CN205235765U - 一种应用于水泥窑高尘烟气scr脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型本提供一种应用于水泥窑高尘烟气SCR脱硝装置，包括入口烟道、喷氨格栅、连接烟道、均流导流板、整流格栅、反应器壳体、催化层、联合吹灰装置、出口烟道。入口烟道、连接烟道、反应器壳体、出口烟道沿烟气走向依次连接，喷氨格栅设置在入口烟道上，均流导流板和整流格栅均放置在连接烟道内，整流格栅在均流导流板的下面，催化层置于反应器壳体内，联合吹灰装置位于反应器壳体相应的位置。本实用新型能在高尘烟气特性下保证脱硝效率，降低氨逃逸，并防止催化层堵塞。
Description
技术领域
本实用新型涉及水泥窑SCR脱硝技术，具体涉及一种应用于水泥窑高尘烟气SCR脱硝装置。
背景技术
水泥窑已有的低氮燃烧器、分解炉分级燃烧技术以及SNCR脱硝技术，NOx减排水平只
有30~60%，NOx排放仍大于300mg/Nm3，难以满足日趋严格的国家环保排放标准要求，据国内外专业环保机构多年研究和试验情况分析，水泥工业NOx要达到小于200mg/Nm3的排放标准，采用SCR脱硝技术将是必由之路。
SCR脱硝技术是指烟气中NOx在催化剂的催化作用下与NH3反应转化为N2和H2O，脱硝效率在80％以上，在火电、玻璃等行业应用已经成熟，但水泥工业应用极少，国外水泥窑应用SCR脱硝技术的仅有6个案例，国内尚属空白。SCR技术的关键在于催化剂能否长期高效稳定发挥催化作用，低温SCR催化剂(低于200℃)面临抗硫、抗水性差，脱硝效率不高等缺陷，低温SCR技术短期难以实现工业化应用，而中低温催化剂（280～350℃）的应用相对成熟，但水泥窑适合此温度区间的只有预热器C1出口。而其他温度区间段的高尘烟气的处理是目前各大水泥厂所面临一个关键问题。
针对水泥高尘问题，申请号为201310390521.8的中国实用新型专利申请文献公开了水泥窑烟气高温除尘SCR脱硝装置，该申请的有益效果：高温烟气首先通过高温电除尘器进行降尘处理，能有效的避免飞灰对SCR催化剂造成磨损、堵塞及失活；同时除去水泥窑烟气中的CaO颗粒，避免CaO颗粒本身造成催化剂微孔的堵塞及与SO3反应生成的CaSO4对催化剂造成的堵塞。设置高温除尘器，理论上确实可以有效解决高尘对催化剂的磨蚀、堵塞和失活，但与实际工程不符，现有水泥企业都自带高效除尘设备，再次增加除尘设备必面临改造难度大、压力损失大、电耗能耗高等问题。此外，加装高温预除尘造成的温降，亦会降低催化剂的活性。
申请号为201510077148.X中国实用新型专利申请文献公开了一种应用于水泥熟料生产线窑尾高尘烟气的SCR脱硝装置及方法，该申请的有益效果：可以应对高NOx负荷波动、温度波动、高粉尘的烟气特征。但是该实用新型在反应器的优化设计、喷氨控制、吹灰控制调节等方面均存在问题，难以应对水泥窑的高粉尘浓度烟气特性。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种应用于水泥窑高尘烟气SCR脱硝装置，在高粉尘浓度烟气特性下能维持SCR脱硝系统高效稳定运行。
本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案：包括入口烟道、喷氨格栅、连接烟道、均流导流板、整流格栅、反应器壳体、催化层、联合吹灰装置、出口烟道。
入口烟道、连接烟道、反应器壳体、出口烟道沿烟气走向依次连接，喷氨格栅设置在入口烟道上，均流导流板和整流格栅均放置在连接烟道内，整流格栅在均流导流板的下面，催化层置于反应器壳体内，联合吹灰装置位于反应器壳体相应的位置。
所述均流导流板包括直板型导流板或和弧形导流板，沿烟气走向依次分布弧形导流板、直板型导流板。均流导流板长度与入口段烟道所截截面横向尺寸一致，直板型导流板的直板宽度为300～700mm，弧形导流板的弧度为45～90°，弧长为400～800mm。烟气进入反应器前，经过均流导流板对烟气进行导向和多重分割，烟气的流速得到合理的调整和改善，流速分布十分均匀。
所述整流格栅为等间距直板连接成的一个整体，整流格栅高度为200～500mm，板间距为70～120mm。高尘烟气经过整流格栅后，烟气流向变得相对一致，来流烟气方向均趋于垂直进入反应器催化层。
所述的喷氨格栅上均匀布置有喷嘴，喷嘴在此烟道截面处均匀分配，喷氨格栅的安装位置距离反应器第一层催化层的距离为5000～8000mm。
所述联合吹灰装置由耙齿吹灰器和声波吹灰器组成，布置在每层反应器催化层的上部。耙齿吹灰器安装在催化层的上部，耙齿喷嘴距离催化层表面350～700mm，确保喷嘴的覆盖面积为200%，声波吹灰器安装高度与耙齿位置高度相等。声波吹灰器用于预防粉尘的集聚和粉尘在催化层表面搭桥结块，耙齿吹灰器则用于彻底清理残留在催化层孔道内的积灰。声波吹灰器的连续发声时间为15～20s，吹灰的时间间隔为5～10min，对应的压缩空气压力为0.35～0.6Mpa。耙齿吹灰器采用压缩空气作为吹灰介质，压缩空气压力为0.5～0.8MPa，吹灰的时间间隔＜1小时。
高尘烟气由入口烟道进入，首先在弧形导流板和直板型导流板的作用下被打散并均匀分布，然后经过整流格栅，烟气被整流理顺，沿着整流格栅运动进入到反应器的催化层上表面时，来流烟气的入射角已基本和催化层方向垂直，此时从喷氨格栅喷入的NH3也随着高尘烟气流向此处，在此处NH3与NOx充分接触，随之进入催化层完成高效脱硝反应。
随着运行时间的延长，高浓度粉尘慢慢集聚在催化层表面，造成催化层孔道的堵塞，此时声波吹灰器和耙齿吹灰器将联合发挥作用，声波吹灰器主要负责预防粉尘的集聚和粉尘在催化层表面搭桥结块，耙齿吹灰器则负责彻底清理残留在催化层孔道内的积灰，而净化过的烟气由出口烟道排出。如此，高效的催化反应和防堵塞同时兼备，即可保证SCR脱硝系统的高效稳定运行。
烟气进入反应器前经过均流导流板对烟气进行导向和多重分割，烟气的流速得到合理的调整和改善，流速分布十分均匀，再经过整流格栅后，烟气流向变得相对一致，来流烟气方向均趋于垂直进入反应器催化层；喷氨格栅位置的合理选取以及喷嘴的均匀分布，使得NH3进入反应器催化层时得到了均匀的分布。这样一来，得到了烟气流速均匀、流向垂直以及NH3浓度分布均匀的良好流场，速度均匀意味着通过催化层每个孔道的烟气流经时间是一致的，不会出现个别孔道通过时间较快未反应完全的情况，同时也避免流速过大造成局部磨损严重的情况；流向垂直能很好的改善烟气对催化层的冲刷磨损现象；而浓度均匀意味着通过催化剂每个孔道氨氮比是一致的，否则会出现，氨氮比高的孔未反应掉的氨气逃逸，氨氮比低的孔NOx未被脱除完全。
本实用新型的有益效果是：对反应器入口烟道、导流板、整流格栅和喷氨格栅进行优化设计，保证烟气在反应器内良好的流场分布和浓度分布，确保烟气中NOx与NH3充分接触，既可避免高粉尘浓度分布不均造成催化层局部堵塞，又可有效避免高粉尘浓度对催化层的冲刷磨损，可发挥SCR系统最大脱硝潜力，并维持系统长期高效稳定运行。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1为入口烟道、2为喷氨格栅、3为连接烟道、4-1为弧形导流板、4-2为直板型导流板、5为整流格栅、6为反应器壳体、7为催化层、8-1为耙齿吹灰器、8-2为声波吹灰器、9为出口烟道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
本具体实施例提供一种应用于水泥窑高尘烟气SCR脱硝装置，包括入口烟道1、喷氨格栅2、连接烟道3、均流导流板4、整流格栅5、反应器壳体6、催化层7、联合吹灰装置8、出口烟道9。入口烟道1、连接烟道3、反应器壳体6、出口烟道9沿烟气走向依次连接，喷氨格栅2设置在入口烟道1上，均流导流板4和整流格栅5均放置在连接烟道3内，整流格栅5在均流导流板4的下面，催化层7置于反应器壳体6内，联合吹灰装置8位于反应器壳体6相应的位置。
上述均流导流板4包括直板型导流板4-2或和弧形导流板4-1，沿烟气走向依次分布弧形导流板4-1、直板型导流板4-2。均流导流板长度与入口段烟道所截截面横向尺寸一致，直板型导流板4-2的直板宽度为500mm，弧形导流板4-1的弧度为60°，弧长为600mm。
上述整流格栅5为等间距直板连接成的一个整体，整流格栅5高度为350mm，板间距为100mm。高尘烟气经过整流格栅5后，烟气流向变得相对一致，来流烟气方向均趋于垂直进入反应器催化层7。
上述的喷氨格栅2上均匀布置有喷嘴，喷嘴在此烟道截面处均匀分配，喷氨格栅2的安装位置距离反应器第一层催化层7的距离为7500mm。
上述联合吹灰装置8由耙齿吹灰器和声波吹灰器8-2组成，布置在每层反应器催化层7的上部。耙齿吹灰器8-1安装在催化层7的上部，耙齿喷嘴距离催化层7表面550mm，确保喷嘴的覆盖面积为200%，声波吹灰器8-2安装高度与耙齿位置高度相等。声波吹灰器8-2用于预防粉尘的集聚和粉尘在催化层表面搭桥结块，耙齿吹灰器8-1则用于彻底清理残留在催化层孔道内的积灰。声波吹灰器8-2的连续发声时间为20s，吹灰的时间间隔为10min，对应的压缩空气压力为0.6Mpa。耙齿吹灰器8-1采用压缩空气作为吹灰介质，压缩空气压力为0.8MPa，吹灰的时间间隔0.75小时。
高尘烟气由入口烟道1进入，首先在弧形导流板4-1和直板型导流板4-2的作用下被打散并均匀分布，然后经过整流格栅5，烟气被整流理顺，沿着整流格栅5运动进入到反应器的催化层7上表面时，来流烟气的入射角已基本和催化层7方向垂直，此时从喷氨格栅2喷入的NH3也随着高尘烟气流向此处，在此处NH3与NOx充分接触，随之进入催化层7完成高效脱硝反应。
随着运行时间的延长，高浓度粉尘慢慢集聚在催化层7表面，造成催化层7孔道的堵塞，此时声波吹灰器8-2和耙齿吹灰器8-1将联合发挥作用，声波吹灰器8-2主要负责预防粉尘的集聚和粉尘在催化层表面搭桥结块，耙齿吹灰器8-1则负责彻底清理残留在催化层7孔道内的积灰，而净化过的烟气由出口烟道9排出。如此，高效的催化反应和防堵塞同时兼备，即可保证SCR脱硝系统的高效稳定运行。
Claims (6)
1.一种应用于水泥窑高尘烟气SCR脱硝装置，其特征在于：包括入口烟道、喷氨格栅、连接烟道、均流导流板、整流格栅、反应器壳体、催化层、联合吹灰装置、出口烟道，入口烟道、连接烟道、反应器壳体、出口烟道沿烟气走向依次连接，喷氨格栅设置在入口烟道上，均流导流板和整流格栅均放置在连接烟道内，整流格栅在均流导流板的下面，催化层置于反应器壳体内，联合吹灰装置位于反应器壳体相应的位置。
2.根据权利要求1所述一种应用于水泥窑高尘烟气SCR脱硝装置，其特征在于：所述均流导流板包括直板型导流板和弧形导流板，沿烟气走向依次分布弧形导流板、直板型导流板。
3.根据权利要求1所述一种应用于水泥窑高尘烟气SCR脱硝装置，其特征在于：所述整流格栅为等间距直板连接成的一个整体，整流格栅高度为200～500mm，板间距为70～120mm。
4.根据权利要求1所述一种应用于水泥窑高尘烟气SCR脱硝装置，其特征在于：所述的喷氨格栅上均匀布置有喷嘴，喷嘴在此烟道截面处均匀分配，喷氨格栅的安装位置距离反应器第一层催化层的距离为5000～8000mm。
5.根据权利要求1所述一种应用于水泥窑高尘烟气SCR脱硝装置，其特征在于：所述联合吹灰装置由耙齿吹灰器和声波吹灰器组成，布置在每层反应器催化层的上部，耙齿吹灰器安装在催化层的上部，耙齿喷嘴距离催化层表面350～700mm，确保喷嘴的覆盖面积为200%，声波吹灰器安装高度与耙齿位置高度相等。
6.根据权利要求1或2所述一种应用于水泥窑高尘烟气SCR脱硝装置，其特征在于：均流导流板长度与入口段烟道所截截面横向尺寸一致，直板型导流板的直板宽度为300～700mm，弧形导流板的弧度为45～90°，弧长为400～800mm。
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