專利名稱：一種煙氣脫硝設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種煙氣脫硝設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種煙氣脫硝設(shè)備。
技術(shù)背景[0002]煙氣是熱電廠的主要排放物之一，通過(guò)可燃物在燃燒器(即鍋爐)中燃燒產(chǎn)生。 由于煙氣中通常含有大量的氮氧化物NOx(如NO)，這些氮氧化物如果直接排放到大氣 中，會(huì)導(dǎo)致腐蝕性很強(qiáng)的酸雨，因此煙氣在排放之前必須經(jīng)過(guò)脫氮(即，脫硝)處理。[0003]目前，運(yùn)用比較成熟的煙氣脫硝技術(shù)主要有兩種選擇性催化還原6CR)工藝 和選擇性非催化還原脫硝(SNCR)工藝。SCR和SNCR脫硝工藝的化學(xué)反應(yīng)原理都是 一樣的，都是將脫硝劑(例如尿素或者氨)與煙氣接觸，使脫硝劑與煙氣中的NOx進(jìn) 行選擇性還原反應(yīng)生成氮?dú)?N2)和水蒸氣(H2O)。SNCR工藝一般在鍋爐的爐膛內(nèi)即燃 燒區(qū)(800-1250°C )進(jìn)行選擇性還原反應(yīng)。SCR工藝則是在煙道內(nèi)設(shè)置催化劑床層，在 280-420°C溫度下，在催化劑存在的條件下進(jìn)行催化選擇性還原反應(yīng)。[0004]SNCR和SCR各有利弊，SNCR的優(yōu)點(diǎn)是不需要價(jià)格昂貴的催化劑床，缺點(diǎn)是 脫硝效果較差，脫硝率一般不超過(guò)40%。SCR的缺點(diǎn)則是需要使用價(jià)格昂貴的催化劑 床，而且需要有足夠的空間設(shè)置催化劑床，優(yōu)點(diǎn)則是脫硝效果較SNCR好，脫硝率一般 為60%以下。[0005]因此，如何高效地脫除煙氣中的氮氧化物仍然是一個(gè)亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。 實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有脫硝工藝存在的脫硝效率不高的問(wèn)題，提供一 種能夠高效地脫除煙氣中的氮氧化物的煙氣脫硝設(shè)備。[0007]本實(shí)用新型提供了一種煙氣脫硝設(shè)備，該煙氣脫硝設(shè)備包括煙道以及沿?zé)煔饬?動(dòng)方向依次設(shè)置在該煙道內(nèi)的脫硝劑供給裝置和催化劑床層，其中，該煙氣脫硝設(shè)備還 包括設(shè)置在脫硝劑供給裝置和催化劑床層之間的煙道內(nèi)的擾動(dòng)裝置，所述煙道包括第一 垂直段、第二垂直段和水平段，所述水平段的兩端分別與第一垂直段的上部和第二垂直 段的上部連通，所述脫硝劑供給裝置位于第一垂直段內(nèi)，所述催化劑床層位于第二垂直 段內(nèi)，所述脫硝劑供給裝置到第一垂直段的底部的距離與所述第一垂直段的底部到頂部 的距離的比值為10-25 30。[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備實(shí)現(xiàn)了煙氣選擇性非催化還原反應(yīng)與煙氣選擇 性催化還原反應(yīng)的聯(lián)合，提高了煙氣的脫硝效率。并且，根據(jù)本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè) 備在所述催化劑床層與脫硝劑供給裝置之間設(shè)置擾動(dòng)裝置，所述擾動(dòng)裝置用于對(duì)煙氣進(jìn) 行擾動(dòng)，將煙氣與脫硝劑混合均勻，從而既避免了局部氨濃度過(guò)大導(dǎo)致的局部催化劑床 層失效加速和局部氨逃逸量超標(biāo)的問(wèn)題，同時(shí)也避免了局部氨濃度過(guò)小導(dǎo)致的達(dá)不到設(shè) 計(jì)的脫硝效率的問(wèn)題。


[0009]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備的一種實(shí)施方式；[0010]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備的擾動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0011]圖3為顯示本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備的擾動(dòng)裝置的管狀物的端口朝向的示意 圖。
具體實(shí)施方式
[0012]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地描述。[0013]如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備包括煙道1以及沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依 次設(shè)置在該煙道1內(nèi)的脫硝劑供給裝置2和催化劑床層4，其中，該煙氣脫硝設(shè)備還包括 設(shè)置在脫硝劑供給裝置2和催化劑床層4之間的煙道1內(nèi)的擾動(dòng)裝置3，所述煙道1包括 第一垂直段a、第二垂直段c和水平段b，所述水平段b的兩端分別與第一垂直段a的上 部和第二垂直段c的上部連通，所述脫硝劑供給裝置2位于第一垂直段a內(nèi)，所述催化劑 床層位于第二垂直段c內(nèi)，所述脫硝劑供給裝置2到第一垂直段a的底部的距離與所述第 一垂直段a的底部到頂部的距離的比值為10-25 30。[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備包括煙道1，一方面，所述煙道1用于引導(dǎo)煙氣 按照預(yù)定方向流動(dòng)；另一方面，所述煙道還可以作為對(duì)煙氣進(jìn)行脫硝處理的場(chǎng)所。根據(jù) 本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備，所述煙道1包括第一垂直段a、水平段b和第二垂直段c， 既可以降低煙道的高度，提高煙道的安全性，又便于同時(shí)在煙道內(nèi)安裝脫硝劑供給裝置 2和催化劑床層4，從而實(shí)現(xiàn)煙氣選擇性催化還原反應(yīng)與煙氣選擇性非催化還原反應(yīng)的聯(lián) 用，進(jìn)而提高煙氣脫硝效率。[0015]所述第一垂直段a的高度、水平段b的長(zhǎng)度以及第二垂直段c的高度之間的比值 可以根據(jù)具體的使用場(chǎng)合進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備包括設(shè)置在第一垂直段a內(nèi)的脫硝劑供給裝置 2。所述煙氣脫硝劑供給裝置2用于向煙氣提供脫硝劑，從而使得煙氣內(nèi)的氮氧化物與脫 硝劑進(jìn)行還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)脫硝的目的。根據(jù)本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備，所述煙氣脫硝 劑供給裝置2設(shè)置在第一垂直段a內(nèi)，并且所述煙氣脫硝劑供給裝置2到第一垂直段的底 部的距離A與所述第一垂直段a的頂部到底部的距離B的比值為10-25 30，這樣可以 確保進(jìn)入所述煙道1內(nèi)的煙氣溫度處于800-1300°C內(nèi)，從而可以使通過(guò)脫硝劑供給裝置2 進(jìn)入所述煙道1內(nèi)的脫硝劑與煙氣中的氮氧化物進(jìn)行煙氣選擇性非催化還原反應(yīng)。更優(yōu) 選地，所述脫硝劑供給裝置2到第一垂直段a的底部的距離A與所述第一垂直段a的底部 到頂部的距離的比值為15-23 30。[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備還包括設(shè)置在第二垂直段C內(nèi)的催化劑床層4， 脫硝劑與煙氣一起進(jìn)入所述催化劑床層4，進(jìn)行選擇性催化還原反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)SNCR與 SCR的聯(lián)合，提高了煙氣的脫硝效率。[0018]所述催化劑床層4在第二垂直段C內(nèi)的位置可以根據(jù)第一垂直段a和水平段b的 尺寸進(jìn)行適當(dāng)?shù)剡x擇，只要使得進(jìn)入所述催化劑床層4的煙氣與脫硝劑的混合物的溫度 滿足煙氣的選擇性非催化還原反應(yīng)(即，進(jìn)入所述催化劑床層4的煙氣與脫硝劑的混合物 的溫度處于280-420°C的范圍內(nèi))的要求即可。[0019]本實(shí)用新型中的催化劑床層4中的催化劑可以是各種能夠使氮氧化物NOxRK 為氮?dú)獾拇呋瘎?，?yōu)選為金屬氧化物催化劑。所述金屬氧化物如V205、Fe203> CuO、 Cr2O3> Co3O4> NiO> CeO2> La2O3> Pr6O11 > Nd2O3> Gd2O3> Yb2O3 中的一種或多種，優(yōu)選％05。進(jìn)一步優(yōu)選所述催化劑是分散在TiO2上、以％05為主要活性組分、\^03或 MoO3為助催化劑的釩鈦體系，即％05-W03/Ti02或％05-Mo03/Ti02。優(yōu)選所述催化劑 床層4為將上述％05-W03/Ti02或％05-Mo03/Ti02催化劑固定在不銹鋼板表面或制成蜂 窩陶瓷狀，形成不銹鋼波紋板式和蜂窩陶瓷的結(jié)構(gòu)形式。上述催化劑可以商購(gòu)得到，例 如可以購(gòu)自日本觸媒化成、日立公司、德國(guó)雅佶隆公司以及美國(guó)的Cormetech公司。[0020]相對(duì)于煙氣選擇性非催化還原反應(yīng)而言，煙氣選擇性催化還原反應(yīng)對(duì)于煙氣中 脫硝劑的分布是否均勻更為敏感。脫硝劑在煙氣中的分布不均勻不僅將導(dǎo)致催化劑床層 內(nèi)局部脫硝劑脫硝效率低，還將使得催化劑失效加速和/或局部脫硝劑逃逸量超標(biāo)。因 此，根據(jù)本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備還包括擾動(dòng)裝置3，所述擾動(dòng)裝置3位于所述脫硝劑 供給裝置2和所述催化劑床層4之間，用于對(duì)煙氣進(jìn)行擾動(dòng)，從而在煙氣和脫硝劑進(jìn)入所 述催化劑床層4之前，將煙氣與脫硝劑混合均勻，避免由于脫硝劑在煙氣中分布不均勻 而引起的催化劑失效加速、局部脫硝劑脫硝效率低的問(wèn)題。[0021]盡管各種能夠?qū)崿F(xiàn)擾動(dòng)功能的擾動(dòng)裝置均可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，例如，所 述擾動(dòng)裝置3可以為固定式均流裝置，如均流板。但由于這種固定式均流裝置需要通過(guò) 多次均流才能實(shí)現(xiàn)使脫硝劑與煙氣的均勻混合，從而需要多組均流板，因而需要較大的 空間。本實(shí)用新型的發(fā)明人在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)向煙道到噴射為氣體的擾動(dòng)介質(zhì)可以對(duì) 煙氣產(chǎn)生擾動(dòng)效應(yīng)，提高脫硝劑在煙氣分布的均勻性。[0022]如圖2所示，根據(jù)本實(shí)用新型，所述擾動(dòng)裝置3為管狀物，該管狀物穿過(guò)煙道1 的壁，一端端口位于煙道1中。優(yōu)選情況下，為了更好的獲得擾動(dòng)效果，管狀物位于煙 道1中的端口的朝向Y與煙氣流動(dòng)方向X的夾角α為70-90°角(如圖3所示)。[0023]為了使得脫硝劑在進(jìn)入催化劑床層4之前與煙氣充分混合均勻，所述擾動(dòng)裝置3 位于脫硝劑供給裝置2和催化劑床層4之間的煙道內(nèi)。優(yōu)選情況下，所述管狀物位于煙 道1中的端口與所述催化劑床層4之間的路程為所述催化劑床層4的厚度的5-10倍，其 中，所述管狀物位于煙道1中的端口與所述催化劑床層4之間的路程指在煙氣選擇性催化 還原脫硝反應(yīng)過(guò)程中，煙氣從所述管狀物位于煙道1中的端口行進(jìn)至催化劑床層4的表面 實(shí)際走過(guò)的距離。[0024]所述管狀物可以為一個(gè)或多個(gè)，優(yōu)選為3-10個(gè)。進(jìn)一步優(yōu)選所述多個(gè)管狀物沿 煙道1的徑向或周向分布。[0025]綜合考慮擾動(dòng)效果和對(duì)擾動(dòng)裝置的設(shè)備要求，本實(shí)用新型優(yōu)選所述煙道1的 橫截面積與所述管狀物的位于煙道1中的端口的總面積之比為5000-50000 1。進(jìn) 一步優(yōu)選所述煙道1的橫截面積與所述管狀物的位于煙道1中的端口的總面積之比為 20000-30000 1。[0026]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，該設(shè)備還包括擾動(dòng)介質(zhì)提供裝置(圖1中未示 出)，擾動(dòng)介質(zhì)提供裝置為擾動(dòng)裝置3提供擾動(dòng)介質(zhì)。所述擾動(dòng)介質(zhì)提供裝置可以是各種 能夠提供擾動(dòng)介質(zhì)的裝置，如高壓鋼瓶或泵。所述擾動(dòng)裝置3的一端端口與擾動(dòng)介質(zhì)提 供裝置連通，另一端端口則穿過(guò)所述煙道1的壁而伸入所述煙道1內(nèi)。5[0027]所述擾動(dòng)介質(zhì)可以為不與煙氣和脫硝劑反應(yīng)的惰性介質(zhì)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和成本 核算確定，優(yōu)選是水蒸氣、空氣、氮?dú)夂驮刂芷诒碇械诹阕逶刂械囊环N或多種，從 而不會(huì)因擾動(dòng)而給煙氣引入新的雜質(zhì)，脫硝后的煙氣能夠直接排放。[0028]所述擾動(dòng)介質(zhì)也可以為煙氣或者脫硝劑和煙氣的混合物。所述作為擾動(dòng)介質(zhì)的 煙氣可以是經(jīng)過(guò)脫硝處理或未經(jīng)脫硝處理的煙氣。當(dāng)使用未經(jīng)脫硝處理的煙氣作為擾動(dòng) 介質(zhì)時(shí)，一方面無(wú)需外界供給擾動(dòng)介質(zhì)，另一方面還能夠使未經(jīng)脫硝處理的煙氣在起到 擾動(dòng)作用后也能獲得脫硝效果。而使用脫硝劑和煙氣的混合物時(shí)，特別是使用氨氮摩爾 比符合脫硝反應(yīng)的脫硝劑和煙氣的混合物作為擾動(dòng)介質(zhì)時(shí)，擾動(dòng)介質(zhì)的通入還不會(huì)導(dǎo)致 煙氣和脫硝劑的混合物中脫硝劑濃度的大幅降低。因此優(yōu)選所述擾動(dòng)介質(zhì)為未經(jīng)脫硝 處理的煙氣或者脫硝劑和煙氣的混合物，尤其優(yōu)選所述擾動(dòng)介質(zhì)為脫硝劑和煙氣的混合 物，更為優(yōu)選以氮元素計(jì)，脫硝劑中氮與煙氣中NOx的氮(以NO計(jì))的摩爾比(簡(jiǎn)稱氨 氮摩爾比)為0.5-1.1 1的脫硝劑和煙氣的混合物。[0029]本實(shí)用新型的煙氣選擇性催化還原脫硝設(shè)備使用時(shí)，通過(guò)脫硝劑供給裝置2將 脫硝劑送入煙道1內(nèi)，與煙氣在煙道1中混合并進(jìn)行SNCR脫硝反應(yīng)，得到SNCR脫硝后 的反應(yīng)產(chǎn)物，將擾動(dòng)介質(zhì)由擾動(dòng)介質(zhì)提供裝置提供給擾動(dòng)裝置3，擾動(dòng)裝置3將擾動(dòng)介質(zhì) 注入煙道1，對(duì)該脫硝劑和煙氣的混合物進(jìn)行擾動(dòng)，從而使脫硝劑和煙氣混合均勻后通過(guò) 催化劑床層4，進(jìn)行選擇性催化脫硝。[0030]所述煙氣與所述脫硝劑發(fā)生選擇性非催化還原反應(yīng)的條件包括溫度優(yōu)選為 800-1300°C更優(yōu)選為800-1100°C，以氮元素計(jì)，脫硝劑中氮與煙氣中NOx(以NO計(jì))的 氮的摩爾比(簡(jiǎn)稱氨氮摩爾比)可以為0.5-2 1，優(yōu)選為0.8-1.5 1，在該溫度下接觸 的時(shí)間優(yōu)選為0.1-2秒，更優(yōu)選為0.5-1秒。上述溫度可以通過(guò)選擇所述脫硝劑供給的位 置從而利用該溫度段煙氣本身的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而無(wú)需額外供熱或降溫。上述選擇性非 催化還原的溫度需要嚴(yán)格控制，當(dāng)溫度高于1300°C時(shí)，氨就被氧化為NOx，即發(fā)生下述 反應(yīng)[0031]4ΝΗ3 + 502<=> 4Ν0+6Η20[0032]而當(dāng)溫度低于800°C時(shí)，前述選擇性非催化還原反應(yīng)在無(wú)催化劑存在下不能發(fā)生。[0033]煙氣選擇性催化還原脫硝的條件包括，溫度可以為280-420°C，優(yōu)選為 300-400°C,煙氣的體積空速可以為200-20000小時(shí)、優(yōu)選為1000-10000小時(shí)Λ
權(quán)利要求1.一種煙氣脫硝設(shè)備，該煙氣脫硝設(shè)備包括煙道以及沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次設(shè)置在 該煙道內(nèi)的脫硝劑供給裝置和催化劑床層，其特征在于，該煙氣脫硝設(shè)備還包括設(shè)置在 脫硝劑供給裝置和催化劑床層之間的煙道內(nèi)的擾動(dòng)裝置，所述煙道包括第一垂直段、第 二垂直段和水平段，所述水平段的兩端分別與第一垂直段的上部和第二垂直段的上部連 通，所述脫硝劑供給裝置位于第一垂直段內(nèi)，所述催化劑床層位于第二垂直段內(nèi)，所述 脫硝劑供給裝置到第一垂直段的底部的距離與所述第一垂直段的底部到頂部的距離的比 值為 10-25 30。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述脫硝劑供給裝置到第一垂 直段的底部的距離與所述第一垂直段的底部到頂部的距離的比值為15-23 30。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述擾動(dòng)裝置為管狀物，該管 狀物穿過(guò)煙道的壁，使得一端端口位于所述煙道內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述管狀物位于所述煙道內(nèi)的 端口的朝向與煙氣流動(dòng)方向的角度α為70-90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述管狀物位于煙道中的端口 與所述催化劑床層之間的路程為所述催化劑床層厚度的5-10倍，其中，所述管狀物位于 煙道中的端口與所述催化劑床層之間的路程指在煙氣選擇性催化還原脫硝反應(yīng)過(guò)程中， 煙氣從所述管狀物位于煙道中的端口行進(jìn)至催化劑床層的表面實(shí)際走過(guò)的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任意一項(xiàng)所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述管狀物為多個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)所述管狀物沿?zé)煹赖?徑向或周向分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述煙道的橫截面積與所述管 狀物的位于煙道中的端口的總面積之比為5000-50000 1。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述煙道的橫截面積與所述管 狀物的位于煙道中的端口的總面積之比為20000-30000 1。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括擾動(dòng)介質(zhì) 提供裝置，擾動(dòng)介質(zhì)提供裝置為擾動(dòng)裝置提供擾動(dòng)介質(zhì)。
專利摘要一種煙氣脫硝設(shè)備，該煙氣脫硝設(shè)備包括煙道以及沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次設(shè)置在該煙道內(nèi)的脫硝劑供給裝置和催化劑床層，該煙氣脫硝設(shè)備還包括設(shè)置在脫硝劑供給裝置和催化劑床層之間的煙道內(nèi)的擾動(dòng)裝置，所述煙道包括第一垂直段、第二垂直段和水平段，所述水平段的兩端分別與第一垂直段的上部和第二垂直段的上部連通，所述脫硝劑供給裝置位于第一垂直段內(nèi)，所述催化劑床層位于第二垂直段內(nèi)，所述脫硝劑供給裝置到第一垂直段的底部的距離與所述第一垂直段的底部到頂部的距離的比值為10-25∶30。所述煙氣脫硝設(shè)備將SNCR與SCR聯(lián)用，并設(shè)置了擾動(dòng)裝置，將煙氣與脫硝劑混合均勻，避免了局部催化劑床層失效加速和局部氨逃逸量超標(biāo)。
文檔編號(hào)B01D53/78GK201807298SQ20102025969
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者周國(guó)民, 唐建城, 李振忠, 王松峰, 趙海軍 申請(qǐng)人:中國(guó)神華能源股份有限公司, 北京國(guó)華電力有限責(zé)任公司, 神華國(guó)華國(guó)際電力股份有限公司北京熱電分公司