CN203408631U

CN203408631U - 一种用于含nox废气的选择性催化还原脱硝装置

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Publication number: CN203408631U
Application number: CN201320505940.7U
Authority: CN
Inventors: 万玮; 何洪; 李坚; 展宗城; 李卫
Original assignee: BEIJING FANGXINLIHUA TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING FANGXINLIHUA TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-08-19
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2023-08-19

Abstract

本实用新型涉及一种用于含NOx废气的选择性催化还原脱硝装置，其包括：混合器，NOx废气供给管道连通到混合器；热交换器，用于含NOX废气与排放的洁净尾气进行热交换；尿素供应装置，用于向天燃气加热炉中提供尿素溶液；天燃气加热炉，用于加热含NOX废气并将尿素分解为NH₃；SCR反应器，内部设置两层蜂窝式催化剂和一层备用蜂窝式催化剂层，用于在催化剂的作用下使NOx与NH₃发生氧化还原反应，生成N₂和H₂O，达到脱除NOx的目的；与SCR反应器出气口连通的烟囱。本实用新型的用于含NOx废气的选择性催化还原脱硝装置既能提高含NOx废气中的NO_x的脱除效率，在达标排放的同时还降低了能耗，节省了运行成本。

Description

一种用于含NOX废气的选择性催化还原脱硝装置

技术领域

本发明涉及大气污染控制技术领域，特别涉及用于硝酸处理工艺中产生的含有NOx废气的选择性催化还原脱硝装置。

背景技术

氮氧化物（NOx）成为当前大气污染控制的重点，其直接或间接参与臭氧层破坏、温室效应以及酸雨等世界性环境问题成为重要污染物；此外，大气环境中NOx累积到一定浓度并遇到强烈阳光照射、逆温和静风等条件可参与光化学反应而产生毒性更强的光化学烟雾，给环境带来很大的负面影响，严重威胁人们的生活和健康。NOx来源广泛，如在化工与制药行业中，利用硝酸作为氧化剂对原材料进行氧化生产草酸；在钢铁行业中，利用硝酸和氢氟酸对板材、线材以及棒材等金属材料进行酸洗以及在不锈钢行业中的酸洗工艺中均产生含有NOx废气，根据国家的排放标准必须进行处理后才能排放。

对于含NOx废气的处理方法，主要包括两种：

（1）采用湿法吸收废气中的NOx，通过在处理工艺中添加各类化学药剂将NOx氧化后进行吸收达到脱硝的目的。

（2）采用SCR（选择性催化还原）和SNCR（选择性非催化还原）方法，这两种工艺已广泛的应用电厂锅炉、工业锅炉、水泥窑、玻璃窑等窑炉排放的高温烟气处理流程中。

在现有的硝酸氧化和酸洗工艺废气脱硝技术中，普通SCR催化剂运行的烟气温度为300-400℃，该技术必须将废气加热到300-400℃才能进行脱硝反应，装置所需加热能量大，运行能耗高。此外上述现有技术的装置中废气所携带的能量未能充分利用，能源浪费严重。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于含NOX废气的选择性催化还原脱硝装置，该装置能降低装置处理能耗，运行成本低。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种含NOX废气的选择性催化还原脱硝装置，其包括：

混合器，所述混合器设有第一进气口、第一出气口和热烟气进气口；

热交换器，所述热交换器设置第二进气口、第二出气口、尾气进气口和尾气出气口；所述第二进气口与所述第一出气口通过管道连通；

尿素供应装置，

天燃气加热炉，所述天燃气加热炉设有NOX废气第一进气口、NOX废气第二进气口、天燃气进气口、压缩空气进气口、尿素溶液进口、热烟气出气口；所述第二出气口通过管道分别与NOX废气第一进气口和NOX废气第二进气口连通；尿素溶液进口与所述尿素供应装置连通；所述热烟气出气口通过管道与混合器的所述热烟气进气口连通；

SCR反应器，所述SCR反应器一端设置SCR反应器进气口、另一端设置SCR反应器出气口，SCR反应器内部设置两层蜂窝式催化剂层和一层备用蜂窝式催化剂层；SCR反应器进气口通过管道与所述热烟气出气口连通，SCR反应器出气口与热交换器的尾气进气口连通；和

烟囱，所述烟囱与热交换器的尾气出气口通过管道连通。优选的，所述烟囱与尾气出气口之间的管道上设置变频离心引风机。

本实用新型的有益效果是：

1、采用混合器，利用部分热烟气混合含NOX废气，避免设备腐蚀。

2、采用换热器，能大幅度降低能量消耗，含NOX废气可以升温到110-150℃。

3、采用天然气加热炉加热含NOX废气，天然气加热相比电加热更节省能源，而且天然气加热炉同时作为尿素热解的反应器，减少了设备投资，也降低了能量消耗。

4、由于硝酸处理工艺产生的含NOX废气流量不稳定，采用变频离心引风机调节排出气体，降低装置运行费用。

本实用新型催化剂层上的催化剂的活性成分是V₂O₅，助剂为MoO₃、WO₃中的一种或两种，载体采用TiO₂。采用上述低温蜂窝式催化剂，与传统中温催化剂相比，SCR催化剂运行温度为160-250℃，降低了脱硝反应所需要的温度（从300-400℃降至160-250℃），节省能耗。

进一步，所述尿素供应装置包括尿素溶解罐、第一尿素输送泵、尿素溶液存储罐、第二尿素输送泵；所述尿素溶解罐和尿素溶液存储罐之间通过管道连通，并且连通所述尿素溶解罐和尿素溶液存储罐的管道上设置所述第一尿素输送泵；尿素溶液存储罐与天燃气加热炉的所述尿素溶液进口通过管道连通，并且连通尿素溶液存储罐与所述尿素溶液进口的管道上设置第二尿素输送泵。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例用于含NOX废气的选择性催化还原脱硝装置示意图；

图2为本实用新型一种实施例用于含NOX废气的选择性催化还原脱硝装置的混合器示意图；

图3为本实用新型一种实施例用于含NOX废气的选择性催化还原脱硝装置的热交换器示意图；

图4为本实用新型一种实施例用于含NOX废气的选择性催化还原脱硝装置的天然气加热炉示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、混合器，11、热烟气进气口，12、第一进气口，13、第一出气口，2、热交换器，21、第二进气口，22、第二出气口，23、尾气进气口，24、尾气出气口，3、天燃气加热炉，31、NOX废气第一进气口，32、NOX废气第二进气，33、天燃气进气口，34、压缩空气进气口，35、尿素溶液进口，36、热烟气出气口，4、尿素溶解罐，5、尿素溶液存储罐，6、SCR反应器，7、循环风机，8、变频离心引风机，9、烟囱。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型一种实施例的用于含NOX废气的选择性催化还原脱硝装置，其包括：

如图2所示，本发明一种实施例的混合器1，混合器设有第一进气口12、第一出气口13和热烟气进气口11；NOX废气供给管道连通到第一进气口12。

如图3所示，本发明一种实施例的热交换器2，热交换器2设置第二进气口21、第二出气口22、尾气进气口23和尾气出气口24；第二进气口21与第一出气口13通过管道连通。

尿素供应装置；用于向天燃气加热炉中供应尿素溶液。

如图4所示，本发明一种实施例的天燃气加热炉3，天燃气加热炉3设有NOX废气第一进气口31、NOX废气第二进气口32、天燃气进气口33、压缩空气进气口34、尿素溶液进口35、热烟气出气口36；第二出气口22通过管道分别与NOX废气第一进气口31和NOX废气第二进气口32连通；天燃气进气口33与天然气供给管道连通，压缩空气进气口34与压缩空气供给管道连通，尿素溶液进口35与尿素供应装置连通；热烟气出气口36通过管道与混合器的热烟气进气口11连通，并且连接热烟气出气口36和热烟气进气口11的管道上设有循环风机7。

SCR反应器6（即，选择性催化还原反应器），该SCR反应器6一端设置SCR反应器进气口、另一端设置SCR反应器出气口，内部设置两层蜂窝式催化剂和一层备用蜂窝式催化剂层；SCR反应器进气口通过管道与热烟气出气口36连通，SCR反应器出气口与热交换器2的尾气进气口23连通；

烟囱9，烟囱9与热交换器2的尾气出气口24通过管道连通；并且烟囱9与尾气出气口24之间的管道上设置变频离心引风机8。

对上述实施例进一步改进，催化剂的活性成分是V₂O₅，助剂为MoO₃、WO₃中的一种或两种，载体采用TiO₂。

对上述实施例进一步改进，尿素供应装置包括尿素溶解罐4、第一尿素输送泵、尿素溶液存储罐5、第二尿素输送泵；尿素溶解罐4和尿素溶液存储罐5之间通过管道连通，并且连通尿素溶解罐4和尿素溶液存储罐5的管道上设置第一尿素输送泵；尿素溶液存储罐5与天燃气加热炉3的尿素溶液进口35通过管道连通，并且连通尿素溶液存储罐5与尿素溶液进口35的管道上设置第二尿素输送泵。

本实用新型用于含NOX废气的选择性催化还原脱硝装置处理废气的过程和原理如下：

下面结合附图进一步对本发明说明本发明的原理、工艺流程及实施方式。

首先，硝酸氧化工艺产生的含NOX废气在混合器1内与脱硝工艺流程中产生的热烟气的一部分进行混合，以提高含NOX废气的温度至70-80℃，超过含NOX废气的酸露点，然后使含NOX废气通过换热器2与排放的洁净尾气进行热交换，此过程是含NOX废气的一次升温过程，达到节能的目的。经加热后的含NOX废气进入天然气加热炉3再次加热，直到温度为160-250℃后进入SCR反应器6中，通过布置在SCR反应器6内的低温蜂窝式催化剂进行选择性氧化还原反应，去除烟气中的NOx，脱硝后的洁净尾气再通过换热器2交换余热后，由变频离心引风机8引入烟囱9排放。反应的还原剂采用尿素，尿素配置成溶液后喷入天然气加热炉3中，在天然气加热炉中维持适合尿素溶液的分解的温度，减少了装置中的设备，也降低了尿素热解所需要的能耗。

硝酸氧化工艺产生的含NOX废气温度约为20-40℃，由于大多数废气装置的前处理流程中有湿法洗涤装置，因此含NOX废气湿度高，甚至达到饱和湿度。因此首先设置一台混合器1，将部分经天然气加热炉3加热后的热烟气引回与含NOX废气混合，提高含NOX废气的温度，达到70-80℃，超过含NOX废气的酸露点温度，避免在后续设备中产生HNO₃腐蚀设备。

在混合器1后设置一台换热器2，利用SCR反应器后排放的洁净尾气的余热对含NOX废气进行加热，加热后含NOX废气温度为110-150℃。能够大大节省加热所用的能量。

在换热器2后设置一台天然气加热炉3，采用天然气燃烧对含NOX废气进行再次加热。天然气加热炉3设置一台燃烧器，被加热的含NOX废气分两部分送入天然气加热炉3中。在天然气加热炉3的第一段加热温度区域，温度控制在500-600℃，尿素溶液从此段喷入天然气加热炉3内进行热解，在此温度并维持一定时间，能保证尿素溶液热解完全以产生NH₃。NH₃与在此段加热的含NOX废气混合形成高温烟气。剩余的含NOX废气从第二段送入天然气加热炉3，在此段，含NOX废气与高温烟气再次混合，混合后的含NOX废气温度维持在160-250℃。由于硝酸工艺产生废气流量不稳定，含NOX废气中的NOx含量也不稳定，当NOx的含量高，排放要求的浓度限值低时，需要将含NOX废气加热到较高的温度。

经加热后的热烟气部分利用循环风机7送入到混合器1内与含NOX废气进行混合，其余热烟气进入SCR反应器6。在SCR反应器6前根据流场情况设置整流器，以保证进入SCR反应器6的烟气达到稳定均布的效果。

SCR反应器6内设置两层蜂窝式催化剂层，并设置一层备用催化剂层。催化剂的活性成分是V₂O₅、MoO₃，基材为TiO₂。废气中的NOx在经过催化剂时，在催化剂的作用下与NOx发生氧化还原反应，生成N₂和H₂O，达到脱除NOx的目的。

经过反应后的洁净尾气再经过换热器2对含NOX废气进行加热后，进入到变频离心引风机8，最后进入烟囱9排放。

本装置的脱硝率能达到90%以上，氨逃逸率小于3ppm，处理后的洁净尾气中NOx的含量小于240mg/Nm₃，符合国家排放标准。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于含NOx废气的选择性催化还原脱硝装置，其特征在于，所述含NOX废气的选择性催化还原脱硝装置包括：

热交换器，所述热交换器设有第二进气口、第二出气口、尾气进气口和尾气出气口；所述第二进气口与所述第一出气口通过管道连通；

尿素供应装置；

SCR反应器，所述SCR反应器一端设置SCR反应器进气口、另一端设置SCR反应器出气口，所述SCR反应器内部设置两层蜂窝式催化剂层和一层备用蜂窝式催化剂层；SCR反应器进气口通过管道与所述热烟气出气口连通，SCR反应器出气口与热交换器的尾气进气口连通；和

烟囱，所述烟囱与热交换器的尾气出气口通过管道连通。

2.根据权利要求1所述的用于含NOx废气的选择性催化还原脱硝装置，其特征在于，所述尿素供应装置包括尿素溶解罐、第一尿素输送泵、尿素溶液存储罐、第二尿素输送泵；所述尿素溶解罐和尿素溶液存储罐之间通过管道连通，并且连通所述尿素溶解罐和尿素溶液存储罐的管道上设置所述第一尿素输送泵；尿素溶液存储罐与天燃气加热炉的所述尿素溶液进口通过管道连通，并且连通尿素溶液存储罐与所述尿素溶液进口的管道上设置第二尿素输送泵。

3.根据权利要求1或2所述的用于含NOx废气的选择性催化还原脱硝装置，其特征在于，所述烟囱与尾气出气口之间的管道上设置变频离心引风机。