器置于SCR之前的布
置可以有效减缓催化剂的失活和空气预热器的堵塞；此时，SCR反应器中的烟气温度约为
200℃，再通过向脱硝还原剂中加入硝酸铵(或者硝酸)的方法可以使SCR反应的效率在200
℃下达到要求。