CN108654216A - 一种具有节能减排的双旋式scr脱硝装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于烟气脱硝技术领域，具体的说是一种具有节能减排的双旋式SCR脱硝装置，包括箱体、氨气旋流雾化喷嘴；氨水储存箱、废气进气模块、催化剂模块和氨气收集模块；氨水储存箱用于将收集起来的氨水储存起来；氨气旋流雾化喷嘴位于废气进气模块的右侧，氨气旋流雾化喷嘴安装在箱体上；废气进气模块位于氨水收集箱的上方，废气进气模块用于将废气除尘后通入到箱体内部；催化剂模块安装在箱体内部，催化剂模块用于催化氨气和废气发生反应，对废气进行脱硝处理；氨气收集模块位于箱体的上端，氨气收集模块用于将未反应的氨气收集起来，溶于水后再次利用。本装置用于对火电厂废气进行脱硝除尘处理，除尘效果好，氨气的逸散率低。

Description

一种具有节能减排的双旋式SCR脱硝装置
技术领域
本发明属于烟气脱硝技术领域，具体的说是一种具有节能减排的双旋式SCR脱硝装置。
背景技术
氮氧化物是大气污染中影响较大污染物，能形成光化学烟雾、酸雨，破坏臭氧层，甚至导致严重的温室效应，对人体、环境和生态系统有极大危害。因此，对氮氧化物进行治理，完善脱硝技术对保护生态环境以及我国的可持续发展具有重要意义。
研究表明，国内外的脱硝设备，由于受气固接触面积的影响，塔体内烟气的流场分布不均，烟气与还原剂、催化剂接触的时间有限，其催化还原反应效率低，并且广泛存在NH3的逃逸、催化剂堵塞、催化剂失效等问题。不仅影响脱硝效率的提高，而且造成脱硝成本增高，出现二次污染等问题。研发高效的SCR脱硝装置十分紧迫与必要。
通过对现有SCR系统研究可知，影响脱硝效率的因素包括反应温度、停留时间、还原剂与烟气的混合均匀度、还原剂与氮氧化物的化学当量比、催化剂性能等。根据SCR催化剂的反应动力学原理，在反应温度与催化剂性能一定的情况下，氨和氮氧化物的混合程度对SCR工艺的脱硝效率具有极大的影响。在传统的脱硝设备中，为了增加氨和氮氧化物的混合时间，采用了增大装置的横截面积，减少烟气流速，增加塔体高度或长度的方法。增大装置的横截面积不仅导致塔内流场呈现出层流态，减少了混合器的紊流度，降低了脱硝效率，而且增加了烟气中颗粒物的沉积，使催化剂表面大量积灰，影响催化剂的活性，增大了氨的逃逸；增加塔体高度或长度又大大增加催化剂用量，增加建设成本与运行成本。
专利文献：一种双旋式SCR脱硝装置，申请号：201520895330
上述专利文献中，烟气进入烟气通入管道时，与旋流雾化喷嘴喷射的氨气相互卷吸混合，沿第一旋流催化反应腔的圆周自上而下以切圆的方式螺旋下沉，并在旋流器的作用下，又沿第二旋流催化反应腔的圆周自下而上以切圆的方式螺旋上升，但是该技术方案对于废气中含有的灰尘去除效果不理想，只是靠灰尘的自身重力沉降，除尘效率低，对与氨气逃逸收集效果不佳，不能对收集的氨气重复利用。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种具有节能减排的双旋式SCR脱硝装置，本装置用于对火电厂废气进行脱硝除尘处理，利用废气进入模块将废气先进行除尘处理，之后将废气中的氮氧化物和氨气进行混合，混合气形成螺旋式运动，不仅增加了氨气和氮氧化物的混合时间，还增加了与催化剂的接触时间和接触面积，使氨气和氮氧化物反应的更加彻底，还对逃逸的氨气进行收集，并重新使用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种具有节能减排的双旋式SCR脱硝装置，包括箱体、氨气旋流雾化喷嘴、氨水储存箱、废气进气模块、催化剂模块和氨气收集模块；所述的氨水储存箱位于箱体的左侧，氨水储存箱用于将收集起来的氨水储存起来，氨水储存箱是圆柱体，中间挖去一个圆锥体，中间的圆锥形凹槽用于储存灰尘；所述的氨气旋流雾化喷嘴位于废气进气模块的右侧，氨气旋流雾化喷嘴安装在箱体上；所述的废气进气模块位于氨水收集箱的上方，废气进气模块用于将废气除尘后通入到箱体内部；所述的催化剂模块安装在箱体内部，催化剂模块用于催化氨气和废气发生反应，对废气进行脱硝处理；所述的氨气收集模块位于箱体的上端，氨气收集模块用于将未反应的氨气收集起来，溶于水后再次利用；所述的催化剂模块包括第一催化剂层、第二催化剂层和旋流器；所述的第一催化剂层安装在箱体的内壁上；所述的第二催化剂层安装在箱体的顶端；所述的旋流器通过支杆转动安装在箱体底部。
所述的废气进气模块包括镂空球罩、软管、转杆一、转杆二、竖杆和接灰板，所述的转杆一转动安装在箱体上；所述的软管安装在转杆一上，软管分成三段，每段之间通过镂空球罩连接；所述的转杆二安装在软管的下方，软管穿过转杆二；所述的接灰板铰接在箱体上，接灰板上开设有圆孔二；所述的竖杆固定安装在转杆二上，竖杆还穿过接灰板上的圆孔二，圆孔二设有双螺纹槽，竖杆使接灰板上下震动。工作时，废气吹动镂空球罩，使镂空球罩带着转杆一和转杆二发生转动；当废气进入镂空球罩内部时，废气流速受镂空球罩的影响而降低，灰尘随之沉降到镂空球罩内部，在通过软管落到了接灰板上，同时竖杆在接灰板的圆孔二内转动，使接灰板发生上下震动，将接灰板上的灰尘震落到氨水存储箱的圆锥形凹槽中，利用灰尘的余热将氨水蒸发成氨气，在将氨气通过氨气旋流雾化喷嘴喷出。
所述的镂空球罩还包括弹簧一和活动板；所述的活动板铰接在镂空球罩上；所述的弹簧一的一端固定安装在镂空球罩上，弹簧一的另一端安装在活动板上。工作时，废气进入镂空球罩内部，废气撞上活动板气体沿着活动板向上运动绕过活动板，废气中的灰尘和杂质撞上活动板后速度下降沿着活动板下落，再通过镂空球罩下的开口滑落到软管当中，废气撞击到活动板时，使活动板发生晃动，将附着在活动板上的灰尘震落下落。
所述的氨气收集模块包括固定板、海绵、进水管、氨水收集管和引流板；所述的固定板安装在箱体的顶部，固定板内开设有空心腔室和圆孔一，圆孔一和空心腔室连通，固定板用于固定海绵；所述的海绵安装在固定板上；所述的进水管和固定板的空心腔室相连通；所述的引流板安装在箱体的顶部；所述的氨水收集管位于箱体壁内，氨水收集管和引流板配合将未反应完的氨气溶解到水中并将氨水排到氨水储存箱中。工作时，进水管中通入清水，清水通过固定板流入到海绵中，未反应完的氨气溶解到海绵的清水中形成氨水，氨水再通过氨水收集管排入到氨水储存箱中。
所述的氨气收集模块还包括齿轮一、扇形齿轮、皮带轮一、皮带轮二、皮带、叶片、连接杆和挤压板；所述的叶片转动安装在固定板上，叶片位于固定板的空心腔室内；所述的皮带轮一安装在叶片的转动轴上；所述的扇形齿轮通过支座安装在固定板上；所述的皮带轮二固定安装在扇形齿轮的齿轮轴上；所述的皮带套在皮带轮一和皮带轮二上；所述的齿轮一通过支杆安装在固定板上，齿轮一和扇形齿轮啮合；所述的挤压板铰接在固定板上；所述的连接杆一端铰接在挤压板上，连接杆的另一端铰接在齿轮一上。工作时，进水管对固定板内的空心腔室充水时带动叶片转动，叶片带动皮带轮一转动，皮带轮一通过皮带带动皮带轮二转动，皮带轮二使扇形齿轮转动，扇形齿轮和齿轮一啮合，扇形齿轮使齿轮一发生间歇性转动，齿轮一铰接的连接杆控制挤压板运动，挤压板将海绵上的氨水及时的挤压排出，加速氨气的溶解速率。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种具有节能减排的双旋式SCR脱硝装置，本装置可以实现对火电厂的废气进行脱硝除尘处理，在脱硝过程中利用氨气收集模块将逸散氨气收集起来，节约氨气的使用，将收集的氨气储存到氨水储存箱中，在废气进行除尘过程中，利用灰尘的余热将收集起来的氨水蒸发成氨气，充分利用氨气，避免氨气的浪费；通过利用氨气和氮氧化物的混合气螺旋运动，提高反应效率。
2.本发明通过设置氨气收集模块，利用固定板、海绵、进水管、氨水收集管和引流板相互配合，进而实现将逸散的氨气溶于水中形成氨水进行回收，将回收的氨水储存到氨水储存箱中，充分利用氨气，节约脱硝成本，同时保护大气环境。
3.本发明通过设置废气进气模块，利用镂空球罩、软管、转杆一、转杆二、竖杆和接灰板相互配合，进而实现对废气进行除尘，同时将利用灰尘的余热对氨水进行性蒸发成氨气，节约能源，减少不必要的电能消耗。
4.本发明通过设置氨气收集模块，利用齿轮一、扇形齿轮、皮带轮一、皮带轮二、皮带、叶片、连接杆和挤压板相互配合，进而实现将溶于水的氨气形成的氨水挤压排出，并将氨水收集到氨水储存箱内，将海绵上的氨水挤压排出，有利于逸散的氨气快速溶解在水中，进一步提高氨气的收集效率。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是本发明图1中的A-A剖面图；
图3是本发明图1中的B处放大图；
图4是本发明图1中的C处放大图；
图5是镂空球罩的内部结构示意图；
图中：箱体1、氨气旋流雾化喷嘴2、氨水储存箱3、废气进气模块4、镂空球罩41、软管42、转杆一43、转杆二44、竖杆45、接灰板46、弹簧一47、活动板48、催化剂模块5、第一催化剂层51、第二催化剂层52、旋流器53、氨气收集模块6、固定板61、海绵62、进水管63、氨水收集管64、引流板65、齿轮一66、扇形齿轮67、皮带轮一68、皮带轮二69、皮带70、叶片71、连接杆72、挤压板73。
具体实施方式
使用图1-图5对本发明的脱硝装置进行如下说明。
如图1所示，本发明所述的一种具有节能减排的双旋式SCR脱硝装置，包括箱体1、氨气旋流雾化喷嘴2、氨水储存箱3、废气进气模块4、催化剂模块5和氨气收集模块6；所述的氨水储存箱3位于箱体1的左侧，氨水储存箱3用于将收集起来的氨水储存起来，氨水储存箱3是圆柱体，中间挖去一个圆锥体，中间的圆锥形凹槽用于储存灰尘；所述的氨气旋流雾化喷嘴2位于废气进气模块4的右侧，氨气旋流雾化喷嘴2安装在箱体1上；所述的废气进气模块4位于氨水收集箱的上方，废气进气模块4用于将废气除尘后通入到箱体1内部；所述的催化剂模块5安装在箱体1内部，催化剂模块5用于催化氨气和废气发生反应，对废气进行脱硝处理；所述的氨气收集模块6位于箱体1的上端，氨气收集模块6用于将未反应的氨气收集起来，溶于水后再次利用；所述的催化剂模块5包括第一催化剂层51、第二催化剂层52和旋流器53；所述的第一催化剂层51安装在箱体1的内壁上；所述的第二催化剂层52安装在箱体1的顶端；所述的旋流器53通过支杆转动安装在箱体1底部。
如图1至3所示，所述的废气进气模块4包括镂空球罩41、软管42、转杆一43、转杆二44、竖杆45和接灰板46，所述的转杆一43转动安装在箱体1上；所述的软管42安装在转杆一43上，软管42分成三段，每段之间通过镂空球罩41连接；所述的转杆二44安装在软管42的下方，软管42穿过转杆二44；所述的接灰板46铰接在箱体1上，接灰板46上开设有圆孔二；所述的竖杆45固定安装在转杆二44上，竖杆45还穿过接灰板46上的圆孔二，圆孔二设有双螺纹槽，竖杆45使接灰板46上下震动。工作时，废气吹动镂空球罩41，使镂空球罩41带着转杆一43和转杆二44发生转动；当废气进入镂空球罩41内部时，废气流速受镂空球罩41的影响而降低，灰尘随之沉降到镂空球罩41内部，灰尘在通过软管42落到了接灰板46上，同时竖杆45在接灰板46的圆孔二内转动，使接灰板46发生上下震动，将接灰板46上的灰尘震落到氨水存储箱的圆锥形凹槽中，利用灰尘的余热将氨水蒸发成氨气，在将氨气通过氨气旋流雾化喷嘴2喷出。
如图5所示，所述的镂空球罩41还包括弹簧一47和活动板48；所述的活动板48铰接在镂空球罩41上；所述的弹簧一47的一端固定安装在镂空球罩41上，弹簧一47的另一端安装在活动板48上。工作时，废气进入镂空球罩41内部，废气撞上活动板48气体沿着活动板48向上运动绕过活动板48，废气中的灰尘和杂质撞上活动板48后速度下降沿着活动板48下落，再通过镂空球罩41下的开口滑落到软管42当中，废气撞击到活动板48时，使活动板48发生晃动，将附着在活动板48上的灰尘震落下落。
如图1和图4所示，所述的氨气收集模块6包括固定板61、海绵62、进水管63、氨水收集管64和引流板65；所述的固定板61安装在箱体1的顶部，固定板61内开设有空心腔室和圆孔一，圆孔一和空心腔室连通，固定板61用于固定海绵62；所述的海绵62安装在固定板61上；所述的进水管63和固定板61的空心腔室相连通；所述的引流板65安装在箱体1的顶部；所述的氨水收集管64位于箱体1壁内，氨水收集管64和引流板65配合将未反应完的氨气溶解到水中并将氨水排到氨水储存箱3中。工作时，进水管63中通入清水，清水通过固定板61流入到海绵62中，未反应完的氨气溶解到海绵62的清水中形成氨水，氨水再通过氨水收集管64排入到氨水储存箱3中。
如图4所示，所述的氨气收集模块6还包括齿轮一66、扇形齿轮67、皮带轮一68、皮带轮二69、皮带70、叶片71、连接杆72和挤压板73；所述的叶片71转动安装在固定板61上，叶片71位于固定板61的空心腔室内；所述的皮带轮一68安装在叶片71的转动轴上；所述的扇形齿轮67通过支座安装在固定板61上；所述的皮带轮二69固定安装在扇形齿轮67的齿轮轴上；所述的皮带70套在皮带轮一68和皮带轮二69上；所述的齿轮一66通过支杆安装在固定板61上，齿轮一66和扇形齿轮67啮合；所述的挤压板73铰接在固定板61上；所述的连接杆72一端铰接在挤压板73上，连接杆72的另一端铰接在齿轮一66上。工作时，进水管63对固定板61内的空心腔室充水时带动叶片71转动，叶片71带动皮带轮一68转动，皮带轮一68通过皮带70带动皮带轮二69转动，皮带轮二69使扇形齿轮67转动，扇形齿轮67和齿轮一66啮合，扇形齿轮67使齿轮一66发生间歇性转动，齿轮一66铰接的连接杆72控制挤压板73运动，挤压板73将海绵62上的氨水及时的挤压排出，加速氨气的溶解速率。
具体工作流程如下：
废气吹动镂空球罩41，使镂空球罩41带着转杆一43和转杆二44发生转动；当废气进入镂空球罩41内部时，废气流速受镂空球罩41的影响而降低，废气进入镂空球罩41内部，废气撞上活动板48气体沿着活动板48向上运动绕过活动板48，废气中的灰尘和杂质撞上活动板48后速度下降沿着活动板48下落，再通过镂空球罩41下的开口滑落到软管42当中，废气撞击到活动板48时，使活动板48发生晃动，将附着在活动板48上的灰尘震落下落，灰尘在通过软管42落到了接灰板46上，同时竖杆45在接灰板46的圆孔二内转动，使接灰板46发生上下震动，将接灰板46上的灰尘震落到氨水存储箱的圆锥形凹槽中，利用灰尘的余热将氨水蒸发成氨气，在将氨气通过氨气旋流雾化喷嘴2喷出；
经过除尘的废气和氨气旋流雾化喷嘴2喷出的氨气混合，由于氨气以旋流方式喷出，使废气与氨气相互卷吸混合形成混合气，混合气自上而下的方式螺旋下沉，螺旋下沉过程中，反复切向冲刷第一催化剂层51的内壁和第二催化剂层52的外壁，并与之发生一级旋流催化还原反应；当混合气螺旋下沉至箱体1的底部上，在旋流器53的旋流作用下，混合气自下而上的方式螺旋上升，螺旋上升过程当中反复切向冲刷第二催化剂层52内壁，并与之发生二级旋流催化还原反应；
进水管63中通入清水，清水通过固定板61流入到海绵62中，未反应完的氨气溶解到海绵62的清水中形成氨水；进水管63对固定板61内的空心腔室充水时带动叶片71转动，叶片71带动皮带轮一68转动，皮带轮一68通过皮带70带动皮带轮二69转动，皮带轮二69使扇形齿轮67转动，扇形齿轮67和齿轮一66啮合，扇形齿轮67使齿轮一66发生间歇性转动，齿轮一66铰接的连接杆72控制挤压板73运动，挤压板73将海绵62上的氨水及时的挤压排出，加速氨气的溶解速率，氨水再通过氨水收集管64排入到氨水储存箱3中，氨水储存箱3中的氨水在利用灰尘余热蒸发成氨气，实现对氨气的充分利用。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
工业实用性
根据本发明，此脱硝装置能够有效地实现对废气的脱硝处理，从而此脱硝装置在烟气脱硝技术领域中是有用的。

Claims (5)

1.一种具有节能减排的双旋式SCR脱硝装置，包括箱体(1)、氨气旋流雾化喷嘴(2)、氨水储存箱(3)、废气进气模块(4)、催化剂模块(5)和氨气收集模块(6)；所述的氨水储存箱(3)位于箱体(1)的左侧，氨水储存箱(3)用于将收集起来的氨水储存起来，氨水储存箱(3)是圆柱体，中间挖去一个圆锥体，中间的圆锥形凹槽用于储存灰尘；所述的氨气旋流雾化喷嘴(2)位于废气进气模块(4)的右侧，氨气旋流雾化喷嘴(2)安装在箱体(1)上；所述的废气进气模块(4)位于氨水收集箱的上方，废气进气模块(4)用于将废气除尘后通入到箱体(1)内部；所述的催化剂模块(5)安装在箱体(1)内部，催化剂模块(5)用于催化氨气和废气发生反应，对废气进行脱硝处理；所述的氨气收集模块(6)位于箱体(1)的上端，氨气收集模块(6)用于将未反应的氨气收集起来，溶于水后再次利用；其特征在于：所述的催化剂模块(5)包括第一催化剂层(51)、第二催化剂层(52)和旋流器(53)；所述的第一催化剂层(51)安装在箱体(1)的内壁上；所述的第二催化剂层(52)安装在箱体(1)的顶端；所述的旋流器(53)通过支杆转动安装在箱体(1)底部。
2.根据权利要求1所述的一种具有节能减排的双旋式SCR脱硝装置，其特征在于：所述的废气进气模块(4)包括镂空球罩(41)、软管(42)、转杆一(43)、转杆二(44)、竖杆(45)和接灰板(46)，所述的转杆一(43)转动安装在箱体(1)上；所述的软管(42)安装在转杆一(43)上，软管(42)分成三段，每段之间通过镂空球罩(41)连接；所述的转杆二(44)安装在软管(42)的下方，软管(42)穿过转杆二(44)；所述的接灰板(46)铰接在箱体(1)上，接灰板(46)上开设有圆孔二；所述的竖杆(45)固定安装在转杆二(44)上，竖杆(45)还穿过接灰板(46)上的圆孔二，圆孔二设有双螺纹槽，竖杆(45)使接灰板(46)上下震动。
3.根据权利要求2所述的一种具有节能减排的双旋式SCR脱硝装置，其特征在于：所述的镂空球罩(41)还包括弹簧一(47)和活动板(48)；所述的活动板(48)铰接在镂空球罩(41)上；所述的弹簧一(47)的一端固定安装在镂空球罩(41)上，弹簧一(47)的另一端安装在活动板(48)上。
4.根据权利要求1所述的一种具有节能减排的双旋式SCR脱硝装置，其特征在于：所述的氨气收集模块(6)包括固定板(61)、海绵(62)、进水管(63)、氨水收集管(64)和引流板(65)；所述的固定板(61)安装在箱体(1)的顶部，固定板(61)内开设有空心腔室和圆孔一，圆孔一和空心腔室连通，固定板(61)用于固定海绵(62)；所述的海绵(62)安装在固定板(61)上；所述的进水管(63)和固定板(61)的空心腔室相连通；所述的引流板(65)安装在箱体(1)的顶部；所述的氨水收集管(64)位于箱体(1)壁内，氨水收集管(64)和引流板(65)配合将未反应完的氨气溶解到水中并将氨水排到氨水储存箱(3)中。
5.根据权利要求4所述的一种具有节能减排的双旋式SCR脱硝装置，其特征在于：所述的氨气收集模块(6)还包括齿轮一(66)、扇形齿轮(67)、皮带轮一(68)、皮带轮二(69)、皮带(70)、叶片(71)、连接杆(72)和挤压板(73)；所述的叶片(71)转动安装在固定板(61)上，叶片(71)位于固定板(61)的空心腔室内；所述的皮带轮一(68)安装在叶片(71)的转动轴上；所述的扇形齿轮(67)通过支座安装在固定板(61)上；所述的皮带轮二(69)固定安装在扇形齿轮(67)的齿轮轴上；所述的皮带(70)套在皮带轮一(68)和皮带轮二(69)上；所述的齿轮一(66)通过支杆安装在固定板(61)上，齿轮一(66)和扇形齿轮(67)啮合；所述的挤压板(73)铰接在固定板(61)上；所述的连接杆(72)一端铰接在挤压板(73)上，连接杆(72)的另一端铰接在齿轮一(66)上。
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