CN218688137U - Scr反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及SCR脱硝领域，公开了一种SCR反应器，该反应器包括：壳体、催化剂层单元、喷氨单元、除尘单元以及冷却单元。该SCR反应器解决了采用SCR反应器处理高浓度、甚至超高浓度NOx尾气时发生的飞温现象，保证了NOx的脱硝率，并可以增加催化剂的使用寿命。

Description

SCR反应器

技术领域

本实用新型涉及一种SCR反应器，具体涉及一种设置有多个喷氨单元并在反应器中设置有冷却单元的SCR反应器。

背景技术

目前国内外工业上应用最广泛的SCR催化剂为V₂O₅-Mo₂O₃/TiO₂和V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂，目前有报道的应用案例中，操作温度在180-450℃。在一些石油化工行业中，尽管烟气的温度不高，但是尾气中含有的NOx浓度则会超过1000mg/Nm³，甚至有些使用硝酸盐为原料进行焙烧的烟气中的NOx浓度会高达10000-60000mg/Nm³。

目前，针对这类烟气的处理大多采用湿法处理工艺，采用SCR工艺处理NOx浓度超过10000mg/Nm³的烟气的案例则鲜有报道。这是由于如果采用SCR工艺处理高浓度NOx尾气，NOx与还原剂在催化剂的作用下发生反应时会放出大量的热量，尤其是用常规SCR工艺处理超高浓度NOx时，SCR反应器中温升异常严重，超出了催化剂活性温度窗口，一方面会造成脱硝效率下降，另一方面还会大大缩短催化剂的使用寿命，从而大幅增加运行成本。因此，目前难以采用传统的SCR反应器来对浓度超过10000mg/Nm³的高浓度NOx尾气进行处理。

设计出一种能够对高浓度的NOx尾气进行处理的SCR反应器是本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有SCR反应器无法处理高浓度的NOx尾气的问题，提供一种SCR反应器，该SCR反应器具有设置于催化剂层单元上方的多个喷氨单元，由此可以进行多级喷氨，从而在多个催化剂层单元对高浓度NOx尾气中的NOx进行分级催化处理，避免一次性局部大量放热。并且所述SCR反应器还设置有冷却单元，由此可以保证NOx与NH₃的反应在恒定的温度范围内进行，解决了采用SCR反应器处理高浓度、甚至超高浓度NOx尾气时发生的飞温现象，保证了NOx的脱硝率，并增加了催化剂的使用寿命。

本实用新型提供一种SCR反应器，所述SCR反应器包括：

壳体，其上端设置有烟气入口，下端设置有净化气出口；

多个催化剂层单元，其在所述壳体内上下依次排列，用于催化依次通过的烟气；

多个喷氨单元，其设置在壳体内，且设置于所述催化剂层单元的上方，用于向烟气喷射氨气；

多个除尘单元，其设置在壳体内，且设置于所述催化剂层单元的上方，用于去除残留在所述催化剂层单元中的灰尘；以及

冷却单元，其设置于所述多个催化剂层单元之间，用于降低所述SCR反应器内的温度。

其中，所述催化剂层单元为4-6层，所述喷氨单元为4-6个，所述除尘单元为4-6个。

其中，所述催化剂层单元为4层，所述喷氨单元为4个，所述除尘单元为4个。

其中，所述冷却单元设置于第二层所述催化剂层单元和第三层所述催化剂层单元之间。

其中，第一层所述催化剂层单元上方设置的喷氨单元位于所述烟气入口处。

其中，所述催化剂层单元包括催化剂，且每层所述催化剂层单元之间间隔8cm以上。

其中，所述催化剂为蜂窝式催化剂和/或板式催化剂，且每层催化剂之间间隔8cm以上。

其中，所述冷却单元的一端设置有冷却介质入口，另一端设置有冷却介质出口。

其中，所述壳体的底部设置有集尘单元。

其中，所述烟气入口处设置有换热单元，用于将烟气入口处通入的待处理烟气与净化气出口处排出的净化气进行换热。

其中，所述反应器还设置有DSC控制单元。

通过上述技术方案，通过在每层催化剂层单元上方设置喷氨单元和除尘单元，可以使得烟气中的高浓度NOx与NH₃逐级进行催化反应，从而避免高浓度NOx与NH₃一次性反应产生大量的热，避免由于热量过于集中、温度急剧升高造成的催化剂迅速失活，杜绝了飞温现象的发生，使得催化剂能够在相对稳定的温度区间内进行催化反应，并且使得各个催化剂床层反应均匀，避免对催化剂造成损坏，同时还可以大幅提高脱硝率。

此外，本实用新型所述SCR反应器还设置有冷却单元，其设置于多个所述催化剂层单元之间，能够将反应产生的热量及时换走，降低SCR反应器内的温度，使得反应器内部温度稳定在催化剂活性稳定窗口，实现了高效脱硝，同时可以进一步延长催化剂的使用寿命。

另一方面，本实用新型所述SCR反应器的烟气入口处还设置有换热单元，由此可以利用净化气出口处排出的净化气的热量来对待处理的烟气进行升温，将热量进行回收再利用，从而可以大幅降低处理成本。

本实用新型的其他优点和效果将在以下具体实施方式部分进行进一步地详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的SCR反应器的一个优选实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1：烟气入口 2：喷氨单元

3：除尘单元 4：冷却介质出口

5：净化气出口 6：集尘单元

7：催化剂层单元 8：冷却介质入口

9：冷却单元

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本实用新型中，所述SCR反应器可以采用立式结构，也可以采用卧式结构，在本实用新型中以SCR反应器为立式结构进行说明。

本实用新型提供一种SCR反应器，所述反应器包括：

壳体，其上端设置有烟气入口1，下端设置有净化气出口5；

多个催化剂层单元7，其在所述壳体内上下依次排列，用于催化依次通过的烟气；

多个喷氨单元2，其设置在所述壳体内，且设置于所述催化剂层单元7的上方，用于向烟气喷射氨气；

多个除尘单元3，其设置在所述壳体内，且设置于所述催化剂层单元7的上方，用于去除残留在所述催化剂层单元7中的灰尘；以及

冷却单元9，其设置于多个所述催化剂层单元7之间，用于降低所述SCR反应器内的温度。

本实用新型中，所述多个喷氨单元2设置于所述催化剂层单元7的上方是指多个所述喷氨单元2对应地设置于多个所述催化剂层单元7的上方，例如，每个所述喷氨单元2对应地设置于每个所述催化剂层单元7的上方。

本实用新型中，所述多个除尘单元3设置于所述催化剂层单元7的上方是指多个所述除尘单元3对应地设置于多个所述催化剂层单元7的上方，例如，每个所述除尘单元3对应地设置于每个所述催化剂层单元7的上方。

所述壳体例如可以包括上段、中段和下段，上段可以为半圆顶型，中段可以为圆柱形，下段可以为圆锥形，优选上段、中段和下段一体形成。

本实用新型中，所述壳体上端设置有烟气入口1，用于通入待处理的含NOx的烟气，所述壳体的下端设置有净化气出口5，用于排出经过脱硝净化处理的净化气。

在所述SCR反应器的壳体内部，设置有多个催化剂层单元7、多个喷氨单元2、多个除尘单元3以及一个或多个冷却单元9。

其中，所述多个催化剂层单元7在所述壳体内部上下间隔一定间距地依次排列，用于在所述烟气通过时对其进行脱硝处理。

优选地，每层所述催化剂层单元(7)之间间隔8cm以上。

本实用新型中，对于所述催化剂层单元7的具体形式没有特别的限定，例如可以为本领域常规使用的各种催化剂床层。

本实用新型中，所述催化剂层单元7包括催化剂，此处，对于所述催化剂床层中催化剂的种类也没有特别的限定，可以为本领域常规使用的各种形式的脱硝催化剂，例如，可以为蜂窝式催化剂和/或板式催化剂，优选为蜂窝式催化剂。

此外，为了防止所述蜂窝式催化剂或板式催化剂层叠成催化剂床层时各层催化剂之间相互堵塞彼此的孔道，降低催化效果，本实用新型中，优选地，各所述催化剂层单元7的每层蜂窝催化剂和/或板状催化剂之间间隔8cm以上，更优选为间隔8-12cm。

本实用新型中，在每层所述催化剂层单元7的上方，设置有至少一个喷氨单元2和至少一个除尘单元3。

所述喷氨单元2用于向其对应的所述催化剂层单元7上方空间内的烟气喷射氨气，以使得所述催化剂层单元7上方空间内的NOx与氨气接触，从而在所述催化剂层单元7的催化剂的存在下进行反应来脱硝。

另外，如图1所示，在从上至下的第一层所述催化剂层单元7的上方设置的喷氨单元2优选设置于所述烟气入口1处，并且所述喷氨单元2可以面向所述烟气进入的方向来进行喷氨。由此，可以增加氨气与烟气入口1处进入的烟气的接触面积，使得烟气和氨气的混合更加均匀，从而更加有利于脱硝。

此外，本实用新型中，对于所述喷氨单元2的具体构造没有特别的限制，只要可以喷出氨气即可。所述喷氨单元2例如可以为喷氨格栅或喷气头等，优选为喷氨格栅。

本实用新型中，由于烟气中携带少量粉尘等物质，在烟气由烟气入口1通过多个催化剂层单元7流动到净化气出口5的过程中，其中含有的粉尘会沉积在所述催化层单元7中，堵塞催化剂孔道，降低催化剂性能。为了避免该现象，在所述催化剂层单元7的上方设置有除尘单元3，用于将残留在所述催化剂层单元7中的灰尘进行去除，使得粉尘灰尘等通过所述催化剂层单元向所述SCR反应器的下方移动。

此处，对于所述除尘单元3没有特别的限定，可以为本领域常规采用的各种能够对催化剂层单元7沉积聚集的粉尘灰尘等进行去除的部件，例如，所述除尘单元3可以为风扇。

除所述除尘单元3之外，本实用新型中，优选地，如图1所示，在所述壳体的底部设置有集尘单元6，所述集尘单元6用于收集多个除尘单元3从多个所述催化剂层单元7去除的灰尘。

如图1所示，所述集尘单元6可以为所述壳体底部的一部分，此时，所述壳体底部优选为自上而下直径逐渐减小的锥形构造，以方便灰尘向下汇集。

此外，也可以在所述壳体底部额外设置一个集尘单元6，此时，对于所述集尘单元6的具体构造没有特别的限定，可以为本领域常规使用的各种能够用于进行集尘的容器等。

除此之外，所述集尘单元6上优选设置有排尘阀(图中未示出)，用于在集尘单元6内的灰尘积累到一定程度时将灰尘从中排出。

本实用新型中，优选地，所述催化剂层单元7为4-6层，所述喷氨单元2为4-6个，所述除尘单元3为4-6个，更优选地，所述催化剂层单元7为4层，所述喷氨单元2为4个，所述除尘单元3为4个。

另一方面，本实用新型中，所述SCR反应器设置有冷却单元9。由于所述烟气中的NOx与所述氨气反应时放热，因此随着反应的进行，SCR反应器内的温度会逐步升高，尤其是当所述烟气内NOx的浓度较高时，温度升高会更加明显。

为了防止温度过高对催化剂造成的不利影响，本实用新型设置了冷却单元9来降低所述SCR反应器内的温度，从而使得SCR反应器内的温度稳定在催化剂活性稳定窗口，由此能够实现高效脱硝并延长催化剂的使用寿命。

根据本实用新型，所述冷却单元9的具体构造没有特别的限制，例如可以为本领域常规使用的各种冷却器，并且所述冷却单元9的冷却介质也没有特别的限定，例如可以为冷却气或冷却液等，优选地，所述冷却单元9的冷却介质为水。

如图1所示，优选地，所示冷却单元9的一端设置有冷却介质入口8，用于向所述冷却单元通入冷却介质；另一端设置有冷却介质出口4，用于将冷却介质排出。

此时，为了便于操作，所述冷却介质入口8和所述冷却介质出口4可以设置于所述壳体外部。

冷却介质通过冷却单元9的冷却介质入口8进入冷却单元，吸收反应器内的热量，之后通过冷却介质出口4排出。

为了更好地对反应热进行吸收，更好地降低所述SCR反应器内的温度，本实用新型中，所述冷却单元9设置于多个所述催化剂层单元7之间。

所述冷却单元9的个数可以根据所述催化剂层单元7的个数和所述SCR反应器的容积、以及待处理烟气中NOx的浓度来决定。例如，一个所述冷却单元9可以对应2-8个所述催化剂层单元7。

另外，所述冷却单元9优选设置于多个所述催化剂层单元7的中间位置。例如，当所述催化剂层单元7的个数为4个时，所述冷却单元9优选设置于第二层所述催化剂层单元7和第三层所述催化剂层单元7之间，由此可以进一步提高冷却效果，进一步减小各催化剂层单元7周围的温度差异，提高脱硝效果。

除此之外，本实用新型中，优选地，在所述烟气入口1处设置有换热单元(未图示)，用于将烟气入口1处通入的待处理烟气与净化气出口5处排出的净化气进行换热。

烟气进入SCR反应器之前一般温度较低，而SCR反应器内催化剂的最适温度一般为200℃左右，因此，为了促进催化反应的进行，一般在烟气进入SCR反应器之前对其进行加热，以达到催化剂的最适反应温度。本实用新型中，在所述烟气入口1处设置换热单元，从而将净化气出口1处排出的温度较高的净化气的热量交换至待处理烟气，由此可以避免设施单独的加热单元，从而大幅降低生产成本。

本实用新型中，所述换热单元没有特别的限定，可以为本领域常规使用的能够对气体进行换热的各种装置，例如，可以为常规的换热器等。

此外，所述SCR反应器优选还设置有NOx浓度测定单元，其可以设置在所述净化气出口附近，用于测定经过脱硝处理的烟气中的NOx浓度。所述NOx浓度测定单元可以为本领域常规使用的能够测定NOx浓度的各种装置，例如，可以为NOx浓度测定仪等，此处没有特别的限制。

此外，所述SCR反应器优选还设置有温度测定单元，用于检测所述SCR反应器内部的温度，所述温度测定单元例如可以为温度计等本领域常规用于进行温度检测的装置。

此外，优选地，本实用新型所述反应器还设置有DSC(Distributed ControlSystem)控制单元，所述DSC控制单元可以对所述喷氨单元2、所述除尘单元3、所述冷却单元9等进行自动控制，以调控SCR反应器内的温度、喷氨量等。

例如，所述DSC控制单元可以通过所述温度测定单元来检测SCR反应器内部的温度，当温度过高时，则控制冷却单元9对SCR反应器内的温度进行降温。

再例如，所述DSC控制单元可以通过所述NOx浓度测定单元来检测反应器净化气出口5处净化气中的NOx浓度，当NOx浓度高于某一限值时，控制喷氨单元2增加喷氨量，从而降低NOx浓度。

以下结合图1，通过实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例

如图1所示，SCR反应器包括：

壳体，其上端设置有烟气入口1，用于通入待处理烟气；下端设置有净化气出口5，用于排出处理后的净化气；壳体底部自上向下直径逐渐减小，从而形成锥形的集尘单元6，在集尘单元6上设置有阀门(未示出)，用于排出灰尘；

4个催化剂层单元7，其在所述壳体内上下依次排列，用于催化依次通过的烟气，所述催化剂层单元7内填装的催化剂为蜂窝式催化剂，每个催化剂层单元填装1层催化剂，且每个催化剂层单元7之间间隔10cm；

4个喷氨单元2，具体为喷氨格栅，其设置在所述壳体内，且分别对应设置于所述4个所述催化剂层单元7的上方，用于向烟气喷射氨气，其中，自上而下的第一层所述催化剂层单元7上方设置的喷氨单元2位于所述烟气入口处，面对烟气通入的方向设置；

4个除尘单元3，具体为风扇，其设置在所述壳体内，且分别对应设置于所述4个催化剂层单元7的上方，用于去除残留在所述催化剂层单元7中的灰尘，并使灰尘通过各层催化剂层单元7，最终落入所述集尘单元6；

冷却单元9，具体为冷却器，其设置于自上而下第二层所述催化剂层单元7和第三层所述催化剂层单元7之间，用于降低所述SCR反应器内的温度，所述冷却单元的一端设置有冷却介质入口8，另一端设置有冷却介质出口4，所述冷却介质为水；

换热单元，具体为换热器，其设置于所述烟气入口1处，用于在脱硝处理过程中将烟气入口处1通入的待处理烟气与净化气出口5处排出的净化气进行换热；

温度测定单元(未图示)，具体为温度计，其设置有4个，分别设置于所述催化剂层单元7上方，用于测定各处的温度；

NOx浓度测定单元(未图示)，具体为NOx浓度测定仪，其设置于净化烟气出口处，用于测定净化后的烟气中的NOx浓度；以及

DSC控制单元，其通过温度计和NOx浓度测定仪检测反应器内的温度和NOx浓度，当温度过高时，控制冷却单元9以降低温度，当NOx浓度过高时，控制喷氨单元2以增加喷氨量。

上述SCR反应器可以对NOx浓度超过10000mg/Nm³的烟气进行处理，通过4个催化剂层单元7和设置于各催化剂层单元7上方的4个喷氨单元2的设置，能够实现多级催化脱硝，避免上层催化剂由于大量放热而失活，使得每个催化剂层单元反应均匀，能够大幅提高脱硝性能。

此外，通过所述冷却单元9的设置，可以降低SCR反应器内的温度，避免由于放热过多导致的催化剂失活和脱硝性能的下降，从而使得反应器内部温度稳定在催化剂活性稳定窗口，实现了高效的脱硝、延长了催化剂的使用寿命。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种SCR反应器，其特征在于，所述SCR反应器包括：

壳体，其上端设置有烟气入口(1)，下端设置有净化气出口(5)；

多个催化剂层单元(7)，其在所述壳体内上下依次排列，用于催化依次通过的烟气；

多个喷氨单元(2)，其设置在所述壳体内，且设置于所述催化剂层单元(7)的上方，用于向烟气喷射氨气；

多个除尘单元(3)，其设置在所述壳体内，且设置于所述催化剂层单元(7)的上方，用于去除残留在所述催化剂层单元(7)中的灰尘；以及

冷却单元(9)，其设置于多个所述催化剂层单元(7)之间，用于降低所述SCR反应器内的温度。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述催化剂层单元(7)为4-6层，所述喷氨单元(2)为4-6个，所述除尘单元(3)为4-6个。

3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述催化剂层单元(7)为4层，所述喷氨单元(2)为4个，所述除尘单元(3)为4个。

4.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述冷却单元(9)设置于第二层所述催化剂层单元(7)和第三层所述催化剂层单元(7)之间。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的反应器，其特征在于，第一层所述催化剂层单元(7)上方设置的喷氨单元(2)位于所述烟气入口(1)处。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述催化剂层单元(7)包括催化剂，且每层所述催化剂层单元(7)之间间隔8cm以上，

所述催化剂为蜂窝式催化剂和/或板式催化剂，且每层催化剂之间间隔8cm以上。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述冷却单元(9)的一端设置有冷却介质入口(8)，另一端设置有冷却介质出口(4)。

8.根据权利要求1-4中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述壳体的底部设置有集尘单元(6)。

9.根据权利要求1-4中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述烟气入口(1)处设置有换热单元，用于将烟气入口处通入的待处理的烟气与净化气出口(5)处排出的净化气进行换热。

10.根据权利要求1-4中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述反应器还设置有DSC控制单元。

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