CN206660959U - 一种强化除硝除汞反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种强化除硝除汞反应装置，其特征在于，包括：顺次串联连接的入口烟道(1)、SCO反应器(2)、喷氨装置(3)和SCR反应器(4)，所述SCO反应器(2)内部设有SCO催化剂，所述SCR反应器(4)内部设有SCR催化剂；Hg氧化反应器(5)，所述Hg氧化反应器(5)与所述SCO反应器(2)并联设置，并联节点为并联入口和并联出口。本实用新型通过设置不同的烟道支流，对Hg⁰和NO_X含量不同的烟气进行处理，有效提高装置除Hg⁰除NO_X的灵活性，根据不同燃煤、烟气具有很好的适应性，同时高效地进行除Hg⁰、除NO_X，并能节省催化剂使用量、实用性强。

Description

一种强化除硝除汞反应装置

技术领域

本实用新型涉及燃煤电厂烟气污染控制领域，具体涉及一种强化除硝除汞反应装置。

背景技术

Hg⁰（气态零价汞）和NO_X（指NO和NO₂，下同）是燃煤锅炉烟气中常见的污染物，烟气中Hg⁰和NO_X的含量与燃煤品种有关，即不同品种的燃煤烟气具有不同的Hg⁰和NO_X含量。燃煤烟气中的NO_X由NO和NO₂组成，且往往NO的占比大于NO₂。对于Hg⁰可以采用氧化法将Hg⁰氧化为较易去除的Hg²⁺从而除去；对于烟气中的NO和NO₂，可直接用还原法将NO_X还原为N2，除NO和NO₂的化学反应方程式：

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O （1）

4NH₃+6NO→5N₂+6H₂O （2）

8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O （3）

4NH₃+2NO₂+O₂→3N₂+6H₂O （4）

2NH₃+NO+NO₂→2N₂+3H₂O （5）

其中，反应（5）为快速SCR反应（快速选择性催化还原反应），由于烟气中NO的占比大于NO₂，实践中可以先利用SCO反应（选择性催化氧化反应）将部分NO氧化为NO₂，来调控烟气中NO和NO₂的比例，使其比例接近1：1，则再通过快速SCR反应将NO、NO₂除去。

常用的SCR反应器利用氨水NO_X的同时本身具备一定的除Hg能力，结合烟气中的O₂，在其内发生2Hg+O₂→2HgO的除Hg反应方程式，但由于SCR反应器是一种还原环境，Hg⁰的氧化率较低。

目前公开有专门用于除Hg⁰或者除NO_X的装置，但缺少根据不同燃煤品种以及烟气成分灵活地、同时高效地进行除Hg⁰、除NO_X，并节省催化剂使用量的装置。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种具有多支路、智能调控、根据不同燃煤品种以及烟气成分灵活地、同时进行除Hg⁰、除NO_X的、有效节省催化剂使用量的装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种强化除硝除汞反应装置，其特征在于，包括：

顺次串联连接的入口烟道1、SCO反应器2、喷氨装置3和SCR反应器4，所述SCO反应器2内部设有SCO催化剂，所述SCR反应器4内部设有SCR催化剂；

Hg氧化反应器5，所述Hg氧化反应器5与所述SCO反应器2并联设置，并联节点为并联入口和并联出口。并联入口位于入口烟道1和SCO反应器2之间，并联出口位于SCO反应器2和喷氨装置3之间。

进一步，所述强化除硝除汞反应装置，还包括：

第一气体监测装置7，所述第一气体监测装置7设置在入口烟道1内且位于所述并联入口的上游；

第一烟气挡板门81及第一烟气挡板门驱动装置82，所述第一烟气挡板门81设置在SCO反应器2所在支路上，第一烟气挡板门81与第一烟气挡板门驱动装置82连接；

第二烟气挡板门91及第二烟气挡板门驱动装置92，所述第二烟气挡板门91设置在Hg氧化反应器5所在支路上，第二烟气挡板门91与第二烟气挡板门驱动装置92连接；

控制器6，所述控制器6分别与所述第一气体监测装置7、第一烟气挡板门驱动装置82、第二烟气挡板门驱动装置92、喷氨装置3线路连接。

再进一步，所述入口烟道1内、第一气体监测装置7的上游设置有省煤器。

再进一步，所述强化除硝除汞反应装置，还包括：

旁路烟道13，所述旁路烟道13与所述Hg氧化反应器5及所述SCO反应器2并联设置；

第五烟气挡板门141及第五烟气挡板门驱动装置142，所述第五烟气挡板门141设置在所述旁路烟道13内，第五烟气挡板门141与第五烟气挡板门驱动装置142连接；

所述控制器6与所述第五烟气挡板门驱动装置142线路连接。

再进一步，所述第一烟气挡板门81设置在SCO反应器2的上游，所述第二烟气挡板门91设置在Hg氧化反应器5的上游。

再再进一步，所述强化除硝除汞反应装置，还包括：

跨接烟道10，所述跨接烟道10连接Hg氧化反应器5所在的支路和SCO反应器2所在的支路，跨接烟道10的入口连接在Hg氧化反应器5的下游，跨接烟道10的出口连接在所述SCO反应器2的上游；

第三烟气挡板门111及第三烟气挡板门驱动装置112，所述第三烟气挡板门111设置在在跨接烟道10内，第三烟气挡板门111与第三烟气挡板门驱动装置112连接；

第四烟气挡板门121及第四烟气挡板门驱动装置122，所述第四烟气挡板门121设置在Hg氧化反应器5所在支路且位于跨接烟道入口和并联出口之间，第四烟气挡板门121与第四烟气挡板门驱动装置122连接；

所述控制器6分别与所述第三烟气挡板门驱动装置112、第四烟气挡板门驱动装置122线路连接。

再再进一步，所述强化除硝除汞反应装置，还包括：

旁路烟道13，所述旁路烟道13与所述Hg氧化反应器5及所述SCO反应器2并联设置；

第五烟气挡板门141及第五烟气挡板门驱动装置142，所述第五烟气挡板门141设置在所述旁路烟道13内，第五烟气挡板门141与第五烟气挡板门驱动装置142连接；

所述控制器6与所述第五烟气挡板门驱动装置142线路连接。

再进一步，在所述并联出口和喷氨装置之间设置有第二气体监测装置15，所述第二气体监测装置15与所述控制器6线路连接。

进一步，在所述SCO反应器2和/或SCR反应器4内、其内部所设催化剂的上游，自上游向下游顺次设置有烟气导流板、气流均布格栅和吹灰器。所述SCO反应器2内部可以仅设有所述SCO催化剂，所述SCR反应器4内部可以仅设有所述SCR催化剂。

进一步，所述SCO反应器内2和/或SCR反应器4内，其内部所设催化剂采用“1+1”双催化剂层布置。

本实用新型通过设置不同的烟道支流，对Hg⁰和NO_X含量不同的烟气，包括低Hg⁰低NO_X、低Hg⁰高NO_X、高Hg⁰低NO_X、高Hg⁰高NO_X，进行处理，有效提高装置除Hg⁰除NO_X的灵活性，根据不同的燃煤、烟气具有很好的适应性，并能节省催化剂使用量。

附图说明

图1是一种强化除硝除汞反应装置一种实施方式的示意图。

附图标记：1-入口烟道；2-SCO反应器；3-喷氨装置；4-SCR反应器；5-Hg⁰氧化反应器；6-控制器；7-第一气体监测装置；81-第一烟气挡板门；82-第一烟气挡板门驱动装置；91-第二烟气挡板门；92-第二烟气挡板门驱动装置；10-跨接烟道；111-第三烟气挡板门；112-第三烟气挡板门驱动装置；121-第四烟气挡板门；122-第四烟气挡板门驱动装置；13-旁接烟道；141-第五烟气挡板门；142-第五烟气挡板门驱动装置；15-第二气体监测装置；16-短接烟道；17-省煤器；18-烟气导流板18；19-气流均布格栅；20吹灰器；21-SCO催化剂；22-SCR催化剂。

具体实施方式

现结合附图具体说明本实用新型的实施方式。

如图1所示，一种强化除硝除汞反应装置，图1中烟气从左端进入装置、从右端离开装置，该装置包括顺次串联连接的入口烟道1、内部设有SCO催化剂的SCO反应器2、喷氨装置3和内部设有SCR催化剂的SCR反应器4，Hg氧化反应器5，Hg⁰氧化反应器5与SCO反应器2并联设置，并联节点为并联入口和并联出口；还包括与Hg⁰氧化反应器5以及SCO反应器2并联设置的旁路烟道13，旁路烟道13的入口为所述并联入口。在入口烟道1内设有第一气体监测装置7，在并联出口与喷氨装置之间设有第二气体监测装置15。跨接烟道10连接Hg氧化反应器5所在的支路和SCO反应器2所在的支路，跨接烟道10的入口连接在Hg氧化反应器5的下游，跨接烟道9的出口连接在SCO反应器2的上游。

第一烟气挡板门81设置在SCO反应器2所在支路上、SCO反应器2的上游，且与第一烟气挡板门驱动装置82连接；第二烟气挡板门91设置在Hg氧化反应器5所在支路上、Hg氧化反应器5的上游，且与第二烟气挡板门驱动装置92连接；第三烟气挡板门111设置在跨接烟道内，且与第三烟气挡板门驱动装置112连接；第四烟气挡板门121设置在Hg氧化反应器5所在支路上且位于跨接烟道入口和并联出口之间，且与及第四烟气挡板门驱动装置122连接；第五烟气挡板门141设置在旁路烟道13内，且与第五烟气挡板门驱动装置142连接。

各气体监测装置、各烟气挡板门驱动装置以及喷氨装置3均与控制器6线路连接，控制器6通过接收气体监测装置传输来的数据，通过控制各烟气挡板门驱动装置来开启和关闭相应的烟气挡板门。在Hg氧化反应器5所在支路上、跨接烟道入口与并联出口之间的烟道为短接烟道16。

常用的SCR反应器利用氨水NO_X的同时本身具备一定的除Hg能力，结合烟气中的O₂，在其内发生2Hg+O₂→2HgO的除Hg反应方程式，但由于SCR反应器是一种还原环境，Hg⁰的氧化率较低。根据仅有SCR反应器4投入工作时，SCR反应器4的除Hg⁰、除NO_X能力，在控制器6中设定Hg⁰、NO和NO₂含量的最低值并存储，第一气体监测装置7探测烟气中的Hg⁰含量、NO含量和NO₂含量，算出NO_X含量（NO_X含量为NO含量与NO₂含量之和，下同），并将这些数据传输给控制器6。控制器6比对已存储入其内的最低值数据来控制第一烟气挡板门81、第二烟气挡板门91和第五烟气挡板门141的开启和关闭，然后根据第二气体监测装置15探测到的NO、NO₂含量比值，控制各烟气挡板门的开启程度。

若第一气体监测装置7探测到的Hg⁰含量和NO_X含量均低于其对应的最低值，则控制器6控制第五烟气挡板门驱动装置142打开第五烟气挡板门141，其他烟气挡板门均关闭，仅开通旁路烟道13，烟气中的Hg⁰和NO_X可由SCR反应器4除去。由于采用的旁路烟道13直通SCR反应器4，一方面提高了处理效率，另一方面能减少烟气对SCO反应器2内和Hg⁰氧化反应器5内催化剂的污染，节省催化剂的使用量。

若第一气体监测装置7探测到的Hg⁰的含量低于其最低值，而NO_X含量高于其最低值，则控制器6控制第五烟气挡板门驱动装置142打开第五烟气挡板门141，控制第一烟气挡板门驱动装置82打开第一烟气挡板门81，其他烟气挡板门均关闭。控制器6通过接收第二气体监测装置15探测到的NO和NO₂数值计算出两者比例，来控制第五烟气挡板门141和第一烟气挡板门81的开启程度，调整进入旁路烟道13和SCO反应器2所在支路的烟气比例，部分NO直接经旁路烟道13进入SCR反应器，部分NO经SCO反应器转化为NO₂再进入SCR反应器，从而使NO和NO₂比例趋近1：1，然后在SCR反应器中快速SCR反应占主导，烟气中的NO、NO₂被快速除去，同时在SCR反应器将Hg⁰氧化出去。

若第一气体监测装置7探测到的Hg⁰的含量高于其最低值，而NO_X的含量低于其最低值，则控制器6控制第二烟气挡板门驱动装置92打开第二烟气挡板门91，控制第四烟气挡板门驱动装置122打开第四烟气挡板门121，其他烟气挡板门均关闭。先由Hg⁰氧化反应器5除去烟气中的Hg⁰，再由SCR反应器4除去烟气中的NO_X。

若第一气体监测装置7探测到的Hg⁰含量和NO_X含量均高于其对应的最低值，则控制器6控制第二烟气挡板门驱动装置92打开第二烟气挡板门91，而第一烟气挡板门81和第五烟气挡板门141均关闭，由Hg⁰氧化器将Hg⁰除去；同时控制器6控制第三烟气挡板门驱动装置112打开第三烟气挡板门111，控制第四烟气挡板门驱动装置122打开第四烟气挡板门121，控制器6通过接收第二气体监测装置15探测到的NO和NO₂数值计算出两者比例，来控制第三烟气挡板门121和第四烟气挡板门121的开启程度，调整进入短接烟道16和跨接烟道9的烟气比例，部分NO直接经短接烟道16进入SCR反应器4，部分NO通过跨接烟道10经SCO反应器2转化为NO₂再进入SCR反应器4，从而使NO和NO₂比例趋近1：1，然后在SCR反应器中快速SCR反应占主导，烟气中的NO、NO₂被快速除去。

在上述各种不同情况下，根据第二气体监测装置15探测到的NO、NO₂含量，控制器6控制喷氨装置3喷射适量的氨进行NO、NO₂的还原。

在入口烟道1内、第一气体监测装置7的上游设置有省煤器17，省煤器17可有效调节烟气温度，为烟气的催化反应营造合适的温度环境。

在SCO反应器2内、其内部所设SCO催化剂21的上游，自上游向下游顺次设置有烟气导流板18、气流均布格栅19和吹灰器20，烟气导流板18设置在SCO反应器入口，气流均布格栅19和吹灰器20垂直于烟气流动方向设置，SCO催化剂也采用垂直于烟气流动方向设置。烟气导流板18可使烟气分布均匀，防止烟气倒流。气流均布格栅19使烟气分布均匀，提高催化效率。吹灰器20清理催化剂21表面的灰尘，提高催化反应的效率。在SCR反应器内、其内部所设SCR催化剂22的上游，也是自上游向下游顺次设置有烟气导流板18、气流均布格栅19和吹灰器20，且这三者的设置方式和作用与SCO反应器中相同组件的一样，SCR催化剂也采用垂直于烟气流动方向设置。

SCO反应器内2和SCR反应器4内，催化剂均采用“1+1”双催化剂层布置，使烟气中NO_X转化充分，提高净化效率。

同时要注意到，根据应用场景，在本实施例中，入口烟道1、SCO反应器2、喷氨装置3和SCR反应器4的串联连接均为通过烟道管串联连接，Hg氧化反应器5与所述SCO反应器2并联设置为通过烟道管并联设置，旁路烟道13与所述Hg氧化反应器5及所述SCO反应器2并联设置也为通过烟道管并联设置；本实施例中，与控制器6线路连接的各个装置设备以及控制器6本身均与外部供电系统线路连接，外部电能是它们工作的能量来源，但采用何种供电方式并不是本实用新型的改进点。

以上所述为本实用新型的最佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种强化除硝除汞反应装置，其特征在于，包括：

顺次串联连接的入口烟道(1)、SCO反应器(2)、喷氨装置(3)和SCR反应器(4)，所述SCO反应器(2)内部设有SCO催化剂，所述SCR反应器(4)内部设有SCR催化剂；

Hg氧化反应器(5)，所述Hg氧化反应器(5)与所述SCO反应器(2)并联设置，并联节点为并联入口和并联出口。

2.根据权利要求1所述的一种强化除硝除汞反应装置，其特征在于，还包括：

第一气体监测装置(7)，所述第一气体监测装置(7)设置在入口烟道(1)内且位于所述并联入口的上游；

第一烟气挡板门(81)及第一烟气挡板门驱动装置(82)，所述第一烟气挡板门(81)设置在SCO反应器(2)所在支路上，第一烟气挡板门(81)与第一烟气挡板门驱动装置(82)连接；

第二烟气挡板门(91)及第二烟气挡板门驱动装置(92)，所述第二烟气挡板门(91)设置在Hg氧化反应器(5)所在支路上，第二烟气挡板门(91)与第二烟气挡板门驱动装置(92)连接；

控制器(6)，所述控制器(6)分别与所述第一气体监测装置(7)、第一烟气挡板门驱动装置(82)、第二烟气挡板门驱动装置(92)、喷氨装置(3)线路连接。

3.根据权利要求2所述的一种强化除硝除汞反应装置，其特征在于，所述入口烟道(1)内、第一气体监测装置(7)的上游设置有省煤器。

4.根据权利要求2所述的一种强化除硝除汞反应装置，其特征在于，还包括：

旁路烟道(13)，所述旁路烟道(13)与所述Hg氧化反应器(5)及所述SCO反应器(2)并联设置；

第五烟气挡板门(141)及第五烟气挡板门驱动装置(142)，所述第五烟气挡板门(141)设置在所述旁路烟道(13)内，第五烟气挡板门(141)与第五烟气挡板门驱动装置(142)连接；

所述控制器(6)与所述第五烟气挡板门驱动装置(142)线路连接。

5.根据权利要求2所述的一种强化除硝除汞反应装置，其特征在于：所述第一烟气挡板门(81)设置在SCO反应器(2)的上游，所述第二烟气挡板门(91)设置在Hg氧化反应器(5)的上游。

6.根据权利要求5所述的一种强化除硝除汞反应装置，其特征在于，还包括：

跨接烟道(10)，所述跨接烟道(10)连接Hg氧化反应器(5)所在的支路和SCO反应器(2)所在的支路，跨接烟道(10)的入口连接在Hg氧化反应器(5)的下游，跨接烟道(10)的出口连接在所述SCO反应器(2)的上游；

第三烟气挡板门(111)及第三烟气挡板门驱动装置(112)，所述第三烟气挡板门(111)设置在在跨接烟道(10)内，第三烟气挡板门(111)与第三烟气挡板门驱动装置(112)连接；

第四烟气挡板门(121)及第四烟气挡板门驱动装置(122)，所述第四烟气挡板门(121)设置在Hg氧化反应器(5)所在支路且位于跨接烟道入口和并联出口之间，第四烟气挡板门(121)与第四烟气挡板门驱动装置(122)连接；

所述控制器(6)分别与所述第三烟气挡板门驱动装置(112)、第四烟气挡板门驱动装置(122)线路连接。

7.根据权利要求5所述的一种强化除硝除汞反应装置，其特征在于，还包括：

旁路烟道(13)，所述旁路烟道(13)与所述Hg氧化反应器(5)及所述SCO反应器(2)并联设置；

第五烟气挡板门(141)及第五烟气挡板门驱动装置(142)，所述第五烟气挡板门(141)设置在所述旁路烟道(13)内，第五烟气挡板门(141)与第五烟气挡板门驱动装置(142)连接；

所述控制器(6)与所述第五烟气挡板门驱动装置(142)线路连接。

8.根据权利要求2至7中任意一项所述的一种强化除硝除汞反应装置，其特征在于，在所述并联出口和喷氨装置之间设置有第二气体监测装置(15)，所述第二气体监测装置(15)与所述控制器(6)线路连接。

9.根据权利要求1所述的一种强化除硝除汞反应装置，其特征在于，在所述SCO反应器(2)和/或SCR反应器(4)内、其内部所设催化剂的上游，自上游向下游顺次设置有烟气导流板、气流均布格栅和吹灰器。

10.根据权利要求1所述的一种强化除硝除汞反应装置，其特征在于，所述SCO反应器内(2)和/或SCR反应器(4)内，其内部所设催化剂采用“1+1”双催化剂层布置。