本實(shí)用新型屬于煙氣脫硝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)內(nèi)外的煙氣脫硝技術(shù)中SCR脫硝技術(shù)由于技術(shù)成熟而被廣泛應(yīng)用。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，對(duì)煙氣脫硝效率的要求也越來越苛刻。提高SCR脫硝效率的方法中除了對(duì)催化劑本身的優(yōu)化之外，另一關(guān)鍵因素是氨氣和煙氣的混合與反應(yīng)。目前，SCR脫硝系統(tǒng)需要根據(jù)煙氣NO_x濃度、流速分布來調(diào)整噴氨格柵各區(qū)域的噴氨量保證所需的脫硝率。然而，由于脫硝煙氣量大、流場(chǎng)復(fù)雜多變、NO_x濃度波動(dòng)頻繁，各區(qū)域所需噴氨量調(diào)節(jié)很難一步精準(zhǔn)到位，導(dǎo)致NH₃和NO_x到達(dá)催化劑層時(shí)仍存在濃度偏差，使脫硝反應(yīng)不充分。

中國(guó)專利CN205627632U公開了一種基于分區(qū)混合調(diào)節(jié)的高性能SCR超低排放控制系統(tǒng)，包括SCR入口煙道、若干入口煙道隔板、若干出口煙道隔板、SCR出口煙道、DCS控制系統(tǒng)、氨氣輸入管道及SCR反應(yīng)器，各入口煙道隔板將SCR入口煙道的出口分為若干入口煙氣通道，各出口煙道隔板將SCR出口煙道的入口分為若干出口煙氣通道，其中，各入口煙氣通道內(nèi)均設(shè)有噴氨格柵，一個(gè)入口煙氣通道對(duì)應(yīng)一個(gè)出口煙氣通道。

中國(guó)專利CN106178949A公開了一種分級(jí)混合高效SCR脫硝裝置，該實(shí)用新型在SCR第一層催化劑與第二層催化劑之間安裝第二級(jí)混合器，配合噴氨格柵上方的第一級(jí)混合器形成分級(jí)混合。在保證第一層催化劑入口氨氮比均勻性的同時(shí)，提高第二層催化劑入口氨氮比的均勻性。

上述專利都通過分區(qū)混合的措施優(yōu)化流場(chǎng)分布，從而有效提高了煙道中氨氣與氮氧化物的均勻混合程度。然而，對(duì)于上述第一件專利來說，各分區(qū)間氮氧化物及氨濃度有較大差異時(shí)，雖然可以做到各分區(qū)內(nèi)的氨氮摩爾比分布均勻，氨量也可以按照各分區(qū)內(nèi)實(shí)際所需量噴入，但是相應(yīng)的催化劑裝載量已固定，當(dāng)分區(qū)NO_x濃度超過脫硝催化劑的NO_x負(fù)荷時(shí)，仍然會(huì)影響系統(tǒng)脫硝效率；而對(duì)于第二件專利來說，只單獨(dú)加裝第二層混合器而不對(duì)噴氨區(qū)本身進(jìn)行有效控制，那么煙氣到達(dá)催化劑層時(shí)NH₃和NO_x仍存在濃度偏差，使脫硝反應(yīng)不充分，而且存在煙氣通過第二層混合器后本身已較均勻的流場(chǎng)又重新被打破的可能。

可以看出由于脫硝煙氣量大、流場(chǎng)復(fù)雜多變、NO_x濃度波動(dòng)頻繁，通過上游一次調(diào)節(jié)噴氨量，在下游通過提高流場(chǎng)混合程度的方式提高系統(tǒng)脫硝效率仍存在需要改進(jìn)的地方。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)，以增強(qiáng)煙氣脫硝中煙氣和氨的混合反應(yīng)效果，提高脫硝效率，降低氨逃逸量。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)，包括第一噴氨格柵、催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)、第二噴氨格柵和催化劑主反應(yīng)區(qū)，所述第一噴氨格柵、催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)、第二噴氨格柵和催化劑主反應(yīng)區(qū)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次設(shè)置在煙道內(nèi)，所述第一噴氨格柵與入口煙道連接，所述催化劑主反應(yīng)區(qū)與出口煙道連接。

優(yōu)選地，所述催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)的催化劑裝填量和所述催化劑主反應(yīng)區(qū)的催化劑裝填量之和為定值，且所述催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)的催化劑裝填量不大于所述催化劑主反應(yīng)區(qū)的催化劑裝填量。

優(yōu)選地，所述第一噴氨格柵的噴氨量和所述第二噴氨格柵的噴氨量之和為定值，且所述第一噴氨格柵的噴氨量不大于所述第二噴氨格柵的噴氨量。

優(yōu)選地，所述煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)，還包括導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板設(shè)置在所述煙道的拐角處。

優(yōu)選地，所述煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)，還包括整流格柵，所述整流格柵設(shè)置在所述催化劑主反應(yīng)區(qū)的入口段。

優(yōu)選地，所述煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)，還包括靜態(tài)混合器，所述靜態(tài)混合器設(shè)置在所述第二噴氨格柵與所述整流格柵之間。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)中，在保持催化劑含量和氨含量一定的情況下，NH₃與NO_x反應(yīng)采用分區(qū)反應(yīng)，通過將催化劑分開布置在催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)和催化劑主反應(yīng)區(qū)，且相應(yīng)搭配第一噴氨格柵和第二噴氨格柵，這樣一方面增加了煙道內(nèi)NH₃和NO_x的還原反應(yīng)場(chǎng)所，使得噴氨格柵區(qū)的噴氨量調(diào)節(jié)能夠快速、高效地一步精準(zhǔn)到位，從而提高了脫硝效率；另一方面可以靈活調(diào)節(jié)催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)和催化劑主反應(yīng)區(qū)的噴氨量和催化劑布置，減少因脫硝反應(yīng)不充分、流場(chǎng)分布不均引起的氨逃逸量，同時(shí)提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

本實(shí)用新型中催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)和催化劑主反應(yīng)區(qū)的催化劑裝填量為定值，且所述催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)的催化劑裝填量不大于所述催化劑主反應(yīng)區(qū)的催化劑裝填量，相比傳統(tǒng)設(shè)置單一催化劑反應(yīng)區(qū)而言，本實(shí)用新型催化劑總用量保持不變，僅將傳統(tǒng)單一催化劑反應(yīng)區(qū)分成兩個(gè)反應(yīng)區(qū)，即本實(shí)用新型的催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)和催化劑主反應(yīng)區(qū)，并將這兩個(gè)反應(yīng)區(qū)布置在煙道的不同位置，通過調(diào)節(jié)和控制兩個(gè)反應(yīng)區(qū)的催化劑用量，實(shí)現(xiàn)在成本不變的情況下，提高催化劑利用效率，提高脫硝反應(yīng)效率。而且，本實(shí)用新型中第一噴氨格柵的噴氨量和所述第二噴氨格柵的噴氨量之和為定值，且所述第一噴氨格柵的噴氨量不大于所述第二噴氨格柵的噴氨量，相比傳統(tǒng)設(shè)置單一噴氨格柵而言，本實(shí)用新型噴氨總量保持不變，結(jié)合催化劑反應(yīng)區(qū)的分區(qū)布置，相應(yīng)地增加了噴氨格柵量，設(shè)置為第一噴氨格柵和第二噴氨格柵，并分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)和催化劑主反應(yīng)區(qū)的上游煙道內(nèi)，通過調(diào)節(jié)第一噴氨格柵和第二噴氨格柵的噴氨量，實(shí)現(xiàn)在噴氨總量不變的條件下，提高脫硝反應(yīng)效率，減少氨逃逸，從而提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

本實(shí)用新型從SCR脫硝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)出發(fā)，在不改變反應(yīng)條件的情況下，特別是不改變催化劑總量及噴氨總量的情況下，相比傳統(tǒng)無分區(qū)SCR脫硝反應(yīng)系統(tǒng)，可以使SCR系統(tǒng)的脫硝效率提高5%以上，同時(shí)降低允許的氨逃逸量，使氨逃逸量低于2mg/m³。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步地詳細(xì)說明。

圖1：傳統(tǒng)第一種煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本實(shí)用新型第一種煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：傳統(tǒng)第二種煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4：本實(shí)用新型第二種煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-噴氨格柵，101--第一噴氨格柵1，102-第二噴氨格柵，2-導(dǎo)流板，3-靜態(tài)混合器，4-整流格柵，5-催化劑層，501-催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)，502-催化劑主反應(yīng)區(qū)，6-入口煙道，7-出口煙道。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步清楚闡述本實(shí)用新型的內(nèi)容，但本實(shí)用新型的保護(hù)內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本實(shí)用新型更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本實(shí)用新型可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。

實(shí)施例1

基準(zhǔn)條件：采用蜂窩催化劑，待處理的煙氣中NO_x濃度550mg/m³，O₂含量3.5%，反應(yīng)溫度370°C，氨氮比為0.85。

參閱圖1，傳統(tǒng)煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)，包括噴氨格柵1、導(dǎo)流板2、靜態(tài)混合器3、整流格柵4和催化劑層5，所述噴氨格柵和催化劑層沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次設(shè)置在煙道內(nèi)，所述噴氨格柵與入口煙道6連接，所述催化劑層與出口煙道7連接，所述導(dǎo)流板設(shè)置在煙道的拐角處，所述整流格柵設(shè)置在所述催化劑層的入口段，所述靜態(tài)混合器設(shè)置在所述噴氨格柵與所述整流格柵之間。

入口煙道和出口煙道均為垂直煙道；噴氨格柵和靜態(tài)混合器布置在煙道中部的水平段；整流格柵和催化劑層均布置在煙道出口的垂直段。

測(cè)試系統(tǒng)的脫硝率為83.5%，氨逃逸量為2.4mg/m³。

參閱圖2，本實(shí)用新型一種煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)，包括第一噴氨格柵101、催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)501、第二噴氨格柵102和催化劑主反應(yīng)區(qū)502，所述第一噴氨格柵、催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)、第二噴氨格柵和催化劑主反應(yīng)區(qū)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次設(shè)置在煙道內(nèi)，所述第一噴氨格柵與入口煙道連接，所述催化劑主反應(yīng)區(qū)與出口煙道連接。

本實(shí)施例一種煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)還包括導(dǎo)流板2、整流格柵4和靜態(tài)混合器3，所述導(dǎo)流板設(shè)置在煙道的拐角處，所述整流格柵設(shè)置在所述催化劑主反應(yīng)區(qū)的入口段，所述靜態(tài)混合器設(shè)置在所述第一噴氨格柵與所述整流格柵之間。

本實(shí)施例中，入口煙道和出口煙道均為垂直煙道；第一噴氨格柵和催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)布置在煙道入口的垂直段；第二噴氨格柵和靜態(tài)混合器布置在煙道中部的水平段；整流格柵和催化劑主反應(yīng)區(qū)均布置在煙道出口的垂直段。

導(dǎo)流板的形狀為圓弧形，并行排列呈一條直線。靜態(tài)混合器的數(shù)量為1個(gè)，設(shè)置在第二噴氨格柵之后且催化劑主反應(yīng)區(qū)之前；當(dāng)存在整流格柵時(shí)，設(shè)置在第二噴氨格柵與所述整流格柵之間。通過導(dǎo)流板、整流格柵和靜態(tài)混合器的配合進(jìn)一步提高煙氣流場(chǎng)的均勻分布。

催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)設(shè)置預(yù)催化劑層，催化劑主反應(yīng)區(qū)設(shè)置主催化劑層。預(yù)催化劑層中裝填的蜂窩催化劑，主催化劑層中裝填蜂窩催化劑，預(yù)催化劑層和主催化劑層中的催化劑裝填量之和等于基準(zhǔn)條件下的催化劑總裝填量。待處理的煙氣參數(shù)與基準(zhǔn)條件相同。所述的催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)的催化劑裝填量占基準(zhǔn)條件下的催化劑總裝填量的10~30wt%，剩余催化劑裝填在所述催化劑主反應(yīng)區(qū)。第一噴氨格柵噴氨量和第二噴氨格柵噴氨量之和等于基準(zhǔn)條件下的噴氨總量，所述的第一噴氨格柵的噴氨量占基準(zhǔn)條件下的噴氨總量的10~30wt%，剩余氨氣由第二噴氨格柵噴入煙道。

通過上述第一噴氨格柵、催化劑預(yù)反應(yīng)、第二噴氨格柵和催化劑主反應(yīng)區(qū)的有效搭配，增加了煙道內(nèi)NH₃和NO_x的還原反應(yīng)場(chǎng)所，并能夠根據(jù)實(shí)際需要能夠更加靈活地調(diào)節(jié)預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)的噴氨量和催化劑布置，提高系統(tǒng)脫硝效率，減少氨逃逸。

測(cè)試本實(shí)用新型系統(tǒng)的脫硝效率達(dá)到89.6%，氨逃逸量為1.9mg/m³。

實(shí)施例2

基準(zhǔn)條件同實(shí)施例1。

參閱圖2，本實(shí)施例所描述的煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)與實(shí)施例2不同的是：

所述的第一噴氨格柵的噴氨量占基準(zhǔn)條件下的噴氨總量的30~50wt%，剩余氨氣由第二噴氨格柵噴入煙道。

測(cè)試本實(shí)用新型系統(tǒng)的脫硝效率達(dá)到90.8%，氨逃逸量為1.8mg/m³。

實(shí)施例3

基準(zhǔn)條件同實(shí)施例1。

參閱圖2，本實(shí)施例所描述的煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)與實(shí)施例2不同的是：

所述的催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)的催化劑裝填量占基準(zhǔn)條件下的催化劑總裝填量的10~30wt%，剩余催化劑裝填在所述催化劑主反應(yīng)區(qū)。

測(cè)得系統(tǒng)的脫硝效率達(dá)到91.6%，氨逃逸量為1.7mg/m³。

實(shí)施例4

基準(zhǔn)條件：采用板式催化劑，待處理的煙氣中NO_x濃度480mg/m³，O₂含量3.1%，反應(yīng)溫度350°C，氨氮比為0.81。

參閱圖3，傳統(tǒng)煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)，與實(shí)施例1描述的傳統(tǒng)煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)不同的是：

入口煙道為水平煙道。

測(cè)試系統(tǒng)的脫硝率為80.1%，氨逃逸量為2.3mg/m³。

參閱圖4，一種煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)，與實(shí)施例1描述不同的是：

入口煙道為水平煙道。

測(cè)試本實(shí)施例系統(tǒng)的脫硝效率達(dá)到86.5%，氨逃逸量為1.9mg/m³。

實(shí)施例5

基準(zhǔn)條件同實(shí)施例4。

參閱圖4，本實(shí)施例所描述的煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)與實(shí)施例4不同的是：

所述的第一噴氨格柵的噴氨量占基準(zhǔn)條件下的噴氨總量的30~50wt%，剩余氨氣由第二噴氨格柵噴入煙道。

測(cè)試本實(shí)施例系統(tǒng)的脫硝效率達(dá)到88.7%，氨逃逸量為1.7mg/m³。

實(shí)施例6

基準(zhǔn)條件同實(shí)施例4。

參閱圖4，本實(shí)施例所描述的煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)與實(shí)施例4不同的是：

所述的第一噴氨格柵的噴氨量占基準(zhǔn)條件下的噴氨總量的30~50wt%，剩余氨氣由第二噴氨格柵噴入煙道。

測(cè)試本實(shí)施例系統(tǒng)的脫硝效率達(dá)到89.3%，氨逃逸量為1.5mg/m³。

本實(shí)用新型煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)中入口煙道的上游與鍋爐連接。對(duì)于實(shí)施例4~6所描述的煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)，由鍋爐出來的煙氣由水平方向的入口煙道進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，同時(shí)第一噴氨格柵和催化劑預(yù)反應(yīng)區(qū)設(shè)置在煙道入口的垂直段，能夠有效避免煙氣所帶灰塵在噴嘴及催化劑層上的沉積，減少噴氨格柵的磨損以及催化劑層的堵塞和磨損，降低催化劑的維修及更換成本。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。