專利名稱：煙氣脫硝設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
煙氣脫硝設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實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(dǎo)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(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6NCR)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(尿素或者氨)與煙氣接觸，使脫硝劑與煙氣中的NOx進行選 擇性還原反應(yīng)生成氮氣(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行催化選擇性還原反應(yīng)。[0004]SNCR和SCR各自有優(yōu)缺點，SNCR的優(yōu)點是不需要價格昂貴的催化劑床，缺點 是脫硝效果較差，脫硝率一般不超過40%。SCR的缺點則是需要使用價格昂貴的催化劑 床，而且需要有足夠的空間設(shè)置催化劑床，優(yōu)點則是脫硝效果較SNCR好，脫硝率一般 為60%以下。由此可見，煙氣脫硝工藝中的脫硝率有待進一步提高。[0005]而且，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(shè)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(yīng)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。[0006]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(nèi)容[0007]本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有的煙氣脫硝設(shè)備存在的脫硝率較低、省煤器 體積龐大且脫硝效率較低的缺點，提供一種脫硝率高、省煤器體積小且脫硝效率較高的 煙氣脫硝設(shè)備。[0008]為了解決上述問題，本實用新型的發(fā)明人對現(xiàn)有的SNCR用設(shè)備進行了改進， 開發(fā)出了一種能夠?qū)NCR和SCR相結(jié)合的設(shè)備，從而能夠同時實現(xiàn)SNCR和SCR過 程。具體地，本實用新型提供了一種煙氣脫硝設(shè)備，該設(shè)備包括煙道以及設(shè)置在該煙道 內(nèi)的脫硝劑供給裝置和催化劑床層，其中，該設(shè)備還包括脫硝劑補給裝置、省煤器和聲 波吹灰器，沿?zé)煔獾牧鲃臃较?，所述脫硝劑供給裝置、脫硝劑補給裝置、省煤器、聲波 吹灰器和催化劑床層依次設(shè)置在所述煙道內(nèi)；所述聲波吹灰器用于對所述催化劑床層進 行吹掃；所述省煤器包括換熱管和多個換熱片，所述換熱管穿過所述換熱片，并且換熱 管的外壁與換熱片緊密接觸。[0009]根據(jù)本實用新型的煙氣脫硝設(shè)備，通過在催化劑床層的上游設(shè)置脫硝劑補給裝 置，使得本實用新型的煙氣脫硝設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)SNCR脫硝和SCR脫硝，因此，與SNCR 工藝相比提高了脫硝效率，與SCR工藝相比在保證脫硝效率的情況下，降低了催化劑床 層的厚度，降低了成本；而且，通過使用新的省煤器(包括換熱管和多個換熱片，所述 換熱管穿過所述換熱片，并且換熱管的外壁與換熱片緊密接觸)，在保證換熱效率的同 時，減小了省煤器所占的體積；另外，通過在催化劑床層的上游設(shè)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。


[0010]圖1為本實用新型提供的煙氣脫硝設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；[0011]圖2為本實用新型的一種實施方式的煙氣脫硝設(shè)備中省煤器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0012]圖3為本實用新型的一種實施方式的煙氣脫硝設(shè)備中省煤器的換熱片的結(jié)構(gòu)示 意圖；[0013]圖4為本實用新型的另一種實施方式的煙氣脫硝設(shè)備中省煤器的換熱片的結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實施方式
[0014]
以下結(jié)合附圖對本實用新型的煙氣脫硝設(shè)備進行詳細的說明。[0015]如圖1所示，本實用新型提供了一種煙氣脫硝設(shè)備，該設(shè)備包括煙道1以及設(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，該設(shè)備還包括脫硝劑補給裝置 3、省煤器5和聲波吹灰器10，沿?zé)煔獾牧鲃臃较?，所述脫硝劑供給裝置2、脫硝劑補給 裝置3、省煤器5、聲波吹灰器10和催化劑床層4依次設(shè)置在所述煙道1內(nèi)；所述聲波吹 灰器10用于對所述催化劑床層4進行吹掃。[0016]如圖2所示，在本實用新型提高的煙氣脫硝設(shè)備中，所述省煤器5包括換熱管6 和多個換熱片7，所述換熱管6穿過所述換熱片7，并且換熱管6的外壁與換熱片7緊密 接觸。[0017]根據(jù)在本實用新型的一種實施方式，如圖3所示，所述換熱片7具有多個與換熱 管6的形狀相適應(yīng)的空間，且該換熱片7中的多個與換熱管6的形狀相適應(yīng)的空間形成為 平行的多行和多列的陣列，從而所述換熱管6能夠多次往返地依次穿過該換熱片7，所述 換熱管6形成與換熱片7的上述陣列對應(yīng)的陣列。[0018]根據(jù)本實用新型的另一種實施方式，如圖4所示，每個換熱片7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6的形狀相適應(yīng)的 空間，所述換熱管6穿過該空間與換熱片7緊密接觸。[0019]在一種優(yōu)選實施方式中，所述多個換熱片7平行排列，所述換熱管6多次往返地 依次穿過多個平行排列的換熱片7，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7平行排列，所述換熱管6可以為多 個，多個換熱管6依次穿過多個平行排列的換熱片7，形成平行的多行和多列的換熱管陣 列。[0021]根據(jù)本實用新型的煙氣脫硝設(shè)備，所述省煤器5中換熱片7的數(shù)量可以在很大范 圍內(nèi)變動，可以根據(jù)換熱的需要以及尺寸的需要進行調(diào)整，優(yōu)選情況下，多個平行排列 的換熱片7的總厚度可以為單行或單列換熱管長度的10-20%。[0022]更優(yōu)選的情況下，多個平行排列的換熱片7中相鄰的兩個換熱片的距離可以為 1-5厘米，多個平行排列的換熱片7中每個換熱片的厚度可以為0.5-5厘米。[0023]所述換熱片7的大小可以在很大范圍內(nèi)變動，可以根據(jù)換熱的需要即尺寸的需 要進行調(diào)整，優(yōu)選情況下，穿過每個所述換熱片7的換熱管6的總截面積可以占該換熱片 7單面面積的10-50%。[0024]所述換熱管6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6的截面積可以為10-100平方厘米。此外，在所述省煤器5中，所述換 熱管6排列的密度可以在很大范圍內(nèi)變動，優(yōu)選情況下，平行的多行或多列換熱管中相 鄰的兩行或兩列換熱管的距離可以為5-25厘米。[0025]在所述煙氣脫硝設(shè)備中，所述煙道1的橫截面可以為圓形、橢圓形、矩形、正 方形或者各種不規(guī)則形狀，煙道1本身可以是直行的，也可以是彎形的。根據(jù)本實用新 型的一種實施方式，所述煙道1包括第一垂直段a、第二垂直段c和水平段b，該水平段b 的兩端分別與第一垂直段a和第二垂直段c的上部連通。[0026]根據(jù)本實用新型的一種實施方式，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4位于第二垂直段c內(nèi)。所述脫硝劑補給裝置3可以設(shè)置在所述第一垂直 段a、水平段b和第二垂直段c中的至少一處。優(yōu)選情況下，所述脫硝劑補給裝置3位于 第一垂直段a內(nèi)。在這種情況下，所述脫硝劑供給裝置2到第一垂直段a底部的最小距離 A、脫硝劑供給裝置2到脫硝劑補給裝置3的最小距離B和第一垂直段a的頂部到底部的 距離C之間優(yōu)選滿足A B C = 10-25 5-15 30，進一步優(yōu)選滿足A B C =15-23 5-13 30。此時所述脫硝劑供給裝置2供給的脫硝劑進入煙道的非催化還原 脫硝區(qū)域，所述脫硝劑補給裝置3供給的脫硝劑進入所述煙道1的位置對應(yīng)于使用時所述 煙道1的溫度為800°C左右的區(qū)域，有利于脫硝劑為尿素時，尿素分解為氨。通常情況 下，相對于煙道1的第一垂直段a的高度為30米、寬度10米、深度10米時，所述脫硝 劑補給裝置3位于所述第一垂直段a的23- 米的位置，所述脫硝劑供給裝置2位于所述 第一垂直段a的15-23米的位置。[0027]根據(jù)本實用新型提供的煙氣脫硝設(shè)備，盡管各種能夠用來提供脫硝劑的裝置均 可作為所述脫硝劑供給裝置2和所述脫硝劑補給裝置3，但優(yōu)選情況下，所述脫硝劑供給 裝置2和所述脫硝劑補給裝置3各自為管道，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。脫硝劑通過該開口進入煙道內(nèi)。[0028]進一步優(yōu)選情況下，所述管道為多根，例如為3-10根。[0029]更進一步優(yōu)選情況下，所述多根管道沿?zé)煹?的軸向或周向排列。[0030]更進一步優(yōu)選情況下，所述多根管道沿?zé)煹?的軸向排列并沿?zé)煹?的徑向均勻 分布。[0031]進一步優(yōu)選情況下，每根伸入煙道1中的管道上的開口為多個，如2-20個。[0032]更進一步優(yōu)選情況下，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。[0033]為了使所述脫硝劑與煙氣的接觸更加充分，所述開口的方向與煙道1中煙氣流 動的方向相反，從而煙氣與來自所述脫硝劑供給裝置2和脫硝劑補給裝置3的所述脫硝劑 非同向接觸，能夠更好的獲得脫硝效果。[0034]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。[0035]根據(jù)本實用新型的一種實施方式，所述煙道1的橫截面積與所述脫硝劑供給裝 置2的管道的開口的總面積之比為5000-50000 1，優(yōu)選為20000-30000 1。[0036]根據(jù)本實用新型的一種實施方式，所述煙道1的橫截面積與所述脫硝劑補給裝 置3的管道的開口的總面積之比為5000-50000 1，優(yōu)選為20000-30000 1。[0037]根據(jù)本實用新型的另一種實施方式，所述煙氣脫硝設(shè)備還包括脫硝劑源(未示 出)，為脫硝劑供給裝置2和脫硝劑補給裝置3提供脫硝劑。所述脫硝劑源例如可以是 脫硝劑儲罐或泵。所述脫硝劑供給裝置2和脫硝劑補給裝置3的一端端口與脫硝劑源連 通，另一端端口則穿過所述煙道1的壁而伸入所述煙道1內(nèi)。脫硝劑供給裝置2和脫硝 劑補給裝置3可以共用一個脫硝劑源，也可以各自與不同的脫硝劑源連通，由不同的脫 硝劑源提供脫硝劑。所述脫硝劑可以是各種能夠與NOx反應(yīng)從而降低煙氣中NOx含量的 試劑，例如可以是氨或各種在煙氣脫硝條件下能夠產(chǎn)生氨的物質(zhì)，如尿素。上述脫硝劑 優(yōu)選以其水溶液的形式使用，所述溶液的濃度已為本領(lǐng)域技術(shù)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。[0038]根據(jù)本實用新型提供的煙氣脫硝設(shè)備，所述煙道可以由包墻過熱器圍成，所述 包墻過熱器可以由金屬管形成。所述金屬管例如可以是碳鋼管、不銹鋼管、銅管、鈦管 或者各種金屬合金管等。[0039]根據(jù)本實用新型提供的煙氣脫硝設(shè)備，所述催化劑床層4為由催化劑形成的催 化劑床，所述催化劑床層4的厚度沒有特別的限定，優(yōu)選情況下，所述催化劑床層4的厚 度可以為1.5-2米。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(yīng)，使氮 氧化物NOxR化為氮氣的催化劑，優(yōu)選為金屬氧化物催化劑。例如，所述金屬氧化物可 以是 V205、Fe2O3> CuO> Cr2O3> Co304、NiO> CeO2> La2O3> Pr6O11 > Nd2O3> Gd2O3> Yb2O3中的一種或多種，優(yōu)選至少含有％05的金屬氧化物的混合物。進一步優(yōu)選所述催 化劑是分散在TiO2上、以V2O5為主要活性組分、WO3或MoO3為助催化劑的釩鈦體系， 即\^205-\^03/^02或\^205-^/[003/沉02。由于通常煙氣中存在大量的飛灰，從而給催化 劑的應(yīng)用增加了難度，因此，為了防止堵塞、減少壓力損失、增加機械強度，進一步優(yōu) 選將上述金屬氧化物固定在不銹鋼板表面或制成蜂窩陶瓷狀，形成板式催化劑或蜂窩狀 催化劑，且在所述板式催化劑或蜂窩狀催化劑中，以所述催化劑的總重量為基準，所述 金屬氧化物的含量優(yōu)選為1-5重量％。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。[0040]根據(jù)本實用新型提供的煙氣脫硝設(shè)備，所述聲波吹灰器10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夾角為80-90°，所述輻射喇叭的下沿到所述催化 劑床層4的距離優(yōu)選為5-50厘米。在一種實施方式中，所述聲波吹灰器10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10提供壓縮氣體。本實用新型的煙氣脫硝設(shè)備使用時，通過脫硝劑供給裝置2將脫硝劑送入煙道1 內(nèi)，與煙氣在煙道1中接觸并進行煙氣的選擇性非催化還原反應(yīng)，降低煙氣中的氮氧化 物含量，得到SNCR脫硝后的煙氣，并通過脫硝劑補給裝置3向該SNCR脫硝后的煙氣中 補入脫硝劑。然后，使補入了脫硝劑的混合物通過催化劑床層4，進行煙氣的選擇性催化 脫硝即SCR脫硝，得到氮氧化物含量進一步降低的煙氣。并在脫硝過程中，使用聲波吹 灰器10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。[0042]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，脫硝劑中的氮與煙氣中NOx的氮(以NO 計)的摩爾比(簡稱氨氮摩爾比)可以為0.3-1.5 1，優(yōu)選為0.3-1 1，在該條件下接 觸的時間優(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實現(xiàn)，因而無需額外供熱或降溫。上述選擇性 非催化還原的溫度需要嚴格控制，當(dāng)溫度高于1300°C時，氨就被氧化為NOx，即發(fā)生下 述反應(yīng)[0043]4NH3 + 502<=i> 4N0 + 6H20[0044]而當(dāng)溫度低于800°C時，前述選擇性非催化還原反應(yīng)在無催化劑存在下不能發(fā)生。[0045]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―1，優(yōu)選為1000-10000小時、以氮 元素計，脫硝劑中的氮與煙氣中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。
權(quán)利要求1.一種煙氣脫硝設(shè)備，該設(shè)備包括煙道(1)以及設(shè)置在該煙道(1)內(nèi)的脫硝劑供給 裝置( 和催化劑床層G)，其特征在于，該設(shè)備還包括脫硝劑補給裝置(3)、省煤器 (5)和聲波吹灰器(10)，沿?zé)煔獾牧鲃臃较?，所述脫硝劑供給裝置O)、脫硝劑補給裝置 (3)、省煤器(5)、聲波吹灰器(10)和催化劑床層⑷依次設(shè)置在所述煙道⑴內(nèi)；所述 聲波吹灰器(10)用于對所述催化劑床層(4)進行吹掃；所述省煤器(5)包括換熱管(6) 和多個換熱片(7)，所述換熱管(6)穿過所述換熱片(7)，并且換熱管(6)的外壁與換熱 片(7)緊密接觸。
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，所述脫硝劑補給裝置C3)位于 第一垂直段(a)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述脫硝劑供給裝置( 到第 一垂直段(a)底部的最小距離Α、脫硝劑供給裝置(2)到脫硝劑補給裝置(3)的最小距離 B和第一垂直段(a)的頂部到底部的距離C之間滿足A B C = 10-25 5-15 30。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述脫硝劑供 給裝置( 和脫硝劑補給裝置C3)各自為管道，該管道穿過煙道(1)的壁，伸入煙道(1) 中，且伸入煙道(1)中的管道上形成有開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述管道(1)為多個，每個伸 入煙道(1)中的管道上的開口為多個。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述多個管道沿?zé)煹?1)的軸 向或周向排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，每個伸入煙道(1)中的管 道上的多個開口沿所述管道的軸向分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述煙道(1)的橫截面積與所 述脫硝劑供給裝置( 的所述開口的總面積之比為5000-50000 1，所述煙道(1)的橫截 面積與所述脫硝劑補給裝置(3)的所述開口的總面積之比為5000-50000 1。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，每個換熱片(7)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(6)的形狀相 適應(yīng)的空間，所述換熱管(6)穿過該空間與換熱片(7)緊密接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述多個換熱片(7)平 行排列，所述換熱管(6)多次往返地依次穿過多個平行排列換熱片(7)，形成平行的多行 和多列的換熱管陣列。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述多個換熱片(7)平 行排列，所述換熱管(6)為多個，多個換熱管(6)依次穿過多個平行排列的換熱片(7)， 形成平行的多行和多列的換熱管陣列。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述聲波吹灰器(10)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夾角為80-90°，所述輻射喇叭的下 沿到所述催化劑床層的距離為5-50厘米。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述聲波吹灰器(10)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(10)提供壓縮氣體。
專利摘要一種煙氣脫硝設(shè)備，該設(shè)備包括煙道(1)以及設(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，該設(shè)備還包括脫硝劑補給裝置(3)、省煤器(5)和聲波吹灰器(10)，沿?zé)煔獾牧鲃臃较?，所述脫硝劑供給裝置(2)、脫硝劑補給裝置(3)、省煤器(5)、聲波吹灰器(10)和催化劑床層(4)依次設(shè)置在所述煙道(1)內(nèi)；所述聲波吹灰器(10)用于對所述催化劑床層(4)進行吹掃；所述省煤器(5)包括換熱管(6)和多個換熱片(7)，所述換熱管(6)穿過所述換熱片(7)，并且換熱管(6)的外壁與換熱片(7)緊密接觸。采用該煙氣脫硝設(shè)備實現(xiàn)了煙氣的SNCR和SCR聯(lián)合脫硝，從而具有很高的脫硝率。
文檔編號B01D53/90GK201807309SQ20102026009
公開日2011年4月27日 申請日期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(zé)任公司, 神華國華國際電力股份有限公司北京熱電分公司