CN107930391A - 一种scr烟气脱硝装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种SCR烟气脱硝装置，其包括省煤器、反应器和连接于省煤器和反应器之间的烟道，烟道包括依次连接设置的第一段、第二段和第三段；第三段设有拦截器，拦截器包括设于第三段的下方的灰斗以及沿气流方向依次设置的预荷部和吸附部，预荷部包括预荷电阳极板和预荷电阴极线，用于产生电场使粉尘带负电荷，吸附部包括阳极吸附网和放电阴极线，用于产生电场并吸附带负电荷的粉尘。该SCR烟气脱硝装置，可有效提高预除尘效果，减轻粉尘对催化剂的堵塞和磨损，进而延长催化剂的使用寿命。

Description

一种SCR烟气脱硝装置
技术领域
本发明涉及烟气脱硝技术领域，具体为一种SCR烟气脱硝装置。
背景技术
选择性催化还原(SCR，selective catalyst reactive)烟气脱硝技术是目前应用最为广泛的燃煤锅炉烟气脱硝技术，具备脱硝效率高、选择性好、运行稳定可靠等优点。其主要工作原理是在280～420℃条件下，烟气中的NOX与由SCR前端烟道喷入的还原剂NH3在催化剂的作用下发生还原反应，生成N2和H2O。
现有SCR脱硝装置普遍采用相对经济适用的高尘布置方式，将SCR脱硝装置布置在省煤器与空预器之间，烟气粉尘浓度高。由于我国煤质的高灰特性，进入SCR脱硝装置的高浓度粉尘颗粒(一般＞20g/Nm3)易造成催化剂的磨损、堵塞甚至中毒，直接影响催化剂的反应活性和使用寿命，增加SCR系统的运行成本。
针对上述问题，现有技术中的专利CN 204395633 U公开了一种SCR烟气脱硝预除尘装置，在省煤器底部灰斗做出改进，具体的如图1所示，该SCR烟气脱硝预除尘装置包括依次连接的省煤器灰斗101、第一水平烟道104、上升烟道106、第二水平烟道107以及SCR反应器108。省煤器灰斗101的出风口处设置挡灰导流板102，第一水平烟道104的进口处底部的管道内壁上安装有阻尘板103，上升烟道106内安装有喷氨格栅105，SCR反应器108内靠近进气口处安装均风板109，均风板109下方为波纹板催化剂110。该预除尘结构通过在省煤器底部设置省煤器灰斗101，并在该省煤器灰斗101处设置挡灰导流板102、阻尘板103，借助重力和惯性碰撞作用去除部分大粒径粉尘。
该SCR烟气脱硝预除尘装置主要存在以下问题：来流烟道断面大，依靠惯性碰撞拦截和重力作用收集的粉尘较少，烟气经过转弯后在水平方向的流速大，重力作用也很难发挥作用，使得只有部分粒径很大的粉尘才能被捕集，且捕集效率较低。
另外，现有技术中的专利CN106268049 A公开了一种SCR脱硝预除尘装置及方法，在喷氨装置上游底部转向烟道下端设置预收尘装置，具体如图2所示，该装置包括顺序连通的水平烟道201、转向烟道202和竖直烟道203，转向烟道202大圆弧形侧壁外侧下端设置有若干除灰管204；竖直烟道203的下部安装引流板207，转向烟道202大圆弧侧面的外侧下端设置有灰斗205，灰斗205的顶部入口与除灰管204的灰尘出口相连，灰斗205的底部设置有排灰口206。该除尘集灰装置利用转向烟道202的分离和过滤作用除灰管204的惯性碰撞去除大圆弧外侧端侧壁的部分大颗粒粉尘。
该SCR脱硝除尘集灰装置主要存在以下问题：除尘区域仅包括转向烟道202大圆弧侧面的外侧，由于该位置烟气流速较大(可达20m/s以上)，烟气中颗粒物做离心运行的时间较短，只有少部分粒径很大的粉尘由于受到较大离心力才能甩向大圆弧形侧壁外侧。
因此，如何提高SCR烟气脱硝装置的预除尘效果，有效地减轻粉尘对催化剂的堵塞和磨损，延长催化剂的使用寿命，对本领域的技术人员来说是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种SCR烟气脱硝装置，可有效提高预除尘效果，减轻粉尘对催化剂的堵塞和磨损，进而延长催化剂的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明提供一种SCR(selective catalyst reactive，选择性催化还原)烟气脱硝装置，其包括省煤器、反应器和连接于所述省煤器和所述反应器之间的烟道，所述烟道包括依次连接设置的第一段、第二段和第三段；所述第三段设有拦截器，所述拦截器包括设于所述第三段的下方的灰斗以及沿气流方向依次设置的预荷部和吸附部，所述预荷部包括预荷电阳极板和预荷电阴极线，用于产生电场使粉尘预荷电，所述吸附部包括阳极吸附网和放电阴极线，用于产生电场并吸附带预荷电的所述粉尘。
拦截器设于第三段内，该拦截器包括灰斗、预荷部和吸附部，其中，预荷部包括预荷电阳极板和预荷电阴极线，该预荷电阳极板和预荷电阴极线形成高压电场，能够使得烟气中的粉尘预荷电；吸附部包括阳极吸附网和放电阴极线，二者之间同样形成高压电场，使得带有预荷电的粉尘经过该电场时，将在电场力的作用下吸附于阳极吸附网。因此，烟气流经第三段时，粉尘经过拦截器的预荷部使其带负电荷，经过吸附部时被吸附于阳极吸附网，即被拦截。而灰斗设于第三段的下方，含尘烟气在从第二段进入该第三段内后，部分大粒径粉尘将在重力的作用下落入至灰斗内，同时，被阳极吸附网所吸附的粉尘颗粒也将在重力的作用下下落至灰斗内。
本发明所提供的SCR烟气脱硝装置是通过重力、惯性碰撞及电场力的作用拦截粉尘进入反应器，具有较高的预除尘效率，并且能够有效拦截大粒径的粉尘，减轻SCR烟气脱硝系统运行过程中粉尘对催化剂的磨损和堵塞，从而延长催化剂的使用寿命。
可选地，所述第三段的断面宽度大于所述第二段的断面宽度。
可选地，所述第三段设有缩径台阶，所述缩径台阶沿所述第三段的径向方向形成挡灰板，所述挡灰板位于所述灰斗朝向气流下游的一端。
可选地，所述灰斗和所述缩径台阶的数量均为两个，且朝向所述气流下游方向的所述挡灰板位于所述阳极吸附网的底部。
可选地，所述第二段和所述第三段之间的拐角处内设有导流板，所述导流板形成所述预荷电阳极板。
可选地，所述第三段朝向所述反应器一侧的端部为斜坡结构。
可选地，所述拦截器还包括振打部件，所述振打部件作用于所述阳极吸附网，以振落所述阳极吸附网吸附的粉尘。
可选地，所述阳极吸附网的截面呈锯齿形结构或多个依次连接的梯形结构。
可选地，所述阳极吸附网倾斜设置，其上端朝向所述预荷部倾斜。
可选地，所述阳极吸附网的网孔呈正方形或正六边形。
附图说明
图1是现有技术中的第一种SCR烟气脱硝预除尘装置的结构示意图；
图2是现有技术中的第二种SCR烟气脱硝预除尘装置的结构示意图；
图3是本发明实施例所提供的SCR烟气脱硝装置的结构示意图；
图4是图3中A的放大图；
图5是图4中的阳极吸附网的主视图；
图6是阳极吸附网的截面为多个依次连接的梯形结构时图5的俯视图；
图7是阳极吸附网的截面为锯齿形时图5的俯视图；
图8是网孔呈正六边形时的阳极吸附网的结构示意图。
附图1-2中，附图标记说明如下：
101-省煤器灰斗；102-挡灰导流板；103-阻尘板；104-第一水平烟道；105-喷氨格栅；106-上升烟道；107-第二水平烟道；108-反应器；109-均风板；110-催化剂；
201-水平烟道；202-转向烟道；203-竖直烟道；204-除灰管；205-灰斗；206-排灰口；207-引流板。
附图3-7中，附图标记说明如下：
1-省煤器，11-省煤器灰斗；2-反应器；
31-第一段，32-第二段，33-第三段；
41-预荷部，411-预荷电阳极板，412-预荷电阴极线，42-吸附部，421-阳极吸附网，422-放电阴极线，43-灰斗，44-挡灰板，45-振打部件；
5-喷氨装置；6-氨/氮混合器；7-催化剂；8-输灰管；9-整流装置。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图3和图4，图3是本发明实施例所提供的SCR烟气脱硝装置的结构示意图；图4是图3中A的放大图。
本发明实施例提供了一种SCR(selective catalyst reactive，选择性催化还原)烟气脱硝装置，如图3和图4所示，该SCR烟气脱硝装置包括省煤器1、反应器2和连接于省煤器1和反应器2之间的烟道；其中，第三段33设有拦截器，该拦截器包括灰斗43以及沿气流方向依次设置的预荷部41和吸附部42，灰斗43设于第三段33的下方，预荷部41包括预荷电阳极板411和预荷电阴极线412，二者之间能够形成高压电场，使得烟气中的粉尘预荷电；吸附部42包括阳极吸附网421和放电阴极线422，二者之间同样形成高压电场，使得带有预荷电的粉尘经过该电场时，将在电场力的作用下吸附于阳极吸附网421。
烟气流经第三段33时，粉尘经过预荷部41使其预荷电，经过吸附部42时被吸附于阳极吸附网421，即被拦截。而灰斗43设于第三段33的下方，含尘烟气在从第二段32进入该第三段33内后，部分大粒径粉尘将在重力的作用下落入至灰斗43内，同时，被阳极吸附网421所吸附的粉尘颗粒也将在重力的作用下下落至灰斗43内，最终通过与灰斗43连接的输灰管8排出。
本实施例所提供的SCR烟气脱硝装置中，阳极吸附网421的网状结构可通过惯性碰撞对大颗粒粉尘进行拦截，并且，该阳极吸附网421还通过电场力的作用对烟气中的粉尘进行拦截，具有较高的预除尘效率，能够有效拦截大粒径的粉尘可减轻SCR系统运行过程中粉尘对催化剂7的磨损和堵塞，从而延长催化剂7的使用寿命。
本实施例中，对预荷电阴极线412和放电阴极线422不做具体要求，可采用如芒刺线或锯齿线等形式均可。同时，对各阴阳极部件的材质也不做具体要求，如选用碳钢或其它耐磨导电材料均可。
在上述实施例中，第三段33的断面宽度大于第二段32的断面宽度，因此，烟气在从第二段32进入第三段33时，气流速度降低，增加了烟气在第三段33内的停留时间，进而延长了粉尘的预荷电时间，使得烟气中的粉尘充分预荷电，有利于除尘作用的进行。
同时，在第二段32内设有喷氨装置5和氨/氮混合器6，喷氨装置5用于提供SCR烟气脱硝反应的氨气，氨/氮混合器6用于强化氨气与烟气的混合作用。经过氨/氮混合器6混合后的烟气，在进入断面宽度较大的第三段33时，气流速度减慢，可增加氨气与烟气的混合时间，有利于氨浓度分布均匀，提高脱硝效率。
在上述实施例中，第三段33设有缩径台阶，该缩径台阶沿第三段33的径向方向形成挡灰板44，并且该挡灰板44位于灰斗43朝向气流下游的一端。也就是说，该第三段33呈阶梯式渐缩结构。烟气在进入第三段33内后，气流速度降低，大颗粒粉尘沉降至烟道的底部，并在挡灰板44的阻挡下，使得大颗粒粉尘沿挡灰板44下落至灰斗43内，进一步提高预除尘效果。
在上述实施例中，灰斗43和缩径台阶的数量均为两个，即挡灰板44的数量也为两个，此时，气流下游一侧的挡灰板44位于阳极吸附网421的底部。当然，在本实施例中，对灰斗43的数量并不做具体限制，将其设置为一个或多个均可。设置一个灰斗43时，或者为保证收尘面积，可选用体积较大的灰斗43，而设置多个灰斗43时，也可设置多个挡灰板44(即多个缩径台阶)，即该第三段33分多个阶段渐缩。将灰斗43的数量设置为两个时，单个灰斗43的体积小，成本低，同时，相对于设置多个灰斗43来说，可简化整体结构。另外，气流下游一侧的挡灰板44位于阳极吸附网421的底部，可有效避免存在积灰死角的问题。
在上述实施例中，烟道在第一段31和第二段32之间的拐角处、第二段32与第三段33之间的拐角处以及第三段33与反应器2之间的拐角处等均内设有导流板，以便烟气稳定流通。本实施例中，将第二段32与第三段33之间的拐角处的导流板设为上述预荷电阳极板411。也就是说，该预荷电阳极板411设于第二段32与第三段33之间的拐角处，在对烟气起导流作用的同时，与预荷电阴极线412形成电场，使粉尘预荷电。当然，在本实施例中，预荷电阳极板411的具体位置和形状均不做要求，但将导流板设为预荷电阳极板411，可简化整体结构，同时，可减小烟道内的烟气流动阻力。
在烟道与反应器2之间还设有整流装置9，以使烟道内流场均匀，有助于减小阻力损失。在本实施例中，如图3所示，第三段33朝向反应器2一侧的端部为斜坡结构，烟气流经该斜坡结构进入反应器之前，将受到该斜坡结构的挤压，使得右侧部分气流能够往反应器2的左侧流动，进而使得进入反应器2的流场更为均匀。
在本实施例中，将第三段33朝向反应器2一侧的端部设计为底部直接水平延伸与反应器2连接，顶部为斜坡结构的方案，相较于在第三段33与反应器2之间另设倾斜段，可简化整体结构，经济性好。
在上述实施例中，拦截器还包括振打部件45，当阳极吸附网421的表面所吸附的粉尘较多时，为保证其吸附能力，通过振打部件45振打该阳极吸附网421，使其表面吸附的粉尘被振落，并落入第三段33的底部进入灰斗43内，最终通过输灰管8排出。该振打装置的设置便于对阳极吸附网421吸附的粉尘进行清理，同时，在清理过程中无需拆卸或暂停运行等，操作较为方便。
请参考图5-7，图5是图4中的阳极吸附网的主视图；图6是阳极吸附网的截面为多个依次连接的梯形结构时图5的俯视图；图7是阳极吸附网的截面为锯齿形时图5的俯视图；图8是网孔呈正六边形时的阳极吸附网的结构示意图。
阳极吸附网421的截面呈多个依次连接的梯形结构(见图6)或锯齿形结构(见图7)，此种设置可增大该阳极吸附网421的吸附面积，提高其吸附能力。同时，将阳极吸附网421倾斜设置，在所处烟道的内径一定的情况下，倾斜设置的阳极吸附网421可有效增大其收尘面积。而该阳极吸附网421的顶端朝向预荷部41一侧倾斜，则可使得当通过振打装置使其表面吸附的粉尘振落时能够顺利落入灰斗43内。
同时，将该阳极吸附网421的开孔设为正方形或正六边形(如图8所示)，以减小各孔之间的拦截面积，进而减小气流阻力，便于烟气通过。当然，在本实施例中，也可以将该开孔设计为其它多边形均可，在此不做具体限制。
具体的，如图3和图4所示，本发明实施例所提供的SCR烟气脱硝装置的工作过程及原理可简述如下：
(1)含尘烟气自省煤器1底部进入烟道的第一段31，经过省煤器1底部时，部分大颗粒粉尘将在重力和惯性作用下被省煤器灰斗11收集；
(2)烟气由第一段31进入第二段32后，将与来自喷氨装置5的NH3接触并借助氨/氮混合器6的作用进行混合，之后进入第三段33；
(3)烟气在经过第二段32与第三段33之间的拐角处时，设于该拐角处的预荷电阳极板411既起导流作用也起预荷电阳极作用，该预荷电阳极板411与预荷电阴极线412形成高压电场使得经过的烟气中粉尘预荷电；吸附部42的放电阴极线422和阳极吸附版之间形成的高压电场，使得烟气中预荷电的粉尘在电场力的作用下被阳极吸附网421拦截；吸附于阳极吸附网421表面的粉尘能够在振打部件45的作用下振落并通过重力沉降进入灰斗43内；
阳极吸附网421为网状结构，较大粒径的粉尘通过与网状结构的惯性碰撞失去动能而被拦截，在重力作用下沉降进入灰斗43内；
同时，烟气进入第三段33时由于烟道的内径变大，烟气流速降低，部分大颗粒粉尘将在重力作用下沉降进入两级灰斗43，并且，第三段33内位于下部的烟气经过两级挡灰板44，部分大颗粒粉尘通过与两级挡灰板44的惯性碰撞和重力作用落入灰斗43内；
(4)烟气从第三段33经整流装置9后，流场均匀并进入反应器2内，在催化剂7的作用下，烟气中的NH3和NOX反应生成H2O和N2。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种SCR烟气脱硝装置，包括省煤器(1)、反应器(2)和连接于所述省煤器(1)和所述反应器(2)之间的烟道，所述烟道包括依次连接设置的第一段(31)、第二段(32)和第三段(33)；
其特征在于，所述第三段设有拦截器，所述拦截器包括设于所述第三段的下方的灰斗(43)以及沿气流方向依次设置的预荷部(41)和吸附部(42)，所述预荷部(41)包括预荷电阳极板(411)和预荷电阴极线(412)，用于产生电场使粉尘预荷电，所述吸附部(42)包括阳极吸附网(421)和放电阴极线(422)，用于产生电场并吸附带预荷电的所述粉尘。
2.根据权利要求1所述的SCR烟气脱硝装置，其特征在于，所述第三段(33)的断面宽度大于所述第二段(32)的断面宽度。
3.根据权利要求2所述的SCR烟气脱硝装置，其特征在于，所述第三段(33)设有缩径台阶，所述缩径台阶沿所述第三段(33)的径向方向形成挡灰板(44)，所述挡灰板(44)位于所述灰斗(43)朝向气流下游的一端。
4.根据权利要求3所述的SCR烟气脱硝装置，其特征在于，所述灰斗(43)和所述缩径台阶的数量均为两个，且朝向所述气流下游方向的所述挡灰板(44)位于所述阳极吸附网(421)的底部。
5.根据权利要求1-4任一项所述的SCR烟气脱硝装置，其特征在于，所述第二段(32)和所述第三段(33)之间的拐角处内设有导流板，所述导流板形成所述预荷电阳极板(411)。
6.根据权利要求1-4任一项所述的SCR烟气脱硝装置，其特征在于，所述第三段(33)朝向所述反应器(2)一侧的端部为斜坡结构。
7.根据权利要求1-4任一项所述的SCR烟气脱硝装置，其特征在于，所述拦截器还包括振打部件(45)，所述振打部件(45)作用于所述阳极吸附网(421)，以振落所述阳极吸附网(421)吸附的粉尘。
8.根据权利要求1-4任一项所述的SCR烟气脱硝装置，其特征在于，所述阳极吸附网(421)的截面呈锯齿形结构或多个依次连接的梯形结构。
9.根据权利要求1-4任一项所述的SCR烟气脱硝装置，其特征在于，所述阳极吸附网(421)倾斜设置，其上端朝向所述预荷部(41)倾斜。
10.根据权利要求1-4任一项所述的SCR烟气脱硝装置，其特征在于，所述阳极吸附网(421)的网孔呈正方形或正六边形。
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