CN108970396A - 一种高温烟气除尘脱硝一体化装置及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温烟气除尘脱硝一体化装置，包括内部构成烟气通道的机身，机身下部设置有烟气入口、上部设置烟气出口并与烟气通道导通，机身内沿着烟气通过的方向依次可拆卸安装有高温除尘器和SCR脱硝反应器，高温除尘器包括规则排列的多个滤筒以及粉尘吹扫收集组件，滤筒顶端开口、底端密封，滤筒包括至少一层由金属纤维网制成的滤层，SCR脱硝反应器内设置规则排列的多个陶瓷蜂窝体，陶瓷蜂窝体包括载体以及分布在载体上的催化剂，催化剂由V₂O₅或稀土元素或过渡元素构成，载体采用TiO₂或分子筛或堇青石。高温除尘器、SCR脱硝反应器可拆卸安装，采用金属纤维网制成的滤筒，滤筒的过滤面积不受限、滤孔规则排布、通孔率高，使用寿命长且耐高温。

Description

一种高温烟气除尘脱硝一体化装置及其工艺

技术领域

本发明涉及一种应用于水泥厂、生物质电厂、钢铁厂等领域的除尘脱硝装置，尤其是涉及一种高温烟气除尘脱硝一体化装置及其工艺。

背景技术

非电行业脱硝减排政策日趋收紧，水泥、玻璃、生物质电厂、钢铁行业等减排压力骤增。这些行业烟气中常含有大量粉尘和氮氧化物等污染物，是近年来治理的重中之重。与火电厂锅炉烟气相比，上述领域烟气具有粉尘量大、粉尘中碱金属含量高、氮氧化物含量高等特点，传统SCR技术直接应用在水泥等行业存在催化剂孔道堵塞导致压降增加、催化剂中毒失活迅速等缺点，因此必须在脱硝之前将高温粉尘除去，而现有常规布袋除尘使用温度小于200℃，部分高分子布袋可以耐短时间高温冲击（＜280℃），因此不能直接应用。

目前，上述行业烟气减排采用先除尘、后脱硝技术是发展趋势。国外水泥行业脱硝有工程应用的是利用内壁涂有SCR催化剂涂层的、外壁具有粉尘过滤的耐高温陶瓷管，通过先除尘再脱硝，实现除尘脱硝一体化。该方案存在以下问题：①单独陶瓷管的寿命一般为10年，而SCR催化剂一般为三年，陶瓷管和SCR催化剂不可拆卸，因此该一体化装置寿命取决于SCR的寿命，陶瓷管的利用率没有得到充分发挥；②受制于技术极限，陶瓷管目前长度只能做到3m，再增加长度技术上存在困难，且陶瓷通孔率低，且孔大小不均一，应用受限；③陶瓷管壁、连接结构处等在实际运行中容易破裂。

鉴于上述原因，本发明旨在开发一种可拆卸的、过滤面积可调、过滤效果好、使用寿命长的耐高温除尘脱硝一体化装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高温烟气除尘脱硝一体化装置，高温除尘器和SCR脱硝反应器可拆卸安装，采用金属纤维网卷制而成的滤筒，滤筒的过滤面积可调、滤孔规则排布、通孔率高，使用寿命长且耐高温。在上述装置的基础上，设计了除尘脱硝工艺，脱硝过程在净烟气环境中进行，减轻了碱金属颗粒和粉尘对脱硝催化剂的影响，有效防止催化剂的磨蚀、中毒和堵塞，延长了催化剂的使用寿命，减少运行成本，提高资源利用率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高温烟气除尘脱硝一体化装置，包括内部构成烟气通道的机身，所述的机身下部设置有烟气入口、上部设置烟气出口并与烟气通道导通，所述的机身内沿着烟气通过的方向依次可拆卸安装有高温除尘器和SCR脱硝反应器，所述的高温除尘器包括规则排列的多个滤筒以及粉尘吹扫收集组件，所述的滤筒顶端开口、底端密封，滤筒包括至少一层由金属纤维网制成的滤层，所述的SCR脱硝反应器内设置规则排列的多个陶瓷蜂窝体，所述的陶瓷蜂窝体包括载体以及分布在载体上的催化剂，催化剂由V₂O₅或稀土元素或过渡元素构成，所述的载体采用TiO₂或分子筛或堇青石。

本发明进一步的优选方案：所述的高温除尘器竖立在烟气入口上方，所述的SCR脱硝反应器或水平或竖直设置在高温除尘器上方，所述的机身底部设置有接灰斗，接灰斗位于烟气入口下方。

本发明进一步的优选方案：所述的滤筒还包括支撑层和保护层，所述的支撑层为金属纤维网，所述的保护层为金属纤维网，所述的滤筒为支撑层、过滤层和保护层轧合卷制成筒状结构。

本发明进一步的优选方案：所述的过滤层的过滤直径为1-100μm。

本发明进一步的优选方案：所述的高温除尘器采用耐高温材料制成，高温除尘器的外表面温度不高于50℃，所述的SCR脱硝反应器采用耐高温材料制成，SCR脱硝反应器表面温度不高于50℃。

本发明进一步的优选方案：所述的粉尘吹扫收集组件分为吹灰组件和粉尘输送组件，吹灰组件设置在规则排列的多个滤筒上部，所述的吹灰组件可采用脉冲反吹或离线反吹原理，所述的灰尘输送组件可采用链式输送机、斗提升机式、带式输送机或螺旋输送机。

一种高温烟气除尘脱硝工艺，包括如下步骤：

1)通入含有大量烟尘的高温烟气，根据氮氧化合物含量对高温烟气喷洒还原剂，喷洒还原剂后的烟气从烟气入口进入机身，通过烟气通道到达高温除尘器，还原剂为氨水或尿素或液氨；

2)烟气由滤筒外壁穿入，经过滤筒过滤后从内壁流出，烟气由滤筒顶端开口离开高温除尘器通过烟气通道到达SCR脱硝反应器，烟气中的灰尘被吸附在滤筒壁面上形成粉尘滤层；

3)进入SCR脱硝反应器的烟气，在陶瓷蜂窝体的催化剂的作用下被还原为N₂和水蒸气，N₂和水蒸气通过出口烟道排出；

4)在步骤2）中形成的粉尘滤层，由吹灰组件通入清洁的高压气流吹落，粉尘滤层在重力的作用下落入下方的接灰斗内，落入接灰斗内粉尘滤层通过粉尘输送组件运送离开机身。

与现有技术相比，本发明的优点在于机身下部设置有烟气入口、上部设置烟气出口并与烟气通道导通，机身内沿着烟气通过的方向依次可拆卸安装有高温除尘器和SCR脱硝反应器。机身下部设置烟气入口、上部设置烟气出口，烟气由于其自身重量的原因，自然从烟气入口向烟气出口移动。高温烟气通过烟气入口进入机身，烟气将沿着烟气通道游走，依次通过高温除尘器和SCR脱硝反应器。高温除尘器和SCR脱硝反应器可拆卸安装，使用寿命长且耐高温。因SCR脱硝反应器内的催化剂使用寿命较短，可以单独拆卸SCR脱硝反应器来进行更换。从而延长了整个装置的使用寿命。高温除尘器包括规则排列的多个滤筒以及粉尘吹扫收集组件，滤筒顶端开口、底端密封，滤筒包括至少一层由金属纤维网制成的滤层。金属纤维滤筒具有耐高温、耐腐蚀、机械强度高、抗热冲击性等优势，还可以降低烟气热量损失，避免烟气温度低于传统SCR催化剂的使用温度窗口，提高脱硝效率。相比较于现有的陶瓷管除尘而言，采用金属纤维网卷制而成的滤筒，滤筒的过滤面积可调、滤孔规则排布、通孔率高。SCR脱硝反应器内设置规则排列的多个陶瓷蜂窝体，陶瓷蜂窝体包括载体以及分布在载体上的催化剂，催化剂由V₂O₅或稀土元素或过渡元素构成，载体采用TiO₂或分子筛或堇青石。本发明工艺和装置能实现水泥厂等行业高温烟气先除尘后脱硝，脱硝过程在净烟气环境中进行，减轻了碱金属颗粒和粉尘对脱硝催化剂的影响，有效防止催化剂的磨蚀、中毒和堵塞，延长了催化剂的使用寿命，减少运行成本，提高资源利用率。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明的另一种结构示意图；

图3滤筒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示：一种高温烟气除尘脱硝一体化装置，包括内部构成烟气通道2的机身1，机身1下部设置有烟气入口3、上部设置烟气出口4并与烟气通道2导通，机身1内沿着烟气通过的方向依次可拆卸安装有高温除尘器5和SCR脱硝反应器6，高温除尘器5包括规则排列的多个滤筒7以及粉尘吹扫收集组件，滤筒7顶端开口、底端密封，滤筒7包括至少一层由金属纤维网制成的滤层，SCR脱硝反应器6内设置规则排列的多个陶瓷蜂窝体8，陶瓷蜂窝体8包括载体以及分布在载体上的催化剂，催化剂由V₂O₅或稀土元素或过渡元素构成，载体采用TiO₂或分子筛或堇青石。

高温除尘器5竖立在烟气入口3上方，SCR脱硝反应器6或水平或竖直设置在高温除尘器5上方，机身1底部设置有接灰斗9，接灰斗9位于烟气入口3下方。

滤筒7还包括支撑层和保护层，支撑层为金属纤维网，保护层为金属纤维网，滤筒7为支撑层、过滤层和保护层轧合卷制成筒状结构。支撑层、过滤层和保护层材料均为304不锈钢及以上材质。一个滤筒7至少含有支撑层、过滤层和保护层这三层，过滤层可以增加。本发明中的保护层位于最外层，用于除去粗的粉尘；过滤层位于中间层，用于控制过滤精度的；支撑层位于最内层，用于支撑整个滤筒的。支撑层、过滤层和保护层金属纤维网的孔径根据功能不同，会有所差别。

本发明中使用到的滤筒7，可以根据装置所适应的使用环境，改变金属纤维网的空孔径，过滤孔径可调。以及改变滤筒7的高度与直径，过滤面积可调。

过滤层的过滤直径为1-100μm。过滤层金属纤维网的孔径优选范围在1-100μm。

高温除尘器5采用耐高温材料制成，高温除尘器5的外表面温度不高于50℃，SCR脱硝反应器6采用耐高温材料制成，SCR脱硝反应器6表面温度不高于50℃。出于安全性能考虑，确保表面外壳温度不高于50℃。而高温除尘器5的内部，采用耐高温材料制成，按照实际烟气温度进行保温，降低能耗。SCR脱硝反应器6也是同样原理。

粉尘吹扫收集组件分为吹灰组件10和粉尘输送组件，吹灰组件10设置在规则排列的多个滤筒7上部，吹灰组件10可采用脉冲反吹或离线反吹原理，灰尘输送组件可采用链式输送机、斗提升机式、带式输送机或螺旋输送机。

一种高温烟气除尘脱硝工艺，包括如下步骤：

1)通入含有大量烟尘的高温烟气，根据氮氧化合物含量对高温烟气喷洒还原剂，喷洒还原剂后的烟气从烟气入口3进入机身1，通过烟气通道2到达高温除尘器5，还原剂为氨水或尿素或液氨；

2)烟气由滤筒7外壁穿入，经过滤筒7过滤后从内壁流出，烟气由滤筒7顶端开口离开高温除尘器5通过烟气通道2到达SCR脱硝反应器6，烟气中的灰尘被吸附在滤筒7壁面上形成粉尘滤层；

3)进入SCR脱硝反应器6的烟气，在陶瓷蜂窝体8的催化剂的作用下被还原为N₂和水蒸气，N₂和水蒸气通过出口烟道排出；

4)在步骤2）中形成的粉尘滤层，由吹灰组件10通入清洁的高压气流吹落，粉尘滤层在重力的作用下落入下方的接灰斗9内，落入接灰斗9内粉尘滤层通过粉尘输送组件运送离开机身1。

该工艺为先除尘后脱硝，脱硝过程在净烟气环境中进行，减轻了碱金属颗粒和粉尘对脱硝催化剂的影响，有效防止催化剂的磨蚀、中毒和堵塞，延长了催化剂的使用寿命，减少运行成本，提高资源利用率。同时，该高温除尘器5具有耐高温、耐腐蚀、机械强度高、抗热冲击性等优势，还可以降低烟气热量损失，避免烟气温度低于催化剂的使用温度，从而提高脱硝效率。

目前水泥厂烟气脱硝常用的SNCR法存在成本高、脱硝效率低、喷氨量大导致氨逃逸无法控制等缺点，在目前环保要求日趋严格的情况下，单一的SNCR法将不能满足脱硝要求，本发明中采用的的SCR脱硝法脱硝效率高、不影响水泥正常生产，并已在火电厂烟气脱硝中广泛应用，因此在水泥行业有较好的应用前景。

需要说明的是，本发明中涉及的过滤面积可调、过滤孔径可调，并不是已经生产得到的滤筒，可以在结构上进行调节。而是指在生产过程中，可以根据滤筒所应用的工作环境，进而生产加工出不同孔径、不同面积的滤筒。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高温烟气除尘脱硝一体化装置，包括内部构成烟气通道的机身，所述的机身下部设置有烟气入口、上部设置烟气出口并与烟气通道导通，其特征在于所述的机身内沿着烟气通过的方向依次可拆卸安装有高温除尘器和SCR脱硝反应器，所述的高温除尘器包括规则排列的多个滤筒以及粉尘吹扫收集组件，所述的滤筒顶端开口、底端密封，滤筒包括至少一层由金属纤维网制成的滤层，所述的SCR脱硝反应器内设置规则排列的多个陶瓷蜂窝体，所述的陶瓷蜂窝体包括载体以及分布在载体上的催化剂，催化剂由V₂O₅或稀土元素或过渡元素构成，所述的载体采用TiO₂或分子筛或堇青石。

2.根据权利要求1所述的一种高温烟气除尘脱硝一体化装置，其特征在于所述的高温除尘器竖立在烟气入口上方，所述的SCR脱硝反应器或水平或竖直设置在高温除尘器上方，所述的机身底部设置有接灰斗，接灰斗位于烟气入口下方。

3.根据权利要求1所述的一种高温烟气除尘脱硝一体化装置，其特征在于所述的滤筒还包括支撑层和保护层，所述的支撑层为金属纤维网，所述的保护层为金属纤维网，所述的滤筒为支撑层、过滤层和保护层轧合卷制成筒状结构。

4.根据权利要求1所述的一种高温烟气除尘脱硝一体化装置，其特征在于所述的过滤层的过滤直径为1-100μm。

5.根据权利要求1所述的一种高温烟气除尘脱硝一体化装置，其特征在于所述的高温除尘器采用耐高温材料制成，高温除尘器的外表面温度不高于50℃，所述的SCR脱硝反应器采用耐高温材料制成，SCR脱硝反应器表面温度不高于50℃。

6.根据权利要求1所述的一种高温烟气除尘脱硝一体化装置，其特征在于所述的粉尘吹扫收集组件分为吹灰组件和粉尘输送组件，吹灰组件设置在规则排列的多个滤筒上部，所述的吹灰组件可采用脉冲反吹或离线反吹原理，所述的灰尘输送组件可采用链式输送机、斗提升机式、带式输送机或螺旋输送机。

7.根据权利要求1所述的一种高温烟气除尘脱硝工艺，其特征在于包括如下步骤：

通入含有大量烟尘的高温烟气，根据氮氧化合物含量对高温烟气喷洒还原剂，喷洒还原剂后的烟气从烟气入口进入机身，通过烟气通道到达高温除尘器，还原剂为氨水或尿素或液氨；

烟气由滤筒外壁穿入，经过滤筒过滤后从内壁流出，烟气由滤筒顶端开口离开高温除尘器通过烟气通道到达SCR脱硝反应器，烟气中的灰尘被吸附在滤筒壁面上形成粉尘滤层；

进入SCR脱硝反应器的烟气，在陶瓷蜂窝体的催化剂的作用下被还原为N₂和水蒸气，N₂和水蒸气通过出口烟道排出；

在步骤2）中形成的粉尘滤层，由吹灰组件通入清洁的高压气流吹落，粉尘滤层在重力的作用下落入下方的接灰斗内，落入接灰斗内粉尘滤层通过粉尘输送组件运送离开机身。