一种SCR烟气均匀控制方法和设备与流程

一种scr烟气均匀控制方法和设备
技术领域
1.本技术涉及电厂scr脱硝领域，更具体地，涉及一种scr烟气均匀控制方法和设备。


背景技术：

2.高能耗工业生产中所产生的烟气中通常含有大量氮氧化物，烟气污染物(flue gas pollutant)是烟气中对大气及环境、人类健康等能造成危害的物质的统称，主要有硫氧化物、氮氧化物、粉尘和二氧化碳。为了进一步降低氮氧化物的排放，必须对燃烧后的烟气进行脱硝处理。现有的主要烟气脱硝技术主要有干法和湿法两种,干法常用的有选择性催化还原烟气脱硝scr、选择性非催化还原法脱硝sncr。与湿法烟气脱硝技术相比，干法烟气脱硝技术的主要优点是：基本投资低，设备及工艺过程简单，脱除nox的效率也较高，无废水和废弃物处理，不易造成二次污染。
3.scr脱硝(selective catalytic reduction，简称scr)即选择性催化还原脱硝技术，有时也被称为氨催化还原法脱硝，是向催化剂上游的烟气中喷入氨气或其它合适的还原剂，利用催化剂(铁、钒、铬、钴或钼等碱金属)在温度为200-450℃时将烟气中的nox转化为氮气和水。在通常的设计中，使用液态纯氨或氨水(氨的水溶液)作为scr脱硝剂，无论以何种形式使用氨，都要首先使氨蒸发，然后氨和稀释空气或烟气混合，最后利用喷氨格栅将其喷入scr反应器上游的烟气中。scr脱硝在国内外得到了广泛的应用。
4.但是目前的scr脱硝工艺存在一些明显的缺点：烟气往往成分复杂，某些污染物可使脱硝催化剂中毒；高分散度的粉尘微粒可覆盖催化剂的表面，使其活性下降；scr脱硝系统中存在一些未反应的nh3和烟气中的so2作用，生成易腐蚀和堵塞脱硝设备的硫酸氨(nh4)2so4和硫酸氢氨nh4hso4,同时还会降低氨的利用率；scr脱硝设备的投资与运行费用较高，scr脱硝系统的投资规模和运行成本都远高于sncr脱硝系统；作为scr还原剂的液氨属于危化品，在储存和使用方面存在一定的安全隐患；scr脱硝系统使用液氨或氨水作为脱硝剂(还原剂)，都可能因为氨逃逸形成二次污染；scr脱硝设备必须采用昂贵的催化剂，脱硝催化剂在使用一定时限之后必须返厂再生或者报废；scr脱硝装置结构相比于sncr和氧化法都更复杂。但是scr催化还原法脱硝技术却是大型锅炉(如电厂锅炉)或大型窑炉上应用得较多的脱硝技术，一部分原因在于传统的sncr脱硝技术应用在大型锅炉和窑炉上的脱硝效率偏低(仅为30％至50％)，无法满足达标排放的要求，另一方面，由于现代化锅炉生产所排放的烟气中污染成分相对比较简单。scr脱硝对氮氧化物的脱除效率较高(可达90％以上)，温度窗口居中(相对于sncr的高温和氧化法的低温)。在烟气温度不适合其它脱硝工艺时，scr可能成为唯一的选择；而在某些炉型上采用scr脱硝，则具有独特的优势。
5.因此，如何提供一种scr烟气均匀控制方法，用以提高脱硝设备的脱硝率，降低污染，成为了本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明提供一种scr烟气均匀控制方法，用以解决现有技术中脱硝效率低，且污染
程度大的问题，所述方法包括：
7.获取催化剂前端的入口温度与催化剂后端的氨逃逸量；
8.基于所述入口温度控制喷氨装置的开启状态；
9.在所述喷氨装置开启时，基于所述氨逃逸量调节所述喷氨装置的喷氨总量。
10.在本技术一些实施例中，在催化剂前端设置有远程温度传感器，所述远程温度传感器用于检测所述入口温度；在催化剂后端设置有氨逃逸检测器，所述氨逃逸检测器用于检测所述氨逃逸量。
11.在本技术一些实施例中，基于所述入口温度控制喷氨装置的开启状态，具体为：
12.当所述入口温度小于第一预设温度时，不开启所述喷氨装置；
13.当所述入口温度大于等于所述第一预设温度且小于等于第二预设温度时，开启所述喷氨装置；
14.当所述入口温度大于所述第二预设温度时，不开启所述喷氨装置。
15.在本技术一些实施例中，在所述喷氨装置开启时，基于所述氨逃逸量调节所述喷氨装置的喷氨总量，具体为：
16.所述喷氨装置具体为直喷装置；
17.在所述喷氨装置启动后，若氨逃逸量超过预设阈值时，调节所述喷氨总量，直到所述氨逃逸量小于等于预设阈值。
18.在本技术一些实施例中，所述方法还包括：
19.所述喷氨装置的喷头与烟气气流方向同向布置，喷氨装置的喷头数量与喷头大小基于烟道的尺寸进行设置。
20.相应的，本发明还提出了一种scr烟气均匀控制设备，所述设备包括：
21.获取模块，用于获取催化剂前端的入口温度与催化剂后端的氨逃逸量；
22.控制模块，用于基于所述入口温度控制喷氨装置的开启状态；
23.调节模块，用于在所述喷氨装置开启时，基于所述氨逃逸量调节所述喷氨装置的喷氨总。
24.在本技术一些实施例中，在催化剂前端设置有远程温度传感器，所述远程温度传感器用于检测所述入口温度；在催化剂后端设置有氨逃逸检测器，所述氨逃逸检测器用于检测所述氨逃逸量。
25.在本技术一些实施例中，所述控制模块具体用于：
26.当所述入口温度小于第一预设温度时，不开启所述喷氨装置；
27.当所述入口温度大于等于所述第一预设温度且小于等于第二预设温度时，开启所述喷氨装置；
28.当所述入口温度大于所述第二预设温度时，不开启所述喷氨装置。
29.在本技术一些实施例中，所述调节模块具体用于：
30.所述喷氨装置具体为直喷装置；
31.在所述喷氨装置启动后，若氨逃逸量超过预设阈值时，调节所述喷氨总量，直到所述氨逃逸量小于等于预设阈值。
32.在本技术一些实施例中，所述设备还包括：
33.所述喷氨装置的喷头与烟气气流方向同向布置，喷氨装置的喷头数量与喷头大小
基于烟道的尺寸进行设置。
34.通过应用以上技术方案，获取催化剂前端的入口温度与催化剂后端的氨逃逸量；基于所述入口温度控制喷氨装置的开启状态；在所述喷氨装置开启时，基于所述氨逃逸量调节所述喷氨装置的喷氨总量，实现通过入口温度及氨逃逸量的实时检测对喷氨量进行动态调节，提高了脱硝设备的脱硝率，同时出口烟气杂质少，污染物类型较为单一，二氧化硫为主，工作温度高，对催化剂的伤害少。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1示出了本发明实施例提出的一种scr烟气均匀控制方法的流程示意图；
37.图2示出了本发明实施例提出的一种喷氨装置的结构示意图；
38.图3示出了本发明实施例提出的一种scr烟气均匀控制设备的结构示意图。
具体实施方式
39.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.目前的scr脱硝工艺存在一些明显的缺点：烟气往往成分复杂，某些污染物可使脱硝催化剂中毒；高分散度的粉尘微粒可覆盖催化剂的表面，使其活性下降；scr脱硝系统中存在一些未反应的nh3和烟气中的so2作用，生成易腐蚀和堵塞脱硝设备的硫酸氨(nh4)2so4和硫酸氢氨nh4hso4,同时还会降低氨的利用率；scr脱硝设备的投资与运行费用较高，scr脱硝系统的投资规模和运行成本都远高于sncr脱硝系统；作为scr还原剂的液氨属于危化品，在储存和使用方面存在一定的安全隐患；scr脱硝系统使用液氨或氨水作为脱硝剂(还原剂)，都可能因为氨逃逸形成二次污染；scr脱硝设备必须采用昂贵的催化剂，脱硝催化剂在使用一定时限之后必须返厂再生或者报废；scr脱硝装置结构相比于sncr和氧化法都更复杂。但是scr催化还原法脱硝技术却是大型锅炉(如电厂锅炉)或大型窑炉上应用得较多的脱硝技术，一部分原因在于传统的sncr脱硝技术应用在大型锅炉和窑炉上的脱硝效率偏低(仅为30％至50％)，无法满足达标排放的要求，另一方面，由于现代化锅炉生产所排放的烟气中污染成分相对比较简单。scr脱硝对氮氧化物的脱除效率较高(可达90％以上)，温度窗口居中(相对于sncr的高温和氧化法的低温)。在烟气温度不适合其它脱硝工艺时，scr可能成为唯一的选择；而在某些炉型上采用scr脱硝，则具有独特的优势。
41.因此，本发明对现有的scr脱硝系统进行改进，通过本方案中的scr烟气均匀控制方法，实现温度与氨逃逸量的双重监测，提高脱硝效率，同时脱硝后的产物单一，降低了环境污染。
42.如图1所示，该方法包括以下步骤：
43.步骤s101，获取催化剂前端的入口温度与催化剂后端的氨逃逸量。
44.本实施例中，通过入口温度与氨逃逸量的综合检测，实现对喷氨量的动态调节，提高脱硝效率，因此需要获取催化剂前端的入口温度和催化剂后端的氨逃逸量。
45.为了获取入口温度与氨逃逸量，在本技术的一些实施例中，在催化剂前端设置有远程温度传感器，所述远程温度传感器用于检测所述入口温度；在催化剂后端设置有氨逃逸检测器，所述氨逃逸检测器用于检测所述氨逃逸量。
46.本实施例中，如图2所示，在催化剂前端设置有远程温度传感器。通过远程温度传感器实时检测入口温度，并在催化剂后端设置有氨逃逸检测器，通过氨逃逸检测器实时检测氨逃逸量，通过远程温度传感器和氨逃逸检测器的设置，实现对入口温度及氨逃逸量的实时获取，进而实现对脱硝设备的脱硝过程进行实时调节。
47.步骤s102，基于所述入口温度控制喷氨装置的开启状态。
48.本实施例中，入口温度具体作用为判断是否需要开启喷氨装置，通过入口温度动态调节喷氨装置的开启或关闭。
49.为了对喷氨装置的开启状态进行精准调节，在本技术的一些实施例中，基于所述入口温度控制喷氨装置的开启状态，具体为：
50.当所述入口温度小于第一预设温度时，不开启所述喷氨装置；
51.当所述入口温度大于等于所述第一预设温度且小于等于第二预设温度时，开启所述喷氨装置；
52.当所述入口温度大于所述第二预设温度时，不开启所述喷氨装置。
53.本实施例中，预设设置第一预设温度与第二预设温度，通过第一预设温度、第二预设温度与入口温度的比较，实现对喷氨装置的精准调节，具体流程为当入口温度小于第一预设温度时，不开启喷氨装置，当入口温度大于等于第一预设温度且小于等于第二预设温度时，开启喷氨装置，当入口温度大于第二预设温度时，不开启喷氨装置，需要说明的是，第一预设温度与第二预设温度可以根据具体的应用场景的不同灵活选取，第一预设温度与第二预设温度的数值不同并不影响本技术的保护范围。
54.步骤s103，在所述喷氨装置开启时，基于所述氨逃逸量调节所述喷氨装置的喷氨总量。
55.本实施例中，在喷氨装置处于开启状态时，通过氨逃逸量进一步调节喷氨装置的运行，具体为调节喷氨装置的喷氨总量，通过调节喷氨总量，实现对脱硫率的控制，降低污染。
56.为了实现对喷氨装置的喷氨总量进行调节，在本技术的一些实施例中，在所述喷氨装置开启时，基于所述氨逃逸量调节所述喷氨装置的喷氨总量，具体为：
57.所述喷氨装置具体为直喷装置；
58.在所述喷氨装置启动后，若氨逃逸量超过预设阈值时，调节所述喷氨总量，直到所述氨逃逸量小于等于预设阈值。
59.本实施例中，喷氨装置采用直喷装置，直喷装置中，液氨和水进行混合，在直喷装置中调节液氨和水各自的混入量，使喷氨总量维持恒定。本发明所调节的喷氨量即为喷氨总量，当氨逃逸量超过预设阈值时，说明脱硫率未达到预期，污染验证，需要调节喷氨总量，直到氨逃逸量小于等于预设阈值。
60.为了进一步提高脱硫效率，在本技术的一些实施例中，所述方法还包括：
61.所述喷氨装置的喷头与烟气气流方向同向布置，喷氨装置的喷头数量与喷头大小基于烟道的尺寸进行设置。
62.在本实施例中，直喷装置的喷头和烟气气流方向同向布置，可以根据不同尺寸的烟道来设计不同的喷头数量和喷头大小，在本实施例中，以烟气入口nox浓度为50mg/nm3的锅炉为例，尿素直喷装置的喷淋量为50kg，对烟道内环境进行流场分析，通过ansys数值模拟的方式，得到喷头数量和喷头大小(单个喷头的单位喷淋量)。
63.通过本发明的控制系统，能够使脱硝设备在烟气入口nox浓度为50mg/nm3条件下，nox脱除率≥80％，氨的逃逸率不大于2.5mg/nm3；同时满足燃机各运行工况下30％-100％负荷时余热锅炉出口处nox浓度烟气中nox含量＜15mg/nm3，氨逃逸＜2.5mg/nm3。
64.通过应用以上技术方案，获取催化剂前端的入口温度与催化剂后端的氨逃逸量；基于所述入口温度控制喷氨装置的开启状态；在所述喷氨装置开启时，基于所述氨逃逸量调节所述喷氨装置的喷氨总量，实现通过入口温度及氨逃逸量的实时检测对喷氨量进行动态调节，提高了脱硝设备的脱硝率，同时出口烟气杂质少，污染物类型较为单一，二氧化硫为主，工作温度高，对催化剂的伤害少。
65.本技术实施例还提出了一种scr烟气均匀控制设备，如图3所示，所述设备包括：
66.获取模块10，用于获取催化剂前端的入口温度与催化剂后端的氨逃逸量；
67.控制模块20，用于基于所述入口温度控制喷氨装置的开启状态；
68.调节模块30，用于在所述喷氨装置开启时，基于所述氨逃逸量调节所述喷氨装置的喷氨总量。
69.在具体的应用场景中，在催化剂前端设置有远程温度传感器，所述远程温度传感器用于检测所述入口温度；在催化剂后端设置有氨逃逸检测器，所述氨逃逸检测器用于检测所述氨逃逸量。
70.在具体的应用场景中，所述控制模块20具体用于：
71.当所述入口温度小于第一预设温度时，不开启所述喷氨装置；
72.当所述入口温度大于等于所述第一预设温度且小于等于第二预设温度时，开启所述喷氨装置；
73.当所述入口温度大于所述第二预设温度时，不开启所述喷氨装置。
74.在具体的应用场景中，所述调节模块30具体用于：
75.所述喷氨装置具体为直喷装置；
76.在所述喷氨装置启动后，若氨逃逸量超过预设阈值时，调节所述喷氨总量，直到所述氨逃逸量小于等于预设阈值。
77.在具体的应用场景中，所述设备还包括：
78.所述喷氨装置的喷头与烟气气流方向同向布置，喷氨装置的喷头数量与喷头大小基于烟道的尺寸进行设置。
79.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和
范围。

技术特征：
1.一种scr烟气均匀控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取催化剂前端的入口温度与催化剂后端的氨逃逸量；基于所述入口温度控制喷氨装置的开启状态；在所述喷氨装置开启时，基于所述氨逃逸量调节所述喷氨装置的喷氨总量。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在催化剂前端设置有远程温度传感器，所述远程温度传感器用于检测所述入口温度；在催化剂后端设置有氨逃逸检测器，所述氨逃逸检测器用于检测所述氨逃逸量。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述入口温度控制喷氨装置的开启状态，具体为：当所述入口温度小于第一预设温度时，不开启所述喷氨装置；当所述入口温度大于等于所述第一预设温度且小于等于第二预设温度时，开启所述喷氨装置；当所述入口温度大于所述第二预设温度时，不开启所述喷氨装置。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述喷氨装置开启时，基于所述氨逃逸量调节所述喷氨装置的喷氨总量，具体为：所述喷氨装置具体为直喷装置；在所述喷氨装置启动后，若氨逃逸量超过预设阈值时，调节所述喷氨总量，直到所述氨逃逸量小于等于预设阈值。5.如权利要求1-4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述喷氨装置的喷头与烟气气流方向同向布置，喷氨装置的喷头数量与喷头大小基于烟道的尺寸进行设置。6.一种scr烟气均匀控制设备，其特征在于，所述设备包括：获取模块，用于获取催化剂前端的入口温度与催化剂后端的氨逃逸量；控制模块，用于基于所述入口温度控制喷氨装置的开启状态；调节模块，用于在所述喷氨装置开启时，基于所述氨逃逸量调节所述喷氨装置的喷氨总量。7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，在催化剂前端设置有远程温度传感器，所述远程温度传感器用于检测所述入口温度；在催化剂后端设置有氨逃逸检测器，所述氨逃逸检测器用于检测所述氨逃逸量。8.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述控制模块具体用于：当所述入口温度小于第一预设温度时，不开启所述喷氨装置；当所述入口温度大于等于所述第一预设温度且小于等于第二预设温度时，开启所述喷氨装置；当所述入口温度大于所述第二预设温度时，不开启所述喷氨装置。9.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述调节模块具体用于：所述喷氨装置具体为直喷装置；在所述喷氨装置启动后，若氨逃逸量超过预设阈值时，调节所述喷氨总量，直到所述氨逃逸量小于等于预设阈值。10.如权利要求6-9所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
所述喷氨装置的喷头与烟气气流方向同向布置，喷氨装置的喷头数量与喷头大小基于烟道的尺寸进行设置。

技术总结
本发明公开了一种SCR烟气均匀控制方法和设备，获取催化剂前端的入口温度与催化剂后端的氨逃逸量；基于所述入口温度控制喷氨装置的开启状态；在所述喷氨装置开启时，基于所述氨逃逸量调节所述喷氨装置的喷氨总量，实现通过入口温度及氨逃逸量的实时检测对喷氨量进行动态调节，提高了脱硝设备的脱硝率，降低了污染。染。染。


技术研发人员：张州平 黄祯 洪逸舟 陈新宇 王晓艳 梁涛
受保护的技术使用者：西子清洁能源装备制造股份有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/10/19