CN103432905B - 一种循环流化床催化还原法脱硝反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种循环流化床催化还原法脱硝反应器，包括具有反应器内腔的反应器外壳，所述反应器外壳的底部和顶部分别设有进口烟道和出口烟道，所述反应器内腔的下部设有带布风孔的布风板，所述反应器内腔中于布风板的上方设有四周与顶部封闭、下部具有朝下开口的用于拦截催化剂的过滤容器，所述过滤容器的容器壁上设有滤孔；过滤容器的容器壁的外侧表面与反应器内腔的内壁之间留有供催化剂下落的回料通道，所述过滤容器开口的口沿与布风板之间或过滤容器下部的容器壁上设有与所述回料通道相连通的回料口。本发明的脱硝反应器极大的减少了随着烟气脱出流化床的催化剂数量；使催化剂始终在脱硝反应器内进行反应，有效地提高了催化剂的利用率。
Description
技术领域
本发明属于烟气脱硝技术领域，具体涉及一种循环流化床催化还原法脱硝反应器。
背景技术
我国是以煤、油为主要一次能源的大国，煤、油在燃烧过程中会产生大量的氮氧化物（硝），引起酸雨和光化学烟雾等环境污染，严重威胁人们的健康，不断恶化我们赖以生存的环境，同时也给国民经济带来巨大的损失。近年来，氮氧化物的治理已成为人们关注的焦点，目前国内通常采用的烟气脱硝方法为选择性氧化还原法。
选择性氧化还原法（Selective Catalytic Reduction，SCR）的原理是在催化剂作用下，还原剂NH3在290-400℃下将NO和NO2还原成N2，而几乎不发生NH3的氧化反应，从而提高N2的选择性，减少NH3的消耗。SCR技术的优点在于：没有副产物，不形成二次污染，装置设备简单，并且脱除效率高（可达90%以上），运行可靠，便于维护。SCR脱硝反应器根据运行时催化剂的状态可分为固定床SCR脱硝反应器和流化床SCR脱硝反应器，其中，固定床SCR脱硝反应器因装置强度要求高，需要使用更多的钢材，设备成本高；且催化剂的制作和安装以及失效后的催化剂更换难度大，成本高，费时费力。因此，流化床SCR脱硝反应器成为研究的热点。
专利CN202909626U公开了一种催化流化床烟气脱硝反应装置，包括反应塔及入口、出口烟道，反应塔的中部固装有多层催化剂支撑孔板，催化剂支撑板的下方固装有气流分布板，该气流分布板上均布有开孔，在出口烟道内安装有出口烟道导流板，该出口烟道下部直角折转制成重力沉降区，在出口烟道底部固装有灰斗，与反应塔的气流分布板及灰斗连通安装有催化剂回流装置。该烟气脱硝反应装置利用流化床原理，一定程度上减小了设备直径，提高了催化剂的利用率和反应剂利用率，但是最上层的催化剂在运行时容易随烟气脱出流化床，进入后面的重力沉降区，重力沉降区的设置大大增加了设备体积、成本和占地面积；且脱出流化床的催化剂虽然能通过催化剂回流装置回到流化床，但是在回流过程中并不参与催化反应，降低了这部分催化剂的利用率。
发明内容
本发明的目的是提供一种循环流化床催化还原法脱硝反应器，解决流化床脱硝反应器中催化剂容易脱出流化床的问题。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种循环流化床催化还原法脱硝反应器，包括具有反应器内腔的反应器外壳，所述反应器外壳的底部和顶部分别设有与反应器内腔相连通的进口烟道和出口烟道，所述反应器内腔的下部设有带布风孔的布风板，所述反应器内腔中于布风板的上方设有四周与顶部封闭、下部具有朝下开口的用于拦截催化剂的过滤容器，所述过滤容器的容器壁上设有连通过滤容器内部与反应器内腔的滤孔；过滤容器的容器壁的外侧表面与反应器内腔的内壁之间留有供催化剂下落的回料通道，所述过滤容器开口的口沿与布风板之间或过滤容器下部的容器壁上设有与所述回料通道相连通的回料口。
所述反应器内腔与出口烟道相连通处或出口烟道垂直部分的内部设有遮挡板，所述遮挡板为多孔板。遮挡板上通孔的孔径小于过滤容器的滤孔孔径。
所述反应器内腔中在过滤容器的上方设有用于将遮挡板或反应器内腔的内壁拦截的催化剂导向回料通道的导流罩，所述导流罩为开口向下且中部具有与所述遮挡板上下相对设置的通孔的罩体结构，导流罩的下部口沿位于所述回料通道的上方。
所述导流罩的通孔内设有导流管，导流管的上端设有第二导流罩，所述第二导流罩为四周与顶部封闭、开口向下的罩体结构，导流管的上端伸入导流罩的内部。
所述布风板的布风孔内设有布风管，所述布风管的上端设有风帽。
所述反应器外壳上设有与反应器内腔相连通的加料口，所述加料口位于回料口的上方。
所述反应器外壳上靠近过滤容器顶部的位置设有超声波发生装置。
所述反应器内腔设有脱硝反应剂加入装置。
所述过滤容器由支撑筒和滤袋构成的，所述滤袋的口沿与支撑筒的上部固连。
所述支撑筒包括固连在一起的上支撑筒和下支撑筒，上支撑筒的下部设有上小下大的上扩口，下支撑筒的上部设有上大下小的下扩口，所述上扩口插入下扩口的内部，所述回料口设置于上扩口的边沿与下扩口内表面之间。
本发明的循环流化床催化还原法脱硝反应器，采用带有滤孔的过滤容器作为流化床的载体，运行时，在烟气的作用下，催化剂颗粒在过滤容器中呈“沸腾”状态，形成流态化床层（流化床）；而过滤容器在不影响烟气流动的前提下，将催化剂牢牢“锁”在流化床内，极大的减少了随着烟气脱出流化床的催化剂数量，解决了催化剂容易脱出流化床的问题；催化剂在流化床中经过磨损，会形成较小的颗粒，有些较小的颗粒随着烟气透过过滤容器器壁上的滤孔进入反应器内腔，遇到反应器内壁的阻挡后下落进入回料通道，通过回料口进入过滤容器的内部，重新回到流化床中，使催化剂始终在脱硝反应器内进行反应，有效地提高了催化剂的利用率，从而使氧化还原法烟气脱硝的反应更充分，脱硝效率更高。本发明的脱硝反应器，省去了重力沉降区和催化剂回流系统，大大减小了设备的体积，从而减小设备的占地面积和投资成本。
本发明的循环流化床催化还原法脱硝反应器，反应器内腔与出口烟道相连通处设有遮挡板，作用是防止催化剂随烟气脱出反应器内腔；导流板的作用是将被遮挡板挡止下落的小颗粒的催化剂导回回料口；设备运行过程中，损失的催化剂可由加料通道添加，保证脱硝反应器中催化剂的量满足脱硝的需要；布风板采用带有布风管和风帽的结构，一方面使进入流化床的烟气流速相对均匀分布，有利于脱硝反应的进行；另一方面风帽可防止小颗粒的催化剂进入布风管阻塞布风孔或脱出流化床；当过滤容器上吸附的催化剂颗粒较多，妨碍气流的正常流动时，超声波发生装置可产生超声波使附着在滤袋上的催化剂颗粒震动下落；由上扩口和下扩口形成的回料口可以更好的使经回料通道下落的催化剂回到流化床，并防止流化床内部的催化剂由回料口脱出。
附图说明
图1为实施例1的循环流化床催化还原法脱硝反应器的结构示意图；
图2为实施例2的循环流化床催化还原法脱硝反应器的结构示意图；
图3为图2中布风板的局部放大图；
图4为实施例3的循环流化床催化还原法脱硝反应器的结构示意图；
图5为实施例4的循环流化床催化还原法脱硝反应器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1的循环流化床催化还原法脱硝反应器，如图1所示，包括具有反应器内腔9的反应器外壳1，所述反应器外壳1的底部和顶部分别设有与反应器内腔9相连通的进口烟道2和出口烟道3，所述反应器内腔9的下部设有带布风孔的布风板4，所述反应器内腔9中于布风板4的上方设有四周与顶部封闭、下部具有朝下开口的用于拦截催化剂的过滤容器，所述过滤容器的容器壁上设有滤孔；在本实施例中，过滤容器由支撑筒和滤袋6构成，所述支撑筒包括固连在一起的上支撑筒51和下支撑筒52，所述上支撑筒51与反应器内腔9的内壁之间留有供催化剂下落的回料通道15，上支撑筒51的下部设有上小下大的上扩口71，下支撑筒52的上部设有上大下小的下扩口72，所述上扩口71插入下扩口72的内部，与回料通道15相连通的回料口设置于上扩口71的边沿与下扩口72内表面之间；所述滤袋6的口沿与上支撑筒51的上部固连；所述滤袋6的滤孔孔径约为1mm；下支撑筒52的下部与布风板4固连，布风板4的布风孔都位于下支撑筒52的内部；所述反应器内腔9的顶部设有脱硝反应剂加入装置，该脱硝反应剂加入装置为氨水喷嘴8。
本实施例的循环流化床催化还原法脱硝反应器，使用时，将催化剂置于布风板4上，催化剂的颗粒粒径大于布风板4上布风孔的孔径及滤袋的滤孔孔径；运行时，含有氮氧化物的高温烟气从进口烟道2进入反应器内腔，经布风板4调节风速的分布，催化剂在烟气高速流动的带动下，呈沸腾状态，在上支撑筒51、下支撑筒52与滤袋6形成的过滤容器中形成流化床。在催化剂的作用下，经由氨水喷嘴8进入的氨水与烟气中的氮氧化物进行选择性氧化还原反应，从而去除烟气中的氮氧化物，反应后的烟气穿过滤袋6上的滤孔，由出口烟道3排出脱硝反应器。在流化床中，催化剂经磨损形成的小颗粒的催化剂，有可能随着烟气穿过滤袋6上的滤孔脱出流化床，脱出的催化剂碰到反应器内壁下落，进入回料通道15，经由回料口重新进入流化床。布风板5的布风孔都位于过滤容器的内部，一方面调节流化床风速的分布，另一方面减少回料通道15内催化剂下落时的阻力。
本实施例的脱硝反应器，过滤容器将催化剂牢牢“锁”在流化床内，防止催化剂随着烟气脱出流化床，解决了催化剂容易脱出流化床的问题；催化剂始终在脱硝反应器内进行反应，有效地提高了催化剂和脱硝反应剂的利用率，从而使氧化还原法烟气脱硝的反应更充分，脱硝效率更高；省去了重力沉降区和催化剂回流系统，大大减小了设备的体积，从而减小设备的占地面积和投资成本。
实施例2的循环流化床催化还原法脱硝反应器，如图2、3所示，与实施例1不同之处在于：反应器内腔9与出口烟道3相连通处设有遮挡板10，所述遮挡板10为多孔板，遮挡10上通孔的孔径小于过滤容器的滤孔孔径；设备运行时，脱除流化床的催化剂随烟气上升的过程中，被遮挡板拦截并下落。所述反应器外壳1上设有与反应器内腔9相连通的加料口11，所述加料口11位于回料口的上方，设备运行过程中，损失的催化剂可由加料口11添加，添加的催化剂进入回料通道15，经由回料口7进入过滤容器，保证脱硝反应器中催化剂的量满足脱硝的需要。所述布风板4的布风孔内设有布风管12，所述布风管12的上端设有风帽13，布风板4采用带有布风管12和风帽13的结构，一方面使进入流化床的烟气流速相对均匀分布，有利于脱硝反应的进行；另一方面风帽13可防止小颗粒的催化剂进入布风管12阻塞布风孔或脱出流化床。
实施例3的循环流化床催化还原法脱硝反应器，如图4所示，与实施例2不同之处在于：所述反应器内腔9中在过滤容器的上方设有导流罩16，所述导流罩16为开口向下且中部具有与所述遮挡板10上下相对设置的通孔的罩体结构，该罩体结构的横截面呈“八”字型，导流罩16的下部口沿位于所述回料通道15的上方。所述导流罩16的内表面设有脱硝反应剂加入装置，该脱硝反应剂加入装置为氨水喷嘴8。导流罩16的作用是将遮挡板10或反应器内腔9的内壁拦截的催化剂导向回料通道15。
实施例4的循环流化床催化还原法脱硝反应器，如图5所示，与实施例3不同之处在于：遮挡板10设置于出口烟道3垂直部分的内部；所述导流罩16的通孔内设有导流管17，导流管17的上端设有第二导流罩18，所述第二导流罩18为四周与顶部封闭、开口向下的罩体结构，导流管17的上端伸入导流罩18的内部，所述导流罩16的下部口沿固连有导流筒19，导流筒19的下端位于回流通道15的上方；所述第二导流罩18位于出口烟道3垂直部分的内部且其顶部与遮挡板10的下表面紧密贴合。本实施例的烟气导流结构包括导流罩、导流管、第二导流罩和导流筒，运行时，上升的烟气依次通过导流筒、导流罩、导流管，第二导流罩，烟气中携带的催化剂尽可能多得被拦截并下落，进入回流通道。
实施例5的循环流化床催化还原法脱硝反应器，与实施例2不同之处在于：所述反应器外壳上靠近滤袋顶部的位置设有超声波发生装置。当滤袋上吸附的催化剂颗粒较多，妨碍气流的正常流动时，超声波发生装置可产生超声波使附着在滤袋上的催化剂颗粒震动下落。
在本发明的其他实施例中，过滤容器还可以由滤筒、滤网或过滤罩构成。
在本发明的其他实施例中，脱硝反应剂加入装置还可以置于反应器内腔的底部，如反应器内腔与进口烟道相连通的位置。
在本发明的其他实施例中，过滤容器还可以悬设在布风板的上方，过滤容器的容器壁的外侧表面与反应器内腔的内壁之间留有回料通道，过滤容器的开口的口沿与布风板之间设有与所述回料通道相连通的回料口。
在本发明的其他实施例中，反应器内腔中可设有两层以上的布风板，每层布风板上都装载有催化剂，所述过滤容器位于最上层布风板的上方。
在本发明的其他实施例中，可在反应器内腔中布风板上游和过滤容器的下游分别设置压力传感器，用于监测过滤容器前后的压差，根据压差的变化及时开启超声波发生器，防止过滤容器的滤孔阻塞影响烟气的流动。
Claims (10)
1.一种循环流化床催化还原法脱硝反应器，包括具有反应器内腔的反应器外壳，所述反应器外壳的底部和顶部分别设有与反应器内腔相连通的进口烟道和出口烟道，所述反应器内腔的下部设有带布风孔的布风板，其特征在于：所述反应器内腔中于布风板的上方设有四周与顶部封闭、下部具有朝下开口的用于拦截催化剂的过滤容器，所述过滤容器的容器壁上设有连通过滤容器内部与反应器内腔的滤孔；过滤容器的容器壁的外侧表面与反应器内腔的内壁之间留有供催化剂下落的回料通道，所述过滤容器开口的口沿与布风板之间或过滤容器下部的容器壁上设有与所述回料通道相连通的回料口。
2.根据权利要求1所述的循环流化床催化还原法脱硝反应器，其特征在于：所述反应器内腔与出口烟道相连通处或出口烟道垂直部分的内部设有遮挡板，所述遮挡板为多孔板。
3.根据权利要求2所述的循环流化床催化还原法脱硝反应器，其特征在于：所述反应器内腔中在过滤容器的上方设有用于将遮挡板或反应器内腔的内壁拦截的催化剂导向回料通道的导流罩，所述导流罩为开口向下且中部具有与所述遮挡板上下相对设置的通孔的罩体结构，导流罩的下部口沿位于所述回料通道的上方。
4.根据权利要求3所述的循环流化床催化还原法脱硝反应器，其特征在于：所述导流罩的通孔内设有导流管，导流管的上端设有第二导流罩，所述第二导流罩为四周与顶部封闭、开口向下的罩体结构，导流管的上端伸入导流罩的内部。
5.根据权利要求1所述的循环流化床催化还原法脱硝反应器，其特征在于：所述布风板的布风孔内设有布风管，所述布风管的上端设有风帽。
6.根据权利要求1所述的循环流化床催化还原法脱硝反应器，其特征在于：所述反应器外壳上设有与反应器内腔相连通的加料口，所述加料口位于回料口的上方。
7.根据权利要求1所述的循环流化床催化还原法脱硝反应器，其特征在于：所述反应器外壳上靠近过滤容器顶部的位置设有超声波发生装置。
8.根据权利要求1所述的循环流化床催化还原法脱硝反应器，其特征在于：所述反应器内腔设有脱硝反应剂加入装置。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的循环流化床催化还原法脱硝反应器，其特征在于：所述过滤容器由支撑筒和滤袋构成的，所述滤袋的口沿与支撑筒的上部固连。
10.根据权利要求9所述的循环流化床催化还原法脱硝反应器，其特征在于：所述支撑筒包括固连在一起的上支撑筒和下支撑筒，上支撑筒的下部设有上小下大的上扩口，下支撑筒的上部设有上大下小的下扩口，所述上扩口插入下扩口的内部，所述回料口设置于上扩口的边沿与下扩口内表面之间。
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