CN205815480U

CN205815480U - 用于脱硝的脱硝反应装置

Info

Publication number: CN205815480U
Application number: CN201620444027.4U
Authority: CN
Inventors: 郝天成; 刘仕期; 刘质
Original assignee: CHANGSHA SHENXIANG UNIVERSAL MACHINE Co Ltd
Current assignee: CHANGSHA SHENXIANG UNIVERSAL MACHINE Co Ltd
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2026-05-16

Abstract

本实用新型公开了一种用于脱硝的脱硝反应装置，包括反应器壳体，反应器壳体上设有用于将通入的待脱硝烟气与还原剂混合并输送至反应器壳体内腔的气流入口以及用于排放脱硝后的烟气的排烟出口，反应器壳体处于气流入口与排烟出口之间的部位的内腔中沿反应器壳体径向布设有至少一层催化剂层，反应器壳体内腔中还设有用于改变反应器壳体内腔中的气体流动轨迹和增加气体与催化剂接触次数的旋转机构。可以减少脱硝反应器的投资成本；催化剂层及反应器壳体内腔内不易产生颗粒物的堵塞和沉积，减少了催化剂中毒和失活的程度，从而延长催化剂的寿命。

Description

用于脱硝的脱硝反应装置

技术领域

本实用新型涉及烟气化学净化设备领域，特别地，涉及一种用于选择性催化还原法脱硝的脱硝反应装置。

背景技术

在现有技术中，锅炉等烟气采用的干式脱硝净化工艺大多采用选择性催化还原法(SCR)。选择性催化还原法(SCR)所采用的反应系统包括催化反应器、催化剂、喷氨装置、空气供应系统。

火电厂的脱硝反应器可以设置于锅炉烧煤器出口烟管的下游，氨气稀释后与烟气混合均匀后进入反应器，烟气经脱硝后在空气预热器回收热后送往除尘器和烟气脱硫系统(FGD)，然后排入烟囱。

脱硝反应器内主要由几层催化剂组成，通过催化剂的作用，氨气与烟气中的氮氧化物(NO_X)反应生成为无害的氮气和水，其中还原剂可选择液氨、氨水、尿素等，其占用空间大，投资成本高。催化剂在运行过程中，由于烟气中颗粒物的沉积和堵塞、中毒等造成催化剂的堵塞和失活等问题，从而使反应器的脱硝效率下降。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于脱硝的脱硝反应装置，以解决现有脱硝反应器投资成本高，催化剂存在易于被灰尘堵塞和失活并造成脱硝效率下降等技术问题。

本实用新型提供一种用于脱硝的脱硝反应装置，包括反应器壳体，反应器壳体上设有气流入口以及排烟出口，反应器壳体处于气流入口与排烟出口之间的部位的内腔中设有至少一层催化剂层，反应器壳体内腔中还设有旋转机构。

进一步地，旋转机构包括沿反应器壳体轴向可转动的装配于反应器壳体内腔的主轴、固装于主轴上并用于随主轴转动的叶轮以及设于反应器壳体外并用于驱动主轴转动的驱动装置。

进一步地，叶轮具有多个叶片，多个叶片沿主轴的周向等间距布设。

进一步地，叶片沿主轴的径向延伸；或者叶片向气流入口方向倾斜；或者叶片向排烟出口方向倾斜。

进一步地，叶轮采用平板叶片或者弧形叶片。

进一步地，催化剂层设置有多层，多层催化剂层沿反应器壳体的轴向间隔布置。

进一步地，叶轮处于催化剂层与气流入口之间；和/或叶轮处于相邻两个催化剂层之间；和/或叶轮处于催化剂层与排烟出口之间。

进一步地，叶轮靠近催化剂层的进气端布设。

进一步地，催化剂层的催化剂块体呈同心圆状内外叠套布置；或者催化剂层的催化剂块体呈螺旋状相互缠绕布置；或者催化剂层的催化剂块体呈多角型的同心框状内外叠套布置。

进一步地，催化剂层的水平截面形状为圆形或者方形。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型用于脱硝的脱硝反应装置，利用旋转机构改变同时通入气流入口的烟气和氨气混合形成的气流的运行轨迹，增加烟气与还原剂接触碰撞的强度，使得混合气体能够充分与催化剂层接触，并且使在同一截面上混合气体更多次地与催化剂层进行接触，从而使得脱硝反应更剧烈、反应效率更高和效果更好；通过改变旋转机构的转速以加快气流的运行速度，从而以更小的反应器体积、更小的催化剂用量和更少的催化器层数达到更好的脱硝反应效果，可以减少脱硝反应器的投资成本；烟气由于旋转机构的带动而在反应器内剧烈运动、翻滚及冲击，因此催化剂层及反应器壳体内腔内不易产生颗粒物的堵塞和沉积，减少了催化剂中毒和失活的程度，从而延长催化剂的寿命；由于反应剧烈和速率高，使得反应器内反应充分彻底，可以降低还原剂的用量，节约脱硝成本，减少环境的二次污染，脱硝的效率提高后也使环保效果更好。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的用于脱硝的脱硝反应装置的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例的催化剂层的结构示意图之一；

图3是本实用新型优选实施例的催化剂层的结构示意图之二；

图4是本实用新型优选实施例的催化剂层的结构示意图之三。

图例说明：

1、反应器壳体；101、气流入口；102、排烟出口；2、催化剂层；201、进气端；202、催化剂块体；3、旋转机构；301、主轴；302、叶轮；303、驱动装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本实用新型优选实施例的用于脱硝的脱硝反应装置的结构示意图；图2是本实用新型优选实施例的催化剂层的结构示意图之一；图3是本实用新型优选实施例的催化剂层的结构示意图之二；图4是本实用新型优选实施例的催化剂层的结构示意图之三。

如图1所示，本实施例的用于脱硝的脱硝反应装置，包括反应器壳体1，反应器壳体1上设有用于将通入的待脱硝烟气与还原剂混合并输送至反应器壳体1内腔的气流入口101以及用于排放脱硝后的烟气的排烟出口102，反应器壳体1处于气流入口101与排烟出口102之间的部位的内腔中沿反应器壳体1径向布设有至少一层催化剂层2，反应器壳体1内腔中还设有用于改变反应器壳体1内腔中的气体流动轨迹以及改变接触的冲击强度和增加气体与催化剂接触次数的旋转机构3。本实用新型用于脱硝的脱硝反应装置，利用旋转机构3改变同时通入气流入口101的烟气和氨气混合形成的气流的运行轨迹，增加烟气与还原剂接触碰撞的强度，延长气流以不停流动的方式滞留于反应器壳体1内腔中的催化剂层2周围的时间，使得混合气体能够充分与催化剂层2接触，并且使在同一截面上混合气体更多次地与催化剂层2进行接触，从而使得脱硝反应更剧烈、反应效率更高和效果更好；通过改变旋转机构3的转速以加快气流的运行速度，从而以更小的反应器体积、更小的催化剂用量和更少的催化器层数达到更好的脱硝反应效果，可以减少脱硝反应器的投资成本；烟气由于旋转机构3的带动而在反应器内剧烈运动、翻滚及冲击，因此催化剂层2及反应器壳体1内腔内不易产生颗粒物的堵塞和沉积，减少了催化剂中毒和失活的程度，从而延长催化剂的寿命；由于反应剧烈和速率高，使得反应器内反应充分彻底，可以降低还原剂的用量，节约脱硝成本，减少环境的二次污染，脱硝的效率提高后也使环保效果更好。可选地，反应器壳体1可以采用立式结构，也可以采用卧式结构。

如图1所示，本实施例中，旋转机构3包括沿反应器壳体1轴向可转动的装配于反应器壳体1内腔的主轴301、固装于主轴301上并用于随主轴301转动改变反应器壳体1内腔中的气体流动轨迹以增加气体与催化剂接触次数的叶轮302以及设于反应器壳体1外并用于驱动主轴301转动的驱动装置303。利用驱动装置303带动主轴301转动，主轴301带动叶轮302旋转，从而搅动反应器壳体1内腔中烟气与还原剂混合的气流，从而使气流以高速流动的方式与催化剂层2进行螺旋状的运动、碰撞和接触，烟气与还原剂的混合气体在充分且多次与催化剂接触的基础上进行充分化学反应而进行烟气的脱硝。驱动装置303置于反应器壳体1外，从而降低混合气体对驱动装置303的腐蚀，从而提高驱动装置303的使用寿命，并且方便驱动装置303的控制和维护。可选地，驱动装置303的输出轴与主轴301同轴布置，或者驱动装置303的输出轴垂直于主轴301布置并通过转接件连接和驱动主轴301转动。可以根据使用环境以及安装环境选择不同的设置方式，从而降低空间占用率。通过驱动装置303控制主轴301带动叶轮302转动的速度，从而调节混合气体的速度，提高脱硝化学反应的效率。

如图1所示，本实施例中，叶轮302具有多个叶片。多个叶片沿主轴301的周向等间距布设。可以根据反应器壳体1内空间尺寸的大小以及气流流量选择叶片的数量，从而使混合气流能够在催化剂层2周围充分与催化剂进行接触，并且增加与催化剂层2接触的次数。

如图1所示，本实施例中，叶片沿主轴301的径向延伸；或者叶片向气流入口101方向倾斜；或者叶片向排烟出口102方向倾斜。可以根据反应器壳体1内空间尺寸的大小、气流流量以及烟气化合物含量选择叶片不同的布设角度，从而使混合气流能够在催化剂层2周围充分与催化剂进行接触，并且增加与催化剂层2接触的次数。

如图1所示，本实施例中，叶轮302采用平板叶片或者弧形叶片。叶轮302的叶片采用板状结构并与主轴301的中心线垂直，这时烟气作近似纯旋转状的向前移动。叶轮302的叶片与反应器壳体1的中心线呈一定角度，或叶片呈曲面状结构，这时烟气不但以螺旋状的运动向前移动，同时还迫使烟气翻滚或呈湍流状或同时呈加快的轴向运动。在反应器壳体1内腔中，叶轮302快速旋转可使烟气与还原剂的混合气态更多次地与催化剂层2剧烈接触和碰撞，并且无接触死角，使得与反应更快、更彻底、无遗漏，可显著提高脱硝的效率；还可以使烟气通过反应器壳体1内腔的速度更快，从而显著减小反应器壳体1的尺寸及发生器的功率，可以减少设备投资、减少设备运行费用以及功率消耗，从而满足高标准的环保要求。

如图1所示，本实施例中，催化剂层2设置有多层。多层催化剂层2沿反应器壳体1的轴向间隔布置。可以根据反应器壳体1内空间尺寸的大小、气流流量以及烟气化合物含量选择催化剂层2的设置层数，从而使混合气流能够在催化剂层2周围充分与催化剂进行接触，并且增加与催化剂层2接触的次数，从而使混合气体充分反应，脱硝率更高。

如图1所示，本实施例中，叶轮302处于催化剂层2与气流入口101之间；和/或叶轮302处于相邻两个催化剂层2之间；和/或叶轮302处于催化剂层2与排烟出口102之间。可以根据反应器壳体1内空间尺寸的大小、气流流量以及烟气化合物含量选择叶轮302不同的设置位置，设置叶轮302不同的叶片角度或形状，从而使混合气流能够在催化剂层2周围充分与催化剂进行接触，并且增加与催化剂层2接触的次数，从而使烟气充分反应，脱硝率更高。

如图1所示，本实施例中，叶轮302靠近催化剂层2的进气端201布设。从而改变气流与催化剂层2表面的接触速度，增加混合气体与催化剂层2的接触的冲击强度以及接触次数，以提高反应效率。

如图1所示，本实施例中，催化剂层2的催化剂块体202呈同心圆状内外叠套布置，如图2所示。催化剂层2的催化剂块体202呈螺旋状相互缠绕布置，如图3所示。催化剂层2的催化剂块体202呈多角型的同心框状内外叠套布置，如图3所示。可选地，催化剂层2可以是现有技术的结构。采用不同的催化剂成型方式，以迎合于叶轮302的导流轨迹，方便烟气作旋转运动的同时减少烟气的阻力和增加烟气与催化剂接触和碰撞的机会。同时也可以减小反应器壳体1的尺寸，提高脱硝的效率。相邻催化剂块体202之间有间断的块状连接，以形成整体的催化剂层2，方便催化剂层2的制造、运输和安装。每一催化剂层2可分为几个部分组拼而成。

本实施例中，催化剂层2的水平截面形状为圆形或者方形。可选地，催化剂层2的水平截面形状为现有技术的结构形状。可以根据反应器壳体1的内空间形状，采用不同的催化剂层2的水平截面形状，从而满足反应需要。

实施时，提高一种用于脱硝的脱硝反应装置，内装有旋转叶轮结构。参见图1所示，烟气和还原剂在反应器壳体1上部混合后进入反应器壳体1内腔。反应器壳体1内有旋转的叶轮302，叶轮302固装在主轴301上，主轴301由驱动装置303驱动旋转，叶轮302的下方有一层催化剂层2。图1中有四个叶轮302和三层催化剂层2，叶轮302与催化剂层2相间布置。也可以采用一个叶轮302或一个以上的叶轮302。催化剂层2的层数也可以为一层或者一层以上。叶轮302的形状可以采用板状，并与主轴301的中心线垂直，可以与主轴301的中心线呈一定的角度，叶片还可以是曲面状。反应器壳体1内的烟气可以是作近似纯旋转运动，也可以是处于湍流状旋转，或以翻滚和旋转状地向前加速轴向运动。烟气从图1所示的上部与还原剂混合均匀后受到叶轮302的带动旋转而与催化剂产生快速碰撞式接触，而且其接触的次数随叶轮302的转速的增加而增加。现有技术中反应器内的催化剂层的任一截面的一小段距离内烟气与催化剂可能只有一次接触的机率，无法充分反应。而本实用新型技术对于快速旋转或同时又翻滚的烟气来说，会有多次与催化剂接触的机率，而且这种接触的碰撞或冲击强度更大，这样可使得反应更加剧烈，速率更高，反应更充分更彻底，反应效果和效率更好。在一定的转速范围内，叶轮302的转速越高，反应的速率和效果就越好，可以显著减少反应器的体积和催化剂的用量及催化剂的层数，减少脱硝反应器的投资。由于烟气在反应器内剧烈的运动和翻滚及冲刷等，因此催化剂及反应器内不易产生颗粒物的沉积和堵塞，也可以减低催化剂中毒和失活的程度，从而延长催化剂的使用寿命，同时脱硝效率提高后，使得环保效果更好。由于反应剧烈和速度高，使得反应器内反应充分彻底，因此可以节约还原剂的使用量，从而节约运行成本、减少环境的二次污染。叶轮302的转速可以调节，当催化剂层2的脱硝效率下降后，通过增加叶轮302的转速以提高脱硝效率。反应器的结构可以为直立式结构，也可以为卧式结构。

如图2、图3和图4所示，催化剂层2采用了不同的结构形式。图2所示为催化剂层2采用同心圆结构。图3所示为催化剂层2采用螺旋结构。图4所示为催化剂层2采用同心圆的方形结构。这些结构主要是为了方便烟气作旋转运动并减少烟气的阻力和增加烟气与催化剂接触、碰撞的机会，从而进一步减少反应器的设计尺寸和提高脱硝的效率。催化剂层2的结构形式还可以采用多角形或曲线形的同心框的形式。同心圆型、螺旋型、同心框型的催化剂层，相邻圆或相邻框之间具有间断块状物连接，以形成整体结构，方便催化剂层2的制造、运输和安装。每一催化剂层2可分为几个部分，有几个部分拼装形成整体。

本实用新型用于脱硝的脱硝反应装置，脱硝效率高、显著降低了对环境的污染。可显著减小反应器的整体尺寸和催化剂的用量和层数，从而降低投资成本和减少占用空间。减少了还原剂(NH₃)的用量，从而减少了运行成本，同时减少了对环境的二次污染。延长了催化剂的使用寿命。由于反应器内部相对清洁和催化剂寿命的延长，从而降低了运行成本，减少了设备维护的工作量和提高了运转率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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

1.一种用于脱硝的脱硝反应装置，包括反应器壳体(1)，

所述反应器壳体(1)上设有气流入口(101)以及排烟出口(102)，

所述反应器壳体(1)处于所述气流入口(101)与所述排烟出口(102)之间的部位的内腔中设有至少一层催化剂层(2)，

其特征在于，

所述反应器壳体(1)内腔中还设有旋转机构(3)。

2.根据权利要求1所述的用于脱硝的脱硝反应装置，其特征在于，

所述旋转机构(3)包括沿所述反应器壳体(1)轴向可转动的装配于所述反应器壳体(1)内腔的主轴(301)、固装于所述主轴(301)上并用于随所述主轴(301)转动的叶轮(302)以及设于所述反应器壳体(1)外并用于驱动所述主轴(301)转动的驱动装置(303)。

3.根据权利要求2所述的用于脱硝的脱硝反应装置，其特征在于，

所述叶轮(302)具有多个叶片，

多个所述叶片沿所述主轴(301)的周向等间距布设。

4.根据权利要求3所述的用于脱硝的脱硝反应装置，其特征在于，

所述叶片沿所述主轴(301)的径向延伸；或者

所述叶片向所述气流入口(101)方向倾斜；或者

所述叶片向所述排烟出口(102)方向倾斜。

5.根据权利要求2所述的用于脱硝的脱硝反应装置，其特征在于，

所述叶轮(302)采用平板叶片或者弧形叶片。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于脱硝的脱硝反应装置，其特征在于，

所述催化剂层(2)设置有多层，

多层所述催化剂层(2)沿所述反应器壳体(1)的轴向间隔布置。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的用于脱硝的脱硝反应装置，其特征在于，

所述叶轮(302)处于所述催化剂层(2)与所述气流入口(101)之间；和/或

所述叶轮(302)处于相邻两个所述催化剂层(2)之间；和/或

所述叶轮(302)处于所述催化剂层(2)与所述排烟出口(102)之间。

8.根据权利要求7所述的用于脱硝的脱硝反应装置，其特征在于，

所述叶轮(302)靠近所述催化剂层(2)的进气端(201)布设。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的用于脱硝的脱硝反应装置，其特征在于，

所述催化剂层(2)的催化剂块体(202)呈同心圆状内外叠套布置；或者

所述催化剂层(2)的催化剂块体(202)呈螺旋状相互缠绕布置；或者

所述催化剂层(2)的催化剂块体(202)呈多角型的同心框状内外叠套布置。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的用于脱硝的脱硝反应装置，其特征在于，

所述催化剂层(2)的水平截面形状为圆形或者方形。