CN105903334B - 烟气脱硝装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烟气脱硝装置，包括：壳体，壳体内限定出反应室，壳体上设有与反应室连通的烟气进口、烟气出口和放料口；脱硝氧化剂进气管，脱硝氧化剂进气管与反应室连通以向反应室内通入适于氧化烟气中氮氧化物的脱硝氧化剂；喷淋装置，喷淋装置的至少一部分伸入反应室内以向反应室内喷入适于吸收氧化后的氮氧化物的吸收剂；填料层，填料层设在反应室内且位于喷淋装置和烟气出口之间以将氧化后的烟气和吸收剂混合。根据本发明实施例的烟气脱硝装置，可提高脱硝效率，降低脱硝氧化剂的消耗和成本，也可使得烟气脱硝装置结构简化，易于安装使用且占地面积小。

Description

烟气脱硝装置
技术领域
本发明涉及一种脱硝装置，尤其涉及一种烟气脱硝装置。
背景技术
烟气中氮氧化物对环境污染的危害，已作为世界范围的问题被尖锐地提了出来。近年来中国NOX排放量增长明显，鉴于NOX对大气环境的不利影响以及目前NOX排放控制的严峻形势，我国已经制定出更为严格的排放标准。
目前，应用于烟气脱硝的主要技术为选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)。SCR脱硝效率高，但设备投资和运行维护成本高，催化剂昂贵，容易失活，因反应不完全而导致的氨逃逸会造成二次污染；SNCR虽投资和运行费用较少，但脱硝效率比较低，达不到日益严格的排放标准。这两种烟气脱硝的方法反应都需要较高的温度，尤其是SCR法还需要较大的占地面积，对现有的设备改造较大。
因此，研发一种清洁节能、高效稳定、运行可靠的脱硝新技术成为该领域研究的热点。CN1768902A公开了一种烟气脱硝方法，首先将作为氧化剂的臭氧喷入到烟道中，将锅炉烟气中的NO氧化成为易溶于水的高价态氮氧化物，然后用水或碱液洗涤烟气，脱除烟气中的氮氧化物。该氧化脱硝方法虽然能达到脱除氮氧化物的目的，但锅炉烟气先与臭氧反应后再进行碱液处理工序，即氧化区与吸收区分离，氧化反应器的设置增加占地，生成的高价态氮氧化物不稳定容易分解而不能及时地被吸收剂吸收，造成脱硝效率降低、臭氧耗量过大，增加脱硝系统的运行成本。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种烟气脱硝装置，该烟气脱硝装置能够提高脱硝效率、降低脱硝氧化剂的消耗，而且操作方便，占地面积小。
根据本发明实施例的烟气脱硝装置，包括：壳体，所述壳体内限定出反应室，所述壳体上设有与所述反应室连通的烟气进口、烟气出口和放料口；脱硝氧化剂进气管，所述脱硝氧化剂进气管与所述反应室连通以向所述反应室内通入适于氧化烟气中氮氧化物的脱硝氧化剂；喷淋装置，所述喷淋装置的至少一部分伸入所述反应室内以向所述反应室内喷入适于吸收氧化后氮氧化物的吸收剂；填料层，所述填料层设在所述反应室内且位于所述喷淋装置和所述烟气出口之间以将所述氧化后的烟气和所述吸收剂混合。
根据本发明实施例的烟气脱硝装置，烟气中低价态氮氧化物的氧化反应和氧化后的高价态氮氧化物的吸收反应均在反应室内进行，不需要将氧化反应和吸收反应分隔开进行。从而不仅保证了烟气及时进行氧化反应和吸收反应，避免生成的高价态氮氧化物由于不稳定被分解而不能及时地被吸收剂吸收，进而提高脱硝效率，降低脱硝氧化剂的消耗，而且可使得烟气脱硝装置结构简化，易于安装使用、占地面积小。
另外，根据本发明实施例的烟气脱硝装置，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一些实施例，所述脱硝氧化剂为臭氧载流气，所述脱硝氧化剂进口处设有气流调节阀。
可选地，所述臭氧载流气包括臭氧和氧气，所述臭氧的体积分数为5％-20％。
根据本发明的一些实施例，所述烟气进口设在所述壳体的上端，所述脱硝氧化剂进气管设在所述壳体的侧部，所述脱硝氧化剂进气管上设有进气喷头，所述进气喷头的喷射范围为30°-180°。
根据本发明的一些实施例，所述脱硝氧化剂进气管为不多于3个，每个所述脱硝氧化剂进气管上的所述进气喷头为至少两个。
根据本发明的一些实施例，所述填料层将所述反应室分隔成氧化室和排放室，所述烟气进口和所述脱硝氧化剂进气管分别与所述氧化室连通，所述放料口和所述烟气出口与所述排放室连通，所述喷淋装置的至少一部分伸入所述氧化室内。
可选地，所述喷淋装置设在所述脱硝氧化剂进气管的下方。
可选地，所述氧化室的烟气温度为30℃-180℃。
根据本发明的一些实施例，所述喷淋装置具有至少一个伸入所述反应室内的喷淋嘴，所述喷淋嘴的喷射范围为大于等于120°。
根据本发明的一些实施例，所述填料层中设有非规整填料。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明实施例的烟气脱硝装置的结构示意图。
附图标记：
100：烟气脱硝装置；
1：壳体，11：反应室，111：氧化室，112：排放室，12：烟气进口，13：烟气出口，14：放料口；
2：脱硝氧化剂进气管，21：气流调节阀，22：进气喷头；
3：喷淋装置，31：喷淋嘴；
4：填料层。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考附图描述根据本发明实施例的烟气脱硝装置100。
根据本发明实施例的烟气脱硝装置100可以包括壳体1、脱硝氧化剂进气管2、喷淋装置3和填料层4。
具体地，壳体1内限定出反应室11，壳体1上设有与反应室11连通的烟气进口12、烟气出口13和放料口14，脱硝氧化剂进气管2与反应室11连通以向反应室11内通入适于氧化烟气中氮氧化物的脱硝氧化剂，喷淋装置3的至少一部分伸入反应室11内以向反应室11内喷入适于吸收氧化后的氮氧化物的吸收剂，填料层4设在反应室11内且位于喷淋装置3和烟气出口13之间以将氧化后的烟气与吸收剂混合。
可以理解的是，脱硝氧化剂可与烟气中低价态的氮氧化物(例如一氧化氮)反应，以将低价态氮氧化物氧化成高价态氧化物，喷淋装置3喷出的吸收剂可吸收氧化后的高价态氮氧化物(例如二氧化氮)。这样，烟气从烟气进口12流向反应室11内，脱硝氧化剂从脱硝氧化剂进气管2通入反应室11内，脱硝氧化剂在反应室11内与烟气中的低价态氮氧化物发生反应，以生成容易被吸收的高价态氮氧化物，喷淋装置3部分伸入反应室11内喷入吸收剂，吸收剂可吸收烟气中的高价态氮氧化物，从而可达到对烟气脱硝的目的。
而且由于烟气中低价态氮氧化物的氧化反应和对氧化后的高价态氮氧化物的吸收反应均可在反应室11内完成，烟气中低价态氮氧化物氧化后的高价氮氧化物可及时被吸收剂吸收，可避免生成的高价态氮氧化物由于不稳定而分解不能及时地被吸收剂吸收，从而可提高脱硝效率，降低脱硝氧化剂的消耗。
如图1所示，脱硝氧化剂进气管2和喷淋装置3均与反应室11连通，烟气与脱硝氧化剂的氧化反应以及与吸收剂的吸收反应均在壳体1内完成。不需要将氧化反应和吸收反应分隔开进行。从而不仅保证了烟气的氧化反应和吸收反应的及时进行，而且不需要设置单独用于氧化反应和吸收反应的装置，使得烟气脱硝装置100结构简化，方便安装使用且可减少占地面积。
填料层4设在喷淋装置3和烟气出口13之间，反应室11的烟气和吸收剂可流向填料层4，填料层4可具有催化作用，可将烟气中残留的一氧化氮和脱硝氧化剂进一步氧化生成高价态的氮氧化物，并被吸收剂吸收，而且通过填料层4可有利于吸收剂和烟气的接触，促进吸收剂和烟气的混合，从而可进一步地提高脱硝效率。脱硝后的烟气可从烟气出口13排出，吸收反应后的吸收剂可以从放料口14流出。
由此，根据本发明实施例的烟气脱硝装置100，烟气中低价态氮氧化物的氧化反应和氧化后的高价态氮氧化物的吸收反应均在反应室11内进行，不需要将氧化反应和吸收反应分隔开进行。从而不仅保证了烟气及时进行氧化反应和吸收反应，避免生成的高价态氮氧化物不稳定被分解而不能及时地被吸收剂吸收，以提高脱硝效率，降低脱硝氧化剂的消耗，而且可使得烟气脱硝装置100结构简化，易于安装使用、占地面积小。
在本发明的一些实施例中，如图1所示，脱硝氧化剂可以为臭氧载流气，脱硝氧化剂进口处可设有气流调节阀21。臭氧载流气可用于氧化烟气中的低价态氮氧化物，气流调节阀21可以用于调节臭氧载流气的流量，从而可控制臭氧载流气的流量以实现与烟气的流量和烟气中低价态氮氧化物浓度的匹配。
可选地，臭氧载流气可以包括臭氧和氧气，臭氧的体积分数可以为5％-20％。由此，不仅可以保证臭氧与烟气中低价态氮氧化物充分反应，也可避免臭氧载流气的溢出。从而可保证烟气脱硝效率，同时可降低脱硝氧化剂的消耗成本。
在本发明的一些实施例中，如图1所示，烟气进口12可设在壳体1的上端，脱硝氧化剂进气管2设在壳体1的侧部，脱硝氧化剂进气管2上设有进气喷头22，进气喷头22的喷射范围为30°-180°。优选地，进气喷头22的喷射范围为120°-180°。具体地，脱硝氧化剂进气管2的一端与储存脱硝氧化剂的装置相连，脱硝氧化剂进气管2的另一端可伸入反应室11内，进气喷头22设在脱硝氧化剂进气管2的另一端。进一步地，进气喷头22可以为多个，每个进气喷头22的喷射范围均为30°-180°。
在本发明的一些实施例中，脱硝氧化剂进气管2可以为不多于3个，换言之，脱硝氧化剂进气管2可以为一个、两个或者三个，每个脱硝氧化剂进气管2上的进气喷头22为至少两个。当然可以理解的是，对于进气喷头22和脱硝氧化剂进气管2的实际数量可以根据烟气脱硝装置100的工程规模进行设定。可选地，多个脱硝氧化剂进气管2可沿壳体的周向间隔开均匀设置，脱硝氧化剂可以从多个脱硝氧化剂进气管2通入反应室11。从而有利于烟气中低价态氮氧化物与脱硝氧化剂的充分氧化。
在本发明的一些实施例中，填料层4可将反应室11分隔成氧化室111和排放室112，烟气进口12和脱硝氧化剂进气管2分别与氧化室111连通，放料口14和烟气出口13与排放室112连通，喷淋装置3的至少一部分伸入氧化室111内。
具体地，如图1所示，壳体1呈立式结构，反应室11可包括氧化室111和排放室112，氧化室111和排放室112相连通且氧化室111位于排放室112的下方，填料层4设在氧化室111和排放室112之间，烟气进口12、脱硝氧化剂进气管2和喷淋装置3均与氧化室111连通，放料口14和烟气出口13与排放室112连通。这样，烟气从烟气进口12通入氧化室111，烟气中的氮氧化物与脱硝氧化剂进气管2通入的脱硝氧化剂在氧化室111内进行氧化反应，氧化反应后产生的高价氮氧化物与喷淋装置3喷入氧化室111的吸收剂进行吸收反应，从而实现对烟气的脱硝。
烟气在氧化室111内进行氧化反应和吸收反应，从而可以提高烟气的脱硝效率，避免将氧化反应和吸收反应分开在不同装置中进行而导致高价氮氧化物不能及时被吸收而分解，同时也可减小烟气脱硝装置100的占地面积。氧化反应和吸收反应后的烟气和吸收剂通过填料层4流向排放室112，之后脱硝后的烟气从烟气出口13流出，吸收剂从放料口14排出。
可选地，如图1所示，喷淋装置3可设在脱硝氧化剂进气管2相对的下方。由此，烟气从烟气进口进入反应室11内，可先与脱硝氧化剂接触并发生氧化反应，然后烟气和脱硝氧化剂向下流动，烟气与喷淋装置3喷出的吸收剂接触，吸收剂与烟气中氧化后的高价态氮氧化合物进行吸收反应。使得烟气先进行充分的氧化反应后，再与吸收剂进行吸收反应，从而可提高烟气脱硝效率。
进一步地，在脱硝氧化剂进气管2和喷淋装置3之间的空间内，烟气可具有0.15s-1s的停留时间，换言之，脱硝氧化剂进气管2到喷淋装3的竖直高度可满足烟气从脱硝氧化剂进气管2下降到喷淋装置3的时间为0.15s-1s。从而使得烟气与脱硝氧化剂进一步地充分反应，以提高烟气脱硝效率。
可选地，氧化室111的烟气温度范围可为30℃-180℃。在此温度范围内，从而有利于臭氧和烟气中高价态氮氧化物的氧化反应，提高氧化反应的效率，进而提高烟气的脱硝效率。进一步地，氧化室111的温度范围可为40℃-80℃。
在本发明的一些实施例中，喷淋装置3具有至少一个伸入反应室11内的喷淋嘴31，喷淋嘴31的喷射范围为大于等于120°。由此，可以增加喷淋装置3的喷射范围，增加吸收剂和烟气的接触面积，提高吸收反应效率。可选地，喷淋嘴31可以为多个，多个喷淋嘴31的喷射范围均大于等于120°。
在本发明的一些实施例中，填料层4中可设有非规整填料。从而可进一步地促进烟气和吸收剂的混合，提高吸收剂的吸收效率，进而提高烟气的脱硝效率。
下面参照附图详细描述根据本发明实施例的烟气脱硝装置100的一个具体示例。值得理解的是，下述描述只是示例性说明，而不能理解为对本发明实施例的限制。
如图1所示，根据本发明实施例的烟气脱硝装置100可以包括壳体1、脱硝氧化剂进气管2、喷淋装置3和填料层4。
如图1所示，壳体1呈竖直立式结构，壳体1内限定出反应室11，壳体1上设有烟气进口12、烟气出口13和放料口14，烟气出口13设在壳体1的上端，烟气出口13和放料口14设在壳体1的下端。
脱硝氧化剂进气管2和喷淋装置3设在壳体1的侧壁上，填料层4设在反应室11内且位于烟气出口13和喷淋装置3之间，通过填料层4可将反应室11分隔成氧化室111和排放室112，氧化室111位于排放室112的上方，烟气进口12和脱硝氧化剂进气管2与氧化室111相连通，放料口14和烟气出口13与排放室112相连通。填料层4中设有非规整填料，从而有利于烟气与吸收剂的混合，促进吸收剂和高价态氮氧化物的混合，提高烟气的脱硝效率。
烟气进口12和脱硝氧化剂进口管2的进口处均可设有气流调节阀21，从而可用于控制烟气进口12的烟气的流量。例如，烟气进口12的烟气流量可以为5000Nm3/h-1000000Nm3/h，烟气进口12的烟气流速可以为10-18m/s。
脱硝氧化剂进气管2设在壳体1的侧壁上，脱硝氧化剂进气管2上设有多喝进气喷头22，每个进气喷头22的喷射范围为30°-180°，脱硝氧化剂进气管2的个数不多于3个，每个脱硝氧化剂进气管2上的进气喷头22至少为两个。脱硝氧化剂可以包括臭氧和氧气，臭氧的体积分数为5％-20％。氧化室111的烟气温度范围为30℃-180℃。从而有利于脱硝氧化剂与烟气中低价态氮氧化物的氧化反应。
喷淋装置3具有至少一个伸入氧化室111的喷淋嘴31，喷淋嘴31的开口向下且喷射范围大于等于120°，从而有利于喷淋装置3的吸收剂与烟气的混合。如图1所示，喷淋装置3的喷淋嘴31可位于脱硝氧化剂进气管2的下方。这样烟气与脱硝氧化剂完全反应后，向下流动并与喷淋装置3喷射的吸收剂进行吸收反应。吸收剂可以为pH大于5的液体，从而容易吸收烟气中的高价态氮氧化物。
这样，烟气从烟气进口12向下流向氧化室111，脱硝氧化剂通过脱硝氧化剂进气管2喷入氧化室111内，烟气中的低价态氮氧化物与脱硝氧化剂进行氧化反应，反应后的高价态氮氧化物与吸收剂进行吸收反应，吸收剂和烟气流向填料层4，通过填料层4可以促进吸收剂和烟气的混合，提高烟气和吸收剂的吸收反应效率。如图1所示，烟气和吸收剂顺流流动，而且吸收反应和氧化反应在氧化室111内进行，从而可避免吸收反应和氧化反应分隔开在不同装置内进行，避免高价态氮氧化物由于不能及时被吸收而分解，可提高烟气的脱硝效率，也使得烟气脱硝装置100结构简化，易于安装且可减小烟气脱硝装置100的占地面积。
烟气和吸收剂通过填料层4流向排放室112，烟气从烟气出口13流出，吸收剂从放料口14流出。在放料口14出可设有放料阀(图未示出)，以方便放料口14的打开和关闭。
由此，根据本发明实施例的烟气脱硝装置，烟气的氧化反应和吸收反应均在氧化室111内进行，不仅有利于氧化反应和吸收反应的及时进行，提高烟气脱硝装置100的脱硝效率，而且使得烟气脱硝装置100结构简化，可减小烟气脱硝装置100的占地面积小。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种烟气脱硝装置，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体内限定出反应室，所述壳体上自上而下设有与所述反应室连通的烟气进口、脱硝氧化剂进气管输入口、喷淋装置输入口、烟气出口和放料口；
所述壳体呈立式结构，自上而下依次分为氧化室、填料层和排放室；
脱硝氧化剂进气管，所述脱硝氧化剂进气管与所述反应室连通以向所述反应室内通入适于氧化烟气中氮氧化物的脱硝氧化剂；
喷淋装置，所述喷淋装置的至少一部分伸入所述反应室内以向所述反应室内喷入适于吸收氧化后的氮氧化物的吸收剂；
所述填料层中设有非规整填料并具有催化作用，且位于所述喷淋装置和所述烟气出口之间以将所述氧化后的烟气与所述吸收剂混合，所述烟气进口和所述脱硝氧化剂进气管分别与所述氧化室连通，所述放料口和所述烟气出口与所述排放室连通，所述喷淋装置的至少一部分伸入所述氧化室内，喷淋装置设在所述脱硝氧化剂进气管的下方；
所述氧化室被分成氧化区和吸收区，使得烟气与脱硝氧化剂的氧化反应和与吸收剂的吸收反应都在氧化室进行，而不需要将所述氧化反应和所述吸收反应分隔开进行；
所述脱硝氧化剂进气管到所述喷淋装置的竖直高度恰能满足烟气从所述脱硝氧化剂进气管下降到所述喷淋装置的时间为0.15s-1s；
所述烟气进口、所述脱硝氧化剂进口管的进口处和所述脱硝氧化剂进口处都分别设有气流调节阀，用于控制烟气流量和流速，所述烟气流量为5000Nm3/h-1000000Nm3/h，所述烟气流速为10-18m/s；
所述脱硝氧化剂为臭氧载流气，所述臭氧载流气包括臭氧和氧气，所述臭氧的体积分数为5％-20％；
所述喷淋装置具有至少一个伸入所述反应室内的喷淋嘴，所述喷淋嘴的喷射范围为大于等于120°。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述烟气进口设在所述壳体的上端，所述脱硝氧化剂进气管设在所述壳体的侧部，所述脱硝氧化剂进气管上设有进气喷头，所述进气喷头的喷射范围为30°-180°。
3.根据权利要求2所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述脱硝氧化剂进气管为不多于3个，每个所述脱硝氧化剂进气管上的所述进气喷头为至少两个。
4.根据权利要求1所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述氧化室的烟气温度为30℃-180℃。
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