CN215027673U - 新型垃圾焚烧发电厂scr脱硝反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器。该新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器包括用于加热烟气的换热器和用于对烟气进行脱销处理的SCR反应器，换热器一端连接有入口烟道，换热器另一端与导流板之间通过过渡烟道连通，过渡烟道靠近换热器的一端内固定连接有用于喷出氨水混合气的喷氨格栅，导流板内自上而下依次设置有整流格栅和多孔格栅，导流板远离过渡烟道的一侧与SCR反应器连接，SCR反应器内固定连接有催化剂层，其中，本实用新型通过增加多孔格栅，使SCR反应器内部烟气、氨气的速度场、浓度场等都处于较为合理的范围，催化剂前的烟气速度均匀度得到了极大提高，氨氮摩尔比均匀度也获得了一定提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及SCR脱硝反应器的技术领域，特别是涉及新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器。
背景技术
近年来，生活垃圾焚烧发电逐渐代替传统填埋处理，成为生活垃圾主要的处理方式，城市生活垃圾成分复杂，其中氮元素主要以含氮有机物的形式存在，焚烧处理过程中会形成NOx，其中NO会引起臭氧层破坏，NO2与大气中烃类化合物及水和氧气反应会形成“光化学烟雾”以及硝酸型酸雨，破坏生态环境。目前NOx的治理主要有燃料脱氮、低氮燃烧以及烟气脱硝等方法。垃圾焚烧处理燃料成分不固定，低氮燃烧控制无法稳定NOx排放指标，烟气脱硝技术成为垃圾焚烧处理行业使用的主要方法。
目前我国垃圾焚烧行业脱硝常用炉内SNCR法控制烟气中的NOx，但SNCR脱硝“脱除效率低”、“氨逃逸率高”，无法满足日益严格的环保要求。SCR(选择性催化还原法)脱硝因其“脱硝效率高”、“氨逃逸率低”、“运行稳定”的特点成为垃圾焚烧烟气脱硝处理的最优选择。
目前我国燃煤行业成熟的SCR脱硝技术常用中温催化剂(＞350℃)，设备布置在省煤器出口位置，催化剂在高温、高硫、高尘的条件下表面活性点位冲刷严重，催化剂运行周期短、再生要求高且再生后效率衰减。将SCR反应器布置在脱酸、除尘系统后面，此时的烟气中灰尘含量已很少，一般在20mg/m3以下，SO2及其他有害物质也很少了，这对催化剂而言很有利，磨蚀与中毒的程度很低，可以选用活性高的中低温催化剂。SCR催化脱硝原理：
4NO+4NH3+O2═4N2+6H2O
6NO2+8NH3═7N2+12H2O
6NO+4NH3═5N2+6H2O
NO+NO2+2NH3═2N2+3H2O；
在SCR系统设计时，对于催化剂的选择，一般只要根据所要求的脱硝效率及其他相关要求，通过充分论证与比较进行合理选择即可。但对SCR反应器的外形结构、烟道尺寸、导流板的设置情况及烟道转弯直径等方面的设计需针对具体工程进行个性化设计，否则，会影响反应器内烟气的速度场、温度场、氨氮摩尔比分布，从而影响到脱硝效率、运行费用和投资额的高低。从以往工程情况来看，如SCR反应器设计不当，使反应器内的烟气速度等分布不均，极易引起催化剂中毒、磨损以及导致较高氨逃逸等问题。
因此迫切地需要重新设计一款新的SCR脱硝反应器以解决上述问题。
实用新型内容
针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器，通过多孔格栅的设置能够使得SCR反应器内部烟气、氨气的速度场、浓度场等处于较为合理的范围，有利于推动小型垃圾焚烧SCR反应器适用于各种不同的使用环境中。
本实用新型提供了新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器，该新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器包括用于加热烟气的换热器和用于对烟气进行脱销处理的SCR反应器，换热器一端连接有入口烟道，换热器另一端与导流板之间通过过渡烟道连通，过渡烟道靠近换热器的一端内固定连接有用于喷出氨水混合气的喷氨格栅，导流板内设置有整流格栅，导流板远离过渡烟道的一侧与SCR反应器连接，SCR反应器内固定连接有催化剂层，经催化剂层脱销处理的烟气自SCR反应器下侧连接的出口烟道排出，整流格栅与SCR反应器之间固定连接有多孔格栅，穿过整流格栅的烟气经多孔格栅进入SCR反应器内。
可选地，多孔格栅上开设有呈矩形阵列排布的通孔。
可选地，通孔的孔径为1-5mm，多个通孔之间的间距为1-5mm。
可选地，通孔的孔径为5-10mm，多个通孔之间的间距为5-10mm。
可选地，多孔格栅的材质为不锈钢板。
可选地，入口烟道包括水平段和连接段，水平段与连接段固定连接，连接段另一端与换热器下侧连接，连接段呈弧形状结构。
可选地，过渡烟道包括竖直状的第一过渡段、弯折段和竖直状的第二过渡段，第一过渡段一端与换热器连接，第一过渡段另一端与弯折段连接，弯折段另一端与第二过渡段连接，且第二过渡段另一端与导流板上侧连接。
可选地，导流板与过渡烟道连接处的直径小于导流板与SCR反应器连接处的直径。
本实用新型的有益效果如下：
该新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器，首先通过增加多孔格栅，使SCR反应器内部烟气、氨气的速度场、浓度场等都处于较为合理的范围，催化剂前的烟气速度均匀度得到了极大提高，氨氮摩尔比均匀度也获得了一定提高；其次，由于多孔格栅孔隙较小，可以对烟气飞灰及烟道脱落的较大锈皮等进行拦截，减少物理撞击催化剂的机会，同时降低催化剂堵塞及磨损的风险；最后，由于一些小型垃圾发电厂生产场地、空间受限等原因，导致无法积极的推动新增SCR脱硝反应器，本实用新型中的SCR反应器占用空间小，有利于推动小型垃圾焚烧SCR反应器适用于各种不同的使用环境中。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的结构示意图；
图2是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的多孔格栅的结构示意图；
图3是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的催化剂层前0.2m处截面的速度场(m/s)；
图4是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的催化剂层前0.2m处截面NH3浓度场(％)
图5是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的Y方向中间截面的速度场(m/s)；
图6是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的Y方向中间截面的NH3浓度场(％)；
图7是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的Z方向SCR反应器中截面的速度场(m/s)；
图8是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的无导流板时Z方向SCR反应器中截面的速度场(m/s)；
图中，100、换热器；200、SCR反应器；300、喷氨格栅；400、入口烟道；410、水平段；420、连接段；500、过渡烟道；510、第一过渡段；520、弯折段；530、第二过渡段；600、导流板；610、整流格栅；620、多孔格栅；621、通孔；700、催化剂层；800、出口烟道。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参阅图1至图8，图1是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的结构示意图；图2是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的多孔格栅620的结构示意图；图3是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的催化剂层700前0.2m处截面的速度场(m/s)；图4是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的催化剂层700前0.2m处截面NH3浓度场(％)图5是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的Y方向中间截面的速度场(m/s)；图6是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的Y方向中间截面的NH3浓度场(％)；图7是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的Z方向SCR反应器200中截面的速度场(m/s)；图8是本实用新型提供的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器的无导流板600时Z方向SCR反应器200中截面的速度场(m/s)。
本实用新型的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器包括用于加热烟气的换热器100和用于对烟气进行脱销处理的SCR反应器200。
换热器100一端连接有入口烟道400，另一端与导流板600之间通过过渡烟道500连通，过渡烟道500靠近换热器100的一端内固定连接有用于喷出氨水混合气的喷氨格栅300，导流板600内设置有整流格栅610，导流板600远离过渡烟道500的一侧与SCR反应器200连接，SCR反应器200内固定连接有催化剂层700，经催化剂层700脱销处理的烟气自SCR反应器200下侧连接的出口烟道800排出，整流格栅610与SCR反应器200之间固定连接有多孔格栅620，穿过整流格栅610的烟气经多孔格栅620进入SCR反应器200内。
其中，当用户需要使用本实用新型的新型垃圾焚烧发电厂SCR反应器200进行对烟气的脱硝处理时，首先待脱硝的烟气由入口烟道400进入入口烟道400内，待脱硝的烟气由入口烟道400进入本实用新型，然后进入换热器100内，换热器100对待脱硝的烟气进行加热，然后，待脱硝的烟气继续传送进入过渡烟道500内，然后，喷氨格栅300均匀地喷射出氨水混合物至过渡烟道500内，待脱硝的烟气与氨水混合物混合充分后继续传送，从而进入导流板600内，导流板600焊接在SCR反应器200入口处，烟气进入导流板600后依次穿过整流格栅610和多孔格栅620从而进入SCR反应器200内，整流格栅610使得烟气均匀进入SCR反应器200内，同时增加的多孔格栅620使进入SCR反应器200内烟气在整个截面上能够均匀分布，避免出现涡流，最终烟气进入SCR反应器200内，并与SCR反应器200内的催化剂层700接触，从而将烟气中的有害物质催化吸收，并将脱硝后的烟气经出口烟道800排出。
具体地，烟气垂直进入SCR反应器200内催化剂层700，降低对催化剂的磨损，减少氨逃逸率，提高了整个系统的脱硝效率，保证SCR系统的稳定、高效运行。
在本实用新型中，换热器100的主要作用为将布袋除尘器出口(部分是垃圾焚烧电厂湿法脱酸出口)低温烟气加热到催化剂设计反应温度区间，提高催化剂脱硝效率，降低催化剂中毒风险；喷氨格栅300为将汽化的氨-水混合气均匀的喷入烟道内，达到均匀分布的目的；反应器导流板600、整流格栅610、多孔格栅620的作用为使烟气中的氮氧化物与氨-水混合气混合均匀、流速稳定的在反应器催化剂上进行催化反应，以达到脱硝的目的，最终脱出烟气中的氮氧化物后，达标排放。
同时，本实用新型通过对SCR脱硝反应器进行优化设计，催化剂前的烟气速度均匀度得到了极大提高，氨氮摩尔比均匀度也获得了一定提高，与无多孔格栅620板的SCR反应器200相比，增加了多孔格栅620板的SCR反应器200催化剂前0.2m处截面的平均速度得到极大降低，气流速度均匀度得到了明显增加，增加率约为64％，此时的烟气速度偏差系数约14.7％，满足设计要求的催化剂上方烟气速度均方根偏差(RMS)15％；优化后的SCR反应器200的NH3体积分数偏差系数由9.979％降低至8.867％，均匀性得到了一定提高，满足催化剂上方氨氮摩尔比均方根偏差(RMS)<10％的设计要求。
在本实施例中，多孔格栅620上开设有呈矩形阵列排布的通孔621。
其中，在一实施例中，通孔621的孔径为1-5mm，多个通孔621之间的间距为1-5mm。
在另一实施例中，通孔621的孔径为5-10mm，多个通孔621之间的间距为5-10mm。
当然，通孔621的最优值为5mm，且多个通孔621之间的间距最优值为5mm，5mm的多孔格栅620使烟气中的氮氧化物与氨-水混合气混合均匀、流速稳定的在SCR反应器200催化剂上进行催化反应。
同时，不同垃圾焚烧项目可根据具体的流场模拟情况，调整多孔格栅620孔径及孔间距，以便达到较好的优化流场的目的。
在本实施例中，多孔格栅620的材质为不锈钢板。
在本实施例中，入口烟道400包括水平段410和连接段420，水平段410与连接段420固定连接，连接段420另一端与换热器100下侧连接，连接段420呈弧形状结构。
其中，连接段420与水平段410和换热器100之间呈弧形状结构，弧形状的连接段420有利于减缓待脱硝的烟气进入换热器100时的速率，从而提高换热器100对待脱硝烟气的预热效果。
在本实施例中，过渡烟道500包括竖直状的第一过渡段510、弯折段520和竖直状的第二过渡段530，第一过渡段510一端与换热器100连接，第一过渡段510另一端与弯折段520连接，弯折段520另一端与第二过渡段530连接，且第二过渡段530另一端与导流板600上侧连接。
其中，第一过渡段510和第二过渡段530之间平行设置，换热器100对待脱硝的烟气进行预热处理后，进入至第一过渡段510内，第一过渡段510竖直设立，弯折段520将第一过渡段510与第二过渡段530连接，进入第一过渡段510内的烟气进入弯折段520时，由于弯折短为弧形状结构，因此烟气在第一过渡段510内发生停滞，从而使得喷氨格栅300喷出的氨水混合物与烟气均匀地混合在一起。
在本实施例中，导流板600与过渡烟道500连接处的直径小于导流板600与SCR反应器200连接处的直径。
其中，导流板600的此种结构设置能够加快烟气在导流板600中的流动速度，从而能够间接地提高本实用新型对待脱硝烟气中氮氧化合物的催化吸收。
该新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器，首先通过增加多孔格栅620，使SCR反应器200内部烟气、氨气的速度场、浓度场等都处于较为合理的范围，催化剂前的烟气速度均匀度得到了极大提高，氨氮摩尔比均匀度也获得了一定提高；其次，由于多孔格栅620孔隙较小，可以对烟气飞灰及烟道脱落的较大锈皮等进行拦截，减少物理撞击催化剂的机会，同时降低催化剂堵塞及磨损的风险；最后，由于一些小型垃圾发电厂生产场地、空间受限等原因，导致无法积极的推动新增SCR脱硝反应器，本实用新型中的SCR反应器200占用空间小，有利于推动小型垃圾焚烧SCR反应器200适用于各种不同的使用环境中。
以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器，包括用于加热烟气的换热器和用于对烟气进行脱销处理的SCR反应器，所述换热器一端连接有入口烟道，所述换热器另一端与导流板之间通过过渡烟道连通，所述过渡烟道靠近所述换热器的一端内固定连接有用于喷出氨水混合气的喷氨格栅，所述导流板内设置有整流格栅，所述导流板远离所述过渡烟道的一侧与所述SCR反应器连接，所述SCR反应器内固定连接有催化剂层，经所述催化剂层脱销处理的烟气自所述SCR反应器下侧连接的出口烟道排出，其特征在于，所述整流格栅与所述SCR反应器之间固定连接有多孔格栅，穿过所述整流格栅的烟气经所述多孔格栅进入所述SCR反应器内。
2.根据权利要求1所述的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器，其特征在于，所述多孔格栅上开设有呈矩形阵列排布的通孔。
3.根据权利要求2所述的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器，其特征在于，所述通孔的孔径为1-5mm，多个所述通孔之间的间距为1-5mm。
4.根据权利要求2所述的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器，其特征在于，所述通孔的孔径为5-10mm，多个所述通孔之间的间距为5-10mm。
5.根据权利要求1所述的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器，其特征在于，所述多孔格栅的材质为不锈钢板。
6.根据权利要求1所述的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器，其特征在于，所述入口烟道包括水平段和连接段，所述水平段与所述连接段固定连接，所述连接段另一端与所述换热器下侧连接，所述连接段呈弧形状结构。
7.根据权利要求1所述的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器，其特征在于，所述过渡烟道包括竖直状的第一过渡段、弯折段和竖直状的第二过渡段，所述第一过渡段一端与所述换热器连接，所述第一过渡段另一端与所述弯折段连接，所述弯折段另一端与所述第二过渡段连接，且所述第二过渡段另一端与所述导流板上侧连接。
8.根据权利要求1所述的新型垃圾焚烧发电厂SCR脱硝反应器，其特征在于，所述导流板与所述过渡烟道连接处的直径小于所述导流板与所述SCR反应器连接处的直径。
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