CN206082109U - 脱硝反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种脱硝反应器，脱硝反应器包括：壳体(10)，具有反应腔以及与反应腔连通的烟气进口(11)和烟气出口(12)；臭氧喷射器(20)，设置在壳体(10)上，臭氧喷射器(20)穿过壳体(10)伸入反应腔中，臭氧喷射器(20)具有喷射口，从喷射口喷射出来的臭氧载气流与从烟气进口(11)进来的烟气在反应腔中混合并发生反应。本实用新型的技术方案有效地解决了现有技术中的臭氧和烟气反应没有合适的设备的问题。

Description

脱硝反应器

技术领域

本实用新型涉及环境保护技术领域，具体而言，涉及一种脱硝反应器。

背景技术

烟气中氮氧化物对环境污染的危害，已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。近年来中国NO_X排放量增长明显，鉴于NO_X对大气环境的不利影响以及目前NO_X排放控制的严峻形势，我国已经制定出更为严格的排放标准。

目前，应用于烟气脱硝的主要技术为选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)。SCR脱硝效率高，但设备投资和运行维护成本高，催化剂昂贵，容易失活，因反应不完全而导致的氨逃逸会造成二次污染；SNCR虽投资和运行费用较少，但脱硝效率比较低，达不到日益严格的排放标准。这两种烟气脱硝的方法反应都需要较高的温度、较大的占地面积，对现有的设备改造较大。

因此，研发一种清洁节能、高效稳定、运行可靠的脱硝新技术成为该领域研究的热点。现有技术烟气脱硝方法首先将作为氧化剂的臭氧喷入到烟道中，将锅炉烟气中的NO氧化成为易溶于水的高价态氮氧化物，然后用水或碱液洗涤烟气，脱除烟气中的氮氧化物。但是，臭氧和烟气在烟道中发生反应的，并没有合适的设备。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种脱硝反应器，以解决现有技术中臭氧和烟气反应没有合适的设备的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种脱硝反应器，包括：壳体，具有反应腔以及与反应腔连通的烟气进口和烟气出口；臭氧喷射器，设置在壳体上，臭氧喷射器穿过壳体伸入反应腔中，臭氧喷射器具有喷射口，从喷射口喷射出来的臭氧载气流与从烟气进口进来的烟气在反应腔中混合并发生反应。

进一步地，壳体包括依次连接的扩张段、第一直段及收缩段，臭氧喷射器设置在第一直段上，扩张段的远离收缩段的一端形成烟气进口，收缩段的远离扩张段的一端形成烟气出口，第一直段内形成反应腔。

进一步地，脱硝反应器还包括旋流结构，旋流结构设置在反应腔中，旋流结构位于臭氧喷射器的下游且位于收缩段的上游，反应腔形成混合室。

进一步地，旋流结构包括固定轴和多个叶片，固定轴的轴线平行于壳体的轴线，多个叶片沿固定轴的周向布置。

进一步地，叶片与固定轴的横截面之间具有锐角夹角。

进一步地，叶片呈四边形，叶片包括依次连接的第一边、第二边、第三边及第四边，第一边设置在固定轴的外周面上，第二边与固定轴的横截面之间的夹角为α，α在5°～35°的范围内。

进一步地，第三边与横截面之间的夹角为β，β在10°～45°的范围内。

进一步地，混合室内的温度在30℃～150℃的范围内。

进一步地，臭氧喷射器具有喷嘴，喷嘴位于反应腔中，喷射口设置在喷嘴上。

进一步地，喷射口喷射出来的喷射帘为圆心角在30°～180°范围内的扇形面。

进一步地，喷嘴为一个或多个。

进一步地，烟气进口的烟气流量在5000Nm3/h～1000000Nm3/h。

进一步地，臭氧喷射器为一个或多个。

进一步地，臭氧载气流包括臭氧和氧气，臭氧的体积分数在5％～20％的范围内。

进一步地，壳体的轴线平行于水平方向。

应用本实用新型的技术方案，脱硝反应器包括壳体和臭氧喷射器，烟气从烟气进口进入反应腔，臭氧载气流从臭氧喷射器加速喷射出来，在反应腔中与烟气混合更加均匀，加快反应速度，处理烟气能力更强，氧化效率更高，结构简单，便于操作，有效地解决了现有技术中臭氧和烟气反应没有合适的设备的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书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示出了根据本实用新型的脱硝反应器的实施例的剖视示意图；

图2示出了图1的脱硝反应器的部分侧视示意图；以及

图3示出了图2的脱硝反应器的旋流结构的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、壳体；11、烟气进口；12、烟气出口；13、扩张段；14、第一直段；15、收缩段；16、混合室；17、第二直段；18、第三直段；20、臭氧喷射器；21、喷嘴；30、旋流结构；31、固定轴；32、叶片。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实施例的脱硝反应器包括：壳体10和臭氧喷射器20，壳体10具有反应腔以及与反应腔连通的烟气进口11和烟气出口12；臭氧喷射器20设置在壳体10上，臭氧喷射器20穿过壳体10伸入反应腔中，臭氧喷射器20具有喷射口，从喷射口喷射出来的臭氧载气流与从烟气进口11进来的烟气在反应腔中混合并发生反应。

应用本实施例的脱硝反应器，脱硝反应器包括壳体10和臭氧喷射器20，烟气从烟气进口11进入反应腔，臭氧载气流从臭氧喷射器20加速喷射出来，在反应腔中与烟气混合更加均匀，加快反应速度，处理烟气能力更强，氧化效率更高，结构简单，便于操作，有效地解决了现有技术中臭氧和烟气反应没有合适的设备的问题。

壳体10包括依次连接的扩张段13、第一直段14及收缩段15，臭氧喷射器20设置在第一直段14上，扩张段13的远离收缩段15的一端形成烟气进口11，收缩段15的远离扩张段13的一端形成烟气出口12，第一直段14内形成反应腔。烟气经过扩张段13减速或降速与臭氧喷射器20喷射出来的臭氧载流气接触后充分，氧化生成高价态的氮氧化物，充分反应后经过收缩段15提速或加速，经烟气出口进入烟道。在反应腔中与烟气混合更加均匀，加快反应速度，处理烟气能力更强，氧化效率更高。

如图1所示，脱硝反应器还包括旋流结构30，旋流结构30设置在反应腔中，旋流结构30位于臭氧喷射器20的下游且位于收缩段15的上游，反应腔形成混合室16。在脱硝反应器设置旋流结构30，流场分布状态更好，氧化反应进行更充分，提高烟气和臭氧载流气的混合程度，阻力更小，易于维修。

优选地，如图2所示，旋流结构30包括固定轴31和多个叶片32，固定轴31的轴线平行于壳体10的轴线，多个叶片32沿固定轴31的周向布置。叶片32将混合气导向壳体10的内壁上，使得烟气和臭氧载流气混合更均匀。优选地，多个叶片32沿固定轴31的周向均匀布置。

叶片32与固定轴31的横截面之间具有锐角夹角。这样叶片32将混合气更顺畅地导向壳体10的内壁上。

如图3所示，叶片32呈四边形，叶片32包括依次连接的第一边、第二边、第三边及第四边，第一边设置在固定轴31的外周面上，第二边与横截面之间的夹角为α，α在5°～35°的范围内。叶片32的结构简单，制造简便，加工方便。第二边的远离第一边的端点固定在壳体的内周面上。α的大小也并不限于此，可以根据具体情况进行设置。第三边与横截面之间的夹角为β，β在10°～45°的范围内。

为了便于烟气和臭氧载流气发生反应，混合室16内的温度在30℃～150℃的范围内。也就说，烟气和臭氧载流气在温度在30℃～150℃的范围内发生反应。优选地，混合室16内的温度在40℃～80℃的范围内

臭氧喷射器20具有喷嘴21，喷嘴21位于反应腔中，喷射口设置在喷嘴21上。喷嘴21可以便于臭氧载流气从臭氧喷射器20内喷出。优选地，喷射口喷射出来的喷射帘为圆心角在30°～180°范围内的扇形面。

低温氧化脱硝反应器的工作原理如下：

烟气进入反应器经扩张段减速；臭氧喷射器径向接入反应器内部，臭氧喷射器喷射方向同烟气方向一致，臭氧载流气经臭氧喷射器喷嘴雾化；旋流结构设置在烟气和臭氧混合气后，混合气体经旋流板进一步充分接触；2种气体混合后经收缩段加速，经混合气出口进入烟道。

为了使得烟气和臭氧载流气混合更充分，喷嘴21为一个或多个。臭氧喷射器20沿壳体的径向方向伸入壳体内，喷嘴21平行于壳体的轴线设置，便于烟气和臭氧载流气混合。

烟气进口11的烟气流量在5000Nm³/h～1000000Nm³/h。臭氧喷射器20为一个或多个。多个臭氧喷射器20沿壳体的轴线方向依次布置。

臭氧载气流包括臭氧和氧气，臭氧的体积分数在5％～20％的范围内。

壳体10的轴线平行于水平方向。也就是说，臭氧喷射器20为卧式。

壳体还包括第二直段17和第三直段18，第二直段17连接在扩张段13的远离第一直段14的一端，第三直段18设置在收缩段15的远离第一直段14的一端。

由上述可知，本申请提供了一种低温氧化脱硝反应器，脱硝反应器包括筒体和臭氧喷射器，筒体包括依次连接第二直段、扩张段、第一直段、收缩段及第三直段，第二直段的内腔形成烟气进口，第三直段的内腔形成烟气出口，臭氧喷射器上喷嘴。其改进之处主要在于：1、臭氧喷射器的改进，更均匀处理进口臭氧气的分布；2、设置旋流板片，提高烟气和臭氧的混合程度；反应器喉管段更进一步促进混合气反应，提高氧化效率。与现有技术比，本申请的反应器装置，处理烟气能力更强，氧化效率更高，安装简单，主要用于电厂、冶金、钢铁等行业锅炉/窑炉烟气低温氧化脱硝领域。

脱硝反应器的具体结构如下所示：

臭氧喷射器设置在扩张段之后，旋流结构设置在臭氧喷射器之后且设置在收缩段之前，臭氧喷射器上设置喷嘴，喷嘴喷出臭氧载流气与烟气顺流通过第一直段内中的混合室、收缩段、烟气出口排出，然后进入烟气管道。烟气中的低价氮氧化物经扩张段降速与臭氧喷射器喷射出的臭氧载流气接触后，经过旋流结构进一步充分混合，氧化生成高价态的氮氧化物，在混合室充分反应后经收缩段提速，进入管道。

烟气通过烟气进口经扩张段与混合室连接，旋流叶片数量4到64片，上述α角在5°～35°的范围内，上述β在10°～45°的范围内。臭氧喷射器上设有气体喷嘴，喷射口喷射出来的喷射帘为圆心角在30°～180°范围内的扇形面。优选地，喷射口喷射出来的喷射帘为圆心角大于120°的扇形面。更优选地，喷射口喷射出来的喷射帘为圆心角大于150°的扇形面。

混合室的温度调节范围为30℃～150℃。优选地，混合室温度在40℃～80℃之间。旋流结构中与混合室连接。混合气体在混合室充分混合，经收缩段提速后经烟气出口排出进入管道。烟气进口的气体流量为5000Nm³/h～1000000Nm³/h，烟气进口的气体流速为10～18m/s。

臭氧喷射器的数量大于等于1，每个喷射器喷嘴数量大于等于1，臭氧载流气中含有臭氧和氧气，臭氧的体积分数为5％～20％。臭氧喷射器为卧式。

筒体、臭氧喷射器以及旋流结构等采用316L不锈钢加工而成。

烟气进口通过法兰与原冶炼烟气连接，臭氧喷射器与臭氧发生器连接，烟气出口与高阶氮氧化物吸收装置连接。

低温氧化脱硝反应器的工作过程如下：

原冶炼烟气进入烟气进口，在进口管内的速度为3m/s左右。原烟气由扩张段进入混合室内降速，在混合室内速度为1.8m/s左右。臭氧载流气经臭氧喷射器开始加速，经喷嘴喷入混合室，气速为15m/s左右。原烟气与臭氧载流气进行第一次撞击后混合，然后一起进入旋流结构区域，旋流结构将烟气旋向器壁，形成涡流后向中心区混合，在一定区域内增加接触时间，混合气在旋流结构区域内旋转、翻覆，发生多次的传质传递，能更加充分的把烟气中低价氮氧化物氧化生成高价态的氮氧化物，直到进入收缩段；经收缩段，烟气出口的截面积为混合室截面积的50％左右，经过进一步加速和反应，然后通过烟气出口进入烟道。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1、臭氧载流气经臭氧喷射器加速，喷嘴气化，与烟气混合更加均匀，反应速度更快。

2、反应器内部设置旋流结构，流场分布状态更好，氧化反应进行更充分，阻力更小，易于维修。

3、反应器安装于管道中，作为一体化烟气脱硝装置中的一个部分，结构简单，便于操作。

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 (15)

1.一种脱硝反应器，其特征在于，包括：

壳体(10)，具有反应腔以及与所述反应腔连通的烟气进口(11)和烟气出口(12)；

臭氧喷射器(20)，设置在所述壳体(10)上，所述臭氧喷射器(20)穿过所述壳体(10)伸入所述反应腔中，所述臭氧喷射器(20)具有喷射口，从所述喷射口喷射出来的臭氧载气流与从所述烟气进口(11)进来的烟气在反应腔中混合并发生反应。

2.根据权利要求1所述的脱硝反应器，其特征在于，所述壳体(10)包括依次连接的扩张段(13)、第一直段(14)及收缩段(15)，所述臭氧喷射器(20)设置在所述第一直段(14)上，所述扩张段(13)的远离所述收缩段(15)的一端形成所述烟气进口(11)，所述收缩段(15)的远离所述扩张段(13)的一端形成所述烟气出口(12)，所述第一直段(14)内形成所述反应腔。

3.根据权利要求2所述的脱硝反应器，其特征在于，所述脱硝反应器还包括旋流结构(30)，所述旋流结构(30)设置在所述反应腔中，所述旋流结构(30)位于所述臭氧喷射器(20)的下游且位于所述收缩段(15)的上游，所述反应腔形成混合室(16)。

4.根据权利要求3所述的脱硝反应器，其特征在于，所述旋流结构(30)包括固定轴(31)和多个叶片(32)，所述固定轴(31)的轴线平行于所述壳体(10)的轴线，多个所述叶片(32)沿所述固定轴(31)的周向布置。

5.根据权利要求4所述的脱硝反应器，其特征在于，所述叶片(32)与所述固定轴(31)的横截面之间具有锐角夹角。

6.根据权利要求4所述的脱硝反应器，其特征在于，所述叶片(32)呈四边形，所述叶片(32)包括依次连接的第一边、第二边、第三边及第四边，所述第一边设置在所述固定轴(31)的外周面上，所述第二边与所述固定轴(31)的横截面之间的夹角为α，所述α在5°～35°的范围内。

7.根据权利要求6所述的脱硝反应器，其特征在于，所述第三边与所述横截面之间的夹角为β，所述β在10°～45°的范围内。

8.根据权利要求3所述的脱硝反应器，其特征在于，所述混合室(16)内的温度在30℃～150℃的范围内。

9.根据权利要求1所述的脱硝反应器，其特征在于，所述臭氧喷射器(20)具有喷嘴(21)，所述喷嘴(21)位于所述反应腔中，所述喷射口设置在所述喷嘴(21)上。

10.根据权利要求9所述的脱硝反应器，其特征在于，所述喷射口喷射出来的喷射帘为圆心角在30°～180°范围内的扇形面。

11.根据权利要求9所述的脱硝反应器，其特征在于，所述喷嘴(21)为一个或多个。

12.根据权利要求1所述的脱硝反应器，其特征在于，所述烟气进口(11)的烟气流量在5000Nm³/h～1000000Nm³/h。

13.根据权利要求1所述的脱硝反应器，其特征在于，所述臭氧喷射器(20)为一个或多个。

14.根据权利要求1所述的脱硝反应器，其特征在于，所述臭氧载气流包括臭氧和氧气，所述臭氧的体积分数在5％～20％的范围内。

15.根据权利要求1所述的脱硝反应器，其特征在于，所述壳体(10)的轴线平行于水平方向。