CN105944565B - 一体化节能scr脱硝装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一体化节能SCR脱硝装置，包括SCR脱硝反应室和热交换室；所述热交换室的冷流体入口接入反应前烟气，冷流体出口与所述SCR脱硝反应室的进烟口连接；所述热交换室的热流体入口与所述SCR脱硝反应室的出烟口连接，热流体出口为排烟口。将反应后的高温烟气作为热流体对反应前烟气进行加热，充分利用反应后高温烟气的余热，提高能源利用率，减低运行成本。本发明的装置优化地将除尘室、热交换室、气体混合室、SCR脱硝反应室和还原剂蒸发室一体化设置在筒体外壳内，设计紧凑，有效降低了烟气的管道输送流程，相邻两个室之间的输送无需管道，减少烟气在管道运输过程中的热量损耗，同时节省脱硝装置的占地面积。

Description

一体化节能SCR脱硝装置
技术领域
本发明涉及SCR脱硝装置技术领域，尤其涉及一体化节能SCR脱硝装置。
背景技术
SCR是工业上应用最广的一种脱硝技术，可应用于电站锅炉、工业锅炉等，理想状态下，可使NOx的脱除率达90％以上，由于此法效率较高，是目前能找到的最好的可以广泛应用于固定源NOx治理的技术。此法的原理为：使用适当的还原剂，在一定条件下，用氨作为催化反应的还原剂，使氮氧化物转化为无害的氮气和水蒸气。
随着我国SCR脱硝装置大面积的使用，脱硝设备对于氮氧化物高效的脱除使得氮氧化物排放量得到良好的控制，但是我国现有的SCR脱硝技术主要的工作温度在310℃-420℃，而我国许多正在运行的工业锅(窑)炉设备的烟气排放温度较低，尤其是经过除尘脱硫装置之后，烟气温度甚至低于200℃。为了满足脱硝系统的运行，一般需要对烟气重新加热，消耗大量的能源，即使采用低温SCR脱硝催化剂，为防止锅炉低负荷运行时烟气温度过低，保证脱硝效率也需要对烟气重新加热。此外，采用低温SCR脱硝催化剂在含硫烟气中容易形成硫酸氢氨，即使少量的飞灰也容易被硫酸氢铵附着，因此也需要进一步除尘，然后进一步除尘的同时进一步降低了烟气温度。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一体化节能SCR脱硝装置。解决现有SCR脱硝反应过程中的反应温度高，反应后的高温烟气直接排空造成能源浪费的技术问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一体化节能SCR脱硝装置，包括SCR脱硝反应室和热交换室；所述热交换室的冷流体入口接入反应前烟气，冷流体出口与所述SCR脱硝反应室的进烟口连接；所述热交换室的热流体入口与所述SCR脱硝反应室的出烟口连接，热流体出口为排烟口。
进一步地，还包括烟气温度调节室和烟气温度控制系统，所述烟气温度调节室内装配加热器；所述烟气温度调节室的进烟口与所述热交换室的冷流体出口连接，出烟口与所述SCR脱硝反应室的进烟口连接；所述烟气温度控制系统包括控制器和温度传感器，所述温度传感器的感应端设置在所述烟气温度调节室内，感应反应前烟气的温度；所述温度传感器的输出端与所述控制器的输入端连接；所述控制器的输出端与所述加热器的控制端连接。当温度传感器感应的烟气温度调节室内的反应前烟气的温度低于设定最低温度时，控制器控制加热器开启；当感应的反应前烟气的温度高于设定最高温度时，控制器控制加热器关闭。
进一步地，还包括气体混合室和还原剂供给单元；在流入所述SCR脱硝反应室前，所述反应前气体接入所述气体混合室内，混合还原剂后的反应前烟气再流入所述SCR脱硝反应室内；所述还原剂供给单元的喷气口固定在所述气体混合室内；所述还原剂供给单元中，以压缩空气为载体，将气化的还原剂输送至所述气体混合室内。
进一步地，所述气体混合室的出烟口与所述烟气温度调节室的出烟口连接，出烟口与所述SCR脱硝反应室的进烟口连接。
进一步地，还包括还原剂蒸发室，所述还原剂蒸发室的进烟口与所述SCR脱硝反应室的出烟口连接，出烟口与所述热交换室的热流体进口连接；所述还原剂蒸发室内穿设所述还原剂供给单元的还原剂输送给管道。流出所述SCR脱硝反应室的净烟气在进入所述热交换室之前，流经还原剂蒸发室，并对穿设其内的还原剂输送管道的外壁加热。利用反应后烟气的余热将还原剂输送管道内的还原剂加热气化，可以将还原剂供给单元中专门配备的还原剂蒸发设备去掉，充分利用反应后烟气的余热的同时，还有效地节省了成本。
进一步地，位于所述还原剂蒸发室内的所述还原剂输送管道以折形方式穿设。
进一步地，还包括除尘室，所述除尘室的进烟口接入反应前烟气，出烟口与所述热交换室的冷流体进口连接；底部开设灰尘排放口。反应前气体在进入热交换室之前先流经所述除尘室进行除尘，特别适用于低温SCR脱硝反应中。
进一步地，所述除尘室内装配除尘器、引流板和泄灰器，所述除尘器装配在所述除尘室的出烟口处，所述引流板以与反应前烟气的进烟方向呈钝角的方式装配在所述除尘室的进烟口处；所述泄灰器固定在所述除尘器下方，泄灰器的泄灰口与除尘室的灰尘排放口连接。
进一步地，还包括筒体外壳，在所述筒体外壳内部，由下向上顺次装配相连通的除尘室、热交换室、烟气温度调节室、气体混合室，SCR脱硝反应室和还原剂蒸发室；所述筒体外壳的侧壁的相应位置处开设热流体进口、热流体出口(即为排烟口)和进烟口；所述热交换室的热流体进口和热流体出口分别对应与所述筒体外壳的热流体进口和热流体出口连接；所述除尘室的进烟口与所述筒体外壳的进烟口连接；所述还原剂蒸发室的出烟口与所述筒体外壳的热流体进口连接。
进一步地，所述筒体外壳为两端开口的筒体。
进一步地，还包括抽气风机，所述抽气风机设置在所述热交换室的热流体出口处。保证内部负压状态，用于引流装置内烟气流向，也便于氨或者尿素等还原剂的喷撒。
本发明针对于脱硝过程中热量再利用进行了设备优化得到的一体化节能SCR脱硝装置，具有以下有益效果：
1、通过在SCR脱硝反应室前增加热交换室，使反应后的高温烟气作为热流体反流至热交换室，对反应前烟气(冷流体)进行加热，充分利用了反应后的高温烟气的余热，提高了能源利用率，减低了运行成本。而且反应后的高温烟气反流方式能方便地将热交换室等与SCR脱硝反应室一体化安装设计。
2、进一步地，烟气温度控制系统可以实时监控烟气的温度，并及时响应开启或者关闭电热器实现对烟气温度的调节。能有效提高电热器的加热效率。
3、进一步地，气体混合室和还原剂供给单元中，利用压缩气体为载体，将气化的还原剂喷入气体混合室中，混合效果好。进一步利用反应后高温烟气余热，对还原剂输送管道内的液态的还原剂进行加热，省略了现有还原剂供给单元中的液态还原剂加热蒸发设备，有效降低了运行成本，同时充分利用了反应后高温烟气余热。气态还原剂的喷入提高了还原剂与烟气的混合程度，更好地发挥还原作用，提高SCR脱硝反应效率，提高烟气净化效果。
4、进一步地，针对低温SCR脱硝技术，增设了除尘室，进一步降低烟气中的灰尘含量，有效避免地低温SCR脱硝催化剂因少量硫酸氢铵吸附烟尘导致催化剂快速失活，提高低温SCR脱硝催化剂的催化活性。
5、进一步地，将除尘室、热交换室、烟气温度调节室、气体混合室、SCR脱硝反应室和还原剂蒸发室一体化整合设计在一个筒体外壳内，整个装置设计紧凑，有效降低了烟气的管道输送流程，相邻两个室之间的输送无需管道，减少了烟气在管道运输过程中的热量损耗(即温降)，同时可以节省脱硝装置的占地面积。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一体化节能SCR脱硝装置的结构连接示意图；图中，箭头所示即为烟气的流动方向。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1所示，说明本发明的一体化节能SCR脱硝装置。
实施例1
一体化节能SCR脱硝装置，包括SCR脱硝反应室1和热交换室2；所述热交换室2的冷流体入口接入反应前烟气，冷流体出口与所述SCR脱硝反应室1的进烟口连接；所述热交换室2的热流体入口与所述SCR脱硝反应室1的出烟口连接，热流体出口为排烟口。即，将进入所述SCR脱硝反应室1的反应前烟气作为冷流体，流出所述SCR脱硝反应室1的反应后烟气作为热流体，分别流经所述热交换室2，利用反应后烟气的余热提高反应前烟气的反应温度，经过所述热交换室2的反应前烟气再流入所述SCR脱硝反应室内，实现余热利用，提高了资源利用率。
所述热交换室2内装配板式换热器，实现反应前烟气(冷流体)与反应后烟气(热流体)的能量交换。
实施例2
经过热交换室后的反应前烟气的温度有时也达不到SCR脱硝反应室1所需的反应温度，因此，在反应前烟气进入SCR脱硝反应室1之前，需要进行烟气温度的调整。
因此，本发明实施例2的优选的技术方案中，还包括烟气温度调节室3和烟气温度控制系统(图未示)，所述烟气温度调节室3内装配加热器(图未示)；所述烟气温度调节室3的进烟口与所述热交换室2的冷流体出口连接，出烟口与所述SCR脱硝反应室1的进烟口连接。
所述烟气温度控制系统包括控制器和温度传感器，所述温度传感器的感应端设置在所述烟气温度调节室3内，感应反应前烟气的温度；所述温度传感器的输出端与所述控制器的输入端连接；所述控制器的输出端与所述加热器的控制端连接。当温度传感器感应的烟气温度调节室3内的反应前烟气的温度低于设定最低温度时，控制器控制加热器开启；当感应的反应前烟气的温度高于设定最高温度时，控制器控制加热器关闭。
本实施例2的一体化节能SCR脱硝装置中，将经过热交换室2的反应前烟气流经所述烟气温度调节室3后再流入所述SCR脱硝反应室1内；保证反应前烟气的温度达到SCR脱硝反应室1所需的反应温度。
实施例3
在现有SCR脱硝技术中，需要使用适当的还原剂(例如，氨、尿素等)，在一定条件下，作为催化反应的还原剂，使氮氧化物转化为无害的氮气和水蒸气。因此，在反应前烟气进入所述SCR脱硝反应室1内前，需要向反应前烟气中添加适量的还原剂，促进催化反应的进行，对烟气中的有害物质进行有效分解处理。
本实施例3的优选的技术方案为，还包括气体混合室4和还原剂供给单元5；在流入所述SCR脱硝反应室1前，所述反应前气体接入所述气体混合室4内，混合还原剂后的反应前烟气再流入所述SCR脱硝反应室1内；所述还原剂供给单元5的喷气口51固定在所述气体混合室4内；所述还原剂供给单元5中，以压缩空气为载体，将气化的还原剂输送至所述气体混合室4内。所述喷气口51为多个，开设在固定在气体混合室4内的一段输送管道上。利用压缩空气施加的压力，把气化的还原剂经由喷气口51喷射入气体混合室4内。
进一步地，所述气体混合室4内装配多孔道板式混合器，用于提高混合效果。还原剂输送管道52内使用压缩空气施加压力，让液氨顺管道达到喷氨口，同时稀释管道内氨气浓度保证安全。
具体地，所述气体混合室4可以设置在所述热交换室2和所述烟气温度调节室3之间的连接管路上，也可以设置在所述烟气温度调节室3与所述SCR脱硝反应室1之间的连接管路上。优选选择将气体混合室4设置在所述烟气温度调节室3与所述SCR脱硝反应室1之间的连接管路上，即，气体混合室4的进烟口与所述烟气温度调节室3的出烟口连接，出烟口与所述SCR脱硝反应室1的进烟口连接。避免还原剂的加入，对烟气温度调节室3内的器件的腐蚀损坏。
上述的还原剂供给单元5中，在现有技术中，气化的还原剂是采用专门配备的还原剂蒸发设备，将液态还原剂加热气化为气态还原剂，需要额外配置还原剂蒸发设备，运行成本高。因此本实施例3进一步优选的技术方案是，还包括还原剂蒸发室6，所述还原剂蒸发室6的进烟口与所述SCR脱硝反应室1的出烟口连接，出烟口与所述热交换室2的热流体进口连接；所述还原剂蒸发室6内穿设所述还原剂供给单元5的还原剂输送管道52。流出所述SCR脱硝反应室1的净烟气(即反应后烟气)在进入所述热交换室2之前，流经所述还原剂供给单元5的还原剂输送管道52的外壁。利用反应后烟气的余热将还原剂输送管道52内的液态还原剂加热气化，使进入气体混合室的还原剂为气态，增加与烟气的混合效果，同时充分利用反应后烟气的余热资源。而且将还原剂供给单元中专门配备的还原剂蒸发设备去掉，有效地节省了成本。
优选地，位于所述还原剂蒸发室6内的还原剂输送管道52以折形方式穿设，增加在还原剂蒸发室6内的流程，提高气化效果。
实施例4
在现有SCR脱硝技术中，在进入SCR脱硝装置前，都会进行除尘脱硫处理，一般情况下，SCR脱硝装置内不需要再装配除尘设备。但是在低温SCR脱硝技术中，低温SCR脱硝催化剂在含硫烟气中容易形成硫酸氢氨，尤其是采用的SCR催化剂为蜂窝状SCR催化剂时，低温SCR脱硝催化剂因少量硫酸氢铵吸附烟尘即会导致催化剂快速失活。因此，针对此情况，本实施例4中优选的技术方案是，还包括除尘室7，所述除尘室7的进烟口701接入反应前烟气，出烟口与所述热交换室2的冷流体进口连接；底部开设灰尘排放口702。特别适用于低温SCR脱硝反应中。
具体地，所述除尘室7内装配除尘器71、引流板72和泄灰器73，所述除尘器71装配在所述除尘室7的出烟口处，所述引流板72以与反应前烟气的进烟方向呈钝角(如，a为120°)的方式装配在靠近所述除尘室7的进烟口701处；所述泄灰器73固定在所述除尘器71下方，泄灰器73的泄灰口与除尘室7的灰尘排放口702连接。将由除尘器71阻滞下来的灰尘收集并排放出来。
具体地，所述泄灰器73为一锥形槽，大口端朝上，小口端为泄灰口。
实施例5
由于进入SCR脱硝反应室1中进行催化反应时，需要保证进入其的烟气具有一定温度，该温度一般高于流入SCR脱硝装置的烟气的温度，因此，为了尽量减少烟气的流程，降低烟气在流动过程中的热能损失，本实施例6提供了一种一体化程度高的节能的SCR脱硝装置。
如图1所示，一体化节能SCR脱硝装置，还包括筒体外壳8，具体采用两端敞口的筒体。在所述筒体外壳8内部，由下向上顺次装配相连通的除尘室7、热交换室2、烟气温度调节室3、气体混合室4，SCR脱硝反应室1和还原剂蒸发室6；所述筒体外壳8的侧壁的相应位置处开设热流体进口81、热流体出口82(即为排烟口)和进烟口83；所述热交换室2的热流体进口和热流体出口分别对应与所述筒体外壳8的热流体进口81和热流体出口82连接；所述除尘室的进烟口701与所述筒体外壳8的进烟口83连接，即为一体化节能SCR脱硝装置的进烟口。所述还原剂蒸发室的出烟口与所述筒体外壳8的热流体进口81通过反流管道9连接，实现反应后的高温烟气作为热流体反流至热交换室内，实现余热利用。
本发明实施例5的一体化节能SCR脱硝装置中，反应前烟气由除尘室7的进烟口701进入除尘室7内，在引流板72的作用下，反应前烟气向上流动至除尘器71(具体如风式脉冲除尘器)，经除尘器71除尘后的反应前烟气由除尘室7的出烟口流出并直接进入热交换室2，经热交换室2换热后的反应前烟气再进入烟气温度调节室3，流经烟气温度调节室3后进入气体混合室4内，进行喷氨混合，然后混合了氨或者尿素等还原剂的反应前烟气进入SCR脱硝反应室1，在SCR脱硝反应室1中进行脱硝催化反应，反应后烟气由SCR脱硝反应室1的出烟口排出后直接进入还原剂蒸发室6，高温反应后烟气流经还原剂供给单元5的还原剂输送管道52的外壁，将还原剂输送管道52内的液氨还原剂加热气化，使得喷入气体混合室4内还原剂为气态还原剂和空气的混合气。经由还原剂蒸发室6流出的高温反应后烟气经由管道流入热交换室的热流体进口，在热交换室内，实现低温反应前烟气与高温反应后烟气的热量交换，提高反应前烟气的温度。
为了方便控制，还需要在所述热交换室的热流体出口和所述除尘室的进烟口上设置阀门，控制烟气的流动。
本实施例5的一体化节能SCR脱硝装置，将各个室综合设计在一个筒体外壳内，反应前烟气由下部的进烟口83进入除尘室，一路上行经过热交换室2、烟气温度调节室3、气体混合室4，SCR脱硝反应室1和还原剂蒸发室6，再作为热流体反流至热交换室2内，最后经由排烟口排空或者进入其他下游处理设备。整个装置设计紧凑，有效降低了烟气的管道运输流程，减少了烟气在管道运输过程中的热量损耗(即温降)，同时可以节省脱硝装置的占地面积。
进一步地，还包括抽气风机(图未示)，所述抽气风机设置在所述热交换室的热流体出口处。保证内部负压状态，用于引流装置内烟气流向，也便于氨还原剂的喷撒。
本发明的节能SCR脱硝装置中，所述SCR脱硝反应室1采用现有SCR脱硝技术常规采用的结构即可，具体地，可以在SCR脱硝反应室1内部装配多层SCR催化剂床层，所述SCR催化剂可以采用板状SCR催化剂，也可以采用蜂窝状SCR催化剂。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一体化节能SCR脱硝装置，其特征在于，包括SCR脱硝反应室和热交换室；所述热交换室的冷流体入口接入反应前烟气，冷流体出口与所述SCR脱硝反应室的进烟口连接；所述热交换室的热流体入口与所述SCR脱硝反应室的出烟口连接，热流体出口为排烟口；
还包括烟气温度调节室和烟气温度控制系统，所述烟气温度调节室内装配加热器；所述烟气温度调节室的进烟口与所述热交换室的冷流体出口连接，所述烟气温度调节室的出烟口与所述SCR脱硝反应室的进烟口连接；
所述烟气温度控制系统包括控制器和温度传感器，所述温度传感器的感应端设置在所述烟气温度调节室内，感应反应前烟气的温度；所述温度传感器的输出端与所述控制器的输入端连接；所述控制器的输出端与所述加热器的控制端连接；
还包括除尘室，所述除尘室的进烟口接入反应前烟气，所述除尘室的出烟口与所述热交换室的冷流体进口连接；底部开设灰尘排放口；
还包括气体混合室和还原剂供给单元；在流入所述SCR脱硝反应室前，所述反应前气体接入所述气体混合室内，混合还原剂后的反应前烟气再流入所述SCR脱硝反应室内；所述还原剂供给单元的喷气口固定在所述气体混合室内；所述还原剂供给单元中，以压缩空气为体载，将气化的还原剂输送至所述气体混合室内；
还包括还原剂蒸发室，所述还原剂蒸发室的进烟口与所述SCR脱硝反应室的出烟口连接，所述还原剂蒸发室的出烟口与所述热交换室的热流体进口连接；所述还原剂蒸发室内穿设所述还原剂供给单元的还原剂输送管道；
还包括筒体外壳，在所述筒体外壳内部，由下向上顺次装配相连通的除尘室、热交换室、烟气温度调节室、气体混合室，SCR脱硝反应室和还原剂蒸发室；所述筒体外壳的侧壁的相应位置处开设热流体进口、热流体出口和进烟口；所述热交换室的热流体进口和热流体出口分别对应与所述筒体外壳的热流体进口和热流体出口连接；所述除尘室的进烟口与所述筒体外壳的进烟口连接；所述还原剂蒸发室的出烟口与所述筒体外壳的热流体进口连接。
2.根据权利要求1所述的一体化节能SCR脱硝装置，其特征在于，所述气体混合室的进烟口与所述烟气温度调节室的出烟口连接，所述气体混合室的出烟口与所述SCR脱硝反应室的进烟口连接。
3.根据权利要求1所述的一体化节能SCR脱硝装置，其特征在于，位于所述还原剂蒸发室内的所述还原剂输送管道以折形方式穿设。
4.根据权利要求1所述的一体化节能SCR脱硝装置，其特征在于，所述除尘室内装配除尘器、引流板和泄灰器，所述除尘器装配在所述除尘室的出烟口处，所述引流板以与反应前烟气的进烟方向呈钝角的方式装配在所述除尘室的进烟口处；所述泄灰器固定在所述除尘器下方，泄灰器的泄灰口与除尘室的灰尘排放口连接。
5.根据权利要求1所述的一体化节能SCR脱硝装置，其特征在于，还包括抽气风机，所述抽气风机设置在所述热交换室的热流体出口处。
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