CN109999649B - 一种高效混合烟气的脱硫脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的高效混合烟气的脱硫脱硝装置，包括料斗、溜管、脱硫脱硝塔、卸料器、喷氨单元以及两个阀单元，所述料斗通过溜管与脱硫脱硝塔连接，形成催化剂层，脱硫脱硝塔水平方向的一侧为进气室，另一侧为出气室，烟气由进气室进入催化剂层再通过出气室排出，所述卸料器连接于脱硫脱硝塔的出料端，所述阀单元分别连接于料斗与卸料器；所述喷氨单元设于料斗或溜管中，喷氨单元包括锥形帽、喷嘴以及支撑件，锥形帽通过支撑件固定于料斗或溜管上，所述喷嘴设置在锥形帽的下方。有益效果为：该装置结构简单，易加工，安装方便。
Description
技术领域
本发明涉及环保领域，尤其涉及一种高效混合烟气的脱硫脱硝装置。
背景技术
以炭基催化剂作为媒介的炭基催化法烟气中多污染物协同脱除技术，可以实现烟气中SOx、NOx、重金属以及烟尘的协同脱除。由于在烟气处理过程中不消耗水，一方面可以有效避免烟羽的形成，另一方面节约了大量水资源，有利于对生态环境的保护。另外，烟气中脱除的SO2可以进一步资源化利用，具有一定的经济效益。因此，该技术在烟气净化处理方面具有广阔的应用前景。
对于炭基催化法烟气净化技术，其脱硫脱硝原理为：对于脱硫过程，烟气在通过吸附塔的催化剂层时，其中的SO2在催化剂的吸附和催化作用下，以物理吸附和化学吸附的形式附着在炭基催化剂的孔隙表面后被脱除；对于脱硝过程，在向烟气中喷入稀释后的氨气后，烟气中的NOx和喷入的氨气吸附于炭基催化剂的孔隙表面，利用催化剂的催化性能，烟气中的NOx和氨气发生氧化还原反应生成N2和H2O，完成烟气的脱硝过程。炭基催化剂在处理完烟气后，输送至再生装置进行再生，并进行循环利用。
由于SO2对脱硝反应具有抑制作用，脱硫区域的脱硝反应相对较弱，因此，催化剂层可以大致区分为脱硫层和脱硝层。脱硫层和脱硝层可以垂直或水平方式布置在同一个塔内，也可以布置在两个塔中，烟气依次通过脱硫层和脱硝层。目前的脱硝喷氨方法主要是：在脱硫层的烟气入口侧或者在脱硝层烟气入口侧喷入稀释后的氨气，或者在以上两处同时喷入。
目前已有多种喷嘴结构用于实现喷入的氨气和烟气的均匀混合，但是由于喷嘴的结构一般都比较复杂，对材质要求也较高，因此生产成本都比较高。而且，烟气在烟道中的流动条件存在明显的不确定性，单一采用现有的喷氨手段仍然存在氨气在进入催化剂层之前无法和烟气均匀混合的问题，这可能进一步导致烟气脱硝效率不能满足要求。为了满足烟气的排放要求，氨气的喷入量也将随之增加。喷入的氨气不能及时均匀混合，一方面提高了系统安全稳定运行的风险，另一方面也提高了装置的运行成本并可能引发氨逃逸过量的问题，这也间接提高了氨气和烟气混合装置的投入和维护成本。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种高效混合烟气的脱硫脱硝装置，具体由以下技术方案实现：
所述高效混合烟气的脱硫脱硝装置，包括料斗、溜管、脱硫脱硝塔、卸料器、喷氨单元以及两个阀单元，所述料斗通过溜管与脱硫脱硝塔连接，形成催化剂层，脱硫脱硝塔水平方向的一侧为进气室，另一侧为出气室，烟气由进气室进入催化剂层再通过出气室排出，所述卸料器连接于脱硫脱硝塔的出料端，所述阀单元分别连接于料斗与卸料器；所述喷氨单元设于料斗或溜管中。
所述高效混合烟气的脱硫脱硝装置的进一步设计在于，阀单元分别为第一阀单元与第二阀单元，每个阀单元由对催化剂流动通道的切断的插板阀与防止气体泄漏的锁气阀连接组成，所述第一阀单元的锁气阀通过插板阀与料斗连接；所述第二阀单元的锁气阀通过插板阀与卸料器连接。
所述高效混合烟气的脱硫脱硝装置的进一步设计在于，所述喷氨单元设于溜管中时，喷氨单元采用焊接或者法兰安装方式连接于溜管上，喷氨单元通过流量控制阀接收稀释后的氨气。
所述高效混合烟气的脱硫脱硝装置的进一步设计在于，所述喷氨单元为管板结构，所述管板结构由孔板和短管组成，所述孔板上的圆孔呈错列或顺列布置，所述短管与圆孔一一对应焊接，短管间的区域形成自由空间，催化剂在短管内自上而下流动，稀释后的氨气在所述自由空间中自由扩散至催化剂层，被催化剂吸附后进入脱硫脱硝塔中参与烟气的脱硫脱硝反应。
所述高效混合烟气的脱硫脱硝装置的进一步设计在于，所述喷氨单元包括锥形帽、喷嘴以及支撑件，锥形帽通过支撑件固定于溜管中，锥形帽的斜面倾角应大于55°，锥形帽的边沿与溜管内壁的距离应不小于80mm。
所述高效混合烟气的脱硫脱硝装置的进一步设计在于，所述喷氨单元设于料斗时，喷氨单元包括锥形帽、喷嘴以及支撑件，锥形帽通过支撑件固定于料斗上，所述喷嘴设置在锥形帽的下方，锥形帽的斜面倾角应大于55°，锥形帽的边沿与料斗内壁的距离应不小于80mm。
所述高效混合烟气的脱硫脱硝装置的进一步设计在于，所述脱硫脱硝塔内通过至少一个孔板分为至少两个仓室，每个仓室下部出料端设置一个卸料器；所述溜管为至少一个，料斗中的催化剂通过所述溜管被分配至仓室中，根据塔体结构布置及喷氨需求，每个溜管也可对应一个或多个仓室，每个溜管分别布置一个所述喷氨单元，每个喷氨单元的氨气流量分别连接一个流量控制阀，氨气经稀释后由流量控制阀调节流量后，通过喷氨单元喷入溜管中，经扩散后被催化剂吸附，进入脱硫脱硝塔参与脱硫脱硝反应。
所述高效混合烟气的脱硫脱硝装置的进一步设计在于，至少一个所述孔板上设置有氨气喷嘴，所述氨气喷嘴通过流量控制阀控制氨气流量，并使氨气经过与烟气短暂的混合后进入催化剂脱硝层参与烟气脱硝反应。
所述高效混合烟气的脱硫脱硝装置的进一步设计在于，卸料器的转速由变频电机控制，实现催化剂流量可调。
所述高效混合烟气的脱硫脱硝装置的进一步设计在于，所述进气室内设有氨气喷嘴，所述氨气喷嘴通过流量控制阀将氨气喷入烟气中，并使氨气在和烟气混合后进入脱硫脱硝塔。
本发明的优点如下：
本发明的高效混合烟气的脱硫脱硝装置结构简单，易加工，安装方便。
稀释后的氨气通过三级喷氨点喷入溜管或者料斗后，首先被催化剂吸附于内部孔隙表面。当烟气穿过催化剂层后，其中的NOx被催化剂吸附并与吸附于孔隙表面的氨气直接发生还原反应被脱除。此过程避免了将氨气喷入烟气中后与烟气的混合过程，从而避免了可能发生的不能均匀混合的问题。
另一方面，在脱硫脱硝塔上部设置锁气阀可以有效防止喷入的氨气向上泄漏至输送设备，喷氨过程中即使有少量多余的未被吸附的氨气，也将沿着催化剂流动方向进入脱硫层或脱硝层参与烟气的脱硫脱硝反应。
进一步的，在一级、二级和三级喷氨点进行多级喷氨，更有利于实现烟气脱硫脱硝过程中喷氨量的精确控制，有利于提高烟气脱硝效率并降低氨逃逸量。
本发明可以有各种合适的更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。如，用催化剂层的脱硫层和脱硝层还可以分别设置在不同的塔里面，且塔可以上下布置为两段式；塔体可以分一个或多个仓室等。
附图说明
图1为多级喷氨组合示意图。
图2(a)为喷氨单元安装在溜管中的示意图。
图2(b)为短管顺列布置的喷氨单元示意图(以圆形溜管为例)。
图2(c)为短管错列布置的喷氨单元示意图(以圆形溜管为例)。
图3为锥形帽式喷氨单元示意图。
图4为本发明中喷氨单元在缓冲料斗内的安装示意图。
图5为多仓室分别喷氨的示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
如图1，高效混合烟气的脱硫脱硝装置，主要由料斗4、溜管5、脱硫脱硝塔1、卸料器6、喷氨单元8以及两个阀单元组成。料斗4通过溜管5与脱硫脱硝塔1连接，形成催化剂层，脱硫脱硝塔1水平方向的一侧为进气室101，另一侧为出气室102，烟气由进气室101进入催化剂层再通过出气室102排出。卸料器6连接于脱硫脱硝塔1的出料端。两个阀单元分别连接于料斗4与卸料器6。本实施例的脱硫脱硝塔为错流移动床结构，参见图1。原烟气从侧面进气室101进入脱硫脱硝塔，横向穿过塔内的催化剂层后从烟气出气室102流出，过程中烟气完成脱硫脱硝等过程，实现净化处理。催化剂经过锁气阀201和插板阀301后，依次从料斗4、溜管5、脱硫脱硝塔本体1、卸料器6、阀单元排出。
催化剂在缓冲料斗4内具有一定的高度，通过在料斗4上安装料位监控装置(未画出)，实现脱硫脱硝装置运行过程中料位的有效调节。另外，具有一定高度的催化剂也能够部分实现对烟气的锁气功能。
阀单元分别为第一阀单元与第二阀单元，每个阀单元由插板阀301、302与锁气阀201、202连接组成。第一阀单元的锁气阀201通过插板阀301与料斗4连接。第二阀单元的锁气阀202通过插板阀302与卸料器6连接。卸料器6的转速由变频电机控制，实现催化剂流量可调。锁气阀201、202具有锁气功能，能够防止气体在脱硫脱硝装置运行过程中从脱硫脱硝塔上部进料端和下部出料端泄漏至物料输送装置，从而降低因泄漏对烟气脱硫脱硝过程产生的影响，以及泄漏气体中的SO2、H2O和其他腐蚀性成分对物料输送设备产生的腐蚀问题。插板阀301、302用于脱硫脱硝装置非正常状态下对催化剂流动通道的切断。
本实施例的喷氨单元8设于溜管5中。喷氨单元8采用焊接或者法兰安装方式连接于溜管上，喷氨单元通过流量控制阀接收稀释后的氨气。溜管5可以是方形或者圆形，本实施例中溜管5采用圆形，具有垂直段，用于向脱硫脱硝塔内分配物料。另外，溜管5可存在倾斜段，倾斜段的倾角大小能够满足催化剂在管内的正常流动即可。
喷氨单元8为管板结构，如图2所示。管板由孔板805和短管801组成，孔板805上的圆孔呈错列或顺列布置，短管801和圆孔一一对应焊接，管板的孔径即为短管801内径，短管间的区域形成自由空间802，催化剂在短管801内自上而下流动，稀释后的氨气经过流量控制阀731后进入喷氨单元8，在短管801形成的自由空间802中自由扩散至催化剂层，被催化剂吸附后进入脱硫脱硝塔本体1中参与烟气的脱硫脱硝反应。考虑到催化剂在短管801内部流动可能产生的堵管问题，短管801的最小内径应不小于76mm。
脱硫脱硝塔1内通过三个孔板103、104以及105分为四个仓室106、107、108以及109，每个仓室下部出料端设置一个卸料器6。溜管5为三个，分别为溜管5-1、5-2和5-3，料斗中的催化剂通过三个溜管被分配至四个仓室中，每个溜管分别布置一个上述喷氨单元8，每个喷氨单元8的氨气流量分别连接一个流量控制阀，氨气经稀释后由流量控制阀调节流量后，通过喷氨单元喷入溜管中，经扩散后被催化剂吸附，进入脱硫脱硝塔参与脱硫脱硝反应。
本发明的喷氨单元还可以如图1所示布置进行多级喷氨。在脱硫脱硝塔烟气入口侧烟道(未画出)或进气室101处设置喷氨点712，稀释后的氨气经流量控制阀711控制流量后，由喷氨点712的氨气喷嘴喷入烟气中，并在和烟气混合后进入脱硫脱硝塔，形成一级喷氨。
本实施例在至少一个孔板105上(也可以是孔板105的附近)设置有氨气喷嘴，氨气喷嘴通过流量控制阀控制氨气流量，并使氨气经过与烟气短暂的混合后进入催化剂脱硝层参与烟气脱硝反应，形成二级喷氨。
三级喷氨本为上文所述的溜管5中设置的喷氨单元。
实施例2
如图3，本实施例中的喷氨单元8设于溜管5中。由锥形帽801-1和喷嘴803组成，锥形帽801-1通过支架(图中未示出)居中布置在溜管5中，喷嘴803布置在锥形帽801-1下方。当催化剂从锥形帽801-1侧面通过后，将在锥形帽801-1下方形成自由空间802-1，稀释后的氨气经过流量控制阀731后，从喷嘴803喷出后，在自由空间802-1内扩散至催化剂层，在被催化剂吸附后进入脱硫脱硝塔本体1中参与烟气的脱硫脱硝反应。为了保证催化剂在溜管5中的顺畅流动，锥形帽801-1的斜面倾角应大于55°，底边与溜管5内壁的距离应不小于80mm。
本实施例的其他部分与实施例1的配置相同，在此不再赘述。
实施例3
如图4，本实施例的喷氨单元8设于料斗4中。锥形帽801-1通过支架(未画出)居中布置在料斗4中，喷嘴803布置在锥形帽801-1下方。当催化剂从锥形帽801-1侧面通过后，将在锥形帽801-1下方形成自由空间802-1，稀释后的氨气经过流量控制阀731后，从喷嘴803喷出后，在自由空间802-1内扩散至催化剂层，在被催化剂吸附后进入脱硫脱硝塔本体1中参与烟气的脱硫脱硝反应。为了保证催化剂能够在料斗4中顺畅流动，锥形帽801-1的斜面倾角应大于55°，底边与缓冲料斗4内壁的距离应不小于80mm。
本实施例的其他部分与实施例1的配置相同，在此不再赘述。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种高效混合烟气的脱硫脱硝装置，其特征在于包括料斗、溜管、脱硫脱硝塔、卸料器、喷氨单元以及两个阀单元，所述料斗通过溜管与脱硫脱硝塔连接，形成催化剂层，脱硫脱硝塔水平方向的一侧为进气室，另一侧为出气室，烟气由进气室进入催化剂层再通过出气室排出，所述卸料器连接于脱硫脱硝塔的出料端，所述阀单元分别连接于料斗与卸料器；所述喷氨单元设于料斗或溜管中；阀单元分别为第一阀单元与第二阀单元，每个阀单元由对催化剂流动通道的切断的插板阀与防止气体泄漏的锁气阀连接组成，所述第一阀单元的锁气阀通过插板阀与料斗连接；所述第二阀单元的锁气阀通过插板阀与卸料器连接；所述喷氨单元设于溜管中时，喷氨单元采用焊接或者法兰安装方式连接于溜管上，喷氨单元通过流量控制阀接收稀释后的氨气；所述喷氨单元为管板结构，所述管板结构由孔板和短管组成，所述孔板上的圆孔呈错列或顺列布置，所述短管与圆孔一一对应焊接，短管间的区域形成自由空间，催化剂在短管内自上而下流动，稀释后的氨气在所述自由空间中自由扩散至催化剂层，被催化剂吸附后进入脱硫脱硝塔中参与烟气的脱硫脱硝反应。
2.根据权利要求1所述的高效混合烟气的脱硫脱硝装置，其特征在于所述喷氨单元包括锥形帽、喷嘴以及支撑件，锥形帽通过支撑件固定于溜管中，锥形帽的斜面倾角应大于55°，锥形帽的边沿与溜管内壁的距离应不小于80mm。
3.根据权利要求1所述的高效混合烟气的脱硫脱硝装置，其特征在于所述喷氨单元设于料斗时，喷氨单元包括锥形帽、喷嘴以及支撑件，锥形帽通过支撑件固定于料斗上，所述喷嘴设置在锥形帽的下方，锥形帽的斜面倾角应大于55°，锥形帽的边沿与料斗内壁的距离应不小于80mm。
4.根据权利要求1所述的高效混合烟气的脱硫脱硝装置，其特征在于所述脱硫脱硝塔内通过至少一个孔板分为至少两个仓室，每个仓室下部出料端设置一个卸料器；所述溜管为至少一个，料斗中的催化剂通过所述溜管被分配至仓室中，根据塔体结构布置及喷氨需求，每个溜管也可对应一个或多个仓室，每个溜管分别布置一个所述喷氨单元，每个喷氨单元的氨气流量分别连接一个流量控制阀，氨气经稀释后由流量控制阀调节流量后，通过喷氨单元喷入溜管中，经扩散后被催化剂吸附，进入脱硫脱硝塔参与脱硫脱硝反应。
5.根据权利要求4所述的高效混合烟气的脱硫脱硝装置，其特征在于至少一个所述孔板上或孔板附近设置有氨气喷嘴，所述氨气喷嘴通过流量控制阀控制氨气流量，并使氨气经过与烟气短暂的混合后进入催化剂脱硝层参与烟气脱硝反应。
6.根据权利要求1所述的高效混合烟气的脱硫脱硝装置，其特征在于卸料器的转速由变频电机控制，实现催化剂流量可调。
7.根据权利要求1所述的高效混合烟气的脱硫脱硝装置，其特征在于所述进气室内设有氨气喷嘴，所述氨气喷嘴通过流量控制阀将氨气喷入烟气中，并使氨气在和烟气混合后进入脱硫脱硝塔。
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Citations (7)
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2019
- 2019-01-29 CN CN201910088936.7A patent/CN109999649B/zh active Active
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