专利名称：一种烟气脱硝设备的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种烟气脱硝设备。
背景技术：
烟气是热电厂的主要排放物之一，通过可燃物在燃烧器(即锅炉)中燃烧产生。由于烟气中通常含有大量的氮氧化物NOx (如NO)，这些氮氧化物如果直接排放到大气中，会导致腐蚀性很强的酸雨，因此烟气在排放之前必须经过脱氮(即，脱硝)处理。目前，运用比较成熟的烟气脱硝技术主要有两种选择性催化还原脱硝(SCR)工艺和选择性非催化还原脱硝(SNCR)工艺。SCR和SNCR脱硝工艺的化学反应原理都是一样的，都是将脱硝剂(例如尿素或者氨)与烟气接触，使脱硝剂与烟气中的NOx进行选择性还原反应生成氮气(N2)和水蒸气(H2O)。SNCR工艺一般在800-1250°C锅炉的炉膛内进行选择性还原反应。SCR工艺则是在烟道内设置催化剂床层，在280-42(TC温度下，在催化剂存在的条件下进行催化选择性还原反应。SNCR和SCR各有利弊，SNCR的优点是不需要价格昂贵的催化剂床，缺点是脱硝效果较差，脱硝率一般不超过40%。SCR的缺点则是需要使用价格昂贵的催化剂床，而且需要有足够的空间设置催化剂床，优点则是脱硝效果较SNCR好，脱硝率一般为60%以下。因此，如何高效地脱除烟气中的氮氧化物仍然是一个亟待解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中SNCR脱硝装置和SCR脱硝装置存在的脱硝率较低的缺点，提供一种能够明显降低烟气中NOx含量的烟气脱硝设备。本实用新型提供了一种烟气脱硝设备，该设备包括烟道以及设置在该烟道内的脱硝剂供给装置，其特征在于，该设备还包括扰动装置、催化剂床层和省煤器，沿烟气的流向所述脱硝剂供给装置、扰动装置、催化剂床层和省煤器依次设置在烟道内，所述烟道包括第一垂直段、水平段和第二垂直段，所述水平段的两端分别与第一垂直段和第二垂直段的上部连通，所述脱硝剂供给装置位于第一垂直段内，所述脱硝剂供给装置到第一垂直段的底部的距离与所述第一垂直段的底部到顶部的距离的比值为10-25 30，所述催化剂床层位于第二垂直段内。根据本实用新型的烟气脱硝设备实现了烟气选择性非催化还原反应与烟气选择性催化还原反应的联合，提高了烟气的脱硝效率。并且，根据本实用新型的烟气脱硝设备在所述脱硝剂供给装置与催化剂床层之间设置扰动装置和省煤器，所述扰动装置用于对烟气进行扰动，将烟气与脱硝剂混合均勻，从而既避免了局部氨浓度过大导致的局部催化剂床层失效加速和局部氨逃逸量超标的问题，同时也避免了局部氨浓度过小导致的达不到设计的脱硝效率的问题；通过使用省煤器，从而进一步提高了换热效率。
[0009]图1为本实用新型的烟气脱硝设备的一种实施方式的结构示意图；图2为显示本实用新型提供的烟气脱硝装置的一种实施方式中扰动装置位置的局部结构示意图；图3为显示本实用新型提供的烟气脱硝装置的一种实施方式中扰动装置为管状物时，管状物位于烟道中的端口的朝向Y与烟气流动方向X的夹角α的示意图；图4为本实用新型的烟气脱硝设备的换热器的一种实施方式的结构示意图；图5为本实用新型的烟气脱硝设备的换热器的换热片的一种实施方式的结构示意图；图6为本实用新型的烟气脱硝设备中省煤器的换热片的另一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细地描述。如图1所示，根据本实用新型的烟气脱硝设备包括烟道10以及沿烟气的流向依次设置在该烟道10内的脱硝剂供给装置1、扰动装置2、催化剂床层3和省煤器4，所述烟道 10包括沿烟气的流向的第一垂直段a、水平段b和第二垂直段C，所述水平段b的两端分别与第一垂直段a和第二垂直段c的上部连通，所述脱硝剂供给装置1位于第一垂直段a内， 所述脱硝剂供给装置1到第一垂直段a的底部的距离A与所述第一垂直段a的顶部至底部的距离B的比值为10-25 30，优选为15-23 30。根据本实用新型的烟气脱硝设备包括烟道10，一方面，所述烟道10用于引导烟气按照预定方向流动；另一方面，所述烟道10还可以作为对烟气进行脱硝处理的场所。根据本实用新型的烟气脱硝设备，所述烟道10包括第一垂直段a、水平段b和第二垂直段c，既可以降低烟道的高度，提高烟道的安全性，又便于同时在烟道内安装脱硝剂供给装置1和催化剂床层3，从而实现烟气选择性催化还原反应与烟气选择性非催化还原反应的联用，进而提高烟气脱硝效率。所述第一垂直段的高度、水平段的长度以及第二垂直段的高度之间的比值可以根据具体的使用场合进行适当的选择。所述烟气脱硝剂供给装置1用于向烟气提供脱硝剂，从而使得烟气内的氮氧化物与脱硝剂进行还原反应，实现脱硝的目的。根据本实用新型的烟气脱硝设备，所述烟气脱硝剂供给装置1设置在第一垂直段a内，并且所述烟气脱硝剂供给装置1到第一垂直段a的底部的距离A与所述第一垂直段a高度B的比值为10-25 30，这样可以确保进入所述烟道10内的烟气温度处于800-1300°C内，从而可以使通过脱硝剂供给装置1进入所述烟道 10内的脱硝剂与烟气中的氮氧化物进行烟气选择性非催化还原反应。更优选地，所述脱硝剂供给装置1到第一垂直段a的底部的距离A与所述第一垂直段a的底部到顶部的距离B 的比值为15-23 30。相对于烟气选择性非催化还原反应而言，烟气选择性催化还原反应对于烟气中脱硝剂的分布是否均勻更为敏感。脱硝剂在烟气中的分布不均勻不仅将导致催化剂床层内局部脱硝剂脱硝效率低，还将使得催化剂失效加速和/或局部脱硝剂逃逸量超标。因此，根据本实用新型的烟气脱硝设备还包括扰动装置2，所述扰动装置2位于水平段b内，用于对烟气进行扰动，从而在烟气和脱硝剂进入所述催化剂床层3之前，将烟气与脱硝剂混合均勻， 避免由于脱硝剂在烟气中分布不均勻而引起的催化剂失效加速、局部脱硝剂脱硝效率低以及局部区域积灰堵塞的问题。尽管各种能够实现扰动功能的扰动装置均可实现本实用新型的目的，例如，所述扰动装置2可以为固定式均流装置，如均流板。但由于这种固定式均流装置需要通过多次均流才能实现使脱硝剂与烟气的均勻混合，从而需要多组均流板，因而需要较大的空间。本实用新型的发明人在实践中发现，通过向烟道喷射气体作为扰动介质，可以对烟气产生扰动效应，提高脱硝剂在烟气中分布的均勻性。如图2所示，根据本实用新型，所述扰动装置2为管状物，该管状物穿过烟道10的壁，一端端口位于烟道10中。优选情况下，为了更好的获得扰动效果，如图3所示，管状物位于烟道10中的端口的朝向Y与烟气流动方向X的夹角α为70-90°角。为了使得脱硝剂在进入催化剂床层3之前与烟气充分混合均勻，优选情况下，所述管状物位于烟道10中的端口位于水平段b内。所述管状物可以为一个或多个，优选为3-10个。进一步优选所述多个管状物沿烟道10的径向或周向分布。优选情况下，所述为管状物位于烟道10中的端口与所述催化剂床层3之间的路程为所述催化剂床层厚度的5-10倍，其中，所述管状物位于烟道中的端口与所述催化剂床层之间的路程指在烟气选择性催化还原脱硝反应过程中，烟气从所述管状物位于烟道中的端口行进至催化剂床层的表面实际走过的距离。综合考虑扰动效果和对扰动装置2的设备要求，本实用新型优选所述烟道10的横截面积与所述管状物的位于烟道10中的端口的总面积之比为5000-50000 1。进一步优选所述烟道10的横截面积与所述管状物的位于烟道10中的端口的总面积之比为 20000-30000 1。根据本实用新型的一种实施方式，该设备还包括扰动介质提供装置(图1中未示出)，扰动介质提供装置为扰动装置2提供扰动介质。所述扰动介质提供装置可以是各种能够提供扰动介质的装置，如高压钢瓶或泵。所述扰动装置2的一端端口与扰动介质提供装置连通，另一端端口则穿过所述烟道10的壁而伸入所述烟道10内。根据本实用新型的第二种实施方式，所述扰动介质为不与烟气和脱硝剂反应的惰性介质，根据现场情况和成本核算确定，优选是水蒸气、空气、氮气和元素周期表中第零族元素中的一种或多种，从而不会因扰动而给烟气引入新的杂质，脱硝后的烟气能够直接排放。根据本实用新型的第三种实施方式，所述扰动介质为烟气或者脱硝剂和烟气的混合物。所述作为扰动介质的烟气可以是经过脱硝处理或未经脱硝处理的烟气。当使用未经脱硝处理的烟气作为扰动介质时，一方面无需外界供给扰动介质，另一方面还能够使未经脱硝处理的烟气在起到扰动作用后也能获得脱硝效果。而使用脱硝剂和烟气的混合物时， 特别是是用氨氮摩尔比符合脱硝反应的含脱硝剂和烟气的混合物作为扰动介质时，扰动介质的通入还不会导致烟气和脱硝剂的混合物中脱硝剂浓度的大幅降低。因此本发明优选所述扰动介质为未经脱硝处理的烟气或者脱硝剂和烟气的混合物，尤其优选所述扰动介质为脱硝剂和烟气的混合物，更为优选以氮元素计，脱硝剂中氮与烟气中NOx的氮(以NO计)的摩尔比(简称氨氮摩尔比)为0. 5-1. 1 1的脱硝剂和烟气的混合物。根据本实用新型的烟气脱硝设备，其中，优选情况下，如图4所示，所述省煤器3包括换热管5和多个换热片6，所述换热管5穿过所述换热片6，并且换热管5的外壁与换热片6紧密接触。根据本实用新型的第四种实施方式，如图5所示，所述换热片7具有多个与换热管 6的形状相适应的空间，且该换热片7中的多个与换热管6的形状相适应的空间形成为平行的多行和多列的阵列，从而所述换热管6能够多次往返地依次穿过该换热片7，所述换热管 6形成与换热片7的上述阵列对应的阵列。根据本实用新型的第五种实施方式，如图6所示，每个换热片6包括多个板体，该板体具有凹槽且相邻的两个板体中的凹槽彼此相对，形成与换热管5的形状相适应的空间，所述换热管5穿过该空间与换热片6紧密接触。根据本实用新型的第六种实施方式，所述多个换热片6平行排列，所述换热管5多次往返地依次穿过多个平行排列换热片6，形成平行的多行和多列的换热管阵列。根据本实用新型的第七种实施方式，所述多个换热片6平行排列，所述换热管5为多个，多个换热管5依次穿过多个平行排列的换热片6，形成平行的多行和多列的换热管阵列。在本实用新型中，所述省煤器3中的换热片6的数量可以在很大范围内改变，可以根据换热的需要以及尺寸的需要进行调整，优选情况下，多个平行排列的换热片6的总厚度可以为单行或单列换热管5长度的10-20%，更优选的情况下，多个平行排列的换热片6 中相邻的两个换热片6的距离可以为1-5厘米，多个平行排列的换热片6中每个换热片6 的厚度可以为0. 5-5厘米。在本实用新型中，所述换热片6的大小可以在很大范围内改变，可以根据换热的需要即尺寸的需要进行调整，优选情况下，穿过每个所述换热片6的换热管5的总截面积可以占该换热片6单面面积的10-50%。所述换热管5的尺寸没有特别的限定，可以选用各种常规的换热管尺寸，例如，所述换热管5的截面积可以为10-100平方厘米。此外，在所述省煤器3中，所述换热管5排列的密度可以在很大范围内改变，优选情况下，平行的多行或多列的换热管5中相邻的两行或两列换热管5的距离可以为5-25厘米。在本实用新型的一种优选实施方式中，所述换热管5与多个换热片6形成一体结构。根据本实用新型的烟气脱硝设备还包括设置在第二垂直段c内的催化剂床层3， 脱硝剂与烟气一起进入所述催化剂床层3，进行选择性催化还原反应，从而实现SNCR与SCR 的联合，提高了烟气的脱硝效率。所述催化剂床层3在第二垂直段c内的位置可以根据第一垂直段a和水平段b的尺寸进行适当地选择，只要使得进入所述催化剂床层3的烟气与脱硝剂的混合物的温度满足烟气的选择性非催化还原反应(即，进入所述催化剂床层3的烟气与脱硝剂的混合物的温度处于观0-4201的范围内)的要求即可。形成所述催化剂床层3的所述催化剂可以是各种能够催化脱硝剂与氮氧化物NOx 反应，使氮氧化物NOx转化为氮气的催化剂，优选为金属氧化物催化剂。[0042]所述金属氧化物如V2O5, Fe203> CuO, Cr2O3> Co3O4, NiO、CeO2, La203> Pr6O11, Nd203、 Gd203、％203中的一种或多种，优选V205。进一步优选所述催化剂是分散在TiO2上、以V2O5 为主要活性组分、WO3或MoO3为助催化剂的钒钛体系，即V205-W03/Ti&或V205-Mo03/Ti02。 本实用新型中，所述催化剂床层3优选为将上述V205-W03/Ti&或V205-Mo03/TiA催化剂固定在不锈钢板表面或制成蜂窝陶瓷状，形成不锈钢波纹板式和蜂窝陶瓷的结构形式。上述催化剂可以商购得到，例如可以购自日本触媒化成、日立公司、德国雅佶隆公司以及美国的 Cormetech 公司。使用本实用新型提供的烟气脱硝设备对烟气进行脱硝时，通过脱硝剂供给装置1 向烟道10内提供脱硝剂，使脱硝剂与烟气在烟道10内进行SNCR脱硝反应，并通过扰动装置2向烟道10内注入扰动介质，以对SNCR反应产物进行扰动，使SNCR反应产物中未反应的脱硝剂在烟气中混合均勻后通过换热器4进行换热，之后通过催化剂床层3进行SCR脱硝反应，获得氮氧化物含量较低的烟气。所述烟气与所述脱硝剂发生选择性非催化还原反应的条件包括温度优选为 800-1300°C更优选为800-1100°C，以氮元素计，脱硝剂中氮与烟气中NOx的氮(以NO计) 的摩尔比(简称氨氮摩尔比)可以为0.3-1. 5 1，优选为0.3-1 1，在该温度下接触的时间优选为0. 1-2秒，更优选为0. 5-1秒。上述温度可以通过选择所述脱硝剂供给的位置从而利用该温度段烟气本身的温度来实现，因而无需额外供热或降温。上述选择性非催化还原的温度需要严格控制，当温度高于1300°C时，氨就被氧化为N0X，即发生下述反应
4NH3 + 502 <^=> 4NO+6H20而当温度低于800°C时，前述选择性非催化还原反应在无催化剂存在下不能发生。烟气选择性催化还原脱硝的条件包括，温度可以为280-420°C，优选为 300-400°C，烟气的体积空速可以为200-20000小时、优选为1000-10000小时、以氮元素计，脱硝剂中氮与烟气中NOx的氮(以NO计)的摩尔比可以为0.5-1.1 1，优选为 0.7-1 1。
权利要求1.一种烟气脱硝设备，该设备包括烟道(10)以及设置在该烟道(10)内的脱硝剂供给装置(1)，其特征在于，该设备还包括扰动装置(2)、催化剂床层(3)和省煤器(4)，沿烟气的流向所述脱硝剂供给装置(1)、扰动装置(2)、省煤器(4)和催化剂床层(3)依次设置在烟道(10)内，所述烟道(10)包括第一垂直段(a)、水平段(b)和第二垂直段(c)，所述水平段 (b)的两端分别与第一垂直段(a)和第二垂直段(c)的上部连通，所述脱硝剂供给装置(1) 位于第一垂直段(a)内，所述脱硝剂供给装置(1)到第一垂直段(a)的底部的距离与所述第一垂直段(a)的底部到顶部的距离的比值为10-25 30，所述催化剂床层(3)位于第二垂直段(c)内。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述扰动装置(2)为管状物，该管状物穿过烟道(10)的壁，一端端口位于烟道(10)中。
3.根据权利要求2所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述管状物位于烟道(10)中的端口的朝向与烟气流动方向成70-90°。
4.根据权利要求2所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述为管状物位于烟道(10)中的端口与所述催化剂床层(3)之间的路程为所述催化剂床层厚度的5-10倍，其中，所述管状物位于烟道中的端口与所述催化剂床层之间的路程指在烟气选择性催化还原脱硝反应过程中，烟气从所述管状物位于烟道中的端口行进至催化剂床层的表面实际走过的距离。
5.根据权利要求3或4所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述管状物为多个。
6.根据权利要求5所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述多个管状物沿烟道(10)的径向排列。
7.根据权利要求6所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述烟道(10)的横截面积与所述管状物的位于烟道(10)中的端口的总面积之比为5000-50000 1。
8.根据权利要求1所述的烟气脱硝设备，其特征在于，该设备还包括扰动介质提供装置，扰动介质提供装置为扰动装置(2)提供扰动介质。
9.根据权利要求1所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述省煤器(4)包括换热管(5) 和多个换热片(6)，所述换热管(5)穿过所述换热片(6)，并且换热管(5)的外壁与换热片 (6)紧密接触。
10.根据权利要求9所述的烟气脱硝设备，其特征在于，每个换热片(6)包括多个板体， 该板体具有凹槽且相邻的两个板体中的凹槽彼此相对，形成与换热管(5)的形状相适应的空间，所述换热管(5)穿过该空间与换热片(6)紧密接触。
11.根据权利要求9或10所述的烟气脱硝设备，其特征在于，多个换热片平行排列，所述换热管(5)多次往返地依次穿过多个平行排列换热片(6)，形成平行的多行和平行的多列换热管阵列；或者，多个换热片(6)平行排列，所述换热管(5)为多个，多个换热管(5)依次穿过多个平行排列换热片(6)，形成平行的多行和平行的多列换热管阵列。
专利摘要一种烟气脱硝设备，该设备包括烟道以及设置在该烟道内的脱硝剂供给装置，其特征在于，该设备还包括扰动装置、催化剂床层和省煤器，沿烟气的流向所述脱硝剂供给装置、扰动装置、省煤器和催化剂床层依次设置在烟道内，所述烟道包括第一垂直段、水平段和第二垂直段，所述水平段的两端分别与第一垂直段和第二垂直段的上部连通，所述脱硝剂供给装置位于第一垂直段内，所述脱硝剂供给装置到第一垂直段的底部的距离与所述第一垂直段的底部到顶部的距离的比值为10-25∶30，所述催化剂床层位于第二垂直段内。本实用新型的烟气脱硝设备大大提高了烟气的脱硝效率，并进一步提高了换热效率。
文档编号B01D53/56GK201969477SQ20112005891
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月9日 优先权日2010年5月21日
发明者周国民, 唐建城, 李振忠, 王松峰, 赵海军 申请人:中国神华能源股份有限公司, 北京国华电力有限责任公司, 神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司