CN212236738U - 一种气体净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种气体净化系统。根据本实用新型实施例的气体净化系统包括脱硫装置，用于接收待处理气体，并对所述待处理气体进行脱硫处理，得到脱硫后气体；除尘器，与所述脱硫装置相连接以接收所述脱硫后气体，并对所述脱硫后气体进行除尘处理，得到待脱硝气体；以及脱硝反应器，与所述除尘器相连接以接收所述待脱硝气体，并对所述待脱硝气体进行脱硝处理，得到脱硝后气体，其中，所述脱硝反应器中设置有催化剂，用于催化所述脱硝处理。根据本实用新型实施例的气体净化系统，能够提高气体净化效率、增强净化效果，并延长催化剂使用寿命。

Description

一种气体净化系统

技术领域

本实用新型涉及气体处理技术领域，特别涉及一种气体净化系统。

背景技术

生物质原料丰富，可以大量用于发电工业等。生物质燃烧后产生大量的氮、硫氧化物等，需要进行净化处理，否则会严重影响环境和人类健康。

在现有技术中，脱硝效率普遍低下。并且生物质中含有较多的钠钾等碱金属离子，经燃烧后，在灰尘中富集，并随飞灰进入烟气中。如果直接采用现有的选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)脱硝，钠钾等碱金属离子会造成催化剂中毒，使脱硝催化剂失去催化活性。

因此，希望有一种新的气体净化系统，能够克服上述问题。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种气体净化系统，从而提高气体净化效率、增强净化效果，并延长催化剂使用寿命。

根据本实用新型的一方面，提供一种气体净化系统，包括：脱硫装置，用于接收待处理气体，并对所述待处理气体进行脱硫处理，得到脱硫后气体；除尘器，与所述脱硫装置相连接以接收所述脱硫后气体，并对所述脱硫后气体进行除尘处理，得到待脱硝气体；以及脱硝反应器，与所述除尘器相连接以接收所述待脱硝气体，并对所述待脱硝气体进行脱硝处理，得到脱硝后气体，其中，所述脱硝反应器中设置有催化剂，用于催化所述脱硝处理。

优选地，所述气体净化系统还包括：锅炉，用于燃烧生物质以产生热量，并产生待处理烟气；省煤器，与所述锅炉相连接以接收所述待处理烟气，并对所述待处理烟气进行热量回收，得到所述待处理气体；以及空气预热器，与所述脱硝反应器相连接以接收所述脱硝后气体。

优选地，所述脱硫装置为纯干法脱硫装置。

优选地，所述脱硫装置还包括：烟气加热返回回路，与所述脱硝反应器相连接，以对输入所述脱硝反应器的所述待脱硝气体进行加热。

优选地，所述脱硝反应器包括：脱硝反应器，用于进行脱硝反应；进气管道，与所述脱硝反应器相连接，用于接收待脱硝气体，并向所述脱硝反应器中输入所述待脱硝气体和脱硝剂；以及脱硝剂添加器，与所述进气管道相连接，用于向所述进气管道内输入所述脱硝剂，其中，沿着所述待脱硝气体的流动方向，所述进气管道依次包括竖直烟道和进气烟道，所述脱硝剂添加器与所述竖直烟道相连接；所述待脱硝气体和所述脱硝剂在所述进气管道内混合，得到混合气体。

优选地，所述脱硝剂添加器连接在所述竖直烟道的中上部，用于将所述脱硝剂喷入所述竖直烟道中。

优选地，所述气体净化系统还包括：反馈控制器，用于检测所述脱硝后气体的组分，并与所述脱硝剂添加器相连接以根据所述脱硝后气体的组分调节所述脱硝剂的输入量。

优选地，所述脱硝反应器包括：进气口，与所述进气管道相连接以接收所述待脱硝气体；以及多个反应室，分别与所述进气口相连接以接收所述待脱硝气体，其中，所述进气口处设置气流均布装置，用于将所述待脱硝气体分别输入所述多个反应室。

优选地，所述脱硝反应器包括：进气口，位于所述脱硝反应器的上部，与所述除尘器相连接以接收所述待脱硝气体；以及出气口，位于所述脱硝反应器的下部，用于输出所述脱硝后气体，其中，所述进气口处和/或所述出气口处设置有导流板，用于引导气体流动。

根据本实用新型实施例的气体净化系统，在进行脱硝处理之前，进行除尘处理，大大减少了灰尘的含量，避免了催化剂的堵塞和磨损，延长了催化剂的使用寿命。

根据本实用新型实施例的气体净化系统，在进行脱硝处理之前，依次进行脱硫处理和除尘处理，消除了脱硝处理中碱金属对催化剂的中毒作用。

根据本实用新型实施例的气体净化系统，包括依次连接的进气管道和脱硝反应器，待脱硝气体与脱硝剂在进气管道中(脱硝反应器外)充分地接触、混合，然后输入至脱硝反应器中发生脱硝反应，提高了脱硝反应的效率；进一步地，沿气流输入方向，进气管道包括依次连接的竖直烟道和进气烟道，脱硝剂喷入竖直烟道中，与待脱硝气体逆向接触，充分混合，增强了混合效果，增强了脱硝反应的效果。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据本实用新型一个实施例的脱硝装置的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型另一实施例的脱硝装置的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型一个实施例的气体净化系统的装置示意图；

图4示出了根据本实用新型另一实施例的气体净化系统的装置示意图。

附图标记说明：

100-脱硝装置 101-脱硝剂添加器 102-脱硝反应器

103-进气管道 1011-喷氨格栅 1012-氨存储罐

104-空气预热器 105-反馈控制器 601-锅炉

602-第一脱硫剂添加器 603-省煤器 604-气体输送管道

605-第二脱硫剂添加器 301-脱硫装置 302-除尘器

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的脱硝装置的结构示意图。如图1所示，根据本实用新型实施例的脱硝装置100包括脱硝剂添加器101、脱硝反应器102和进气管道103。

具体地讲，进气管道103与脱硝反应器102相连接。(脱硫、除尘后的)待脱硝气体经进气管道103输入至脱硝反应器102中。脱硝剂添加器101与进气管道103相连接，用于向进气管道中添加脱硝剂。待脱硝气体输入至进气管道103中，并与脱硝剂添加器101提供的脱硝剂混合，得到混合气体。待脱硝气体和脱硝剂混合后，输入至脱硝反应器102中。脱硝反应器102作为脱硝反应的场所。脱硝反应器102中设置有催化剂，用于催化脱硝反应。在脱硝反应器102中，待脱硝气体与脱硝剂发生脱硝反应。

在本实用新型的一个优选实施例中，进气管道103包括竖直烟道和进气烟道。按照待脱硝气体的流动方向，竖直烟道、进气烟道和脱硝反应器102依次设置。脱硝剂添加器101与竖直烟道相连接，例如连接在竖直烟道的中上部。可选地，脱硝剂为氨水。脱硝剂添加器101包括喷氨格栅1011和氨存储罐1012。氨存储罐1012用于储存氨水。喷氨格栅1011设置在竖直烟道上部的管道内，并与氨存储罐1012相连接。喷氨格栅1011例如将氨水以雾状的形式喷入竖直烟道的管道内。可选地，进气烟道水平设置，分别与竖直烟道和脱硝反应器相连接。

在上述实施例中，喷氨格栅设置在竖直烟道的上部，提供雾状的氨水；从竖直烟道下方输送来的待脱硝气体与雾状氨水充分接触(逆向接触)、充分混合，为后续的脱硝反应提供了更好的条件；进一步地，待脱硝气体与氨水接触后得到的混合气体输入至进气烟道中，进而输入至脱硝反应器102中，混合气体在进气烟道内输送，不会影响竖直烟道内的后续混合。

在本实用新型的一个可选实施例中，采用选择性催化还原法(SelectiveCatalytic Reduction，SCR)进行脱硝处理。脱硝反应器102例如为SCR反应器。优选地，SCR反应器设置两层催化剂。催化剂采用低温蜂窝式催化剂。

在脱硝反应器102中，选择性催化还原(SCR)脱硝反应主要包括：

CO(NH₂)₂+H₂O＝2NH₃+CO₂

4NO+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O

6NO+4NH₃→5N₂+6H₂O

2NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O

6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O

在本实用新型的一个优选实施例中，脱硝反应器102与进气管道103相连接，以接收待脱硝气体和脱硝剂混合后的混合气体。进气管道103连接在脱硝反应器102的上部。进入脱硝反应器102的混合气体竖直向下移动。脱硝反应器102的进气口处设置有气流均布装置，用于混合气体的均布。可选地，脱硝反应器102进气口处和出气口处设置有导流板，用于引导气流流动。

在本实用新型的一个可选实施例中，对于脱硝反应器102内部易于磨损的部位设计有必要的防磨措施。脱硝反应器102内部各类加强板、支架设计成不易积灰的型式，同时考虑热膨胀的补偿措施。

图2示出了根据本实用新型另一实施例的脱硝装置的结构示意图。如图2所示，根据本实用新型实施例的脱硝装置包括脱硝剂添加器101、脱硝反应器102、进气管道103、空气预热器104和反馈控制器105。

具体地讲，脱硝剂添加器101与进气管道103相连接。脱硝剂添加器101将脱硝剂输入至进气管道103中。(脱硫、除尘后的)待脱硝气体输入至进气管道103中，并与脱硝剂混合，得到混合气体。混合气体输入至脱硝反应器102中，进行脱硝反应。

脱硝反应器102的进气口设置在脱硝反应器102的上部，进气口处设置有气流均布装置。脱硝反应器102包括多个独立的反应室。从进气口输入的混合气体经过气流均布装置，分别进入各个反应室进行脱硝反应。在各个反应室中，烟气竖直向下流动。脱硝反应器102的出气口设置在脱硝反应器102的下部。经过脱硝反应的气体从出气口输出。可选地，脱硝反应器102的进气口处和出气口处分别设置有导流板，用于引导气流流动。

脱硝反应后的气体从脱硝反应器102的出气口输出，通过管道输入至空气预热器104中，进行换热。换热后得到的排放气体通过排放管道排放。

脱硝装置100还包括反馈控制器105。反馈控制器105分别与排放管道和脱硝剂添加器101相连接。反馈控制器105与排放管道相连接，用于并对排放气体的组分、浓度等进行检测。反馈控制器105与脱硝剂添加器101相连接，并根据对排放气体的检测结果，对脱硝剂添加器101进行调节。例如，当反馈控制器105检测到排放气体中的含硝量较高时，控制脱硝剂添加器101增加脱硝剂的添加量。

在本实用新型的一个可选实施例中，设置有烟气加热返回回路。烟气加热返回回路与脱硝剂添加器相连接，用于调整进入脱硝剂添加器的烟气温度。

图3示出了根据本实用新型一个实施例的气体净化系统的装置示意图。如图3所示，根据本实用新型实施例的气体净化系统包括脱硫装置301、除尘器302、脱硝剂添加器101、脱硝反应器102、进气管道103和空气预热器104。

具体地讲，待处理气体首先输入至脱硫装置301中，进行脱硫处理。脱硫装置301例如为脱硫塔等装置。

除尘器302与脱硫装置301相连接，脱硫后的气体输送至除尘器302中，进行除尘处理。除尘器302例如为布袋除尘器。

进气管道103的输入端与除尘器302相连接，除尘后的待脱硝气体通过进气管道103输入至脱硝反应器102中。脱硝剂添加器101连接在进气管道103中，用于向进气管道103中输入脱硝剂。

进气管道103的输出端与脱硝反应器102相连接。待脱硝气体与脱硝剂在进气管道103中充分接触并混合，得到混合气体。混合气体输入至脱硝反应器102中进行脱硝反应。

脱硝反应器102例如为SCR反应器，其中设置有催化剂。在脱硝反应器102中，采用选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)进行脱硝处理。

脱硝反应后的气体通过管道输入至空气预热器104中，进行换热。优选地，脱硝反应后的气体从空气预热器104的上部输入，进行换热。换热后的气体从空气预热器104的下部输出。在空气预热器104中，温度较高的脱硝反应后的气体经过换热得到温度较低的排放气体。可选地，空气预热器104可以用省煤器等同样具有换热功能的装置替换。

换热后得到的排放气体，经由排放管道排放。可选地，排放管道上设置有引风机。

在本实用新型的一个优选实施例中，脱硫装置301为纯干法脱硫装置。

在本实用新型的一个优选实施例中，待处理气体首先进入脱硫装置中进行脱硫处理。脱硫后的气体输入至高温布袋除尘器(运行温度为240-260℃)进行除尘。除尘后得到待脱硝气体。待脱硝气体输入至脱硝反应器(运行温度为220-240℃)中进行脱硝处理。脱硝后的气体进入空气预热器中进行换热。换热后的气体经由烟囱排放。

在本实用新型的一个可选实施例中，脱硝反应器的运行温度为220℃以上，优选地，运行温度为220-240℃。脱硝反应器中设置有2层催化剂。催化剂采用低温蜂窝式催化剂。

在上述实施例中，脱硝反应器选用中低温催化剂，不需要外来热源的补充。

在上述实施例中，待处理气体在进行脱硝处理前，会进行脱硫处理和除尘处理。消除了脱硝处理过程中碱金属对催化剂的中毒作用；此外还大大减少了硫酸氢铵的产生量和灰尘的含量，不会造成催化剂的堵塞和磨损，延长了脱硝反应器中催化剂的使用寿命。

在本实用新型的一个可选实施例中，锅炉燃烧产生待处理气体。待处理气体首先进入省煤器进行热量回收。之后依次进行脱硫、除尘、脱硝处理，脱硝后的气体输入至空气预热器中进行换热。

图4示出了根据本实用新型另一实施例的气体净化系统的装置示意图。如图4所示，根据本实用新型实施例的气体净化系统包括锅炉601、第一脱硫剂添加器602、省煤器603、气体输送管道604、第二脱硫剂添加器605、除尘器302、脱硝剂添加器101、脱硝反应器102、进气管道103和空气预热器104。

具体地讲，锅炉601用于燃烧生物质以产生热量。锅炉601产生含有二氧化硫、氮氧化物、粉尘颗粒等污染性气体的待处理气体。

第一脱硫剂添加器602与锅炉601相连接，用于向锅炉601内输入第一脱硫剂。第一脱硫剂与待处理气体在锅炉601中发生第一脱硫反应，得到第一中间气体。省煤器603与锅炉601相连接以接收第一中间气体，并对第一中间气体进行热量回收，得到温度较低的第二中间气体。

气体输送管道604的输入端与省煤器603相连接以接收第二中间气体。第二脱硫剂添加器605与气体输送管道604相连接，用于向气体输送管道604内输入第二脱硫剂。第二脱硫剂与第二中间气体在气体输送管道604内发生第二脱硫反应，得到第三中间气体。

除尘器302与气体输送管道604的输出端相连接以接收第三中间气体，用于对第三中间气体进行除尘处理，得到待脱硝气体。

进气管道103的输入端与除尘器302相连接以接收待脱硝气体。进气管道103的输出端与脱硝反应器102相连接。待脱硝气体经进气管道103输入至脱硝反应器102中。脱硝剂添加器101与进气管道103相连接，用于向进气管道103中添加脱硝剂。待脱硝气体输入至进气管道103中，并与脱硝剂添加器101提供的脱硝剂混合，得到混合气体。待脱硝气体和脱硝剂混合后，输入至脱硝反应器102中。脱硝剂反应器102作为脱硝反应的场所。在脱硝反应器102中，待脱硝气体与脱硝剂发生脱硝反应。

空气预热器104与脱硝反应器102相连接以接收脱硝反应后的气体，并对该气体进行热量回收，得到排放气体。排放气体经过管道和烟囱排放。

在本实用新型的一个可选实施例中，在一个省煤器中，设置有炉膛内隔断，将省煤器隔离成两个独立的腔室，分别作为省煤器603和空气预热器104。

在本实用新型的一个可选实施例中，第一脱硫剂为石灰石(CaCO₃)，第二脱硫剂为碳酸氢钠(NaHCO₃)。脱硫工艺采用炉内喷钙、炉外干法脱硫。炉内喷钙采用炉内喷入石灰石法(第一脱硫剂添加器向锅炉内喷入石灰石)；炉外干法脱硫采用SDS法(第二脱硫剂添加器向气体输送管道内喷入碳酸氢钠)，脱硫后的粉尘采用布袋除尘器进行除尘。除尘后的烟气进入脱硝反应器(SCR反应器)，与喷入到烟道内的氨水充分混合，进行脱硝反应，脱硝工艺采用选择性催化还原法(SCR)，脱硝后的烟气再进入低温省煤器(空气预热器)。主要的工艺包括：

炉内喷钙—>省煤器出口烟气(260-280℃左右)—>中温脱硫—>高温布袋除尘器(240-260℃长期运行)—>低温SCR脱硝反应器(运行温度220-240℃左右)—>空气预热器—>引风机—>烟囱

第一脱硫反应具体的反应方式和反应原理包括：

将磨细到220目左右的石灰石粉用气流输送方法喷射到炉膛上部温度为760～820℃的区域，CaCO₃立即分解并与烟气中的SO₂和少量的SO₃反应生成CaSO₄。

CaCO₃＝CaO+CO₂

CaO+SO₂+1/2O₂＝CaSO₄

CaO+SO₃＝CaSO₄

第二脱硫反应具体的反应包括：

2NaHCO₃+SO₂+1/2O₂→Na₂SO₄+2CO₂+H₂O

2NaHCO₃+SO₃→Na₂SO₄+2CO₂+H₂O

与其他酸性物质(如SO₃等)的反应：

NaHCO₃+HCl→NaCl+CO₂+H₂O

NaHCO₃+HF→NaF+CO₂+H₂O

脱硫除尘后的烟气(待脱硝气体)的温度降至220℃～240℃，进入SCR装置，SCR反应器设置2层催化剂，催化剂采用低温蜂窝式催化剂。

选择性催化还原(SCR)脱硝主要反应如下：

CO(NH₂)₂+H₂O＝2NH₃+CO₂

4NO+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O

6NO+4NH₃→5N₂+6H₂O

2NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O

6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O

在上述实施例中，气体净化系统的不同位置处设置有省煤器和空气预热器。在保证各处反应温度的情况下，对热量进行充分回收，热利用效率高，热量损失小。

在上述实施例中，采用纯干法脱硫装置进行脱硫处理，不会产生新的固废，保证了进入脱硝反应器的物质均为气体，保护了催化剂，并保证了脱硝反应的稳定性。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种气体净化系统，其特征在于，包括：

脱硫装置，用于接收待处理气体，并对所述待处理气体进行脱硫处理，得到脱硫后气体；

除尘器，与所述脱硫装置相连接以接收所述脱硫后气体，并对所述脱硫后气体进行除尘处理，得到待脱硝气体；以及

脱硝反应器，与所述除尘器相连接以接收所述待脱硝气体，并对所述待脱硝气体进行脱硝处理，得到脱硝后气体，

其中，所述脱硝反应器中设置有催化剂，用于催化所述脱硝处理。

2.根据权利要求1所述的气体净化系统，其特征在于，所述气体净化系统还包括：

锅炉，用于燃烧生物质以产生热量，并产生待处理烟气；

省煤器，与所述锅炉相连接以接收所述待处理烟气，并对所述待处理烟气进行热量回收，得到所述待处理气体；以及

空气预热器，与所述脱硝反应器相连接以接收所述脱硝后气体。

3.根据权利要求1所述的气体净化系统，其特征在于，所述脱硫装置为纯干法脱硫装置。

4.根据权利要求1所述的气体净化系统，其特征在于，所述脱硫装置还包括：

烟气加热返回回路，与所述脱硝反应器相连接，以对输入所述脱硝反应器的所述待脱硝气体进行加热。

5.根据权利要求1所述的气体净化系统，其特征在于，所述脱硝反应器包括：

脱硝反应器，用于进行脱硝反应；

进气管道，与所述脱硝反应器相连接，用于接收待脱硝气体，并向所述脱硝反应器中输入所述待脱硝气体和脱硝剂；以及

脱硝剂添加器，与所述进气管道相连接，用于向所述进气管道内输入所述脱硝剂，

其中，沿着所述待脱硝气体的流动方向，所述进气管道依次包括竖直烟道和进气烟道，所述脱硝剂添加器与所述竖直烟道相连接；

所述待脱硝气体和所述脱硝剂在所述进气管道内混合，得到混合气体。

6.根据权利要求5所述的气体净化系统，其特征在于，所述脱硝剂添加器连接在所述竖直烟道的中上部，用于将所述脱硝剂喷入所述竖直烟道中。

7.根据权利要求5所述的气体净化系统，其特征在于，所述气体净化系统还包括：

反馈控制器，用于检测所述脱硝后气体的组分，并与所述脱硝剂添加器相连接以根据所述脱硝后气体的组分调节所述脱硝剂的输入量。

8.根据权利要求1所述的气体净化系统，其特征在于，所述脱硝反应器包括：

进气口，与进气管道相连接以接收所述待脱硝气体；以及

多个反应室，分别与所述进气口相连接以接收所述待脱硝气体，

其中，所述进气口处设置气流均布装置，用于将所述待脱硝气体分别输入所述多个反应室。

9.根据权利要求1所述的气体净化系统，其特征在于，所述脱硝反应器包括：

进气口，位于所述脱硝反应器的上部，与所述除尘器相连接以接收所述待脱硝气体；以及

出气口，位于所述脱硝反应器的下部，用于输出所述脱硝后气体，

其中，所述进气口处和/或所述出气口处设置有导流板，用于引导气体流动。

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