CN209348422U - 一种烟气脱硝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种烟气脱硝装置，包括烟气供给组件、烟气降温部件、还原剂喷射系统、脱硝反应器以及烟囱；所述烟气供给组件包括一组烟气供给单件或者并列设置的多组烟气供给单件，所述烟气供给单件包括沼气内燃机和内燃机排烟管；所述脱硝反应器包括入口烟道、反应器本体以及出口烟道，所述入口烟道和所述内燃机排烟管之间设有烟气降温部件，所述还原剂喷射系统包括还原剂喷枪，还原剂喷枪的喷口端插入入口烟道，反应器本体包括烟气整流器、催化剂层组以及吹灰器，所述吹灰器用于吹扫烟气中粘附在催化剂层上的微晶二氧化硅。本实用新型结构简单，实用性强且能够实现脱硝净化、余热回收以及保持脱硝催化剂活性的三重效果。

Description

一种烟气脱硝装置

技术领域

本实用新型涉及烟气净化及余热利用技术领域，具体涉及一种烟气脱硝装置。

背景技术

可再生能源是我国实现可持续发展的重要能源，沼气燃烧发电是可再生能源利用的一种主要方式。在沼气发电过程中，需要处理一下问题：(1)直接由沼气内燃机排出的烟气含有氮氧化物，该烟气需要进行脱硝达标后才能排放；(2)直接由沼气内燃机排出的烟气在500℃左右，需要将该烟气降温至350～380℃左右，保证该烟气在脱硝时脱硝催化剂的活性最佳；(3)沼气中的硅氧烷在沼气燃烧时被转化为微晶二氧化硅，微晶二氧化硅具有和玻璃相似的化学和物理特性，易粘附在脱硝催化剂上使催化剂失活。

现有的用于沼气内燃机的烟气脱硝装置，仅是通过还原剂供给系统及SCR脱硝反应器完成烟气脱销，并没有提供可将粘附在脱硝催化剂上的微晶二氧化硅除去的部件，这会使装置在长时间运行时，脱硝催化剂失去活性，造成烟气无法完成脱硝反应。如申请号为201810699963.3的发明专利公开了一种燃气锅炉与沼气内燃机的联合脱硝系统，其包括SCR反应器、烟气监测模块、控制模块、还原剂供给模块、压缩空气辅助供给模块和进烟管道，所述燃气锅炉的排烟管道、沼气内燃机的排烟管道与进烟管道连接；所述压缩空气辅助供给模块与还原剂供给模块连接，提供压缩空气；所述还原剂供给模块设有还原剂出口，所述还原剂出口与SCR反应器的入口、进烟管道连接；所述烟气监测模块的探头设在SCR反应器的出口、进烟管道的入口；所述还原剂供给模块、烟气监测模块分别于控制模块连接。此外，该发明通过燃气锅炉排出的低温烟气(150℃左右)与沼气内燃机排出的高温烟气(450℃左右)混合实现烟气降温，保证降温后的烟气温度在300～350℃左右以满足其脱硝时脱硝催化剂的活性最佳。但是该发明无法满足只有沼气内燃机工作时的烟气降温需求。

综上所述，急需一种烟气脱硝及余热回收装置以解决现有技术中存在的烟气脱硝、烟气降温以及微晶二氧化硅粘附在脱硝催化剂上的问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种烟气脱硝装置，具体技术方案如下：

一种烟气脱硝装置，包括烟气供给组件、烟气降温部件、还原剂喷射系统、脱硝反应器以及烟囱；

所述烟气供给组件包括一组烟气供给单件或者并列设置的多组烟气供给单件，所述烟气供给单件包括沼气内燃机和内燃机排烟管，所述内燃机排烟管与沼气内燃机连接；

所述脱硝反应器包括入口烟道、反应器本体以及出口烟道，所述入口烟道包括至少两个端口，入口烟道的一端与内燃机排烟管连接且另一端与反应器本体连接；所述入口烟道和所述内燃机排烟管之间设有烟气降温部件，用于对脱硝前的烟气降温或对烟气回收余热以实现烟气降温，所述反应器本体包括烟气整流器、催化剂层组以及吹灰器，所述烟气整流器用于将烟气均匀分布以通过催化剂层组，所述吹灰器与所述催化剂层组中的催化剂层对应设置，用于吹扫烟气中粘附在每层催化剂层上的微晶二氧化硅，所述出口烟道的一端与反应器本体连接且另一端与烟囱连接，脱硝后的烟气由出口烟道经烟囱排出；

所述还原剂喷射系统包括还原剂喷枪，还原剂喷枪的喷口端插入入口烟道，使喷出的脱硝还原剂与烟气在入口烟道内混合后进入反应器本体完成脱硝反应。

优选的，所述还原剂喷射系统还包括还原剂储罐和增压泵，所述增压泵设置在还原剂储罐和还原剂喷枪的管路上，所述增压泵用于将还原剂储罐中的脱硝还原剂加压并供给给还原剂喷枪。

优选的，所述烟气供给组件包括至少两组并列设置的烟气供给单件，多组烟气供给单件的内燃机排烟管与入口烟道之间还设有总烟气管道，烟气降温部件设置在所述总烟气管道上。

优选的，所述烟气降温部件为降温器或高温换热器中的一种，所述降温器用于对脱硝前的烟气降温，所述高温换热器与外部系统连接，用于对脱硝前的烟气回收余热以实现烟气降温。

优选的，在每组内燃机排烟管上还设有高温密封蝶阀。

优选的，所述入口烟道包括三个端口，分别为第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口与反应器本体连接，所述第三端口与烟囱连接，所述第二端口与总烟气管道连接，在第一端口与第二端口之间设有入口蝶阀，在第二端口与第三端口之间设有旁通蝶阀，在第一端口与入口蝶阀之间且靠近第一端口处还设有入口膨胀节；

或者是，所述入口烟道包括两个端口，分别为第一端口和第二端口，入口烟道的一个端口与内燃机排烟管连接，入口烟道的另一个端口与反应器本体连接。

优选的，所述烟囱与出口烟道之间还设有引风机。

优选的，在所述出口烟道上沿烟气流动方向还依次设有出口膨胀节、出口蝶阀以及低温换热器，所述低温换热器与外部系统连接，用于对脱硝后的烟气回收余热以实现烟气降温，实现能源充分利用。

优选的，所述催化剂层组包括并列设置的至少两层催化剂层，且所述催化剂层为多孔式结构，烟气通过所述催化剂层的流速为6～8m/s。

优选的，所述脱硝还原剂为氨水或者尿素溶液。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本实用新型中所述的烟气脱硝装置通过设有烟气降温部件，不仅能够对脱硝前的烟气降温，还能将烟气的余热回收，实现能源充分利用；降温后的烟气温度在350～380℃左右，并与还原剂喷枪喷出的脱硝还原剂在入口烟道中充分混合后进入脱硝反应器，此时，催化剂活性最佳，脱硝反应彻底，使最终排放的烟气环保；所述脱硝反应器中设置在每层催化剂层上方的吹灰器，用于及时吹扫烟气中粘附在催化剂层上的微晶二氧化硅，时刻保持每层催化剂的催化活性。本实用新型结构简单，实用性强且能够实现脱硝净化、余热回收以及保持脱硝催化剂活性的三重效果。

(2)本实用新型中所述脱硝还原剂通过还原剂喷枪雾化后直接喷入入口烟道与烟气混合后通过烟气整流器均布进入催化剂层完成催化脱硝，脱硝还原剂直喷，省去了氨气制备设备，节约了投资和运行成本。

(3)本实用新型中烟气通过所述催化剂层的流速为6～8m/s，可以确保粘附在催化剂层上的微晶二氧化硅，能够被吹灰器及时吹扫除去，使催化剂层时刻保持催化活性。

(4)本实用新型中沼气内燃机的烟气排放为正压排放，因此，在每组内燃机排烟管上设有高温密封蝶阀，在每组沼气内燃机检修的时候关闭该组内燃机排烟管上的高温密封蝶阀，从而阻止了烟气倒灌现象，确保检修过程的安全性。

(5)本实用新型中沼气内燃机的烟气排放为正压排烟，脱硝反应器可直接安装在沼气内燃机的排烟管上，烟气自下而上依次通过各层催化剂层脱硝，脱硝后烟气经出口烟道直接由烟囱排放，可不需要引风机，从而节省设备投资、运行成本以及用地面积。

(6)本实用新型中所述入口烟道上的第三端口与烟囱连接，在更换脱硝反应器时或引风机发生故障时，直接通过关闭入口蝶阀、打开旁通蝶阀，使烟气直接从烟囱排放，从而保证了在更换脱硝反应器时或引风机发生故障时不影响沼气内燃机的正常运行。

(7)本实用新型中在所述入口烟道上设有入口膨胀节、在所述出口烟道上设有出口膨胀节，保证所述脱硝反应器在工作时不会因烟气温度高而胀裂，且增强了脱硝反应器工作时的稳定性和安全性。

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1的烟气脱硝装置结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例2的烟气脱硝装置结构示意图；

其中，1、烟气供给单件，1.1、沼气内燃机，1.2、内燃机排烟管，1.2.1、高温密封蝶阀，2、还原剂喷射系统，2.1、还原剂储罐，2.2、增压泵，2.3、还原剂喷枪，3、脱硝反应器，3.1、入口烟道，3.1.1、入口蝶阀，3.1.2、旁通蝶阀，3.1.3、入口膨胀节，3.2、反应器本体，3.2.1、烟气整流器，3.2.2、催化剂层，3.2.3、吹灰器，3.3、出口烟道，3.3.1、出口膨胀节，3.3.2、出口蝶阀，3.3.3、低温换热器，4、烟囱，5、总烟气管道，6、降温器，7、高温换热器，8、引风机。

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根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1，一种烟气脱硝装置，包括烟气供给组件、烟气降温部件、还原剂喷射系统2、脱硝反应器3以及烟囱4；所述烟气供给组件包括五组烟气供给单件1，所述烟气供给单件1包括沼气内燃机1.1和内燃机排烟管1.2，所述内燃机排烟管1.2与沼气内燃机1.1连接，五组烟气供给单件1的内燃机排烟管1.2与入口烟道3.1之间还设有总烟气管道5，所述总烟气管道5的一端与五组内燃机排烟管1.2分别连接且另一端与入口烟道3.1连接。所述烟气降温部件设置在总烟气管道5上，所述烟气降温部件优选高温换热器7，所述高温换热器7与外部系统连接，用于对脱硝前的烟气回收余热以实现烟气降温；所述脱硝反应器3包括入口烟道3.1、竖直设置的反应器本体3.2以及出口烟道3.3，所述入口烟道3.1包括三个端口，分别为第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口和第三端口分别设置在入口烟道3.1的两端，所述第一端口与反应器本体3.2连接，所述第三端口与烟囱4连接，所述第二端口设置在第一端口和第三端口之间，所述第二端口与总烟气管道5连接，在第一端口与第二端口之间设有入口蝶阀3.1.1，在第二端口与第三端口之间设有旁通蝶阀3.1.2，在第一端口与入口蝶阀3.1.1之间且靠近第一端口处还设有入口膨胀节3.1.3，所述还原剂喷射系统2包括水平设置的还原剂喷枪2.3，还原剂喷枪2.3的喷口端贯穿入口烟道3.1，且还原剂喷枪2.3的喷口端设置在入口蝶阀3.1.1与入口膨胀节3.1.3之间，使喷出的脱硝还原剂与烟气在入口烟道3.1内混合后进入反应器本体3.2完成脱硝反应，所述反应器本体3.2包括烟气整流器3.2.1及三层催化剂层3.2.2(催化剂层负载的催化剂为常规催化剂)，所述烟气整流器3.2.1用于将烟气均匀分布以通过催化剂层3.2.2，所述反应器本体3.2还包括设置在每层催化剂层3.2.2上方的吹灰器3.2.3，所述吹灰器3.2.3共有三个，用于及时吹扫烟气中粘附在催化剂层3.2.2上的微晶二氧化硅，所述出口烟道3.3的一端与反应器本体3.2连接且另一端与烟囱4连接，脱硝后的烟气由出口烟道3.3经烟囱4排出。

所述还原剂喷射系统2还包括还原剂储罐2.1和增压泵2.2，所述增压泵2.2设置在还原剂储罐2.1及还原剂喷枪2.3的管路上，所述增压泵2.2用于将还原剂储罐2.1中的脱硝还原剂加压并供给给还原剂喷枪2.3。

在每组内燃机排烟管1.2上还设有高温密封蝶阀1.2.1。所述烟囱4与出口烟道3.3之间还设有引风机8。在所述出口烟道3.3上沿烟气流动方向还依次设有出口膨胀节3.3.1、出口蝶阀3.3.2以及低温换热器3.3.3，所述低温换热器3.3.3与外部系统连接，用于对脱硝后的烟气回收余热以实现烟气降温，实现能源充分利用。

所述催化剂层3.2.2为多孔式结构(22孔蜂窝式)，烟气通过所述催化剂层3.2.2的流速为7m/s。

所述脱硝还原剂为氨水，氨水的质量浓度为20％。

实施例2：

参见图2，一种烟气脱硝装置，包括烟气供给组件、烟气降温部件、还原剂喷射系统2、脱硝反应器3以及烟囱4；所述烟气供给组件包括一组烟气供给单件1，所述烟气供给单件1包括沼气内燃机1.1和内燃机排烟管1.2，所述内燃机排烟管1.2与沼气内燃机1.1连接，所述烟气降温部件设置在内燃机排烟管1.2上，所述烟气降温部件优选降温器6，用于对脱硝前的烟气降温；所述脱硝反应器3包括入口烟道3.1、竖直设置的反应器本体3.2以及出口烟道3.3，所述入口烟道3.1包括两个端口，入口烟道3.1的一个端口与内燃机排烟管1.2连接，入口烟道3.1的另一个端口与反应器本体3.2连接，所述还原剂喷射系统2包括水平设置的还原剂喷枪2.3，还原剂喷枪2.3的喷口端贯穿入口烟道3.1，使喷出的脱硝还原剂与烟气在入口烟道3.1内混合后进入反应器本体3.2完成脱硝反应，所述反应器本体3.2包括烟气整流器3.2.1及三层催化剂层3.2.2(催化剂层负载的催化剂为常规催化剂)，所述烟气整流器3.2.1用于将烟气均匀分布以通过催化剂层3.2.2，所述反应器本体3.2还包括设置在每层催化剂层3.2.2上方的吹灰器3.2.3，所述吹灰器3.2.3共有三个，用于及时吹扫烟气中粘附在催化剂层3.2.2上的微晶二氧化硅，所述出口烟道3.3的一端与反应器本体3.2连接且另一端与烟囱4连接，脱硝后的烟气由出口烟道3.3经烟囱4排出。

所述还原剂喷射系统2还包括还原剂储罐2.1和增压泵2.2，所述增压泵2.2设置在还原剂储罐2.1和还原剂喷枪2.3的管路上，所述增压泵2.2用于将还原剂储罐2.1中的脱硝还原剂加压并供给给还原剂喷枪2.3。

所述催化剂层3.2.2为多孔式结构(25孔蜂窝式)，烟气通过所述催化剂层3.2.2的流速为6.5m/s。

所述脱硝还原剂为尿素溶液，尿素溶液的质量浓度为10％。

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 (10)

1.一种烟气脱硝装置，其特征在于，包括烟气供给组件、烟气降温部件、还原剂喷射系统(2)、脱硝反应器(3)以及烟囱(4)；

所述烟气供给组件包括一组烟气供给单件(1)或者并列设置的多组烟气供给单件(1)，所述烟气供给单件(1)包括沼气内燃机(1.1)和内燃机排烟管(1.2)，所述内燃机排烟管(1.2)与沼气内燃机(1.1)连接；

所述脱硝反应器(3)包括入口烟道(3.1)、反应器本体(3.2)以及出口烟道(3.3)，所述入口烟道(3.1)包括至少两个端口，入口烟道(3.1)的一端与内燃机排烟管(1.2)连接且另一端与反应器本体(3.2)连接；所述入口烟道(3.1)和所述内燃机排烟管(1.2)之间设有烟气降温部件，用于对脱硝前的烟气降温或对烟气回收余热以实现烟气降温；所述反应器本体(3.2)包括烟气整流器(3.2.1)、催化剂层组以及吹灰器(3.2.3)，所述烟气整流器(3.2.1)用于将烟气均匀分布以通过催化剂层组，所述吹灰器(3.2.3)与所述催化剂层组中的催化剂层(3.2.2)对应设置，用于吹扫烟气中粘附在每层催化剂层(3.2.2)上的微晶二氧化硅；所述出口烟道(3.3)的一端与反应器本体(3.2)连接且另一端与烟囱(4)连接，脱硝后的烟气由出口烟道(3.3)经烟囱(4)排出；

所述还原剂喷射系统(2)包括还原剂喷枪(2.3)，还原剂喷枪(2.3)的喷口端插入入口烟道(3.1)设置，使喷出的脱硝还原剂与烟气在入口烟道(3.1)内混合后进入反应器本体(3.2)完成脱硝反应。

2.根据权利要求1所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述还原剂喷射系统(2)还包括还原剂储罐(2.1)和增压泵(2.2)，所述增压泵(2.2)设置在连通还原剂储罐(2.1)和还原剂喷枪(2.3)的管路上，所述增压泵(2.2)用于将还原剂储罐(2.1)中的脱硝还原剂加压并供给给还原剂喷枪(2.3)。

3.根据权利要求2所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述烟气供给组件包括至少两组并列设置的烟气供给单件(1)，多组烟气供给单件(1)的内燃机排烟管(1.2)与入口烟道(3.1)之间还设有总烟气管道(5)，烟气降温部件设置在所述总烟气管道(5)上。

4.根据权利要求3所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述烟气降温部件为降温器(6)或高温换热器(7)中的一种，所述降温器(6)用于对脱硝前的烟气降温，所述高温换热器(7)与外部系统连接，用于对脱硝前的烟气回收余热以实现烟气降温。

5.根据权利要求4所述的烟气脱硝装置，其特征在于，在每组内燃机排烟管(1.2)上还设有高温密封蝶阀(1.2.1)。

6.根据权利要求5所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述入口烟道(3.1)包括三个端口，分别为第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口与反应器本体(3.2)连接，所述第三端口与烟囱(4)连接，所述第二端口与总烟气管道(5)连接，在第一端口与第二端口之间设有入口蝶阀(3.1.1)，在第二端口与第三端口之间设有旁通蝶阀(3.1.2)，在第一端口与入口蝶阀(3.1.1)之间且靠近第一端口处还设有入口膨胀节(3.1.3)；

或者是，所述入口烟道(3.1)包括两个端口，分别为第一端口和第二端口，入口烟道(3.1)的一个端口与内燃机排烟管(1.2)连接，入口烟道(3.1)的另一个端口与反应器本体(3.2)连接。

7.根据权利要求3～6中任一项所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述烟囱(4)与出口烟道(3.3)之间还设有引风机(8)。

8.根据权利要求7所述的烟气脱硝装置，其特征在于，在所述出口烟道(3.3)上沿烟气流动方向还依次设有出口膨胀节(3.3.1)、出口蝶阀(3.3.2)以及低温换热器(3.3.3)，所述低温换热器(3.3.3)与外部系统连接，用于对脱硝后的烟气回收余热以实现烟气降温。

9.根据权利要求8所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述催化剂层组包括并列设置的至少两层催化剂层(3.2.2)，且所述催化剂层(3.2.2)为多孔式结构，烟气通过所述催化剂层(3.2.2)的流速为6～8m/s。

10.根据权利要求9所述的烟气脱硝装置，其特征在于，所述脱硝还原剂为氨水或者尿素溶液。