CN215114001U - 一种工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及烟气治理技术领域，公开了一种工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置，包括：依次连通的第一换热器、催化反应器和第二换热器；第一换热器的冷源入口与第二换热器的热源出口连通，第二换热器的上侧冷源入口与主烟道连通；第一换热器的热源出口与催化反应器的烟气入口连通；催化反应器用于将烟气中的一氧化碳进行催化燃烧反应；催化反应器的烟气出口与第二换热器的下侧热源入口连通，第二换热器的冷源出口通过引风机与烟囱连通。本实用新型能够大大降低烟气中的一氧化碳浓度，从而降低烟气中一氧化碳对环境的污染，提高工业生产的安全性。

Description

一种工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置

技术领域

本实用新型涉及烟气治理技术领域，具体涉及一种工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置。

背景技术

一氧化碳是大气中几种主要的污染物质之一，对环境的污染主要体现在对人的伤害上，在工业生产中接触CO的作业不下100余种，如冶金工业中炼焦、炼铁、锻冶和热处理的生产过程，矿井放炮，煤矿瓦斯爆炸事故；碳素石墨电极制造，内燃机试车；生产金属羰化物如羰基镍，羰基铁等过程，尤其是随着煤气化工的发展，煤气化装置及后续合成气处理装置，制氢装置，化学工业中合成氢，丙酮、光气、甲醇的生产或生产中使用含CO的可燃气体(如水煤气含CO达40％，高炉与发生炉煤气中含30％，煤气含5％)都可能接触CO。如生产过程中密闭不严，局部浓度过高，可引起中毒。

随着环境治理工作的逐渐深入，企业为了满足国家强制规定的NO_x超低排放，往往会优先采取低氮燃烧改造降低氮氧化物排放，但该改造技术往往会导致废气中CO的浓度升高。在锅炉，工业炉窑等燃烧设备的国家标准中均规定了烟气黑度限值，要求燃料燃烧充分，从而达到减少一氧化碳排放的目的。现有的循环流化床燃煤锅炉一般采用的烟气治理工艺为“SNCR+SCR+湿法脱硫(双塔双循环)+湿式电除尘”，该烟气治理工艺处理后的烟气中NOx的浓度＜45mg/m³、SO₂的浓度＜45mg/m³、颗粒物的浓度＜5mg/m³，均能够满足排放标准，但是烟气中一氧化碳的浓度较高，达到600mg/m³，且烟气量较大约179800m³/h，温度低(40-60℃)且含水蒸汽，急需进一步对烟气中的一氧化碳(CO)进行治理。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提出一种工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置，提供了一种工业烟气中一氧化碳的治理方案，能够大大降低烟气中的一氧化碳浓度，从而降低烟气中一氧化碳对环境的污染，提高工业生产的安全性。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。

一种工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置，布置于锅炉的脱硫脱硝和电除尘之后与烟囱之前的引风机之间，包括：依次连通的第一换热器、催化反应器和第二换热器；其中，所述第一换热器的冷源入口与第二换热器的热源出口连通，所述第二换热器的上侧冷源入口与主烟道连通；所述第一换热器的冷源出口与热源入口之间设置有热源生成器，所述第一换热器的热源出口与所述催化反应器的烟气入口连通；所述催化反应器用于将烟气中的一氧化碳进行催化燃烧反应；所述催化反应器的烟气出口与所述第二换热器的下侧热源入口连通，所述第二换热器的冷源出口通过引风机与烟囱连通。

本实用新型技术方案的特点和进一步的改进在于：

进一步地，所述催化反应器包含反应室，所述反应室内设置有多个催化反应单元，每个催化反应单元对应的反应室的侧壁设置有烟气入口和烟气出口；每个催化反应单元包含上下设置的两层催化剂层，所述催化剂层与所述反应室的内侧壁连接。

更进一步地，多个催化反应单元呈上下两层布设于所述反应室内。

更进一步地，设置于下层的催化反应单元对应的反应室的底板为倾斜板，该倾斜板向对应的烟气入口倾斜，以减小烟气流速。

更进一步地，设置于上层的催化反应单元内与烟气进口对应的设置有导流板。

进一步地，每个催化反应单元的烟气出口处设置有伸向反应室内的遮挡板。

进一步地，所述第二换热器的上侧冷源入口与主烟道连通的烟道上设置有空气补偿口。

进一步地，所述第一换热器为螺旋翅片管换热器，其热源为饱和蒸汽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型设计了低温催化燃烧去除烟气中一氧化碳的装置，以饱和蒸汽为热源加热烟气使其达到催化反应温度，大大降低了烟气中的一氧化碳浓度，提高安全性；同时，本实用新型利用一氧化碳催化反应过程中产生的热量对原始的主烟道低温烟气进行初步加热，对热量实现了循环利用，节能环保，提高处理效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图1为本实用新型的一种工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置的工艺流程示意图；

图2为本实用新型的催化反应器的结构示意图；

以上图中，1第一换热器；2催化反应器；21反应室；22催化反应单元；221催化剂层；222倾斜板；223导流板；224遮挡板；225烟气进口；226烟气出口；3第二换热器；4主烟道；5空气补偿口。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。

参考图1，本实用新型提供一种工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置，布置于锅炉的脱硫脱硝和电除尘之后与烟囱之前的引风机之间，包括：依次连通的第一换热器1、催化反应器2和第二换热器3；其中，所述第一换热器1的冷源入口与第二换热器3的热源出口连通，所述第二换热器3的上侧冷源入口与主烟道4连通；所述第一换热器1的冷源出口与热源入口之间设置有热源生成器，所述第一换热器1的热源出口与所述催化反应器2的烟气入口连通；所述催化反应器2用于将烟气中的一氧化碳进行催化燃烧反应；所述催化反应器2的烟气出口226与所述第二换热器3的下侧热源入口连通，所述第二换热器3的冷源出口通过引风机与烟囱连通。

以上实施例中，经过脱硫脱硝和湿式电除尘处理后的烟气，即现有锅炉的待排放烟气，温度为40-60℃，从主烟道4经第二换热器3的冷源入口流入第二换热器3的壳程内，在燃烧反应未开始之前，第二换热器3的壳程内为主烟道4内的低温烟气；该低温烟气从第二换热器3的热源出口流出，再经第一换热器1的冷源入口进入第一换热器1的壳程内；第一换热器1的管程内为饱和热蒸汽(温度为250-265℃)，饱和热蒸汽经第一换热器1的热源入口进入，在第一换热器1内实现饱和热蒸汽与烟气的换热，冷却后的蒸汽凝结成热水，从第一换热器1的冷源出口流出，再流入热源生成器进行加热后进入第一换热器1的管程，以此循环。本实施例的热源生成器可以单独设置蒸汽发生器，也可以利用锅炉系统的汽包，饱和蒸汽来自汽包，经第一换热器换热后冷凝为热水返回除氧器再利用。

经第一换热器1换热后低温烟气的温度达180-200℃，从第一换热器1的热源出口流出进入催化反应器2；催化反应器2内的高温烟气在催化剂的作用下与烟气中的氧气发生催化燃烧反应生成二氧化碳，反应后的烟气从第二换热器3的下侧热源入口进入壳程，并将热量传给管程内的导热油，下侧热管内的导热油部分汽化后流入上部热管内，与上部第二换热器3的冷源入口进入的低温烟气进行换热；同时，上部热管内的导热油流入下部热管继续汽化，以此完成反应后的高温烟气对主烟道4内的低温烟气的预加热过程，预加热后的烟气温度为100-120℃。

实际上，当燃烧反应开始后，第二换热器3的壳程的上部为低温烟气，壳程的下部为燃烧反应产生的高温烟气，第二换热器3的热管为封闭管，该热管内为导热油，导热油在热管内形成自循环。本实用新型设计了低温催化燃烧去除烟气中一氧化碳的装置，以饱和蒸汽为热源加热烟气使其达到催化反应温度，大大降低了烟气中的一氧化碳浓度，提高安全性，本装置能够将烟气中的一氧化碳浓度从大于600mg/m³降到小于150mg/m³。同时，对反应后的烟气的热量进行循环利用，以对烟气进行预加热，节能环保。

参考图2，根据本实用新型的一个实施例，所述催化反应器2包含反应室21，所述反应室21内设置有多个催化反应单元22，每个催化反应单元22对应的反应室21的侧壁设置有烟气入口和烟气出口226；每个催化反应单元22包含上下设置的两层催化剂层221，所述催化剂层221与所述反应室21的内侧壁连接。

以上实施例中，催化反应单元22的数量可以根据烟气流量进行设置，根据实际的厂房占地和高度进行设置。本实施例中催化反应器2设计为一个具有统一外壳的反应室21，在该反应室21内设置多个催化反应单元22，即将较大的烟气量进行模块划分，每个催化反应单元22用于对较小烟气量进行催化燃烧处理。在每个催化反应单元22内设置上下两层催化剂层221，下层的催化剂层221为采用堇青石蜂窝陶瓷体作为第一载体，活性氧化铝为第二载体；对湿烟气中的粉尘等杂质进行进一步的去除，上层催化剂层221采用堇青石蜂窝陶瓷体作为第一载体，活性氧化铝为第二载体，以贵金属Pd、Pt等为主要活性组分，将CO在180～400℃的低温下氧化成CO₂，完成烟气中一氧化碳的催化燃烧反应，降低烟气中的一氧化碳浓度。

参考图2，根据本实用新型的一个实施例，多个催化反应单元22呈上下两层布设于所述反应室21内。

以上实施例中，将多个催化反应单元22设计为上下两层布置，每个催化反应单元22都有独立的烟气进口225和烟气出口226，且烟气进口225在下，出口在上，以节省占地面积。本实施例中，一套催化反应器2由两个5m(长)x4.5m(宽)x11m(高)的催化反应单元22组成，每个催化反应单元22分上下两层，该两层相对独立，各自具有独立的烟气入口及出口。每个催化反应单元22的每层均安装催化剂层221，可实现最大催化剂装填高度1m。一套催化反应器2装置系统占地面积约7x9平米。

参考图2，根据本实用新型的一个实施例，设置于下层的催化反应单元22对应的反应室21的底板为倾斜板222，该倾斜板222向对应的烟气入口倾斜，以减小烟气流速。

参考图2，根据本实用新型的一个实施例，设置于上层的催化反应单元22内与烟气进口225对应的设置有导流板223。

以上实施例中，上层催化反应单元22的底角处设置导流板223，以增大烟气流动阻力，降低烟气流速，以使烟气能够与催化剂层221上的催化剂充分接触，使催化燃烧反应更加充分、彻底。

参考图2，根据本实用新型的一个实施例，每个催化反应单元22的烟气出口226处设置有伸向反应室21内的遮挡板224。

以上实施例中，每个催化反应单元22采用烟气进口225对应处设置倾斜板222或导流板223，在烟气出口226处设计遮挡板224，使进口和出口相结合，以改变每个催化反应单元22内的阻力分布以及气体流速，使烟气均匀分布，与催化剂充分接触反应。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，所述第二换热器3的上侧冷源入口与主烟道4连通的烟道上设置有空气补偿口5。

以上实施例中，当烟气中的氧不足以使其中的一氧化碳完成氧化反应时，从第二换热器3的上侧冷源入口与主烟道4连通的烟道上的空气补偿口5处向烟气中通入空气，以增加烟气中的含氧量，保证催化燃烧反应的氧气供应。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，所述第一换热器1为螺旋翅片管换热器，能够增加换热效率。

本实用新型在第一换热器1、催化反应器2、第二换热器3的每个进出口的烟道上分别设有测温仪表和差压变送器，以实时监测每个位置处烟气和饱和蒸汽等气体的压力和温度。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置，布置于锅炉的脱硫脱硝和电除尘之后与烟囱之前的引风机之间，其特征在于，包括：依次连通的第一换热器、催化反应器和第二换热器；其中，所述第一换热器的冷源入口与第二换热器的热源出口连通，所述第二换热器的上侧冷源入口与主烟道连通；所述第一换热器的冷源出口与热源入口之间设置有热源生成器，所述第一换热器的热源出口与所述催化反应器的烟气入口连通；所述催化反应器用于将烟气中的一氧化碳进行催化燃烧反应；所述催化反应器的烟气出口与所述第二换热器的下侧热源入口连通，所述第二换热器的冷源出口通过引风机与烟囱连通。

2.根据权利要求1所述的工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置，其特征在于，所述催化反应器包含反应室，所述反应室内设置有多个催化反应单元，每个催化反应单元对应的反应室的侧壁设置有烟气入口和烟气出口；每个催化反应单元包含上下设置的两层催化剂层，所述催化剂层与所述反应室的内侧壁连接。

3.根据权利要求2所述的工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置，其特征在于，多个催化反应单元呈上下两层布设于所述反应室内。

4.根据权利要求3所述的工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置，其特征在于，设置于下层的催化反应单元对应的反应室的底板为倾斜板，该倾斜板向对应的烟气入口倾斜，以减小烟气流速。

5.根据权利要求3所述的工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置，其特征在于，设置于上层的催化反应单元内与烟气进口对应的设置有导流板。

6.根据权利要求4或5所述的工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置，其特征在于，每个催化反应单元的烟气出口处设置有伸向反应室内的遮挡板。

7.根据权利要求1所述的工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置，其特征在于，所述第二换热器的上侧冷源入口与主烟道连通的烟道上设置有空气补偿口。

8.根据权利要求1所述的工业烟气中一氧化碳的催化燃烧装置，其特征在于，所述第一换热器为螺旋翅片管换热器，其热源为饱和蒸汽。

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