CN111871194A - 高浓度氮氧化物尾气处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高浓度氮氧化物尾气处理系统，包括烟气换热器、烟气加热器和脱硝反应器，烟气换热器内布置有换热管路，换热管路的管道内部形成热回收通道，换热管路与烟气换热器的壳体之间形成预热通道，所述预热通道上连接有废气进入管和氨水进入管，所述烟气加热器的一端与预热通道连通，另一端与脱硝反应器的入口端连通，所述脱硝反热应器的出口端与热回收通道连通。本发明的有益效果是：氨水能够被充分地、彻底地气化成氨气，氮氧化物与氨气的混合更加充分，氮氧化物脱硝更彻底，显著地提升了烟气处理的效果。

Description

高浓度氮氧化物尾气处理系统

技术领域

本发明涉及脱硝技术领域，具体涉及一种高浓度氮氧化物尾气处理系统。

背景技术

氮氧化物是导致酸雨、破坏臭氧层、形成光化学烟雾、造成温室效应的主要污染物之一，严重威胁人类的生活环境。污染空气中的氮氧化物很大部分来源于工业锅炉和工业烧制炉燃烧排放的烟气，因此，在燃烧烟气中去除氮氧化物，对防止氮氧化物超量排放具有举足轻重的作用。

为脱除燃烧烟气中的氮氧化物，在现有技术中应用较为广泛的技术是选择性催化还原技术，这是一种炉后脱硝技术，即：利用还原剂(氨气)在催化剂作用下，选择性地与氮氧化物反应生成氮气和水,氮气和水排放至大气中则不会对环境造成影响。但是，现有技术中以催化还原为技术手段的烟气处理装置，仍存在氨水气化不充分，大量水易进入反应器等技术缺陷，导致催化剂性能下降，使得氮氧化物在反应器内不能被充分彻底地反应，脱除效果有待进一步提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高浓度氮氧化物尾气处理系统，以解决现有技术中氮氧化物脱除效果差的技术问题。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种高浓度氮氧化物尾气处理系统，包括烟气换热器、烟气加热器和脱硝反应器，其关键在于：所述烟气换热器内布置有换热管路，换热管路的管道内部形成热回收通道，烟气换热器内部在换热管路以外区域形成预热通道，所述预热通道上连接有废气进入管和氨水进入管，所述烟气加热器的一端与预热通道连通，另一端与脱硝反应器的入口端连通，所述脱硝反热应器的出口端与热回收通道连通。

采用上述结构，含氮氧化物的燃烧烟气经废气进入管进入预热通道，氨水经氨水进入管进入预热通道，氨水与具有高温的换热管路的外壁接触，氨水被充分气化成氨气，氨气与烟气中的氮氧化物充分混合后，混合气体经过烟气加热器加热送入脱硝反应器，在催化剂的作用下，氮氧化物被脱除，然后洁净的烟气从脱硝反热应器的出口端排入热回收通道，预热通道与热回收通道完成热交换后，洁净的烟气再向外排出。

作为优选：所述热回收通道和预热通道在烟气换热器内沿竖直方向布置，氨水进入管连接在预热通道的上端，废气进入管连接在预热通道的下端，脱硝反热应器的出口端与热回收通道上端连通。采用上述结构，氨水在预热通道内自上而下的流动，能够与换热管路的管壁外表面充分接触，使得氨水能够被充分地、彻底地气化为氨气，以此同时，烟气自下而上的流动，能够保证氮氧化物与氨气充分混合，保证氮氧化物在脱硝反热应器内的反应更充分，使得脱硝更彻底，显著地提升烟气处理的效果。

作为优选：所述氨水进入管的端部设有喷嘴，喷嘴正对于预热通道的上端。采用上述结构，喷嘴有雾化效果，可以使氨水比较均匀地与换热管路的管壁外表面接触。

作为优选：所述氨水进入管在靠近预热通道的位置设有预热盘管。采用上述结构，可对氨水适当预热，确保气化效果。

作为优选：所述预热通道的下端设置有排液口。采用上述结构，氨水在预热通道内气化后，大部分液态水通过重力分离流到底部，然后通过排液口排除，这样可以有效避免大量的水进入脱硝反热应器导致催化剂性能下降。

作为优选：所述烟气加热器与脱硝反应器的入口端之间连接有混合气体进入管，脱硝反热应器的出口端与热回收通道的上端之间连接有净化气体回流管，热回收通道的下端连接有净化气体排出管，净化气体排出管远离热回收通道的一端安装有引风机。采用上述结构，引风机可使管道系统内形成负压，保证气流按照设定的方向流动。

作为优选：所述净化气体排出管与废气进入管之间连接有第一返流管，第一返流管上配置有鼓风机。采用上述结构，若烟气中的氮氧化物反应不充分，可通过第一返流管重新流回预热通道，然后再次进行混合、预热及反应。

作为优选：所述脱硝反应器包括至少一段筒体，各段筒体沿高度方向拼接，所述筒体的截面呈矩形框结构，其包括设置在四角位置的角钢，相邻两块角钢之间搭接有壁板，所述筒体内部填充有催化剂，催化剂顶部和底部均设置有网孔板。采用上述结构，筒体结构简单，易于制作。同时采用多段反应的方式，可以根据需求灵活的增加筒体段数，以达到彻底净化的效果。催化剂底部的网孔板对催化剂起过滤和支撑作用，顶部的网孔板起过滤和压紧作用。

作为优选：所述净化气体排出管与筒体之间连接有第二返流管。采用上述结构，可以将烟气直接回流至脱硝反应器进行深度脱硝。

作为优选：所述废气进入管连接烧制炉，所述废气进入管上设有吸气口。采用上述结构，吸气口可作为配气管路，通过引入环境空气来降低进气温度或降低氮氧化物的浓度；同时也可以在预热脱硝反应器时提供空气，作为加热气流将烟气加热器的热量带到预热脱硝反应器内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、氨水能够被充分地、彻底地气化成氨气，氮氧化物与氨气的混合更加充分，氮氧化物脱硝更彻底，显著地提升了烟气处理的效果。

2、氨水在预热通道内气化后，大部分液态水通过重力分离并经排液口排除，有效地避免了大量的水进入脱硝反热应器内，确保了脱硝反热应器内部的催化剂性能不受影响。

3、第一返流管和第二返流管形成两种回流通道，可根据不同的情况选择回流方式，将烟气回流至脱硝反应器进行深度脱硝，保证烟气被彻底净化。

4、脱硝反应器采用多段反应的方式，可以根据需求灵活的增加筒体段数，以达到彻底净化的目的。

附图说明

图1为反应本发明工作原理的结构示意图；

图2为图1中烟气换热器位置的放大示意图；

图3为本发明用于处理烧制炉燃烧烟气的结构示意图；

图4为脱硝反应器的截面示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

本实施例以处理烧制炉产生的烟气为例进行详细说明。

如图1至3所示，一种高浓度氮氧化物尾气处理系统，主要涉及的设备或部件有：烟气换热器1、烟气加热器2和脱硝反应器3、引风机9、鼓风机10、烧制炉12和供氨系统15。其中，烟气换热器1内布置有换热管路1a，换热管路1a的管道内部形成热回收通道1b，换热管路1a与烟气换热器1的壳体之间形成预热通道1c，且热回收通道1b和预热通道1c在烟气换热器1内沿竖直方向布置。涉及的管道有：废气进入管4、氨水进入管5、混合气体进入管6、净化气体回流管7、净化气体排出管8、第一返流管14、第二返流管11。

上述设备及管道通过以下方式连接：

废气进入管4一端连接在烧制炉12上，另一端连接在预热通道1c的下端；氨水进入管5一端连接在供氨系统15上，另一端连接在预热通道1c的上端；混合气体进入管6一端连接在烟气加热器2上，另一端连接在脱硝反应器3的入口端；烟气加热器2远离混合气体进入管6的一端与预热通道1c连通；净化气体回流管7一端连接在脱硝反热应器3的出口端，另一端连接在热回收通道1b的上端；净化气体排出管8连接在热回收通道1b的下端；第一返流管14一端连接在废气进入管4上，另一端连接在净化气体排出管8上；第二返流管11一端连接在净化气体排出管8上，另一端连接在脱硝反应器3上；引风机9安装在净化气体排出管8上，鼓风机10安装在第一返流管14上；废气进入管4上设有吸气口13。

再如图1所示，氨水进入管5的端部设有喷嘴5a，喷嘴5a正对于预热通道1c的上端，氨水进入管5在靠近预热通道1c的位置还设有预热盘管5b。预热通道1c的下端设置有排液口1d，排液口1d可设置自动排水阀(如浮球阀等)，氨水在预热通道1c内气化后，大部分液态水通过重力分离流到底部，然后通过排液口1d排除，这样可以有效避免大量的水进入脱硝反热应器3导致催化剂性能下降。

如图4所示，脱硝反应器3由若干段筒体3a沿高度方向拼接组成，各段筒体3a的截面呈矩形框结构，其包括设置在四角位置的角钢3a1，相邻两块角钢3a1之间搭接有壁板3a2，筒体3a内部填充有催化剂3a3。本脱硝反应器3处理的烟气近似常压气体，因此承压性要求不高，所以筒体3a采用简单的框架结构，结构简单，易于制作。同时采用多段反应的方式，可以根据需求灵活的增加筒体3a段数，以达到彻底净化的效果。

本发明的工作原理及净化处理流程如下所述：

系统预热：先从吸气口13引入环境空气，环境空气依次流经废气进入管4→预热通道1c→烟气加热器2→混合气体进入管6→脱硝反应器3→净化气体回流管7→热回收通道1b→净化气体排出管8，对处理系统完成预热。

废气处理：烧制炉12燃烧产生的烟气经废气进入管4进入预热通道1c，与此同时供氨系统15中的氨水经氨水进入管5→预热盘管5b→喷嘴5a，以喷雾的形式喷入预热通道1c内，氨水喷雾与换热管路1a的管壁外表面充分接触，换热管路1a的高温使氨水被充分地、彻底地气化为氨气，然后烟气中的氮氧化物在预热通道1c内与氨气充分混合，混合气体再依次经过烟气加热器2→混合气体进入管6进入脱硝反应器3，在脱硝反应器3内部催化剂的作用下，氮氧化物被脱除，然后洁净的烟气从脱硝反热应器3的出口端经净化气体回流管7排入热回收通道1b，热回收通道1b与预热通道1c完成热交换后，洁净的烟气再通过净化气体排出管8向外排出。

深度净化：如果烟气处理后仍含有超标的氮氧化物，可通过第一返流管14回流至废气进入管4，重新进行氨气混合、预热和催化反应全流程的处理。除此之外，还可以通过第二返流管11直接回流至脱硝反应器3，进行再次催化反应，以达到彻底净化的效果。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高浓度氮氧化物尾气处理系统，包括烟气换热器(1)、烟气加热器(2)和脱硝反应器(3)，其特征在于：所述烟气换热器(1)内布置有换热管路(1a)，换热管路(1a)的管道内部形成热回收通道(1b)，烟气换热器(1)内部在换热管路(1a)以外区域形成预热通道(1c)，所述预热通道(1c)上连接有废气进入管(4)和氨水进入管(5)，所述烟气加热器(2)的一端与预热通道(1c)连通，另一端与脱硝反应器(3)的入口端连通，所述脱硝反热应器(3)的出口端与热回收通道(1b)连通。

2.根据权利要求1所述的高浓度氮氧化物尾气处理系统，其特征在于：所述热回收通道(1b)和预热通道(1c)在烟气换热器(1)内沿竖直方向布置，氨水进入管(5)连接在预热通道(1c)的上端，废气进入管(4)连接在预热通道(1c)的下端，脱硝反热应器(3)的出口端与热回收通道(1b)上端连通。

3.根据权利要求2所述的高浓度氮氧化物尾气处理系统，其特征在于：所述氨水进入管(5)的端部设有喷嘴(5a)，喷嘴(5a)正对于预热通道(1c)的上端。

4.根据权利要求3所述的高浓度氮氧化物尾气处理系统，其特征在于：所述氨水进入管(5)在靠近预热通道(1c)的位置设有预热盘管(5b)。

5.根据权利要求4所述的高浓度氮氧化物尾气处理系统，其特征在于：所述预热通道(1c)的下端设置有排液口(1d)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的高浓度氮氧化物尾气处理系统，其特征在于：所述烟气加热器(2)与脱硝反应器(3)的入口端之间连接有混合气体进入管(6)，脱硝反热应器(3)的出口端与热回收通道(1b)的上端之间连接有净化气体回流管(7)，热回收通道(1b)的下端连接有净化气体排出管(8)，净化气体排出管(8)远离热回收通道(1b)的一端安装有引风机(9)。

7.根据权利要求6所述的高浓度氮氧化物尾气处理系统，其特征在于：所述净化气体排出管(8)与废气进入管(4)之间连接有第一返流管(14)，第一返流管(14)上配置有鼓风机(10)。

8.根据权利要求7所述的高浓度氮氧化物尾气处理系统，其特征在于：所述脱硝反应器(3)包括至少一段筒体(3a)，各段筒体(3a)沿高度方向拼接，所述筒体(3a)的截面呈矩形框结构，其包括设置在四角位置的角钢(3a1)，相邻两块角钢(3a1)之间搭接有壁板(3a2)，所述筒体(3a)内部填充有催化剂(3a3)，催化剂(3a3)顶部和底部均设置有网孔板。

9.根据权利要求8所述的高浓度氮氧化物尾气处理系统，其特征在于：所述净化气体排出管(8)与筒体(3a)之间连接有第二返流管(11)。

10.根据权利要求1所述的高浓度氮氧化物尾气处理系统，其特征在于：所述废气进入管(4)连接烧制炉(12)，所述废气进入管(4)上设有吸气口(13)。

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