CN205145984U - 一种旋流板式scr脱硝塔 - Google Patents

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本实用新型公开了一种旋流板式SCR脱硝塔，包括脱硝塔本体和沿脱硝塔本体的内圆周面设置的波纹板式催化剂层，波纹板式催化剂层构成烟气通道。沿波纹板式催化剂层的圆周面，自下而上分布多层沿切圆方向喷射的多个旋流雾化喷嘴。当烟气由脱硝塔本体的底部进入烟气通道内并与旋流雾化喷嘴喷射的氨气相遇时，由于氨气沿切圆方向旋流喷出，使烟气与氨气相互卷吸混合，并沿着由烟气通道的内圆周方向以切圆的方式螺旋上升。本脱硝塔在保证高效脱硝的前提下，催化剂用量少，技术手段简便易行。与现有技术相比不仅脱硝塔结构简单、造价低廉，而且脱硝效率高，能耗低，降低了氨的逃逸率，使脱硝成本大幅降低，显著提高了经济效益。

Description

一种旋流板式SCR脱硝塔
技术领域
本实用新型涉及烟气脱硝，尤其涉及一种旋流板式SCR脱硝塔。
背景技术
随着温室效应和雾霾天气的加剧，电力、石化等行业面临着极大的烟气处理压力和污染物治理压力，逐步加大了对烟气中主要污染物NOx的排放控制。为了保护环境，需要对NOx进行治理，从根本上治理NOx排放所造成的污染势在必行。
目前被广泛采用的脱硝方法为选择催化还原法(SCR)。该方法是利用NH3作为还原剂在催化剂的作用下将NOx还原为无害的N2，从而脱除烟气中的NOx。选择合适的催化剂是SCR技术的核心，催化剂结构一般有蜂窝式、平板式和波纹板式三种。其中，平板式或波纹板式催化剂比蜂窝式催化剂具有更好的防积尘和堵塞能力，但气固接触比表面积小，催化反应能力差。
研究表明，国内外的脱硝设备，由于受气固接触面积的影响，塔体内烟气的流场分布不均，烟气与还原剂、催化剂接触的时间有限，其催化还原反应效率低，并且广泛存在NH3的逃逸、催化剂堵塞、催化剂失效等问题。不仅影响脱硝效率的提高，而且造成脱硝成本增高，出现二次污染等问题。研发高效的SCR装置十分紧迫与必要。
通过对现有SCR系统研究可知，影响脱硝效率的因素包括反应温度、停留时间、还原剂与烟气的混合均匀度、还原剂与NOx的化学当量比、催化剂性能等。根据SCR催化剂的反应动力学原理，在反应温度与催化剂性能一定的情况下，氨和NOx的混合程度对SCR工艺的脱硝效率具有极大的影响。在传统的脱硝设备中，为了增加氨和NOx的混合时间，采用了增大装置的横截面积，减少烟气流速，增加塔体高度或长度的方法。增大装置的横截面积不仅导致塔内流场呈现出层流态，减少了混合器的紊流度，降低了脱硝效率，而且增加了烟气中颗粒物的沉积，使催化剂表面大量积灰，影响催化剂的活性，增大了氨的逃逸；增加塔体高度或长度又大大增加催化剂用量，增加建设成本与运行成本。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种旋流板式SCR脱硝塔。既可实现烟气高效脱硝，又解决了现有技术中常出现的易积灰、催化剂失效和氨逃逸的问题。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种旋流板式SCR脱硝塔，包括脱硝塔本体和沿脱硝塔本体的内圆周面设置的波纹板式催化剂层9；波纹板式催化剂层9构成烟气通道；
沿波纹板式催化剂层9的圆周面，自下而上分布有多层沿切圆方向喷射的多个旋流雾化喷嘴8；当烟气由脱硝塔本体的底部进入烟气通道内并与旋流雾化喷嘴8喷射的氨气相遇时，由于氨气沿切圆方向旋流喷出，使烟气与氨气相互卷吸混合，并沿着由烟气通道的内圆周方向以切圆的方式螺旋上升；各旋流雾化喷嘴8通过管路连接设置在脱硫塔外的氨供给系统。
所述脱硝塔本体下部的烟气入口处设置有旋流器10，旋流器10的叶片转动使烟气螺旋上升。
所述沿波纹板式催化剂层9的圆周面，自下而上间隔分布有多个吹灰器7，吹灰器7用于吹落附着在波纹板式催化剂层9表面的积灰。
所述氨供给系统包括依次管路连接的液氨储罐6、用于对液氨进行蒸发的液氨蒸发器5、用于对氨气进行缓冲的氨气缓冲槽4、用于对氨和空气进行混合的氨/空气混合器3和用于对氨气进行稀释的稀释风机2；
所述氨/空气混合器3通过一带有电磁阀13的管路连接旋流雾化喷嘴8；所述脱硝塔本体的外部还设有一个氨逃逸反馈控制系统1，所述脱硝塔本体顶部的烟气出口设置有用于检测氨浓度的探头12；氨逃逸反馈控制系统1根据探头12检测到的氨的浓度数据，控制氨供给系统以及电磁阀13的开度，用于实时控制旋流雾化喷嘴8对氨的喷入量，使喷入烟气通道内的氨量与NOx浓度相匹配。
所述脱硝塔本体底部设有积灰箱11，积灰箱11的中部具有供烟气通过的喇叭形通孔。
一种旋流板式SCR脱硝方法如下：
烟气通过脱硝塔本体下部的烟气入口处设置的旋流器10，在旋流器10的叶片转动作用下，对烟气进行扰流，使烟气螺旋上升并进入由波纹板式催化剂层9构成烟气通道内，当螺旋上升的烟气与旋流雾化喷嘴8喷射的氨气相遇时，由于氨气沿切圆方向通过旋流雾化喷嘴8旋流喷出，使得螺旋上升的烟气与氨气相互卷吸混合，并沿着由烟气通道的内圆周方向以切圆的方式螺旋上升，上升过程中反复切向冲刷波纹板式催化剂层9，并发生催化还原反应，增大了与波纹板式催化剂层9接触的比表面积，实现了烟气脱硝。可减少催化剂用量，增强催化反应，降低氨的逃逸，提高了烟气脱硝效率。
氨逃逸反馈控制步骤：当探头12检测到烟气中氨的浓度大于预设值时，氨逃逸反馈控制系统1根据该探头12反馈的氨浓度数据，控制氨供给系统以及电磁阀13的开度，用于实时控制旋流雾化喷嘴8对氨的喷入量，使喷入烟气通道内的氨量与NOx浓度与预设值相匹配。
本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
1、烟气与NH3混合效果好、流场均匀、脱硝效率高。烟气通过旋流器，旋流上升，卷吸喷入的氨气；氨气采用沿烟气通道圆周方向切圆式旋流喷入，强化了旋流场。二者相互卷吸，使得烟气与还原剂均匀混合，形成一种旋流雾化态。这种旋流雾化态，与其传统的流态相比，一方面可以增加混合气在圆周方向的速率，保证烟气在烟气通道内有足够的行程，使烟气充分脱硝。另一方面，烟气螺旋上升而非直线上升，增加了烟气在烟气通道内的行程和停留时间，使流场更加均匀，充满度好，使烟气的催化还原反应更充分，接触时间更长，增大了反应物接触比表面积，本实用新型有效地利用了脱硝塔的空间，进一步提高了脱硝效率。
2、避免了催化剂积灰，提高了催化剂使用效率。在旋流催化场布置波纹板式催化剂层，混合气(烟气与氨)在波纹板式催化剂层表面高速旋流作用下，离心分离出的灰尘沿由波纹板式催化剂层构成的烟气通道的壁面，滚落到位于底部的积灰箱中。另外，为进一步提高除尘效果，并在波纹板式催化剂层间设置了吹灰器，定期吹掉旋流离心分离出并附着在波纹板式催化剂层表面的积灰。有效解决了烟气流速、积灰、接触比表面积之间的矛盾，混合气在波纹板式催化剂层表面反复高速旋流作用下，既减少了积灰与堵塞，缓解了催化剂失效，又使催化剂使用效率达到较高水平。
3、降低了氨的逃逸率。一方面由于氨气以旋流的方式喷出，使烟气与氨气相互卷吸混合，并沿着由烟气通道的内圆周方向以切圆的方式螺旋上升，减少脱硝塔出口烟气中NH3的体积分数，有效地实现了烟气的高效脱硝，降低了NH3的逃逸率。另一方面，为进一步优化NH3的逃逸率，增加了氨逃逸反馈控制系统，并在脱硝塔本体顶部的烟气出口设置了用于检测氨浓度的探头；氨反馈控制系统根据探头检测到的氨的浓度数据，控制氨供给系统以及电磁阀的开度，用于实时控制旋流雾化喷嘴对氨的喷入量，使喷入烟气通道内的氨量与NOx浓度相匹配。解决了传统SCR装置中喷氨实时跟踪动态控制问题，既保证脱硝效率，进一步降低了氨的逃逸率。
4、本实用新型在保证高效脱硝的前提下，催化剂用量少，技术手段简便易行。与现有技术相比不仅脱硝塔结构简单、造价低廉，而且脱硝效率高，能耗低，使脱硝成本大幅降低，显著提高了经济效益。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为图1旋流器结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
实施例
如图1、2所示。本实用新型公开了一种旋流板式SCR脱硝塔，包括脱硝塔本体和沿脱硝塔本体的内圆周面设置的波纹板式催化剂层9；波纹板式催化剂层9构成烟气通道；沿波纹板式催化剂层9的圆周面，自下而上分布有多层沿切圆方向喷射的多个旋流雾化喷嘴8；当烟气由脱硝塔本体的底部进入烟气通道内并与旋流雾化喷嘴8喷射的氨气相遇时，由于氨气沿切圆方向旋流喷出，使烟气与氨气相互卷吸混合，并沿着由烟气通道的内圆周方向以切圆的方式螺旋上升；使旋流喷出的氨气与烟气一起运动，强化了烟气与还原剂混合，使整个流场充分达到紊流态，解决了传统SCR脱硝塔内流场呈现的层流态，烟气与氨气混合不良，流场不均的问题，增大了混合气与催化剂接触的比表面积，进一步增加了氨和烟气中(氮氧化物)NOx与催化剂的接触时间，提高了脱硝效率，减少了氨的逃逸。
所述脱硝塔本体下部的烟气入口处设置有旋流器10，旋流器10的叶片转动使烟气螺旋上升。
所述沿波纹板式催化剂层9的圆周面，自下而上间隔分布有多个吹灰器7，吹灰器7用于吹落附着在波纹板式催化剂层9表面的积灰。吹灰器7连接外部的高压蒸汽或压缩空气，通过高速气流吹落附着在波纹板式催化剂层9上积灰。既减少了积灰与堵塞，缓解了催化剂失效，又使催化剂使用效率达到较高水平。
各旋流雾化喷嘴8通过管路连接设置在脱硫塔外的氨供给系统。所述氨供给系统包括依次管路连接的液氨储罐6、用于对液氨进行蒸发的液氨蒸发器5、用于对氨气进行缓冲的氨气缓冲槽4、用于对氨和空气进行混合的氨/空气混合器3和用于对氨气进行稀释的稀释风机2；
所述氨/空气混合器3通过一带有电磁阀13的管路连接旋流雾化喷嘴8；所述脱硝塔本体的外部还设有一个氨逃逸反馈控制系统1，所述脱硝塔本体顶部的烟气出口设置有用于检测氨浓度的探头12；氨逃逸反馈控制系统1根据探头12检测到的氨的浓度数据，控制氨供给系统以及电磁阀13的开度，用于实时控制旋流雾化喷嘴8对氨的喷入量，使喷入烟气通道内的氨量与NOx浓度相匹配。
所述脱硝塔本体底部设有积灰箱11，用于收纳由波纹板式催化剂层9上吹落下来的积灰。积灰箱11的中部具有供烟气通过的喇叭形通孔。喇叭形利于减小烟气沿烟气通道方向的运行速度。
本实用新型旋流板式SCR脱硝塔的脱硝过程，可通过下述方法实现：
烟气通过脱硝塔本体下部的烟气入口处设置的旋流器10，在旋流器10的叶片转动作用下，对烟气进行扰流，使烟气螺旋上升并进入由波纹板式催化剂层9构成烟气通道内，当螺旋上升的烟气与旋流雾化喷嘴8喷射的氨气相遇时，由于氨气沿切圆方向通过旋流雾化喷嘴8旋流喷出，使得螺旋上升的烟气与氨气相互卷吸混合，并沿着由烟气通道的内圆周方向以切圆的方式螺旋上升，上升过程中反复切向冲刷波纹板式催化剂层9，并发生催化还原反应，增大了与波纹板式催化剂层9接触的比表面积，实现了烟气脱硝。
当探头12检测到烟气中氨的浓度大于预设值时，氨逃逸反馈控制系统1根据该探头12反馈的氨浓度数据，控制氨供给系统以及电磁阀13的开度，用于实时控制旋流雾化喷嘴8对氨的喷入量，使喷入烟气通道内的氨量与NOx浓度与预设值相匹配。
当然，本实用新型脱硝塔的烟气也可设置成从塔顶进入塔底流出，此时，也应对其他部件做相应调整，如将旋流器10置于塔顶，探头12设置在塔底出口部位等。本实用新型也适用于平板式催化剂。
如上所述，便可较好地实现本实用新型。
本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种旋流板式SCR脱硝塔，其特征在于：包括脱硝塔本体和沿脱硝塔本体的内圆周面设置的波纹板式催化剂层(9)；波纹板式催化剂层(9)构成烟气通道；
沿波纹板式催化剂层(9)的圆周面，自下而上分布有多层沿切圆方向喷射的多个旋流雾化喷嘴(8)；当烟气由脱硝塔本体的底部进入烟气通道内并与旋流雾化喷嘴(8)喷射的氨气相遇时，由于氨气沿切圆方向旋流喷出，使烟气与氨气相互卷吸混合，并沿着由烟气通道的内圆周方向以切圆的方式螺旋上升；各旋流雾化喷嘴(8)通过管路连接设置在脱硫塔外的氨供给系统。
2.根据权利要求1所述的旋流板式SCR脱硝塔，其特征在于：所述脱硝塔本体下部的烟气入口处设置有旋流器(10)，旋流器(10)的叶片转动使烟气螺旋上升。
3.根据权利要求1所述的旋流板式SCR脱硝塔，其特征在于：所述沿波纹板式催化剂层(9)的圆周面，自下而上间隔分布有多个吹灰器(7)，吹灰器(7)用于吹落附着在波纹板式催化剂层(9)表面的积灰。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋流板式SCR脱硝塔，其特征在于：所述氨供给系统包括依次管路连接的液氨储罐(6)、用于对液氨进行蒸发的液氨蒸发器(5)、用于对氨气进行缓冲的氨气缓冲槽(4)、用于对氨和空气进行混合的氨/空气混合器(3)和用于对氨气进行稀释的稀释风机(2)；
所述氨/空气混合器(3)通过一带有电磁阀(13)的管路连接旋流雾化喷嘴(8)；所述脱硝塔本体的外部还设有一个氨逃逸反馈控制系统(1)，所述脱硝塔本体顶部的烟气出口设置有用于检测氨浓度的探头(12)；氨逃逸反馈控制系统(1)根据探头(12)检测到的氨的浓度数据，控制氨供给系统以及电磁阀(13)的开度，用于实时控制旋流雾化喷嘴(8)对氨的喷入量，使喷入烟气通道内的氨量与NOx浓度相匹配。
5.根据权利要求4所述的旋流板式SCR脱硝塔，其特征在于：所述脱硝塔本体底部设有积灰箱(11)，积灰箱(11)的中部具有供烟气通过的喇叭形通孔。
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