CN108722180A - 一种烟气催化脱硝装置和催化脱硝方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气催化脱硝装置和催化脱硝方法，其包括壳体1，在壳体1顶部开通有进气口5、底部开通有出气口11；所述壳体1内的上部设有管式催化区6，管式催化区6包括有催化反应管7，以及包围催化反应管7的上部载热体2，所述催化反应管7内填充有催化剂；在管式催化区6的下部设有床式催化区9，床式催化区9包括有填充床层4，填充床层4上部放置有催化剂，填充床层4的下部为下部载热体10。本装置将管式催化与床式催化相互结合，可有效传导热量，提高催化效率；可实现分级催化，提高催化效率。本方法实现了催化效率的提升与污染物浓度的降低，不但节约了能源消耗，而且可实现进一步降低烟气中污染物的作用，达到超净排放标准要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气治理设备，尤其是一种烟气催化脱硝装置和催化脱硝方法。
背景技术
烧结机适用于大型黑色冶金烧结厂的烧结作业，它是抽风烧结过程中的主体设备，可将不同成份，不同粒度的精矿粉、富矿粉烧结成块，并部分消除矿石中所含的硫、磷等有害杂质。
烧结机在烧结过程所产生的废气具有烟温波动大、有害物质种类多、成分复杂等特点。烧结烟气中的污染物主要有SO2、NOx、二噁英、颗粒物、Hg等重金属；其中的NOx主要为燃料型NOx，少部分为热力型NOx；燃料型NOx中NO占90%以上，NO2占5%～10%，N2O占1%左右。针对烧结烟气中污染物的这种特点，现有的烧结烟气治理的主流技术主要有活性焦法、循环流化床联合脱硝法、SCR联合脱硝法等，但受自身方法的限制，对烧结烟气中污染物很难做到进一步的降低，尤其对于烟气中氮氧化物的降低作用更是微小。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种使用效果好的烟气催化脱硝装置；本发明还提供了一种烟气催化脱硝方法。
为解决上述技术问题，本发明装置所采取的技术方案是：其包括壳体，在壳体顶部开通有进气口、底部开通有出气口；所述壳体内的上部设有管式催化区，管式催化区包括有催化反应管，以及包围催化反应管的上部载热体，所述催化反应管内填充有催化剂；在管式催化区的下部设有床式催化区，床式催化区包括有填充床层，填充床层上部放置有催化剂，填充床层的下部为下部载热体。
本发明装置所述催化反应管由支撑架固定，平行均布于壳体内。
本发明装置所述管式催化区与床式催化区之间相隔有缓冲区。所述缓冲区高度为壳体内腔高度的20%～30%。
本发明方法采用上述的烟气催化脱硝装置，其工艺为：经加热后的烟气进入所述的烟气催化脱硝装置中，烟气自上至下通过管式催化区和床式催化区进行催化脱硝，脱硝后的烟气排出。
本发明方法的步骤为：（1）烟气经加热后温度至280℃～320℃自进气口进入所述的烟气催化脱硝装置中；
（2）所述烟气经过管式催化区，上部载热体的温度为280℃～320℃，烟气在催化反应管中速度为15m/s～18m/s；
（3）所述烟气下行进入床式催化区，下部载热体的温度为280℃～320℃，烟气通过速度为6m/s～8m/s；
（4）所述烟气通过床式催化区后，由下端的出气口排出。
本发明方法所述烟气经过管式催化区后下行先进入缓冲区，在缓冲区的温度为280℃～320℃。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明装置将管式催化与床式催化相互结合，可有效传导热量，提高催化效率。采用管式催化部分置于床式催化部分上方的布置方式，这种布置方式可实现分级催化，提高催化效率。
本发明在管式催化和床式催化之间设置缓冲区域，实现管式催化区与床式催化区的过度，进而提高催化效率；烟气首先通过管式催化区初步催化、然后通过缓冲区域进入到床式催化区进一步催化的设计方式，实现当烟气自上而下经过该设备时氮氧化物的催化反应，最终使得氮氧化物完成酸酐形式的转变，很好解决了烧结机头烟气污染物的排放问题。
本发明方法将管式催化与床式催化相结合，可以有效地的应用于烧结机头污染物的净化，有效地解决了传统催化传热温度控制问题，更好适应不同的工况条件，实现了催化效率的提升与污染物浓度的降低，不但节约了能源消耗，而且可实现进一步降低烟气中污染物的作用，最终达到超净排放标准要求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明装置的结构示意图。
图中：1－壳体、2－上部载热体、3－缓冲区、4－填充床层、5－进气口、6－管式催化区、7－催化反应管、8－支撑架、9－床式催化区、10－下部载热体、11－出气口。
具体实施方式
本烟气催化脱硝装置由由壳体1、上部载热体2、缓冲区3、填充床层4、进气口5、管式催化区6、催化反应管7、支撑架8、床式催化区9、载热体10、出气口11组成。所述进气口5位于整个装置的上方，出气口11位于整个装置的下方。所述壳体1内从上到下依次分成三个区域，分别为管式催化区6、缓冲区3和床式催化区9。所述管式催化区6包括有支撑架8、催化反应管7和上部载热体2。所述支撑架8与壳体1相连，在支撑架8上布置催化反应管7，这样催化反应管7由支撑架8固定，平行均布于催化器的壳体1内。催化反应管7内填充有催化剂，上部载热体2包围管式催化区，用于对催化反应管7进行加热保温。所述缓冲区3是位于管式催化区6下方的一段空腔，高度为壳体1内腔高度的20%～30%。所述床式催化区9位于缓冲区3下方，床式催化区9设有下部载热体10，下部载热体10的上方为填充床层4，填充床层4上放置有催化剂。所述上部载热体2和下部载热体10均可通过蒸气加热或电加热等加热方式实现载热。本烟气催化脱硝装置是脱硝前端催化部分，出气口11与后续的脱硝反应器通过管道连通。
本烟气催化脱硝方法采用上述催化脱硝装置，其方法步骤为：
a.经热风生成器加热后温度为280℃～320℃的烟气自进气口5进入催化脱硝装置中。
b.烟气自上至下通过催化器。首先经过管式催化区6，管式催化区的上部载热体2温度保持在280℃～320℃，用于维持区域温度，烟气通过催化反应管7在催化剂作用下发生初步反应，烟气在催化反应管中速度15m/s～18m/s，烟气中60%～75%的氮氧化物可在此区域被转化可与碱性物质反应的酸酐形式。
c.通过管式催化区6的烟气下行进入缓冲区3，烟气在缓冲区3的温度为280℃～320℃。
d.烟气通过缓冲区3后进入床式催化区9，该区的下部载热体10温度保持在280℃～320℃，烟气通过速度为6m/s～8m/s。通过该区域后，烟气中90%～95%的氮氧化物被转化可与碱性物质反应的酸酐形式，能与后续的脱硝反应器中碱性吸收装置喷入的碱液发生反应。
e．烟气通过床式催化区9后，由下端的出气口11排出，进入后续的碱性吸收装置中。
实施例1：本烟气催化脱硝方法的具体工艺如下所述。
经热风生成器加热至280℃～290℃的烟气自进气口进入催化脱硝装置中；首先经过管式催化区，上部载热体温度300℃～310℃，烟气在催化反应管中速度17m/s～18m/s；下行进入缓冲区，烟气在缓冲区的温度为300℃～310℃；然后进入床式催化区，下部载热体温度310℃～320℃，烟气通过速度为7m/s～8m/s；最后烟气从出气口排出。经检测，烟气在进入该催化脱硝装置之前，NOX浓度为390mg/m3，其中NO为55%～65%，NO2为12%～20%，N2O5为3%～6%，其他氮氧化物为9%～30%；烟气从催化脱硝装置排出之后，NO为10%～15%，NO2为10%～15%，N2O5为60%～75%，其他氮氧化物为9%～15%，达到了很好的催化脱硝效果。
实施例2：本烟气催化脱硝方法的具体工艺如下所述。
经热风生成器加热至290℃～300℃的烟气自进气口进入催化脱硝装置中；首先经过管式催化区，上部载热体温度280℃～290℃，烟气在催化反应管中速度15m/s～16m/s；下行进入缓冲区，烟气在缓冲区的温度为280℃～290℃；然后进入床式催化区，下部载热体温度280℃～290℃，烟气通过速度为6.5m/s～7.5m/s；最后烟气从出气口排出。经检测，烟气在进入催化脱硝装置之前，NOX浓度为390mg/m3，其中NO为55%～65%，NO2为12%～20%，N2O5为3%～6%，其他氮氧化物为9%～30%；烟气从催化脱硝装置排出之后，NO为3%～5%，NO2为5%～8%，N2O5为70%～80%，其他氮氧化物为8%～12%，达到了很好的催化脱硝效果。
实施例3：本烟气催化脱硝方法的具体工艺如下所述。
经热风生成器加热至300℃～310℃的烟气自进气口进入催化脱硝装置中；首先经过管式催化区，上部载热体温度290℃～310℃，烟气在催化反应管中速度16/s～17m/s；下行进入缓冲区，烟气在缓冲区的温度为290℃～310℃；然后进入床式催化区，下部载热体温度300℃～310℃，烟气通过速度为6m/s～7m/s；最后烟气从出气口排出。经检测，烟气在进入催化脱硝装置之前，NOX浓度为390mg/m3，其中NO为55%～65%，NO2为12%～20%，N2O5为3%～6%，其他氮氧化物为9%～30%；烟气从催化脱硝装置排出之后，NO为4%～9%，NO2为3%～8%，N2O5为74%～89%，其他氮氧化物为5%～9%，达到了很好的催化脱硝效果。
实施例4：本烟气催化脱硝方法的具体工艺如下所述。
经热风生成器加热至310℃～320℃的烟气自进气口进入催化脱硝装置中；首先经过管式催化区，上部载热体温度310℃～320℃，烟气在催化反应管中速度16m/s～17m/s；下行进入缓冲区，烟气在缓冲区的温度为310℃～320℃；然后进入床式催化区，下部载热体温度290℃～300℃，烟气通过速度为7m/s～8m/s；最后烟气从出气口排出。经检测，烟气在进入催化脱硝装置之前，NOX浓度为390mg/m3，其中NO为55%～65%，NO2为12%～20%，N2O5为3%～6%，其他氮氧化物为9%～30%；烟气从催化脱硝装置排出之后，NO为6%～10%，NO2为5%～11%，N2O5为75%～85%，其他氮氧化物为6%～12%，达到了很好的催化脱硝效果。相同指标的烟气，采用常规的催化脱硝器和催化脱硝工艺，经检测其脱硝后烟气指标为：NO为20%～28%，NO2为10%～15%，N2O5为55%～65%，其他氮氧化物为20%～26%；可见采用本装置和方法的催化脱硝效果更好。
Claims (7)
1.一种烟气催化脱硝装置，其特征在于：其包括壳体（1），在壳体（1）顶部开通有进气口（5）、底部开通有出气口（11）；所述壳体（1）内的上部设有管式催化区（6），管式催化区（6）包括有催化反应管（7），以及包围催化反应管（7）的上部载热体（2），所述催化反应管（7）内填充有催化剂；在管式催化区（6）的下部设有床式催化区（9），床式催化区（9）包括有填充床层（4），填充床层（4）上部放置有催化剂，填充床层（4）的下部为下部载热体（10）。
2.根据权利要求1所述的一种烟气催化脱硝装置，其特征在于：所述催化反应管（7）由支撑架（8）固定，平行均布于壳体（1）内。
3.根据权利要求1或2所述的一种烟气催化脱硝装置，其特征在于：所述管式催化区（6）与床式催化区（9）之间相隔有缓冲区（3）。
4.根据权利要求3所述的一种烟气催化脱硝装置，其特征在于：所述缓冲区（3）高度为壳体（1）内腔高度的20%～30%。
5.一种烟气催化脱硝方法，采用权利要求1－4任意一项所述的烟气催化脱硝装置，其特征在于：经加热后的烟气进入所述的烟气催化脱硝装置中，烟气自上至下通过管式催化区（6）和床式催化区（9）进行催化脱硝，脱硝后的烟气排出。
6.根据权利要求5所述的一种烟气催化脱硝方法，其特征在于，所述方法步骤为：（1）烟气经加热后温度至280℃～320℃自进气口（5）进入所述的烟气催化脱硝装置中；
（2）所述烟气经过管式催化区（6），上部载热体（2）的温度为280℃～320℃，烟气在催化反应管（7）中速度为15m/s～18m/s；
（3）所述烟气下行进入床式催化区（9），下部载热体（10）的温度为280℃～320℃，烟气通过速度为6m/s～8m/s；
（4）所述烟气通过床式催化区（10）后，由下端的出气口（11）排出。
7.根据权利要求6所述的一种烟气催化脱硝方法，其特征在于：所述烟气经过管式催化区（6）后下行先进入缓冲区（3），在缓冲区（3）的温度为280℃～320℃。
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