CN107433130B - 一种导流板优化的scr烟气脱硝反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于烟气脱硝技术领域，涉及一种导流板优化的SCR烟气脱硝反应器。所述的SCR烟气脱硝反应器包括在中部主体部分设置的多层催化剂层，在上部设置的具有导流板的进风管、烟气/氨混合器、加氨系统、进风口，在下部设置的出风管、出风口，其中所述的导流板在所述的进风管上的设置方式为：三维立体式布置。用本发明的导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，可较导流板未做优化的SCR烟气脱硝反应器明显提高在反应器中部主体部分入口处，及最上面一层催化剂入口处氨和氮氧化物混合气体的速度、浓度分布均匀性，从而明显提高脱硝效率。
Description
技术领域
本发明属于烟气脱硝技术领域，涉及一种导流板优化的SCR烟气脱硝反应器。
背景技术
氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一。我国氮氧化物排放量的70％来自于煤炭的直接燃烧，电力工业又是我国的燃煤大户，因此火力发电厂成为主要的氮氧化物污染源之一。随着环保标准进一步的提高，全国大中型火力发电厂大规模的推行脱硝工程，脱硝成为“十三五”节能环保产业的重点资助的方向之一。目前应用的脱硝技术主要有三种，其中选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是最先进、效率最高的一种脱硝技术。
SCR法脱硝的原理是：采用液氨、氨水或尿素作为还原剂，液氨、氨水或尿素通过热解蒸发出氨气，通过静态混合器与空气稀释后，通过喷氨格栅喷入烟气管道，稀释后的烟气与氨气充分混合，在催化剂的作用下，生成氮气和水。
SCR烟气脱硝反应器包括在中部主体部分设置的多层催化剂层，在上部设置的进风管、烟气/氨混合器、加氨系统、进风口，以及在下部设置的出风管、出风口。其中进风管上导流板的设置会影响氨和氮氧化物混合气体的速度均匀性，从而明显影响脱硝效率。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，以较导流板未做优化的SCR烟气脱硝反应器明显提高在反应器中部主体部分入口处，及最上面一层催化剂入口处氨和氮氧化物混合气体的速度、浓度分布均匀性，从而明显提高脱硝效率。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，包括在中部主体部分设置的多层催化剂层，在上部设置的具有导流板的进风管、烟气/氨混合器、加氨系统、进风口，在下部设置的出风管、出风口；
所述的多层催化剂层用于部分或全部装入催化剂以在其上催化所述的脱硝反应；
所述的进风管用于自其末端设置的所述的进风口导入所述的烟气，所述的烟气经过所述的进风管中间设置的烟气/氨混合器自上部进入所述的进风管连接的反应器的中部主体部分；
所述的加氨系统用于在所述的进风口之后，烟气/氨混合器之前向所述的进风管中加入氨水；
所述的出风管用于通过其末端设置的所述的出风口排出经过脱硝的烟气，
其中，所述的导流板在所述的进风管上的设置方式为：在反应器顶部，上部烟道进风口处横纵交叉布置导流板，根据对烟道内烟气流向的流场模拟，将导流板的布置角度进行调整。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，其中所述的导流板在所述的进风管上的设置方式为：在进风管末端管道内设置平行于管道轴线的导流板，使管道内的烟气较为均匀的通过进风口管道，平行的导流板共设置4块，均匀布置在直角烟道的45°夹角范围内，并且在导流板之间设置筋板，保证导流板的结构稳定。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，其中所述的导流板在所述的进风管上的设置方式为：在进风管末端与整流格栅之间设置三维立体式导流板，立体式导流板共设置15～40块，根据进风管进风方向调整正确的导流板位置及方向，使得烟气能够均匀的通过整流格栅进入反应器，从而使烟气均匀的分布在反应模块上，充分达到脱硝效果。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，其中所述的催化剂层的总层数为3层。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，其中所述的加氨系统通过所述的进风口之后，烟气/氨混合器之前，在所述的进风管中间设置的氨注入格栅加入所述的氨水。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，其中所述的脱硝反应器还包括旁路出风管，所述的旁路出风管一端在所述的出风口前连接所述的出风管，另一端在所述的进风口之后，烟气/氨混合器之前连接所述的进风管，所述的旁路出风管用于进行必要的催化剂更换和故障检修。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，其中所述的加氨系统通过氨喷射器加入所述的氨水。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，其中所述的催化剂层上设置有吹灰器，将附着于催化剂表面的灰尘清除，防止催化剂堵塞，影响脱硝效率，并降低系统阻力。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，其中所述的吹灰器为过热蒸汽吹灰器或超声波吹灰器。
本发明的技术效果在于，利用本发明的导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，可较导流板未做优化的SCR烟气脱硝反应器明显提高在反应器中部主体部分入口处，及最上面一层催化剂入口处氨和氮氧化物混合气体的速度、浓度分布均匀性，从而明显提高脱硝效率。
附图说明
图1为示例性的本发明的导流板优化的SCR烟气脱硝反应器的结构图。
图2为图1的导流板优化的SCR烟气脱硝反应器中导流板的构造图。
图3为SCR烟气脱硝反应器中未优化的导流板的构造图。
图4为采用图1的导流板优化的SCR烟气脱硝反应器后最上面一层催化剂入口处氨和氮氧化物混合气体的速度分布图。
图5为采用图3的未优化导流板的SCR烟气脱硝反应器最上面一层催化剂入口处氨和氮氧化物混合气体的速度分布图。
图6为采用图1的导流板优化的SCR烟气脱硝反应器后最上面一层催化剂入口处氨的浓度分布图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
示例性的本发明的导流板优化的SCR烟气脱硝反应器如图1所示，其中的导流板2的构造如图2所示在进风管末端与整流格栅之间设置三维立体式导流板2，立体式导流板设置15～40块，根据进风管进风方向调整正确的导流板位置及方向，使得烟气能够均匀的通过整流格栅进入反应器，从而使烟气均匀的分布在反应模块上，充分达到脱硝效果。对应的优化前的导流板3的构造如图3所示在进风管末端管道内设置平行于管道轴线的导流板，使管道内的烟气较为均匀的通过出口管道，平行的导流板共设置4块，均匀布置在直角烟道的45°夹角范围内，并且在导流板之间设置筋板4，保证导流板的结构稳定。该导流板优化的SCR烟气脱硝反应器包括在中部主体部分设置的三层催化剂层，在上部设置的具有导流板的进风管、烟气/氨混合器、加氨系统、进风口，在下部设置的出风管、出风口、旁路出风管。
三层催化剂层用于装入催化剂以在其上催化脱硝反应。催化剂层上设置有吹灰器，用于将附着于催化剂表面的灰尘清除，防止催化剂堵塞，影响脱硝效率，并降低系统阻力。吹灰器为过热蒸汽吹灰器或超声波吹灰器。
进风管用于自其末端设置的进风口导入烟气，烟气经过进风管中间设置的烟气/氨混合器自上部进入进风管连接的反应器的中部主体部分。导流板在进风管上的设置方式为：。
加氨系统通过进风口之后，烟气/氨混合器之前，进风管中间设置的氨注入格栅，通过氨喷射器1加入氨水。
出风管用于通过其末端设置的出风口排出经过脱硝的烟气。
旁路出风管一端在出风口前连接出风管，另一端在进风口之后，烟气/氨混合器之前连接进风管，旁路出风管用于进行必要的催化剂更换和故障检修。
上述示例性的本发明的导流板优化的SCR烟气脱硝反应器进行烟气脱硝的原理如下：
从脱硝反应器进风管引入烟气(800～1500mg/Nm3)和雾化喷入的20％氨水，利用该部分高温烟气加热蒸发气化氨水并稀释氨气浓度，再由双流体雾化喷枪(氨水喷射器)喷入进风管混合均匀。
中低温SCR脱硝反应通常是指SCR反应器内采用的催化剂的适用温度在150～300℃或者更低的温度上，布置形式视具体的应用而不同，对于电站锅炉一般可采用尾部布置，催化剂通常也是采用具有相应活性的金属氧化物为主。
中低温SCR脱硝反应最为核心的问题是中低温催化剂的研制和其结构设计。能够适合SCR尾部布置和其他中低温应用的需要，避免了对烟气进行再加热，能够很好地脱除烟气中的NOx，且具有较高的脱硝效率。
利用前述示例性的本发明的导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，最上面一层催化剂入口处氨和氮氧化物混合气体的速度分布如图4所示。由图4可见，混合气体平面速度分布最大速度为3.51m/s，满足不超过4m/s的验收标准，该平面的速度分布均匀性为68.22％，大于50％的标准。而对于导流板未做优化的SCR烟气脱硝反应器，由图5可见，混合气体平面速度分布最大速度为5.85m/s，超过4m/s的验收标准，容易造成蜂窝催化剂损伤，该平面的速度分布均匀性仅为25.24％，不满足速度分布均匀性大于50％的要求。
利用前述示例性的本发明的导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，最上面一层催化剂入口处氨的浓度分布如图6所示。由图6可见，氨水喷入后在极短的时间内完全蒸发，最上面一层催化剂入口处平面的氨浓度分布非常均匀，满足标准要求。
利用前述示例性的本发明的SCR烟气脱硝反应器进行烟气脱硝，出风口排出烟气中氮氧化物的浓度下降到80mg/Nm3,脱硝效率≥90％，完全符合国家排放标准。
Claims (9)
1.一种导流板优化的SCR烟气脱硝反应器，包括在中部主体部分设置的多层催化剂层，在上部设置的具有导流板的进风管、烟气/氨混合器、加氨系统、进风口，在下部设置的出风管、出风口；所述的多层催化剂层用于部分或全部装入催化剂以在其上催化所述的脱硝反应；所述的进风管用于自其末端设置的所述的进风口导入所述的烟气，所述的烟气经过所述的进风管中间设置的烟气/氨混合器自上部进入所述的进风管连接的反应器的中部主体部分；所述的加氨系统用于在所述的进风口之后，烟气/氨混合器之前向所述的进风管中加入氨水；所述的出风管用于通过其末端设置的所述的出风口排出经过脱硝的烟气，其特征在于：所述的导流板在所述的进风管上的设置方式为：横纵交叉的三维立体式布置，所述的导流板在所述的进风管上的设置方式为：在反应器顶部，上部烟道进风口处横纵交叉布置导流板，根据对烟道内烟气流向的流场模拟，将导流板的布置角度进行调整。
2.根据权利要求1所述的SCR烟气脱硝反应器，其特征在于：所述的导流板在所述的进风管上的设置方式为内嵌式安装。
3.根据权利要求2所述的SCR烟气脱硝反应器，其特征在于：所述的导流板在所述的进风管上的设置方式为立体内嵌式布置。
4.根据权利要求1所述的SCR烟气脱硝反应器，其特征在于：所述的催化剂层的总层数为3层。
5.根据权利要求1所述的SCR烟气脱硝反应器，其特征在于：所述的加氨系统通过所述的进风口之后，烟气/氨混合器之前，在所述的进风管中间设置的氨注入格栅加入所述的氨水。
6.根据权利要求1所述的SCR烟气脱硝反应器，其特征在于：所述的脱硝反应器还包括旁路出风管，所述的旁路出风管一端在所述的出风口前连接所述的出风管，另一端在所述的进风口之后，烟气/氨混合器之前连接所述的进风管，所述的旁路出风管用于进行必要的催化剂更换和故障检修。
7.根据权利要求1所述的SCR烟气脱硝反应器，其特征在于：所述的加氨系统通过氨喷射器加入所述的氨水。
8.根据权利要求1所述的SCR烟气脱硝反应器，其特征在于：所述的催化剂层上设置有吹灰器，用于将附着于催化剂表面的灰尘清除，防止催化剂堵塞，影响脱硝效率，并降低系统阻力。
9.根据权利要求8所述的SCR烟气脱硝反应器，其特征在于：所述的吹灰器为过热蒸汽吹灰器或超声波吹灰器。
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| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: SCR Flue gas denitration reactor optimized by deflector Effective date of registration: 20210729 Granted publication date: 20200228 Pledgee: Beijing technology intellectual property financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING CHENXI ENVIRONMENTAL PROTECTION ENGINEERING Co.,Ltd. Registration number: Y2021990000669 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231007 Granted publication date: 20200228 Pledgee: Beijing technology intellectual property financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING CHENXI ENVIRONMENTAL PROTECTION ENGINEERING CO.,LTD. Registration number: Y2021990000669 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: An SCR flue gas denitrification reactor optimized with a guide plate Granted publication date: 20200228 Pledgee: Haidian Beijing science and technology enterprise financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING CHENXI ENVIRONMENTAL PROTECTION ENGINEERING CO.,LTD. Registration number: Y2024110000124 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |