垃圾焚烧烟气分级脱硝系统及工艺

权利要求书： 1.一种垃圾焚烧烟气分级脱硝系统，其特征在于，包括通过管路相互连接的循环变频风机、脱硝剂主料仓、设置于所述脱硝剂主料仓外部的加热套、计量给料机、气料喷射器、均分装置、垃圾焚烧炉、设置于所述垃圾焚烧炉上部的脱硝剂喷枪系统和二次风喷口、脱酸塔、布袋除尘器、SCR反应器、以及烟囱，其中：所述二次风喷口与循环变频风机构成烟气再循环低氮燃烧系统，包括连接烟囱进气管道与循环变频风机的管路和连接循环变频风机与二次风喷口的管路，以用于抽取烟囱前的净烟气作为循环烟气；

所述脱硝剂主料仓、计量给料机、气料喷射器、均分装置和脱硝剂喷枪系统通过管路依次连接构成PNCR脱硝系统，且所述气料喷射器还通过管路与所述循环变频风机相连接，以用于借助循环变频风机将脱硝剂输送至脱硝剂喷枪系统；

所述垃圾焚烧炉的烟气出口通过管路依次连接脱酸塔、布袋除尘器和SCR反应器，所述SCR反应器内部设置有超低温脱硝催化剂，SCR反应器的出口通过管路进一步连接至所述烟囱；

所述循环变频风机的出风口设置有四路循环烟气管路，分别为：

第一路循环烟气管路：从循环变频风机出风口至脱硝剂主料仓的加热套，再到垃圾焚烧炉的二次风喷口，用于给脱硝剂主料仓加热，然后并入焚烧炉二次风喷口；

第二路循环烟气管路：从循环变频风机出风口至气料喷射器，再经由均分装置至脱硝剂喷枪系统，用于为脱硝剂提供输送动力；

第三路循环烟气管路：从循环变频风机出风口至脱硝剂喷枪系统，用于将进入脱硝剂喷枪系统的脱硝剂喷射入垃圾焚烧炉内；

第四路循环烟气管路：从循环变频风机出风口至垃圾焚烧炉的二次风喷口，与第一路循环烟气合并共同进入二次风喷口。

2.根据权利要求1所述的分级脱硝系统，其特征在于，所述二次风喷口与所述脱硝剂喷枪系统在所述垃圾焚烧炉的上部交替同层对称分布，且角度朝下倾斜5°～15°。

3.根据权利要求1所述的分级脱硝系统，其特征在于，所述垃圾焚烧炉的数量为一个或多个，所述脱硝剂喷枪系统以及二次风喷口的数量与所述垃圾焚烧炉的数量相同。

4.根据权利要求1所述的分级脱硝系统，其特征在于，所述脱硝剂喷枪系统具有多个喷枪，在对应的垃圾焚烧炉上布置1～3层，每层1～4个喷枪。

5.根据权利要求1所述的分级脱硝系统，其特征在于，所述超低温脱硝催化剂在所述SCR反应器内分层布设。

6.根据权利要求5所述的分级脱硝系统，其特征在于，所述超低温脱硝催化剂设置有1～3层。

7.一种垃圾焚烧烟气分级脱硝工艺，采用权利要求1～6中任一项所述的垃圾焚烧烟气分级脱硝系统，其特征在于包括以下步骤：循环变频风机抽取烟囱前130℃～150℃的净烟气作为循环烟气，分四路送出：第一路：循环烟气被输送至脱硝剂主料仓的加热套，将脱硝剂主料仓中的脱硝剂加热至110～120℃，防止主料仓中的脱硝剂吸水结块，从加热套出来的烟气温度降至约115～

125℃，然后并入焚烧炉二次风喷口；

第二路：循环烟气被输送至气料喷射器，再经由均分装置输送至脱硝剂喷枪系统，用于为脱硝剂的输送提供输送动力；

第三路：循环烟气被输送至脱硝剂喷枪系统，用于将进入脱硝剂喷枪系统的脱硝剂喷射入焚烧炉内；

第四路：循环烟气被输送至垃圾焚烧炉的二次风喷口，与第一路循环烟气合并共同进入二次风喷口进而进入焚烧炉内。

8.根据权利要求7所述的分级脱硝工艺，其特征在于，所述自烟囱前抽取的循环净烟气的量为进入烟囱的烟气总量的10～20％。

9.根据权利要求7所述的分级脱硝工艺，其特征在于，在PNCR脱硝系统中，计量给料机将储存于脱硝剂主料仓中的高分子脱硝剂定量输送至所述气料喷射器；在气料喷射器中，高分子脱硝剂在来自循环变频风机的第二路输送风的推动下，被推送至均分装置，然后进入垃圾焚烧炉上部的脱硝剂喷枪系统，进而喷射进入焚烧炉中。

10.根据权利要求9所述的分级脱硝工艺，其特征在于，高分子脱硝剂在垃圾焚烧炉的上部与炉内高温烟气接触，迅速分解生成氨气，氨气与烟气中的氮氧化物反应生成氮气和水，完成烟气PNCR脱硝。

11.根据权利要求10所述的分级脱硝工艺，其特征在于，PNCR脱硝后的烟气依次经过脱酸塔脱酸以及布袋除尘器除尘后，进入SCR反应器，未参与反应的逃逸氨气在超低温脱硝催化剂的作用下，与烟气中的NOx发生化学反应生成氮气和水，完成烟气SCR脱硝，最后从烟囱排出。

12.根据权利要求7所述的分级脱硝工艺，其特征在于，所述脱硝剂的粒径为不大于200目。

13.根据权利要求7所述的分级脱硝工艺，其特征在于，所述脱硝剂在垃圾焚烧炉的烟气中吸热分解生成氨气时的烟气温度为750～950℃。

14.根据权利要求7所述的分级脱硝工艺，其特征在于，所述超低温脱硝催化剂的工作温度为140～200℃。

说明书： 一种垃圾焚烧烟气分级脱硝系统及工艺技术领域[0001] 本发明属于烟气净化工艺及系统技术领域，具体地说，是关于一种垃圾焚烧烟气分级脱硝系统及工艺。背景技术[0002] 焚烧是垃圾“资源化、减量化、无害化”的主要方式之一，氮氧化物(NOx)是垃圾焚烧过程中产生的主要大气污染物之一，易造成严重的环境问题，是垃圾焚烧利用亟待解决的重要问题之一。为了满足社会和人们对于环境要求的不断提高，我国各地近年来日益提高了垃圾焚烧烟气的排放标准，近年新颁布的标准和要求中NOx日均排放浓度不超过3

120mg/m ，相比GB18485?2014中的要求减排量超过50％，且政府对垃圾焚烧项目的退补政策的提速。因此，开发一种适用于垃圾焚烧烟气的低成本、高效率的脱硝技术，已迫在眉睫。

[0003] 目前，垃圾焚烧烟气脱硝技术主要有烟气再循环低氮燃烧技术、选择性非催化还原技术(SNCR)和选择性催化还原技术(SCR)，但这些技术用于垃圾焚烧行业都存在一定局限性。[0004] 烟气再循环低氮燃烧技术一般很难将NOx控制在120mg/Nm3以下，并且还存在易影响锅炉热效率、烟气中CO含量偏高、燃烧不稳定等问题。[0005] SNCR技术虽然工艺简单稳定、投资和运行成本低，但脱硝效率易受烟气温度、流场、停留时间等因素影响，脱硝效率较低。SNCR技术还原剂一般采用氨水或尿素，氨水的运输存储危险性高，使用时需稀释，增加烟气中水分，影响锅炉热效率。而尿素成本高，且分解不完全容易腐蚀、堵塞设备和管道。[0006] SCR技术是在催化剂的作用下发生脱硝反应，因此相比SNCR脱硝效率更高。但是，垃圾焚烧烟成分复杂、含湿量大，常采用“低温低尘”的布置方式来保护SCR催化剂，烟气需经升温后才能达到中、低温SCR的使用要求，SCR脱硝系统复杂、投资运行成本高、占地空间大；而超低温SCR(≤150℃以下)鲜有在垃圾焚烧烟气脱硝领域成功应用的先例。[0007] 因此，开发适应垃圾焚烧烟气特点的分级脱硝工艺具有重要的工程意义和环保价值。发明内容[0008] 本发明的目的就在于针对现有焚烧垃圾脱硝系统所存在的缺点和不足，从而提供一种适应垃圾焚烧烟气特点的分级脱硝系统和工艺。[0009] 为实现上述目的，本发明的第一个方面，提供了一种垃圾焚烧烟气分级脱硝系统，包括通过管路相互连接的循环变频风机、脱硝剂主料仓、设置于所述脱硝剂主料仓外部的加热套、计量给料机、气料喷射器、均分装置、垃圾焚烧炉、设置于所述垃圾焚烧炉上部的脱硝剂喷枪系统和二次风喷口、脱酸塔、布袋除尘器、SCR反应器、以及烟囱，其中：[0010] 所述二次风喷口与循环变频风机构成烟气再循环低氮燃烧系统，包括连接烟囱进气管道与循环变频风机的管路和连接循环变频风机与二次风喷口的管路，以用于抽取烟囱前的净烟气作为循环烟气；[0011] 所述脱硝剂主料仓、计量给料机、气料喷射器、均分装置和脱硝剂喷枪系统通过管路依次连接构成PNCR脱硝系统，且所述气料喷射器还通过管路与所述循环变频风机相连接，以用于借助循环变频风机将脱硝剂输送至脱硝剂喷枪系统；[0012] 所述垃圾焚烧炉的烟气出口通过管路依次连接脱酸塔、布袋除尘器和SCR反应器，所述SCR反应器内部设置有超低温脱硝催化剂，SCR反应器的出口通过管路进一步连接至所述烟囱；[0013] 所述循环变频风机的出风口设置有四路循环烟气管路，分别为：[0014] 第一路循环烟气管路：从循环变频风机出风口至脱硝剂主料仓的加热套，再到垃圾焚烧炉的二次风喷口，用于给脱硝剂主料仓加热，然后并入焚烧炉二次风喷口；[0015] 第二路循环烟气管路：从循环变频风机出风口至气料喷射器，再经由均分装置至脱硝剂喷枪系统，用于为脱硝剂提供输送动力；[0016] 第三路循环烟气管路：从循环变频风机出风口至脱硝剂喷枪系统，用于将进入脱硝剂喷枪系统的脱硝剂喷射入垃圾焚烧炉内；[0017] 第四路循环烟气管路：从循环变频风机出风口至垃圾焚烧炉的二次风喷口，与第一路循环烟气合并共同进入二次风喷口。[0018] 根据本发明，所述二次风喷口与所述脱硝剂喷枪系统在所述垃圾焚烧炉的上部交替同层对称分布，且角度朝下倾斜5°～15°。[0019] 根据本发明，所述垃圾焚烧炉的数量为一个或多个，所述脱硝剂喷枪系统以及二次风喷口的数量与所述垃圾焚烧炉的数量相同。[0020] 根据本发明，所述脱硝剂喷枪系统具有多个喷枪，在对应的垃圾焚烧炉上布置1～3层，每层1～4个喷枪。[0021] 根据本发明，所述超低温脱硝催化剂在所述SCR反应器内分层布设。优选的，所述超低温脱硝催化剂设置有1～3层。[0022] 本发明的第二个方面，提供了一种基于上述垃圾焚烧烟气分级脱硝系统的垃圾焚烧烟气分级脱硝工艺，包括以下步骤：[0023] 循环变频风机抽取烟囱前130℃～150℃的净烟气作为循环烟气，分四路送出：[0024] 第一路：循环烟气被输送至脱硝剂主料仓的加热套，将脱硝剂主料仓中的脱硝剂加热至110～120℃，防止主料仓中的脱硝剂吸水结块，从加热套出来的烟气温度降至约115～125℃，然后并入焚烧炉二次风喷口；[0025] 第二路：循环烟气被输送至气料喷射器，再经由均分装置输送至脱硝剂喷枪系统，用于为脱硝剂的输送提供输送动力；[0026] 第三路：循环烟气被输送至脱硝剂喷枪系统，用于将进入脱硝剂喷枪系统的脱硝剂喷射入焚烧炉内；[0027] 第四路：循环烟气被输送至垃圾焚烧炉的二次风喷口，与第一路循环烟气合并共同进入二次风喷口进而进入焚烧炉内。[0028] 根据本发明的优选实施例，所述自烟囱前抽取的循环净烟气的量为进入烟囱的烟气总量的10～20％。[0029] 根据本发明，在PNCR脱硝系统中，计量给料机将储存于脱硝剂主料仓中的高分子脱硝剂定量输送至所述气料喷射器；在气料喷射器中，高分子脱硝剂在来自循环变频风机的第二路输送风的推动下，被推送至均分装置，然后进入垃圾焚烧炉上部的脱硝剂喷枪系统，进而喷射进入焚烧炉中。[0030] 根据本发明，高分子脱硝剂在垃圾焚烧炉的上部与炉内高温烟气接触，迅速分解生成氨气，氨气与烟气中的氮氧化物反应生成氮气和水，完成烟气PNCR脱硝。[0031] 根据本发明，PNCR脱硝后的烟气依次经过脱酸塔脱酸以及布袋除尘器除尘后，进入SCR反应器，未参与反应的逃逸氨气在超低温脱硝催化剂的作用下，与烟气中的NOx发生化学反应生成氮气和水，完成烟气SCR脱硝，最后从烟囱排出。[0032] 根据本发明，所述脱硝剂的粒径优选不大于200目。[0033] 根据本发明，所述脱硝剂在垃圾焚烧炉的烟气中吸热分解生成氨气时的烟气温度为750～950℃。[0034] 根据本发明，所述超低温脱硝催化剂的工作温度为140～200℃。[0035] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：[0036] 1、本发明的垃圾焚烧烟气分级脱硝系统及工艺能够控制焚烧炉气氛，降低热力型NOx的生成，初步控制NOx的量，降低PNCR和超低温SCR还原剂的添加量，降低运行成本；可利用净化烟气中的逃逸氨，减少PNCR和超低温SCR系统还原剂的加入量，降低运行成本，且减少逃逸氨的污染。[0037] 2、本发明的PNCR仅在垃圾焚烧炉上部开孔改造，不影响炉内燃烧方式，简单可靠、改造工作量少；通过PNCR进一步降低NOx，降低后续超低温SCR的运行成本；通过脱硝剂主料仓加热套给PNCR脱硝剂主料仓加热可以防止脱硝剂吸水，防止脱硝剂吸水结块，堵塞系统。[0038] 3、超低温SCR催化剂的工作温度低，反应器占地面积小，反应器体积减少15～30％，投资成本低。

[0039] 4、本发明的垃圾焚烧烟气分级脱硝系统及工艺，高分子脱硝剂直接以固体粉末的形式喷入烟气中，不会增加烟气的含水率，不会降低后续锅炉的热效率。[0040] 5、本发明的垃圾焚烧烟气分级脱硝系统及工艺，高分子脱硝剂的最佳反应温度区间为750～1250℃，与SNCR相比，初始反应温度低，且区间广；PNCR脱硝剂为＜200目的粉末，比表面积大，进入高温烟气后迅速分解产生氨气，完成脱硝反应，适应炉型广，脱硝效率比SNCR技术高15～35％。[0041] 6、本发明的垃圾焚烧烟气分级脱硝系统及工艺，超低温脱硝催化剂适宜的使用温度为140～200℃；垃圾焚烧烟气经脱酸除尘后，温度一般在140～160℃之间，催化剂最低运行温度为140℃，SCR反应器前端无需升温设备，降低投资运行成本，且系统阻力只增加100～350Pa。[0042] 7、本发明的垃圾焚烧烟气分级脱硝系统及工艺，烟气再循环低氮燃烧、PNCR脱硝和超低温SCR脱硝协同作用，可同时发挥烟气再循环低氮燃烧、PNCR改造简单、投资运行成本低的特点和超低温SCR高效可靠的特点，具有氨逃逸低、脱硝效率高和经济实用等优势。附图说明[0043] 图1为本发明的垃圾焚烧烟气分级脱硝系统的示意图。[0044] 图中：1?循环变频风机；2?脱硝剂主料仓；3?加热套；4?计量给料机；5?气料喷射器；6?均分装置；7?垃圾焚烧炉；8?脱硝剂喷枪系统；9?二次风喷口；10?脱酸塔；11?布袋除尘器；12?SCR反应器；13?SCR催化剂；14?烟囱；101?第一路循环烟气管路；102?第二路循环烟气管路；103?第三路循环烟气管路；104?第四路循环烟气管路。具体实施方式[0045] 下面结合附图，以具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。应理解，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的范围。[0046] 以下实施例中所使用的各个设备，初特别说明的以外，均属于现有SCR脱硝系统中已知的设备，本发明的创新点不在于对这些单个设备的改进，而在于整体的系统集成。[0047] 如图1所示，本实施例的垃圾焚烧烟气分级脱硝系统包括通过管路相互连接的循环变频风机1、脱硝剂主料仓2、设置于所述脱硝剂主料仓2外部的加热套3、计量给料机4、气料喷射器5、均分装置6、垃圾焚烧炉7、设置于所述垃圾焚烧炉7上部的脱硝剂喷枪系统8和二次风喷口9、脱酸塔10、布袋除尘器11、SCR反应器12、以及烟囱14，其中：[0048] 所述二次风喷口9与循环变频风机1构成烟气再循环低氮燃烧系统，包括连接烟囱14进气管道与循环变频风机1的管路和连接循环变频风机1与二次风喷口9的管路，以用于抽取烟囱14前130℃～150℃的净烟气作为循环烟气；

[0049] 所述脱硝剂主料仓2、计量给料机4、气料喷射器5、均分装置6和脱硝剂喷枪系统8通过管路依次连接构成PNCR脱硝系统，且所述气料喷射器5还通过管路与所述循环变频风机1相连接，以用于借助循环变频风机1将脱硝剂输送至脱硝剂喷枪系统8；[0050] 所述垃圾焚烧炉7的烟气出口通过管路依次连接脱酸塔10、布袋除尘器11和SCR反应器12，所述SCR反应器12内部设置有超低温脱硝催化剂13，SCR反应器12的出口通过管路进一步连接至所述烟囱14；[0051] 所述循环变频风机1的出风口设置有四路循环烟气管路，分别为：[0052] 第一路循环烟气管路101：从循环变频风机1出风口至脱硝剂主料仓2的加热套3，再到垃圾焚烧炉7的二次风喷口9，用于给脱硝剂主料仓2加热，防止主料仓2中的脱硝剂吸水结块，然后并入焚烧炉二次风喷口9；[0053] 第二路循环烟气管路102：从循环变频风机1出风口至气料喷射器5，再经由均分装置6至脱硝剂喷枪系统8，用于为脱硝剂提供输送动力；[0054] 第三路循环烟气管路103：从循环变频风机1出风口至脱硝剂喷枪系统8，用于将进入脱硝剂喷枪系统8的脱硝剂喷射入垃圾焚烧炉7内；[0055] 第四路循环烟气管路104：从循环变频风机1出风口至垃圾焚烧炉7的二次风喷口9，与第一路循环烟气合并共同进入二次风喷口9。

[0056] 进一步的，所述垃圾焚烧炉7的二次风喷口9与所述脱硝剂喷枪系统8在垃圾焚烧炉7的上部交替同层对称分布，且角度朝下倾斜5°～15°。[0057] 本实施例中，所述垃圾焚烧炉7的数量可以是一个或多个，所述脱硝剂喷枪系统8以及二次风喷口9的数量与所述垃圾焚烧炉7的数量相同，即一个垃圾焚烧炉7配置一个脱硝剂喷枪系统8和一个二次风喷口9。[0058] 进一步的，所述脱硝剂喷枪系统8具有多个喷枪，在对应的垃圾焚烧炉7上布置1～3层，每层1～4个喷枪。[0059] 进一步的，所述超低温脱硝催化剂13在所述SCR反应器12内分层布设，优选的，所述超低温脱硝催化剂13设置有1～3层。[0060] 基于上述垃圾焚烧烟气分级脱硝系统的脱硝工艺包括以下步骤：[0061] 循环变频风机抽取烟囱前130℃～150℃的净烟气作为循环烟气，分四路送出：[0062] 第一路：循环烟气被输送至脱硝剂主料仓的加热套，将脱硝剂主料仓中的脱硝剂加热至110～120℃，防止主料仓中的脱硝剂吸水结块，从加热套出来的烟气温度降至约115～125℃，然后并入焚烧炉二次风喷口；[0063] 第二路：循环烟气被输送至气料喷射器，再经由均分装置输送至脱硝剂喷枪系统，用于为脱硝剂的输送提供输送动力；[0064] 第三路：循环烟气被输送至脱硝剂喷枪系统，用于将进入脱硝剂喷枪系统的脱硝剂喷射入焚烧炉内；[0065] 第四路：循环烟气被输送至垃圾焚烧炉的二次风喷口，与第一路循环烟气合并共同进入二次风喷口，进而进入焚烧炉内。[0066] 本实施例中，自烟囱前抽取的循环净烟气的量根据生产负荷通过循环变频风机调节，正常情况为进入烟囱的烟气总量的10～20％。[0067] 通过变频调节循环烟气量，在四路循环风的共同作用下使垃圾焚烧炉内处于低氮燃烧氛围，抑制热力型NOx生成。[0068] 在PNCR脱硝系统中，计量给料机将储存于脱硝剂主料仓中的高分子脱硝剂定量输送至所述气料喷射器；在气料喷射器中，高分子脱硝剂在来自循环变频风机的第二路输送风的推动下，被推送至均分装置，然后进入垃圾焚烧炉上部的脱硝剂喷枪系统，进而喷射进入焚烧炉中。[0069] 高分子脱硝剂在垃圾焚烧炉的上部与炉内高温烟气接触，迅速分解生成氨气，氨气与烟气中的氮氧化物反应生成氮气和水，完成烟气PNCR脱硝。[0070] PNCR脱硝后的烟气依次经过脱酸塔脱酸以及布袋除尘器除尘后，进入SCR反应器，未参与反应的逃逸氨气在超低温脱硝催化剂的作用下，与烟气中的NOx发生化学反应生成氮气和水，完成烟气SCR脱硝，最后从烟囱排出。[0071] 本发明的脱硝工艺中，优选的，所述高分子脱硝剂的粒径为不大于200目；高分子脱硝剂在烟气中吸热分解生成氨气时的烟气温度为750～950℃。[0072] 优选的，所述超低温脱硝催化剂的工作温度为140～200℃。[0073] 经检测，采用本发明的上述垃圾焚烧烟气分级脱硝系统的脱硝工艺，垃圾焚烧炉内处于低氮燃烧氛围，可以有效抑制热力型NOx的生成，相比现有工艺可降低15～25％，3

NOx含量可以控制在320～400mg/Nm ；经PNCR脱硝后，氮氧化物的浓度可以控制在100～

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200mg/Nm；经SCR脱硝后，氮氧化物的浓度可控制在小于80mg/Nm。