CN117225180A - 用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，其包括除尘装置和反应装置，除尘装置内具有烟气，除尘装置用于对烟气进行除尘，所述反应装置包括本体和反应单元，所述本体具有腔室、第一入口和第一出口，所述第一入口和所述第一出口与所述腔室连通，所述第一入口与所述除尘装置连通，所述反应单元位于所述腔室内，除尘后的烟气从所述除尘装置进入所述反应单元，所述反应单元内具有还原剂和催化剂，所述还原剂与所述烟气进行还原反应，所述催化剂为炭基催化剂，所述腔室内的温度小于等于150℃。本发明实施例的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统运行安全、不易发生催化剂中毒。

Description

用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统

技术领域

本发明涉及烟气处理技术领域，具体地，涉及一种用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统。

背景技术

农作物秸秆作为农业生产过程中的主要废弃物，年产量超过10亿吨。尽管目前存在大量的生物质利用、处理技术，并已经形成相关产业，但仍然有大量秸秆得不到有效处置。

农林生物质作为零碳排放的优质燃料，不仅可节约不可再生的化石能源，还可节约企业的能耗成本，而且由于农林生物质几乎不含硫，对环境的污染较小，对其烟气进行净化的烟气净化装置更为简单，不仅可有效降低烟气治理成本，还使得其燃烧后灰渣可以还田，不存在灰渣处理的问题。

然而，农林生物质燃烧会产生大量的氮氧化物，所以对农林生物质燃烧产生的烟气进行排放时需要对烟气中的氮氧化物进行净化。相关技术中，最常用的脱硝技术是选择性催化剂还原技术(SCR)，SCR技术使用的催化剂多为钒钨系催化剂，该种催化剂的使用温度为330℃以上，且生物毒性较高，对生态环境具有较大的威胁。此外，生物质燃料中的碱金属含量较高，部分K、Na元素在高温环境中以蒸汽的形式存在于烟气中，易破坏钒钨系催化剂的活性中心，发生催化剂中毒。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，该系统运行安全、不易发生催化剂中毒。

本发明实施例的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，包括：

除尘装置，所述除尘装置内具有烟气，所述除尘装置用于对所述烟气进行除尘；

反应装置，所述反应装置包括本体和反应单元，所述本体具有腔室、第一入口和第一出口，所述第一入口和所述第一出口与所述腔室连通，所述第一入口与所述除尘装置连通，所述反应单元位于所述腔室内，除尘后的烟气从所述除尘装置进入所述反应单元，所述反应单元内具有还原剂和催化剂，所述还原剂与所述烟气进行还原反应，所述催化剂为炭基催化剂，所述腔室内的温度小于等于150℃。

本发明实施例的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，处理烟气时使用炭基作为催化剂，与现有技术中的钒钨系催化剂相比，不仅可对烟气实现高效脱硝，且成本低，还不会生成其他有害的物质，对烟气的温度及组分的适应性强，在反应装置小于等于150℃的温度环境中可有效地加快烟气与还原剂反应的速率，由此，本发明实施例的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统运行安全、不易发生催化剂中毒，此外，反应装置的结构简单，节省成本。

在一些实施例中，所述反应单元为多个，多个所述反应单元设在所述腔室内，所述烟气在所述反应单元内发生反应，每个所述反应单元内独立运行。

在一些实施例中，所述反应单元具有再生功能，以对所述催化剂进行原位再生。

在一些实施例中，所述腔室内具有惰性气体。

在一些实施例中，所述反应装置还包括：

第一管路，所述第一管路位于所述本体的顶部且与所述腔室连通，所述第一入口形成在所述第一管路上；

第二管路，所述第二管路位于所述本体的底部且与所述腔室连通，所述第一出口形成在所述第二管路上；

连接管路，所述连接管路位于所述本体的底部且连通所述腔室和所述第二管路，所述连接管路邻近所述本体的一端的流通面积大于所述连接管路邻近所述第二管路的一端的流通面积。

在一些实施例中，所述反应装置还包括烟室，所述烟室设在所述本体的顶面且与所述腔室连通，所述第一管路的至少部分与所述烟室连通。

在一些实施例中，所述本体还具有第二入口和第二出口，所述第二入口形成在所述第一管路上，所述第二入口适于通入再生热烟气，所述第二出口形成在所述第二管路上，所述第二出口适于排出所述再生热烟气。

在一些实施例中，所述用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统还包括引风机，所述引风机设在所述除尘装置和所述反应装置之间，且连通所述除尘装置和所述反应装置。

在一些实施例中，所述用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统还包括：

热回收装置，所述热回收装置与所述反应装置连通，所述热回收装置用于对从所述反应装置排出的烟气的热量进行回收；

烟囱，所述烟囱连通所述热回收装置和外部环境，以使所述热回收装置内的烟气可通过所述烟囱排入外部环境。

在一些实施例中，所述用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统还包括第一阀和第二阀，所述第一阀设在所述引风机和所述反应装置之间，所述第二阀设在所述反应装置和所述热回收装置之间。

附图说明

图1是根据本发明实施例的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统的示意图。

图2是根据本发明实施例的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统的反应装置的示意图。

附图标记：1、除尘装置；11、除尘腔；12、烟气入口；13、烟气出口；2、反应装置；21、本体；211、腔室；212、第一入口；213、第一出口；214、第二入口；215、第二出口；216、第一进口；217、第二进口；22、反应单元；23、第一管路；24、第二管路；25、连接管路；26、烟室；3、引风机；31、连接通道；32、还原剂入口；4、热回收装置；5、烟囱；6、第一阀；7、第二阀；8、仓泵；9、燃烧装置。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-2所示，本发明实施例的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统包括除尘装置1和反应装置2。除尘装置1内具有烟气，除尘装置1用于对烟气进行除尘。具体地，除尘装置1具有除尘腔11、烟气入口12和烟气出口13，烟气入口12和烟气出口13与除尘腔11连通，烟气通过烟气入口12进入除尘腔11内进行除尘，除尘后的烟气适于从烟气出口13排出。

反应装置2包括本体21和反应单元22。本体21具有腔室211、第一入口212和第一出口213，第一入口212和第一出口213与腔室211连通，第一入口212与除尘装置1连通，反应单元22位于腔室211内，除尘后的烟气从除尘装置1进入反应装置2，反应单元22内具有还原剂和催化剂，还原剂与烟气进行还原反应，催化剂为炭基催化剂，反应装置2内的温度小于等于150℃。

具体地，第一入口212与烟气出口13连通，以使除尘腔11内的烟气可通过烟气出口13和第一入口212进入腔室211内。

具体地，烟气先经过除尘装置1，以减少烟气中的飞灰，使得烟气在反应装置2内时可降低飞灰对催化剂上孔结构的堵塞，保证催化剂的物理活性。

具体地，还原剂为氨气，氨气在反应装置2内与烟气进行还原反应，以对烟气进行脱硝。

具体地，催化剂为活性炭材料或以炭材料为载体的催化剂，炭基催化剂的使用温度相较于钒钨系催化剂较低，使得本发明实施例的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统可实现低温脱硝技术。此外，炭基材料对烟气中的钾、钠等碱金属及其化合物的吸附能力较差，不会破坏材料吸附氨气的能力，因此使用过程中不会因为碱金属造成催化剂钝化而影响材料的脱硝性能。

优选地，反应装置2内的温度为130℃～150℃。当反应装置2内的温度为130℃时，烟气在反应装置2内的脱硝效率可达85％以上。

本发明实施例的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，使用炭基催化剂，与现有技术中的钒钨系催化剂相比，不仅可对烟气实现高效脱硝，且成本低，还不会生成其他有害的物质，对烟气的温度及组分的适应性强，在反应装置2小于等于150℃的温度环境中可有效地加快烟气与还原剂反应的速率，由此，本发明实施例的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统运行安全、不易发生催化剂中毒。

在一些实施例中，本发明实施例的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统还包括仓泵8，仓泵8与除尘腔11的底部连通，仓泵8用于收集除尘腔11内的飞灰并将飞灰送至固定位置与灰渣一起还田。

在一些实施例中，反应单元22为多个，多个反应单元22设在腔室211内，烟气在反应单元22内发生反应，每个反应单元22内独立运行。具体地，每个反应单元22内均有还原剂和催化剂，使得每个反应单元22内的烟气可独立进行脱硝，从而有效地提高了对烟气的脱硝效果。

在一些实施例中，反应单元22具有再生功能，以对催化剂进行原位再生。具体地，反应单元22具有再生功能，相比于现有技术中，需要将催化剂转移至别处的再生塔进行再生相比，本发明实施例的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统可省去将催化剂转移的步骤，减少了催化剂的磨损和损耗。

在一些实施例中，腔室211内具有惰性气体。具体地，本体21还具有第一进口216和第二进口217，第一进口216位于本体21的顶部且与腔室211连通，第二进口217位于本体21的底部且与腔室211连通，第一进口216和第二进口217用于向腔室211内通入惰性气体，以防腔室211内的炭材料发生自燃，解决了炭材料运行的安全问题。

具体地，惰性气体包括CO₂、N₂。

在一些实施例中，反应装置2还包括第一管路23、第二管路24和连接管路25。第一管路23位于本体21的顶部且与腔室211连通，第一入口212形成在第一管路23上。具体地，第一管路23的一端与腔室211连通，第一入口212形成在第一管路23的另一端，第二进口217形成在第一管路23上且邻近第一管路23的一端。

第二管路24位于本体21的底部且与腔室211连通，第一出口213形成在第二管路24上。具体地，第二管路24的一端与腔室211连通，第一出口213形成在第二管路24的另一端。烟气通过第一管路23从腔室211的顶部流向腔室211的底部，并从第二管路24排出，使得烟气与腔室211内的还原性气体接触充分，提高烟气与还原剂的反应转化率。

连接管路25位于本体21的底部且连通腔室211和第二管路24，连接管路25邻近本体21的一端(如图2所示的连接管路25的上端)的流通面积大于连接管路25邻近第二管路24的一端(如图2所示的连接管路25的下端)的流通面积。具体地，连接管路25的下端与第二管路24的一端连通。连接管路25的上端的流通面积大于其下端的流通面积，且连接管路25沿上下方向从其上端到下端的流通面积逐渐减小，使得脱硝后的烟气可先聚集在流通管路的上端，流通管路内的烟气通过其下端排出，提高了烟气从流通管道的下端流出的速率。

在一些实施例中，反应装置2还包括烟室26，烟室26设在本体21的顶面且与腔室211连通，第一管路23的至少部分与烟室26连通。第一管路23的至少部分与烟室26的侧壁面连接且与烟室26的内部连通，以使通过第一管路23流入腔室211内的烟气先流入烟室26内。烟室26的顶面的一端邻近第一管路23，烟室26的顶面的另一端朝向本体21的顶面延伸且朝向远离第一管路23的方向倾斜，使得烟室26的顶面倾斜设置，以便于调节从第一管路23流入腔室211内的烟气的流场，起到导流的作用。

在一些实施例中，本体21还具有第二入口214和第二出口215，第二入口214形成在第一管路23上，第二入口214适于通入再生热烟气，第二出口215形成在第二管路24上，第二出口215适于排出再生热烟气。

具体地，第二入口214邻近第一管路23的另一端，第二出口215邻近第二管路24的另一端，再生热烟气通过第二入口214流入，从第二出口215流出，再生热烟气在腔室211内流动时可将催化剂孔结构内吸附的物质清理出去，以实现催化剂在反应单元22内再生，提高催化剂的生物活性。

具体地，再生热烟气的温度为300℃。

在一些实施例中，用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统还包括引风机3，引风机3设在除尘装置1和反应装置2之间，且连通除尘装置1和反应装置2。

具体地，反应装置2为正压运行，引风机3设在除尘装置1和反应装置2之间，用于将除尘装置1内的烟气送入反应装置2内，提高了反应装置2内的烟气压力，防止自燃。

在一些实施例中，引风机3和反应装置2之间连通有连接通道31，连接通道31上具有还原剂入口32，以使氨气可通过还原剂入口32通入连接通道31，并在引风机3的作用下进入反应装置2内。

在一些实施例中，用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统还包括热回收装置4和烟囱5。热回收装置4与反应装置2连通，热回收装置4用于对从反应装置2排出的烟气的热量进行回收。烟囱5连通热回收装置4和外部环境，以使热回收装置4内的烟气可通过烟囱5排入外部环境。

具体地，本发明实施例的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统还包括燃烧装置9，燃烧装置9与除尘装置1的烟气入口12连通，使得来自燃烧装置9的烟气可通过烟气入口12进入除尘装置1中进行除尘，除尘后的烟气经引风机3送入反应装置2中，在反应装置2中与还原剂氨气进行还原反应以完成脱硝，脱硝后的烟气进入热回收装置4中进一步进行烟气的热回收，最后再通过烟囱5排入大气中，由此，本发明实施例的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统的结构简单，可有效降低烟气治理成本，且脱硝效果好。

具体地，燃烧装置9为锅炉。

在一些实施例中，用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统还包括第一阀6和第二阀7，第一阀6设在引风机3和反应装置2之间，第二阀7设在反应装置2和热回收装置4之间。具体地，当腔室211内的温度突然快速升温时，立刻关闭第一阀6和第二阀7，并启用惰性气体以保护反应装置2，直至腔室211内的温度下降至安全温度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“周向”、“径向”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，其特征在于，包括：

除尘装置(1)，所述除尘装置(1)内具有烟气，所述除尘装置(1)用于对所述烟气进行除尘；

反应装置(2)，所述反应装置(2)包括本体(21)和反应单元(22)，所述本体(21)具有腔室(211)、第一入口(212)和第一出口(213)，所述第一入口(212)和所述第一出口(213)与所述腔室(211)连通，所述第一入口(212)与所述除尘装置(1)连通，所述反应单元(22)位于所述腔室(211)内，除尘后的烟气从所述除尘装置(1)进入所述反应单元(22)，所述反应单元(22)内具有还原剂和催化剂，所述还原剂与所述烟气进行还原反应，所述催化剂为炭基催化剂，所述腔室(211)内的温度小于等于150℃。

2.根据权利要求1所述的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，其特征在于，所述反应单元(22)为多个，多个所述反应单元(22)设在所述腔室(211)内，所述烟气在所述反应单元(22)内发生反应，每个所述反应单元(22)内独立运行。

3.根据权利要求1所述的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，其特征在于，所述反应单元(22)具有再生功能，以对所述催化剂进行原位再生。

4.根据权利要求2所述的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，其特征在于，所述腔室(211)内具有惰性气体。

5.根据权利要求2所述的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，其特征在于，所述反应装置(2)还包括：

第一管路(23)，所述第一管路(23)位于所述本体(21)的顶部且与所述腔室(211)连通，所述第一入口(212)形成在所述第一管路(23)上；

第二管路(24)，所述第二管路(24)位于所述本体(21)的底部且与所述腔室(211)连通，所述第一出口(213)形成在所述第二管路(24)上；

连接管路(25)，所述连接管路(25)位于所述本体(21)的底部且连通所述腔室(211)和所述第二管路(24)，所述连接管路(25)邻近所述本体(21)的一端的流通面积大于所述连接管路(25)邻近所述第二管路(24)的一端的流通面积。

6.根据权利要求5所述的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，其特征在于，所述反应装置(2)还包括烟室(26)，所述烟室(26)设在所述本体(21)的顶面且与所述腔室(211)连通，所述第一管路(23)的至少部分与所述烟室(26)连通。

7.根据权利要求5所述的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，其特征在于，所述本体(21)还具有第二入口(214)和第二出口(215)，所述第二入口(214)形成在所述第一管路(23)上，所述第二入口(214)适于通入再生热烟气，所述第二出口(215)形成在所述第二管路(24)上，所述第二出口(215)适于排出所述再生热烟气。

8.根据权利要求1所述的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，其特征在于，还包括引风机(3)，所述引风机(3)设在所述除尘装置(1)和所述反应装置(2)之间，且连通所述除尘装置(1)和所述反应装置(2)。

9.根据权利要求8所述的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，其特征在于，还包括：

热回收装置(4)，所述热回收装置(4)与所述反应装置(2)连通，所述热回收装置(4)用于对从所述反应装置(2)排出的烟气的热量进行回收；

烟囱(5)，所述烟囱(5)连通所述热回收装置(4)和外部环境，以使所述热回收装置(4)内的烟气可通过所述烟囱(5)排入外部环境。

10.根据权利要求9所述的用于农林生物质燃烧装置的烟气处理系统，其特征在于，还包括第一阀(6)和第二阀(7)，所述第一阀(6)设在所述引风机(3)和所述反应装置(2)之间，所述第二阀(7)设在所述反应装置(2)和所述热回收装置(4)之间。