CN102688629B - 一种scr脱硝除尘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SCR脱硝除尘装置，涉及一种除尘装置，包括连通至脱硝反应器前的反应器入口烟道，所述反应器入口烟道内脱硝还原剂注射烟气流程上游由水平向上竖直弯折的90°弯头处设有除尘导流装置，所述除尘导流装置包括平滑弯曲连通所述90°弯头的水平段和竖直段的导流机构，以及除尘机构，所述90°弯头位于所述除尘导流装置下方设有灰斗及其排灰口。本发明能够以尽量小的压损，以及设备改造成本、运行成本实现效益最大化的除尘效果，尤其是对最易堵塞催化剂的大颗粒飞灰的有效处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种除尘装置，尤其涉及用于SCR脱硝装置中的除尘装置。
背景技术
选择性催化还原烟气脱硝工艺（Selective Catalytic Reduction of NOx，简称SCR脱硝工艺）,是目前较常采用的烟气脱硝技术之一，其工艺原理是向280℃～420℃的温度窗口范围内的锅炉烟气喷入脱硝还原剂，在催化剂的作用下，将烟气中的NO x 还原成无害的N2和H2O，达到脱除NO x 的目的。
常规的SCR脱硝工艺，如附图1所示，来自锅炉省煤器1的烟气2，经过脱硝反应器4入口烟道挡板63，与还原剂注射装置33喷入的还原剂氨混合，在还原剂混合器34混合均匀后，进入脱硝反应器4。在脱硝反应器内部，烟气－氨混合物通过入口罩42，从上向下流经催化剂44，烟气中的NO x 与氨在催化剂44的作用下发生脱硝还原反应，脱除NO x 后的烟气从出口罩45流经反应器出口烟道61和出口烟道挡板65，流入空预器7经过换热降温后再流入除尘器9的入口烟道8进入除尘器9，烟气在除尘器9内除尘、再通过脱硫系统、烟囱排入大气。SCR脱硝旁路时，反应器入口烟道挡板63和出口烟道挡板65关闭，旁路烟道62的旁路挡板64开启，锅炉烟气从旁路烟道62流经空预器7、除尘器9而排入大气。
对于常规SCR脱硝工艺，由于烟气中的飞灰浓度较大，如果吹灰不及时或系统烟气流场设计不当，容易在脱硝反应器4催化剂44表面积灰、特别是大颗粒的飞灰易堵塞催化剂内部空隙、增大催化剂孔的烟气流速，加剧催化剂磨损速率，最终损害催化剂。
目前，常规SCR脱硝工艺已基本取消旁路挡板64，也会增加脱硝催化剂积灰、堵塞而导致停炉的潜在风险。
中国专利文献：ZL 200710092757.8公开了一种前置旋风预除尘SCR烟气脱硝工艺，如附图2所示，锅炉10的烟气经过高温旋风分离器6分离烟气中的飞灰后，通过烟气均流器7，与喷氨格栅喷入的氨混合、由静态混合器2混合均匀后从烟气接入管8进入反应器3，在反应器3完成脱硝后从烟气输出管9进入空气预热器4、静电除尘器5排入大气。
该专利中，在锅炉10 和反应器3之间加装高温旋风分离器6，能脱除部分烟气中的飞灰、减轻烟气对脱硝催化剂的磨损，但是高温旋风分离器6要达到分离烟气中飞灰目的需要较大的压力损失，其压力损失高达数百帕，对于仅600～900Pa压损的整个脱硝装置，其增加的压损，脱硝装置显然是不能接收的，否则将增大锅炉引风机压头选型，从而增大引风机运行电耗和运行成本。
此外，在锅炉10和脱硝反应器3之间加装高温旋风分离器，高温旋风分离器本身结构相对复杂、其投资成本也相对较高。
发明内容
本发明的目的在于：提出一种SCR脱硝除尘装置，能够以尽量小的压损，以及设备改造成本、运行成本实现效益最大化的除尘效果，尤其是对最易堵塞催化剂的大颗粒飞灰的有效处理。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种SCR脱硝除尘装置，包括连通至脱硝反应器前的反应器入口烟道，所述反应器入口烟道内脱硝还原剂注射烟气流程上游由水平向上竖直弯折的90°弯头处设有除尘导流装置，所述除尘导流装置包括平滑弯曲连通所述90°弯头的水平段和竖直段的导流机构，以及除尘机构，所述90°弯头位于所述除尘导流装置下方设有灰斗及其排灰口。
作为优选方式，所述除尘导流装置的导流机构为一组导流板，所述除尘机构为设置于导流板上的一组挡灰板。
作为优选方式，所述挡灰板固定于导流板的竖直段，且与竖直方向的夹角为15°～90°。
作为优选方式，所述脱硝反应器后依次连通有反应器出口烟道、除尘器入口烟道和除尘器输灰仓泵管道，所述灰斗的排灰口通过设有阀门的排灰管连通至所述反应器出口烟道或除尘器入口烟道或除尘器输灰仓泵管道。
作为进一步优选方式，所述反应器入口烟道内脱硝还原剂注射烟气流程下游的90°弯头处设有第二导流板。
作为进一步优选方式，所述脱硝反应器入口设有入口导流板。作为优选方式，所述脱硝反应器入口在入口导流板后脱硝反应器前还设有均匀格栅结构的整流器。
作为进一步优选方式，所述反应器入口烟道内设有还原剂注射装置，所述还原剂注射装置采用大开孔的注射管，大开孔孔径DN15～80mm。作为优选方式，所述还原剂注射装置后设有还原剂混合器，所述还原剂混合器采用静力混合器。
工作过程为：来自锅炉省煤器出口的烟气，在设有除尘导流装置的90°弯头处转向上行，通过除尘导流装置的导流机构的导流作用，与除尘导流装置的除尘机构接触发生高速碰撞，烟气中的飞灰尤其是大颗粒爆米花状的飞灰受机械碰撞跌落到灰斗中，灰斗中的飞灰以连续或断续方式排出。通过除尘导流装置后的烟气与还原剂注射装置喷入的还原剂氨混合，在还原剂混合器混合均匀后，再依次经过第二导流板、入口导流板和整流器的导流、梳理后，进入脱硝反应器。在脱硝反应器内部发生脱硝还原反应，脱除NO x 后的烟气流经反应器出口烟道，再流入除尘器入口烟道进入除尘器，烟气在除尘器内除尘、再通过脱硫系统、烟囱排入大气，除尘器脱除的烟尘通过除尘器输灰仓泵、管道送往灰库。
本发明的有益效果：可提高脱硝效率、防止催化剂积灰、减少催化剂堵塞而停机的风险和延长催化剂使用寿命：
A、在脱硝还原剂注射烟气流程上游90°弯头处设置除尘导流装置，来自锅炉省煤器出口的烟气在此转向上行，通过除尘导流装置的导流机构的导流作用，与除尘导流装置的除尘机构接触发生高速碰撞，烟气中的飞灰尤其是大颗粒爆米花状的飞灰受机械碰撞跌落到灰斗中，灰斗中的飞灰以连续或断续方式排出，以减少脱硝前烟气中的飞灰浓度，进一步减少了飞灰在反应器催化剂层的沉积，达到有效防止脱硝催化剂积灰、防止催化剂孔堵塞目的。此除尘导流装置，除了可脱除部分烟气中的飞灰，兼导流烟气的目的，为烟气与脱硝还原剂均匀混合创造先决条件，有利于提高最终的脱硝效率；而且此装置对整个脱硝工艺的阻力增加值很小，仅20～50Pa，且结构简单、易于制作安装，对脱硝工艺的附加成本低。本装置能够以尽量小的压损，以及设备改造成本、运行成本实现效益最大化的除尘效果，尤其是对最易堵塞催化剂的大颗粒飞灰的有效处理，同时有利于提高最终的脱硝效率。
B、脱硝还原剂注射流程上、下游烟道设置了有导流机构的除尘导流装置，以及第二导流板，确保了还原剂与烟气混合均匀，确保了极低的压损和更高的脱硝效率。
C、反应器内部均设置了入口导流板和整流器，确保了烟气-还原剂均匀分布在催化剂层，同时可减少烟气中飞灰在催化剂层表面的沉积。
D、还原剂注射装置采用大开孔的注射管，不易被烟气中的飞灰堵塞，使得还原剂与烟气的混合更加均匀。
附图说明
图1是常规SCR脱硝装置流程图；
图2是现有专利SCR脱硝除尘装置流程图；
图3是本发明实施例的SCR脱硝除尘装置流程图。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
如图3所示，从锅炉省煤器1出口流出的约320-420℃的烟气2，进入反应器入口烟道3，反应器入口烟道3内脱硝还原剂注射烟气流程上游由水平向上竖直弯折的90°弯头处（即图中第1个90°弯头）设有除尘导流装置31，烟气经过除尘导流装置31除灰导流转向上行，与还原剂注射装置33喷入的还原剂氨通过还原剂混合器34混合均匀后继续上行，由第二导流板35导流转向进入脱硝反应器4。烟气-氨混合物依次流经入口导流板41、入口罩42、在整流器43的梳理下从上至下依次均匀地通过催化剂层44，烟气中的NO x 与氨在催化剂的作用下发生脱硝还原反应，脱除NO x 后的烟气从出口罩45流经反应器出口烟道61，流入空预器7经过换热降温后再流入除尘器入口烟道8进入除尘器9，烟气在除尘器9内除尘、再通过脱硫系统、烟囱排入大气，除尘器9脱除的烟尘通过除尘器输灰仓泵、管道送往灰库。
除尘导流装置包括平滑弯曲连通第1个90°弯头的水平段和竖直段的导流机构，以及除尘机构，兼具导流和除尘作用。其核心原理是在导流的同时，通过机械碰撞使得飞灰自重落下、富集，有多种实现的结构方式。作为优选方式，如本实施例所示，除尘导流装置的导流机构为一组导流板，除尘机构为设置于导流板上的一组挡灰板。为了实现最佳的除尘效果，挡灰板固定于导流板的竖直段，且与竖直方向的夹角为15°～90°。除尘导流装置下方设有灰斗及其排灰口，用以收集挡灰板处理的飞灰。烟气2被除尘导流装置31导流时，烟气与除尘导流装置31的挡灰板311发生高速碰撞，烟气中的飞灰尤其是大颗粒爆米花状的飞灰受机械碰撞跌落到灰斗32中。灰斗32中收集的飞灰通过排灰管5排入反应器出口烟道61或排入除尘器入口烟道8或排入除尘器输灰仓泵前的管道内（图3中未示意出后两种排灰方式）。排灰管5设置锁气器或插板阀51以连续排灰或断续排灰。还原剂注射装置33和混合器34布置于反应器入口烟道3的中上部，还原剂注射装置33采用不易堵灰的大开孔管结构，开孔内径DN15-80mm。脱硝还原剂可采用液氨、尿素或氨水制氨。还原剂混合器34采用静力混合器，设置1－2层混合器。反应器入口烟道内脱硝还原剂注射烟气流程下游的90°弯头处（即图中第2个90°弯头）设有第二导流板。脱硝反应器4外形尺寸根据催化剂层数、催化剂模块布置确定，包括入口导流板41、入口罩42、整流器43、催化剂层44和出口罩45。整流器43采用均匀格栅结构，高度200mm-500mm。催化剂层数2-4层，具体层数根据工艺要求确定。反应器出口烟道61连接预热器7。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种SCR脱硝除尘装置，包括连通至脱硝反应器前的反应器入口烟道，其特征在于：所述反应器入口烟道内脱硝还原剂注射烟气流程上游由水平向上竖直弯折的90°弯头处设有除尘导流装置，所述除尘导流装置包括平滑弯曲连通所述90°弯头的水平段和竖直段的导流机构，以及除尘机构，所述90°弯头位于所述除尘导流装置下方设有灰斗及其排灰口；所述除尘导流装置的导流机构为一组导流板，所述除尘机构为设置于导流板上的一组挡灰板；所述挡灰板固定于导流板的竖直段，且与竖直方向的夹角为15°～90°。
2.如权利要求1所述的SCR脱硝除尘装置，其特征在于：所述脱硝反应器后依次连通有反应器出口烟道、除尘器入口烟道和除尘器输灰仓泵管道，所述灰斗的排灰口通过设有阀门的排灰管连通至所述反应器出口烟道或除尘器入口烟道或除尘器输灰仓泵管道。
3.如权利要求1或2所述的SCR脱硝除尘装置，其特征在于：所述反应器入口烟道内脱硝还原剂注射烟气流程下游的90°弯头处设有第二导流板。
4.如权利要求1或2所述的SCR脱硝除尘装置，其特征在于：所述脱硝反应器入口设有入口导流板。
5.如权利要求4所述的SCR脱硝除尘装置，其特征在于：所述脱硝反应器入口在入口导流板后脱硝反应器前还设有均匀格栅结构的整流器。
6.如权利要求1或2所述的SCR脱硝除尘装置，其特征在于：所述反应器入口烟道内设有还原剂注射装置，所述还原剂注射装置采用大开孔的注射管，大开孔孔径DN15～80mm。
7.如权利要求6所述的SCR脱硝除尘装置，其特征在于：所述还原剂注射装置后设有还原剂混合器，所述还原剂混合器采用静力混合器。
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