CN106422543B - 一种气固分离器及其脱硝除尘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环保设备，为一种脱硝除尘装置，具体为一种气固分离器及其脱硝除尘装置。一种气固分离器，包括烟气分布室。烟气分布室具有用于沿第一方向通入待分离气体的烟气进口，烟气分布室内沿第一方向内分布有相互连通的多个气腔，多个气腔的容积沿第一方向逐渐减小。烟气分布室连接有与多个气腔一一对应的多个旋风分离组件，每个分离组件包括相互匹配的旋风筒和排气管，旋风筒具有用于输入气体且位于气腔内的进气导流端，排气管的部分伸入至旋风筒内并穿设烟气分离室。脱硝除尘装置包括外壳和气固分离器。本发明实现了保护催化剂，增强催化剂使用寿命，最终实现了增加脱硝效果，降低成本的技术效果。

Description

一种气固分离器及其脱硝除尘装置
技术领域
本发明涉及环保设备，为一种脱硝除尘装置，具体为一种气固分离器及其脱硝除尘装置。
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NOx还原成无害的N2和H2O，达到脱除NOx的目的。
而影响SCR法脱硝性能主要的因素在于催化剂，而影响催化剂的因素在于催化剂的活性，而催化剂活性丧失主要原因是由于在SCR装置在实际运行过程中，由于烟气中的某些成分引起催化剂中毒、烟气温度过高造成催化剂烧结、由于飞灰的撞击造成催化剂的磨蚀等。
催化剂的中毒主要为碱金属(Na+、K+)中毒。由于钠等可溶性碱金属盐的碱性比NH3大，碱金属盐与催化剂活性成分反应，造成催化剂中毒，引起催化剂活性降低。
催化剂的堵塞主要是由于铵盐及飞灰的小颗粒沉积在催化剂小孔中，阻碍NOx、NH3、O2到达催化剂活性表面，引起催化剂钝化。
所以，烟气中的飞灰直接影响催化剂的使用寿命。
但在现有技术中的SCR脱硝设备中，烟气中的飞灰浓度较大，容易在脱硝反应器催化剂表面积灰、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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气固分离器，可将烟气中的固体颗粒与气体之间实现剥离，将烟气转化为较为干净的气体，实现了固气分离的技术效果。
本发明是这样实现的：
一种气固分离器，包括烟气分布室。烟气分布室具有用于沿第一方向通入待分离气体的烟气进口，烟气分布室内沿第一方向内分布有相互连通的多个气腔，多个气腔的容积沿第一方向逐渐减小。烟气分布室连接有与多个气腔一一对应的多个旋风分离组件，每个分离组件包括相互匹配的旋风筒和排气管，旋风筒具有用于输入气体且位于气腔内的进气导流端，排气管的部分伸入至旋风筒内并穿设烟气分离室。
进一步的，每个旋风筒还包括与进气导流端连接的筒体。筒体内形成呈螺旋形环绕的导流通道。
进一步的，伸入至旋风筒内的排气管沿导流通道的轴线方向延伸。
进一步的，筒体包括依次连接的柱形段和倒锥形段。柱形段位于烟气分布室和倒锥形段之间，在由烟气分布室至倒锥形段的方向，倒锥形段的内径逐渐减小。
进一步的，导流通道的部分或全部位于柱形段内。
本发明还提供了一种基于上述气固分离器的脱硝除尘装置，主要为SCR脱硝除尘装置，实现了增强催化剂使用寿命和增强脱硝除尘效果的作用。
一种脱硝除尘装置，包括外壳和上述的气固分离器。外壳包括除尘段和用于安装脱硝装置并利用脱硝装置对由排气管排出气体进行脱硝处理的脱硝段，气固分离器设置于除尘段内。
进一步的，除尘段侧壁还设置有用于安装卸灰阀的卸灰口，烟气分布室具有倾斜承灰面。倾斜承灰面在竖直方向的高度由烟气进口至卸灰口逐渐减小。
进一步的，脱硝段和除尘段的侧壁设置有吹灰器，吹灰器具有在阻碍粉尘沿排气管的排气方向运动的动力。
进一步的，脱硝段内设置有催化剂层。催化剂层与烟气分布室之间设置有均风装置。
进一步的，外壳还包括与除尘段连接的收集段，且除尘段位于脱硝段和收集段之间。收集段内设置有用于收集由旋风筒排出粉尘的灰斗。
上述方案的有益效果：
本发明提供了一种气固分离器，通过设置有沿旋风组件布置方向容积递减的烟气分布室，从而实现了增加烟气在烟气分布室内的流动速度，从而使烟气进入多组旋风组件的速度变快，单位时间内的通过量增加。并且旋风组件将进入的烟气通过旋转的流动方式进行气固分离，实现了将烟气中的固体颗粒进行收集并将较为干净的气体进行排放的作用。本发明提供的气固分离器具有高效、稳定除尘的技术效果。
本发明还提供了一种基于气固分离器的脱硝除尘装置，利用SCR催化脱硝方法实现了脱硝处理，通过设置有气固分离器将烟气中的颗粒状飞灰进行补集，从而降低了因为烟气中存在颗粒状飞尘对催化剂的伤害。因为烟气分布室的倾斜设置，使烟气分布室形成了一个具有斜度的承灰面，通过设置的吹灰器，将气固分离器中未清除的烟气进行二次清除，并将清出的大颗粒物通过倾斜的承灰面流出装置外。实现了彻底清灰的技术效果，进一步降低了烟气对催化剂的伤害。
本发明实现了保护催化剂，增强催化剂使用寿命，增加脱硝效果，降低成本的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的一种脱硝除尘装置结构示意图；
图2为本发明提供的催化剂层结构示意图；
图3为本发明提供的一种脱硝除尘装置内的气固分离器结构示意图；
图4为本发明提供的气固分离器中旋风筒结构另一角度结构示意图。
图标：100-脱硝除尘装置；200-气固分离器；110-外壳；120-净烟气出口；130-脱硝段；140-均风装置；150-除尘段；160-收集段；170-支架；210-烟气分布室；220-旋风分离组件；131-催化剂层；132-催化剂壳体；133-通孔；141-风孔；151-吹灰器；152-卸灰阀；161-灰斗；162-出灰口；211-烟气进口；212-气腔；213-承灰面；221-旋风筒；221a-旋风筒；221b-旋风筒；221c-旋风筒；221d-旋风筒；222-排气管；223-柱形段；224-倒锥形段；225-进气导流端；226-筒体；227-导流通道；228-内筒。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1，本实施例提供了一种脱硝除尘装置100，包括外壳110和与外壳110连接的支架170。从外壳110上端至下端依次设置有脱硝段130、除尘段150和收集段160。
在本实施例中，外壳110为一体的圆柱体结构。但不排除在其他实施例中外壳110为一体的矩形结构或分体结构由多种形状组合而成。在外壳110的上部设置有净烟气出口120。
脱硝段130内设置有催化剂层131和吹灰器151，催化剂层131与脱硝段130内的任意侧面都接触，催化剂层131的面积与脱硝段130内的横截面面积相同。当脱硝段130为圆柱体时，则催化剂层131为圆形；当脱硝段130为四棱柱体时，催化剂层131为四边形。在本实施例中，脱硝段130为圆柱体，则催化剂层131为圆形。吹灰器151安装在脱硝段130的侧面，吹灰器151部分设置在脱硝段130内，部分设置在脱硝段130外与外界动力源连接。
催化剂层131的数量可根据实际情况进行设定，当需要催化的气体较多或者因为气体的化学原因需要较多的催化剂的量时，催化剂层131可设计为多层。在本实施例中，催化剂的数量为两个，在其他实施例中，可以为一个也可以大于两个。
参阅图2，催化剂层131包括催化剂原料以及套设在催化剂原料外的催化剂壳体132，本实施例中的催化剂原料为经过挤压成块的V2O5和TiO2催化剂。催化剂壳体132与脱硝段130的内壁之间为活动连接，活动连接包括卡接，螺纹固定等。在本实施例中，催化剂壳体132与脱硝段130内壁之间为卡接。催化剂壳体132的上表面和下表面都均匀的设置有通孔133，通孔133的密度较大。
本实施例中的吹灰器151用于将经过气固分离后的烟气中残留的大颗粒灰尘通过空气动力进行去除。吹灰器151的结构为现有技术，具体为一根与外界空气动力源连通的管路用于输送高压纯净空气。管路不与外界空气动力源连接的一端为圆弧开口或者其他形状开口的出气端，设置在脱硝段130的侧面或者伸入脱硝段130内。
在脱硝段130内可设置均风装置140，根据需要也可以在除尘段150之间还设置有均风装置140。请再次参阅图1，均风装置140环设在脱硝除尘装置100内壁内，设置有风孔141的板状结构。均风装置140可以覆盖沿脱硝段130横截面的全部和部分，例如，当外壳110为一体结构时，均风装置140的横截面形状与外壳110的横截面的形状相同。当外壳110为分体且由多种不同形状组成的异形结构时，均风装置140的横截面面积与催化段或除尘段150的横截面的面积相同。在本实施例中，均风装置140的横截面面积为圆形。
均风装置140的厚度与需要导流的气体量有关，当需要导流的气体较多时，则均风装置140较厚；当需要导流的气体较小时，则均风装置140较薄。在本实施例中，均分装置的厚度较厚。
风孔141的形状可以为多种，在本实施例中，风孔141为圆孔状结构。
本实施例中的均风装置140为开设有圆孔状风孔141的圆柱体结构。
再次参阅图1，除尘段150的腔室设置有气固分离器200，进一步地还可在除尘段150侧壁设置有吹灰器151和卸灰阀152。气固分离器200与收集段160连接。吹灰器151部分设置在除尘段150内，一部分设置在除尘段150外部与外界动力源连接。卸灰阀152通过管路与设置在除尘段150外侧壁的卸灰口(未标出)连接。
本实施例中的吹灰器151的结构与设置在催化剂层131的吹灰器151的结构相同，作用相同。
参阅图1、图3，气固分离器200包括设置在除尘段150外侧的与外界烟气管道连接的烟气进口211，烟气进口211连接有设置在除尘段150内的烟气分布室210。
烟气分布室210内沿第一方向内分布有相互连通的多个烟气进口211。
请再次参阅图3，本实施例中，第一方向为由A点指向B点的方向，即进入烟气进口211的烟气的运动方向。则，多个烟气进口211以烟气进口211为起点，以烟气的运动方向进行设置多个烟气进口211。且烟气分布室210的容积沿第一方向逐渐减小。
在烟气分布室210连接有多个气腔212。且气腔212的个数至少为两个，在本实施例中气腔212的数量为五个，且之间呈相互连通的状态。与气腔212相对应设置的旋风分离组件220的数量也为五个。五个旋风分离组件220分别与收集段160连接。
每个旋风分离组件220包括相互匹配的旋风筒221和排气管222，排气管222的部分伸入至旋风筒221内并穿设烟气分离室，旋风筒221与收集段160连接。在本实施例中旋风筒的个数为五个，包括旋风筒221、旋风筒221a、旋风筒221b、旋风筒221c和旋风筒221d。
旋风筒221包括具有用于输入气体且位于烟气分布室210内的进气导流端225。
旋风筒221还包括与进气导流端225连接的筒体226，进气导流端225设置有气体通道。且筒体226内设置有导流通道227。筒体226与收集段160连接。旋风筒221的材料可以金属材料或者非金属材料，在本实施例中，旋风筒221为陶瓷旋风筒221。
筒体226包括从上之下依次连接的柱形段223和倒锥形段224，倒锥形段224与收集段160连接。
柱形段223位于烟气分布室210和倒锥形段224之间，柱形段223为柱形结构，可为立柱体也可为圆柱体或其他柱状结构。在本实施例中，柱形段223为圆柱体结构。倒锥形段224在由烟气分布室210至倒锥形段224的方向内径逐渐减小的柱形结构。柱形段223与倒锥形段224的数量相同，还与烟气进口211的个数相同，在本实施例中柱形段223和倒锥形段224的个数都为五个。
柱形段223与进气导流端225连接，位于柱形段223内的导流通道227的可设置为螺旋形结构，且导流通道227一端与进气导流端225内气体通道连通，另一端与住形体的内腔连接。导流通道227可完全设置在柱形段223内也可部分设置在柱形段223内。在本实施例中，导流通道227部分设置在烟气进口211内，部分设置在柱形段223内。
当导流通道227完全设置在柱形段223内时，柱形段223与导流通道227一起设置在烟气进口211内。当导流通道227部分设置在柱形段223内时，柱形段223与导流通道227可一起设置在烟气进口211内，也可以为未设置在柱形段223内的导流通道227设置在烟气进口211内，设置有部分导流通道227的柱形段223设置在烟气进口211外。在本实施例中，导流通道227部分设置在柱形段223内，部分设置在柱形段223外。设置在柱形段223外的导流通道227设置在烟气进口211内，设置在柱形段223内的导流通道227和柱形段223设置在烟气进口211外。
当导流通道227完全设置在柱形段223内时，导流通道227的横截面面积与柱形端的横截面面积相同。当导流通道227部分设置在柱形段223内时，设置在柱形段223内的横截面面积与柱形段223相同，设置在柱形段223外的导流通道227的横截面面积大于柱形段223的横截面面积。
排气管222可以沿导流通道227的轴线方向延伸至柱形段223内。
在排气管222伸入至柱形段223内的一端设置有内筒228，内筒228的横截面为梯形结构，内筒228沿向收集段160移动的方向开口逐渐增大，其开口的横截面面积大于排气管222的横截面面积。
请再次参阅图1和图3，收集段160包括料口(未标出)、灰斗161和设置在灰斗161一端的出灰口162。灰斗161远离出灰口162的一端与倒锥形段224连接。
灰斗161整体呈倒锥形的立体结构，进一步地，在本实施例中，为斜锥形体，内径由倒锥形段224至出灰口162的方向移动而逐渐减小。在其他实施例中，灰斗161还可以为圆柱体结构或立柱体结构。
本实施例提供的脱硝除尘装置100工作流程如下：
先将待净化烟气通过烟气进口211引入至烟气分布室210，再进入气固分离器200的进气导流端225内，随后进入筒体226内。因为筒体226内的导流通道227为螺旋结构，使进入的烟气产生旋转由直线运动变为圆周运动。旋转气流绝大部分沿旋风体自筒体226呈螺旋形向下，朝倒锥形段224流动，含尘气体在旋转过程中产生离心力，将密度大于气体的尘粒甩向筒壁。尘粒在于筒壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面向下落入灰斗161。旋转下降额外旋气流到达倒锥形段224下端位时，因倒锥形段224的收缩即以同样的旋转方向在筒体226由下而上继续做螺旋形流动，经过排气管222进入除尘段150腔体内。
因为在除尘段150的侧壁上设置有吹灰体，则在除尘段150内的经排气管222排出的气体中如果还有部分的含尘气体，则通过吹灰体使其增加向承灰面213运动的力，当含尘气体通过吹灰体提供的动力与承灰面213发生碰撞时，则会使含尘气体中的尘粒附着在承灰面213上。因为承灰面213的坡度降低并且在承灰面213坡度最低点与设置在除尘段150壁上的卸灰口连接，则尘粒通过卸灰口进入管道并通过卸灰阀152进行二次卸灰处理。
当气体中的尘粒经过两次处理排出气体之外，通过均匀设置有风孔141的均风装置140整流之后进入多层催化剂层131进行催化处理，通过催化剂完成脱硝之后通过净气出口排出。
本实施例提供的烟气分布室210的容积随旋风筒221的排列逐渐减小降低了烟气的总储存量，但是使烟气分布室210内的烟气的移动速度增加，从而使烟气进入旋风筒221的时间降低且在导流通道227内的速度增加。烟气速度的增加会增加大颗粒物与筒体226之间的碰撞动量，从而更容易实现大颗粒物从气体中分解。所以，烟气分布室210的容积的逐渐缩小，增加了气固分离器200的工作效率而且还增强了气固分离器200的工作效果，实现了气体与固体的更进一步的分离。
而承灰面213和吹灰器151的设置则实现了二次清灰的效果，通过吹灰器151二次清灰进一步降低了对催化剂的伤害，通过承灰面213的倾斜设置将二次清灰产生的大颗粒物排出装置内。
本实施例提供的脱硝除尘装置100，经过除尘和脱硝两部，氨的逃逸率小于2ppm，经过脱硝后SO2/SO3转化率小于1％。
本实施例中催化剂化学使用寿命大于24000h，机械使用寿命不小于10年。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种脱硝除尘装置，其特征在于，包括外壳和气固分离器；所述外壳包括除尘段和用于安装脱硝装置并利用所述脱硝装置对由排气管排出气体进行脱硝处理的脱硝段，气固分离器设置于所述除尘段内；
所述气固分离器包括烟气分布室，所述烟气分布室具有用于沿第一方向通入待分离气体的烟气进口；所述烟气分布室内沿所述第一方向分布有相互连通的多个气腔，所述多个气腔的容积沿所述第一方向逐渐减小；所述烟气分布室连接有与所述多个气腔一一对应的多个旋风分离组件，每个所述旋风分离组件包括相互匹配的旋风筒和排气管，所述旋风筒具有用于输入气体且位于所述气腔内的进气导流端，所述排气管的部分伸入至所述旋风筒内并穿设所述烟气分布室；
所述除尘段侧壁还设置有用于安装卸灰阀的卸灰口，所述烟气分布室具有倾斜承灰面；所述倾斜承灰面在竖直方向的高度由所述烟气进口至所述卸灰口逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的脱硝除尘装置，其特征在于，所述脱硝段和所述除尘段的侧壁设置有吹灰器，所述吹灰器具有在阻碍粉尘沿所述排气管的排气方向运动的动力。
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