專利名稱：一種煙氣脫硝設備的制作方法
技術領域：
一種煙氣脫硝設備技術領域[0001 ] 本實用新型涉及一種煙氣脫硝設備。
背景技術[0002]煙氣是熱電廠的主要排放物之一，通過可燃物在燃燒器(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NO1^BNO,這些氮氧化物如果直接排放到大氣中， 會導致腐蝕性很強的酸雨，因此煙氣在排放之前必須經(jīng)過脫氮(即脫硝)處理。[0003]目前運用比較成熟的煙氣脫硝技術之一為選擇性催化還原6CR)工藝，SCR 脫硝工藝的化學反應原理為在催化劑存在的條件下，在煙氣中噴入脫硝劑(尿素或者 氨)，在特定的溫度范圍內與煙氣中的NOx進行選擇性還原反應生成氮氣(N2)和水蒸氣 (H2O)。由于SCR脫硝的溫度為280-420°C，而煙氣的溫度通常為800°C甚至1000°C以 上，為了實現(xiàn)煙氣的降溫，目前通常的做法是在催化劑床層前增設一個省煤器(即換熱 器)，省煤器由多個互相串聯(lián)連接的換熱管形成。為了保證換熱后的煙氣能夠滿足SCR 反應的要求，換熱管的數(shù)目非常龐大，從而省煤器的體積非常龐大。對于包括兩個垂直 段和一個水平段的π型煙道，省煤器通常設置在包墻過熱器的集箱所在的垂直段內，即 包墻過熱器的集箱到所述省煤器的頂部的距離小于所述包墻過熱器的集箱到水平段與垂 直段相鄰的位置的距離，從而限制了催化劑床層的厚度。此外，由于煙氣中存在大量的 灰塵，這些灰塵在經(jīng)過煙道時會沉積在催化劑床層上，從而使脫硝的效率降低。實用新型內容[0004]本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有煙氣脫硝設備存在的脫硝效率低的缺點，提 供一種脫硝效率高的煙氣脫硝設備。[0005]本實用新型提供了一種煙氣脫硝設備，該設備包括由包墻過熱器圍成的煙道， 沿煙氣的流動方向，煙道內依次設置有脫硝劑供給裝置、省煤器和催化劑床層，其中， 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 和第二垂直段的上部連通，省煤器和催化劑床層位于第二垂直段內，包墻過熱器的集箱 位于第二垂直段的底部，第二垂直段和水平段之間設置有擋板所述包墻過熱器的集箱到 所述省煤器的頂部的距離為所述包墻過熱器的集箱到擋板頂部的距離的85-100% ；該設 備還包括聲波吹灰器，所述聲波吹灰器位于所述催化劑床層與所述省煤器之間，用于對 所述催化劑床層進行吹掃。[0006]本實用新型通過使包墻過熱器的集箱到所述省煤器的頂部的距離為所述包墻過 熱器的集箱到擋板頂部的距離的85-100%，在保證省煤器側面不被煙氣直接沖刷的情況 下，能夠使省煤器下方的煙道的空間盡可能大，能夠降低對催化劑床層的厚度的限制， 另一方面，通過在催化劑床層與省煤器之間設置聲波吹灰器，使催化劑床層上沉積的灰 塵能夠穿過催化劑床層的孔隙而被煙氣帶走，從而提高了脫硝的效率。


[0007]圖1為本實用新型提供的煙氣脫硝設備的結構示意圖；[0008]圖2為本實用新型的一種實施方式中的煙氣脫硝設備中省煤器的結構示意圖；[0009]圖3為本實用新型的一種實施方式中的煙氣脫硝設備中省煤器的換熱片的結構 示意圖；[0010]圖4為本實用新型的另一種實施方式中的煙氣脫硝設備中省煤器的換熱片的結 構示意圖。
具體實施方式
[0011]
以下結合附圖對本實用新型進行詳細的說明。[0012]如圖1所示，本實用新型提供的煙氣脫硝設備包括由包墻過熱器9圍成的煙道 1，沿煙氣的流動方向，煙道1內依次設置有脫硝劑供給裝置2、省煤器3和催化劑床層 4，其中，所述煙道1包括第一垂直段5、第二垂直段6和水平段7，所述水平段7的兩端 分別與第一垂直段5和第二垂直段6的上部連通，省煤器3和催化劑床層4位于第二垂直 段6內，包墻過熱器9的集箱10位于第二垂直段6的底部，第二垂直段6和水平段7之 間設置有擋板8，所述包墻過熱器9的集箱10到所述省煤器3的頂部的距離為所述包墻過 熱器9的集箱10到擋板8頂部的距離的85-100%;該設備還包括聲波吹灰器13，所述聲 波吹灰器13位于所述催化劑床層4與所述省煤器3之間，用于對所述催化劑床層4進行 吹掃。[0013]根據(jù)本實用新型提供的煙氣脫硝設備，第二垂直段6和水平段7之間設置的擋板 8的下端優(yōu)選與所述水平段7的底部緊密接觸。所述擋板8可以由不銹鋼、銅或者各種合 金制成。[0014]本實用新型中，所述聲波吹灰器13的種類沒有特別的限制，只要能夠對催化劑 床層4進行吹掃且不損壞催化劑床層4即可，例如，所述聲波吹灰器13可以包括輻射喇 叭，所述輻射喇叭的開口方向與煙氣流動方向的角度α可以為80-90°，所述聲波吹灰 器13與催化劑床層4之間的距離可以在很大范圍內改變，優(yōu)選情況下，所述輻射喇叭的 下沿至所述催化劑床層4的上表面的距離可以為5-50厘米。在本實用新型中，所述煙氣 脫硝設備還包括壓縮氣體提供裝置，該壓縮氣體提供裝置用于為聲波吹灰器7提供壓縮 氣體。[0015]在一種優(yōu)選實施方式中，所述包墻過熱器的集箱10到所述省煤器3的頂部的距 離為所述包墻過熱器的集箱10到擋板8頂部的距離的100%，即省煤器3的頂部與擋板8 的頂部持平，這樣能夠使省煤器3下的體積最大化，以便于使用。[0016]所述省煤器3可以為各種能夠用于換熱的換熱器，為了在保證換熱效率的情況 下進一步縮小省煤器3的體積，優(yōu)選情況下，所述省煤器3包括換熱管11和多個換熱片 12，所述換熱管11穿過所述換熱片12，并且換熱管11的外壁與換熱片12緊密接觸。[0017]所述換熱片的結構可以根據(jù)換熱的需要和換熱管的尺寸改變，例如，如圖3所 示，所述換熱片12上形成有與所述換熱管11的尺寸匹配的空間。[0018]如圖4所示，在另一種實施方式中，每個換熱片12包括多個板體，該板體具有 凹槽且相鄰的兩個板體中的凹槽彼此相對，形成與換熱管11的形狀相適應的空間，所述換熱管U穿過該空間與換熱片12緊密接觸。[0019]如圖2所示，在一種優(yōu)選實施方式中，所述多個換熱片12平行排列，所述換熱 管11多次往返地依次穿過多個平行排列的換熱片12，形成平行的多行和多列的換熱管陣 列。[0020]在另一種優(yōu)選實施方式中，所述多個換熱片12平行排列，所述換熱管11為多 個，多個換熱管11依次穿過多個平行排列的換熱片12，形成平行的多行和多列的換熱管 陣列。[0021]在本實用新型中，所述省煤器3中換熱片12的數(shù)量可以在很大范圍內改變，可 以根據(jù)換熱的需要以及尺寸的需要進行調整，優(yōu)選情況下，多個平行排列的換熱片12的 總厚度可以為單行或單列的換熱管11長度的10-20%，更優(yōu)選的情況下，多個平行排列 的換熱片12中相鄰的兩個換熱片12的距離可以為1-5厘米，多個平行排列的換熱片12 中每個換熱片12的厚度可以為0.5-5厘米。[0022]在本實用新型中，所述換熱片12的大小可以在很大范圍內改變，可以根據(jù)換熱 的需要即尺寸的需要進行調整，優(yōu)選情況下，穿過每個所述換熱片12的換熱管11的總截 面積可以占該換熱片12單面面積的10-50%。所述換熱管11的尺寸沒有特別的限定，可 以選用各種常規(guī)的換熱管尺寸，例如，所述換熱管11的截面積可以為10-100平方厘米。[0023]此外，在所述省煤器3中，所述換熱管11排列的密度可以在很大范圍內改變， 優(yōu)選情況下，平行的多行或多列的換熱管11中相鄰的兩行或兩列換熱管11的距離可以為 5-25厘米。[0024]在本實用新型的一種優(yōu)選實施方式中，所述換熱管11與多個換熱片12形成一體結構。[0025]本實用新型中，脫硝劑供給裝置2的位置可以在很大范圍內選擇，只要能夠對 煙氣提供脫硝劑以實現(xiàn)煙氣的選擇性催化還原脫硝并沿煙氣流向位于省煤器3之前即 可。優(yōu)選情況下，脫硝劑供給裝置2到第一垂直段5的底部的距離A和脫硝劑供給裝置 2和第一垂直段5的頂部到底部的距離B之間滿足A B = 20-28 30，更優(yōu)選A B =23-28 30。[0026]根據(jù)本實用新型，所述脫硝劑供給裝置2可以是各種能夠用于提供脫硝劑的裝 置，優(yōu)選情況下，所述脫硝劑供給裝置2為管道，該管道穿過煙道1的壁，伸入煙道1 中，伸入煙道1中的管道上形成有開口。優(yōu)選情況下，所述管道可以為多個，每根伸入 煙道1中的管道上的開口可以為多個。[0027]在一種優(yōu)選的實施方式中，所述多個管道沿煙道1的軸向排列，更優(yōu)選的情況 下，每根伸入煙道1中的管道上的多個開口沿所述管道的軸向分布。為了使脫硝劑與煙 氣更好的接觸，所述開口的方向優(yōu)選與煙道1中煙氣流動的方向相反。[0028]本實用新型中，所述開口的方向與煙道1中煙氣流動的方向相反并非絕對相 反，包括所述開口的方向朝下、朝向水平或者向下傾斜1-15°的情況。[0029]根據(jù)本實用新型的一種實施方式，所述煙道的橫截面積與所述脫硝劑供給裝置 的管道的開口的總面積之比為5000-50000 1，優(yōu)選為20000-30000 1。[0030]所述脫硝劑供給裝置2中，所述管道的另一端與脫硝劑源連通。所述脫硝劑源 可以是脫硝劑儲罐，所述脫硝劑可以是各種能夠與NOx反應從而降低煙氣中NOx含量的試劑，例如可以是氨。所述脫硝劑優(yōu)選以其水溶液的形式使用，所述溶液的濃度已為本 領域技術人員所公知，可以為脫硝劑所能達到的各種濃度。為了降低脫硝劑的用量，優(yōu) 選所述脫硝劑以其飽和溶液的形式使用。[0031]所述催化劑可以是各種能夠催化脫硝劑與氮氧化物NOx反應，使氮氧化物NOx 轉化為氮氣的催化劑，優(yōu)選為金屬氧化物催化劑。所述金屬氧化物如V205、Fe2O3^ CuO> Cr2O3> Co304、NiO> CeO2> La2O3> Pr6O11 > Nd2O3> Gd2O3> Yb2O3 中的一種或多種，優(yōu)選％05。進一步優(yōu)選所述催化劑是分散在TiO2上、以％05為主要活性組分、 WO3或MoO3為助催化劑的釩鈦體系，即\^205-W03/Ti02或\^205-Mo03/Ti02。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構形式。上述催化劑可以商購得到， 例如可以購自日本觸媒化成、日立公司、德國雅佶隆公司以及美國的Cormetech公司。所 述催化劑以催化劑床層4的形式存在，所述催化劑床層4的厚度可以在很大范圍內改變， 優(yōu)選為1.5-2米。[0032]本實用新型中，所述煙道1由包墻過熱器9圍成，包墻過熱器9中可以通入熱交 換介質，從而能夠充分利用煙氣中的熱。優(yōu)選情況下，所述包墻過熱器9例如可以是碳 鋼管、不銹鋼管、銅管、鈦管或者各種金屬合金管等。[0033]本實用新型所提供的煙氣脫硝設備的使用方法包括，通過脫硝劑供給裝置2將 脫硝劑送入煙道1中，與煙道1中的煙氣混合，之后與省煤器3中的換熱介質進行換熱至 適合煙氣選擇性催化還原的溫度后，與催化劑床層4接觸，從而進行煙氣選擇性催化還 原。并在脫硝過程中，使用聲波吹灰器13對催化劑床層4進行吹掃，以除去催化劑床層 4表面的積灰。[0034]所述煙氣選擇性催化還原脫硝的條件包括，所述氮的氧化物還原為氮氣的條件 包括溫度可以為觀0-4201，優(yōu)選為300-400°C，煙氣的流速可以為4_12米/秒，優(yōu)選為 5-8米/秒，以氮元素計，脫硝劑中氮與煙氣中NOx的氮(以NO計)的摩爾比(簡稱氨 氮摩爾比)可以為0.5-1.1 1，優(yōu)選為0.7-1 1。[0035]本實用新型通過使包墻過熱器9的集箱10到所述省煤器3的頂部的距離為所述 包墻過熱器9的集箱10到擋板8頂部的距離的85-100%，在保證省煤器3側面不被煙氣 直接沖刷的情況下，能夠使省煤器3下方的空間盡可能大，能夠降低對催化劑床層4的厚 度的限制，另一方面，通過在催化劑床層4與省煤器3之間設置聲波吹灰器，使催化劑床 層4上沉積的灰塵能夠穿過催化劑床層4的孔隙而被煙氣帶走，從而提高了脫硝的效率。
權利要求1.一種煙氣脫硝設備，該設備包括由包墻過熱器(9)圍成的煙道(1)，沿煙氣的流動 方向，煙道(1)內依次設置有脫硝劑供給裝置O)、省煤器C3)和催化劑床層G)，其特 征在于，所述煙道(1)包括第一垂直段(5)、第二垂直段(6)和水平段(7)，所述水平段 (7)的兩端分別與第一垂直段( 和第二垂直段(6)的上部連通，省煤器( 和催化劑床 層(4)位于第二垂直段(6)內，包墻過熱器(9)的集箱(10)位于第二垂直段(6)的底部， 第二垂直段(6)和水平段(7)之間設置有擋板(8)，所述包墻過熱器(9)的集箱(10)到 所述省煤器(3)的頂部的距離為所述包墻過熱器(9)的集箱(10)到擋板(8)頂部的距離 的85-100%;該設備還包括聲波吹灰器(13)，所述聲波吹灰器(13)位于所述催化劑床層 (4)與所述省煤器(3)之間，用于對所述催化劑床層(4)進行吹掃。
2.根據(jù)權利要求1所述的煙氣脫硝設備，其特征在于，所述省煤器C3)包括換熱管 (11)和多個換熱片(12)，所述換熱管(11)穿過所述換熱片(12)，并且換熱管(11)的外 壁與換熱片(12)緊密接觸。
3.根據(jù)權利要求2所述的煙氣脫硝設備，其特征在于，每個換熱片(1 包括多個板 體，該板體具有凹槽且相鄰的兩個板體中的凹槽彼此相對，形成與換熱管(11)的形狀相 適應的空間，所述換熱管(11)穿過該空間與換熱片(12)緊密接觸。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的煙氣脫硝設備，其特征在于，所述多個換熱片(12)平 行排列，所述換熱管(11)多次往返地依次穿過多個平行排列的換熱片(12)，形成平行的 多行和多列的換熱管陣列。
5.根據(jù)權利要求4所述的煙氣脫硝設備，其特征在于，平行的多行或多列換熱管 (11)中相鄰的兩行或兩列換熱管(11)的距離為5-25厘米。
6.根據(jù)權利要求2或3所述的煙氣脫硝設備，其特征在于，所述多個換熱片(12)平行 排列，所述換熱管(11)為多個，多個換熱管(11)依次穿過多個平行排列的換熱片(12)， 形成平行的多行和多列的換熱管陣列。
7.根據(jù)權利要求6所述的煙氣脫硝設備，其特征在于，平行的多行或多列換熱管(11)中相鄰的兩行或兩列換熱管(11)的距離為5-25厘米。
8.根據(jù)權利要求2或3所述的煙氣脫硝設備，其特征在于，多個平行排列的換熱片(12)的總厚度為單行或單列換熱管(11)長度的10-20%。
9.根據(jù)權利要求8所述的煙氣脫硝設備，其特征在于，多個平行排列的換熱片(12) 中相鄰的兩個換熱片(12)的距離為1-5厘米，多個平行排列的換熱片(12)中每個換熱片 (12)的厚度為0.5-5厘米。
10.根據(jù)權利要求2或3所述的煙氣脫硝設備，其特征在于，穿過每個所述換熱片 (12)的換熱管(11)的總截面積占該換熱片(12)單面面積的10-50%。
11.根據(jù)權利要求10所述的煙氣脫硝設備，其特征在于，每個換熱管(11)的截面積 為10-100平方厘米。
12.根據(jù)權利要求1所述的煙氣脫硝設備，其特征在于，脫硝劑供給裝置( 到第一 垂直段(5)的底部的距離A和第一垂直段(5)的頂部到底部的距離B之間滿足A B = 20-28 30。
13.根據(jù)權利要求1所述的煙氣脫硝設備，其特征在于，所述聲波吹灰器(1 包括輻 射喇叭，所述輻射喇叭的開口方向與煙氣流動方向的角度α為80-90°，所述輻射喇叭2的下沿至所述催化劑床層的上表面的距離為5-50厘米。
14.根據(jù)權利要求1所述的煙氣脫硝設備，其特征在于，該設備還包括壓縮氣體提供 裝置，該壓縮氣體提供裝置為聲波吹灰器(1 提供壓縮氣體。
專利摘要本實用新型提供了一種煙氣脫硝設備，該設備通過使包墻過熱器的集箱到所述省煤器的頂部的距離為所述包墻過熱器的集箱到擋板頂部的距離的85-100％，在保證省煤器側面不被煙氣直接沖刷的情況下，能夠使省煤器下方的煙道的空間盡可能大，能夠降低對催化劑床層的厚度的限制，另一方面，通過在催化劑床層與省煤器之間設置聲波吹灰器，使催化劑床層上沉積的灰塵能夠穿過催化劑床層的孔隙而被煙氣帶走，從而提高了脫硝的效率。
文檔編號B01D53/56GK201807302SQ201020259788
公開日2011年4月27日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權日2010年5月21日
發(fā)明者周國民, 唐建城, 李振忠, 王松峰, 趙海軍 申請人:中國神華能源股份有限公司, 北京國華電力有限責任公司, 神華國華國際電力股份有限公司北京熱電分公司