專利名稱：煙氣脫硝設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
煙氣脫硝設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種煙氣脫硝設(shè)備。
技術(shù)背景[0002]煙氣是熱電廠的主要排放物之一，通過可燃物在燃燒器(即鍋爐)中燃燒產(chǎn)生。 由于煙氣中通常含有大量的氮氧化物NOjn NO，這些氮氧化物如果直接排放到大氣中， 會(huì)導(dǎo)致腐蝕性很強(qiáng)的酸雨，因此煙氣在排放之前必須經(jīng)過脫氮(即脫硝)處理。[0003]目前，運(yùn)用比較成熟的煙氣脫硝技術(shù)主要有兩種選擇性催化還原6CR)工藝 和選擇性非催化還原脫硝6NCR)工藝。SCR和SNCR脫硝工藝的化學(xué)反應(yīng)原理都是一 樣的，都是在煙氣中噴入脫硝劑(尿素或者氨)，在特定的溫度范圍內(nèi)與煙氣中的NOx進(jìn) 行選擇性還原反應(yīng)生成氮?dú)?N2)和水蒸氣(H2O)。[0004]SNCR工藝一般在鍋爐爐膛上方800-1300°C的煙道區(qū)域內(nèi)噴入脫硝劑，將脫硝 劑(尿素或者氨)與煙氣接觸，使脫硝劑與煙氣中的NOx進(jìn)行選擇性還原反應(yīng)生成氮?dú)?(N2)和水蒸氣(H2O)，并排出與脫硝劑接觸后的煙氣。SNCR工藝存在的問題是脫硝的 效率低，一般SNCR脫硝技術(shù)的脫硝效率在40%以下。[0005]SCR工藝則是在煙道內(nèi)設(shè)置催化劑床層，在280_420°C溫度下，在催化劑存在的 條件下進(jìn)行催化選擇性還原反應(yīng)。SCR工藝的脫硝效率較SNCR相對較高，一般可達(dá)到 50-60%。[0006]而且，盡管SCR脫硝效果較SNCR工藝的好，但如上所述，SCR的脫硝率也 僅為60%以下，有待進(jìn)一步提高。雖然通過進(jìn)一步提高催化劑床層的厚度能夠稍微提高 SCR的脫硝率，但由于催化劑比較昂貴，會(huì)導(dǎo)致成本大幅提高。[0007]另外，如上所述，無論是SNCR還是SCR，都是在煙道中進(jìn)行的，為了回收煙 氣中的熱量，目前通常的做法是一方面使煙道由內(nèi)裝除鹽水的多個(gè)金屬管(也稱包墻過 熱器)圍成，煙氣中的高熱量通過輻射等傳遞方式傳遞給金屬管內(nèi)的除鹽水，從而獲得 過熱蒸汽。多個(gè)金屬管匯集于包墻過熱器的集箱。對于SCR脫硝，催化劑床層通常位 于煙道尾部且集箱的頂部。[0008]然而，將催化劑床層設(shè)置在集箱頂部的這種設(shè)置方式不僅會(huì)導(dǎo)致催化劑床層不 平整，還會(huì)導(dǎo)致催化劑床層與集箱接觸部位與其他部位溫度不一致，從而整個(gè)催化劑床 層溫度分布不均，容易對催化劑床層造成破壞。實(shí)用新型內(nèi)容[0009]本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有的煙氣脫硝設(shè)備存在的脫硝率低且催化劑床 層容易破壞的缺點(diǎn)，提供一種脫硝率高且不容易導(dǎo)致催化劑床層被破壞的煙氣脫硝設(shè) 備。[0010]為了提高脫硝的效率，本實(shí)用新型的發(fā)明人試圖通過直接增大SNCR中所用脫 硝劑的量，然而卻意外地發(fā)現(xiàn)，雖然脫硝劑的量明顯增加，但煙氣中的氮氧化物NOxW量不但沒有降低反而有所上升，這可能是因?yàn)榘北谎趸闪?NOx。[0011]為了解決上述問題，本實(shí)用新型的發(fā)明人進(jìn)行了大量的研究，提出一種能夠?qū)?SNCR和SCR相結(jié)合的設(shè)備，并且這種設(shè)備能夠在現(xiàn)有的SNCR用設(shè)備的基礎(chǔ)上改進(jìn)以 同時(shí)實(shí)現(xiàn)SNCR和SCR過程。[0012]本實(shí)用新型提供了一種煙氣脫硝設(shè)備，該煙氣脫硝設(shè)備包括由包墻過熱器圍成 的煙道，其中，沿?zé)煔獾牧鲃?dòng)方向，煙道內(nèi)依次設(shè)置有脫硝劑供給裝置和脫硝劑補(bǔ)給裝 置；所述煙道包括第一垂直段、第二垂直段和水平段，所述水平段的兩端分別與第一垂 直段和第二垂直段的上部連通，所述脫硝劑供給裝置位于第一垂直段內(nèi)，所述包墻過熱 器的集箱位于第二垂直段的底部，該設(shè)備還包括催化反應(yīng)器，該催化反應(yīng)器與第二垂直 段的底部連通。[0013]本實(shí)用新型通過使在煙道第二垂直段的底部連接催化反應(yīng)器，從而能夠同時(shí)實(shí) 現(xiàn)SNCR和SCR過程，因此，與單獨(dú)的SNCR反應(yīng)相比提高了脫硝效率，與單獨(dú)的SCR 反應(yīng)相比在保證脫硝效率的情況下，減少了催化劑的用量，降低了成本；另外，通過使 包墻過熱器的集箱位于所述催化反應(yīng)器的上部，能夠防止催化劑床層因受熱不均或位置 不平整而導(dǎo)致的對催化劑床層的破壞。


[0014]圖1為本實(shí)用新型提供的煙氣脫硝設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0015]
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的說明。[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種煙氣脫硝設(shè)備，該煙氣脫硝設(shè)備包括由包 墻過熱器8圍成的煙道1，其中，沿?zé)煔獾牧鲃?dòng)方向，煙道1內(nèi)依次設(shè)置有脫硝劑供給裝 置2和脫硝劑補(bǔ)給裝置3;所述煙道1包括第一垂直段a、第二垂直段c和水平段b，所述 水平段b的兩端分別與第一垂直段a和第二垂直段c的上部連通，所述脫硝劑供給裝置2 位于第一垂直段a內(nèi)，所述省煤器5位于第二垂直段c內(nèi)，所述包墻過熱器8的集箱9位 于第二垂直段c的底部，該設(shè)備還包括催化反應(yīng)器，該催化反應(yīng)器與第二垂直段c的底部 連通。[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備，所述催化反應(yīng)器可以為各種能夠用于煙氣選 擇性催化還原脫硝的反應(yīng)器，具體可以根據(jù)催化劑的形式進(jìn)行選擇，例如，當(dāng)所述催化 劑以催化劑床層形式使用時(shí)，所述催化反應(yīng)器可以為底部具有孔隙或者縫隙的槽型反應(yīng) 器，槽型反應(yīng)器的側(cè)壁與煙道1的第二垂直段c的底部側(cè)壁連接，催化劑床層4置于催化 反應(yīng)器1的底部。所述催化劑床層4的厚度可以在很大范圍內(nèi)改變，優(yōu)選為1.5-2.0米。[0018]所述催化劑床層4由催化劑形成，所述催化劑可以是各種能夠催化脫硝劑與氮 氧化物NOx反應(yīng)，使氮氧化物NOxR化為氮?dú)獾拇呋瘎Ｋ龃呋瘎┛梢允歉鞣N能夠催 化脫硝劑與氮氧化物NOx反應(yīng)，使氮氧化物NOxR化為氮?dú)獾拇呋瘎瑑?yōu)選為金屬氧化 物催化劑。例如，所述金屬氧化物可以是％05、Fe203、CuO> Cr2O3> Co3O4> NiO> CeO2> La2O3> Pr6O11 > Nd2O3> Gd2O3> Yb2O3中的一種或多種，優(yōu)選至少含有1V2O5的金 屬氧化物的混合物。進(jìn)一步優(yōu)選所述催化劑是分散在TiO2上、以％05為主要活性組分、WO3或MoO3為助催化劑的釩鈦體系，即\^205-\￥03/^02或\^205-^/[003/^02?？梢酝ㄟ^ 將上述金屬氧化物固定在不銹鋼板表面或制成蜂窩陶瓷狀，形成板式催化劑或蜂窩狀催 化劑而制得所述催化劑床層4，且在所述板式催化劑或蜂窩狀催化劑中，以所述催化劑的 總重量為基準(zhǔn)，所述金屬氧化物的含量優(yōu)選為1-5重量％。上述催化劑可以商購得到， 例如可以購自日本觸媒化成、日立公司、德國雅佶隆公司以及美國的Cormetech公司。[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備，所述脫硝劑補(bǔ)給裝置3可以設(shè)置在所述第一 垂直段a、水平段b和第二垂直段c中的至少一處。優(yōu)選情況下，所述脫硝劑補(bǔ)給裝置 3位于第一垂直段a內(nèi)。在這種情況下，所述脫硝劑供給裝置2到第一垂直段a底部的 最小距離A、脫硝劑供給裝置2到脫硝劑補(bǔ)給裝置3的最小距離B和第一垂直段a的頂 部到底部的距離C之間優(yōu)選滿足A B C = 10-25 5-15 30，進(jìn)一步優(yōu)選滿足 A B C =15-23 5-13 30。此時(shí)所述脫硝劑補(bǔ)給裝置3供給的脫硝劑進(jìn)入所述 煙道1的位置對應(yīng)于使用時(shí)所述煙道1的溫度為800°C左右的區(qū)域，有利于脫硝劑為尿素 時(shí)，尿素分解為氨。通常情況下，相對于煙道1的第一垂直段a的高度為30米、寬度10 米、深度10米時(shí)，所述脫硝劑補(bǔ)給裝置3位于所述第一垂直段a的23- 米的位置，所 述脫硝劑供給裝置2位于所述第一垂直段a的15-23米的位置。[0020]根據(jù)本實(shí)用新型提供的煙氣脫硝設(shè)備，盡管各種能夠用來提供脫硝劑的裝置均 可作為所述脫硝劑供給裝置2和所述脫硝劑補(bǔ)給裝置3，但優(yōu)選情況下，所述脫硝劑供給 裝置2和所述脫硝劑補(bǔ)給裝置3各自為管道，該管道穿過煙道1的壁，伸入煙道1中，伸 入煙道1中的管道上形成有開口。脫硝劑通過該開口進(jìn)入煙道內(nèi)。[0021]進(jìn)一步優(yōu)選情況下，所述管道為多根，例如為3-10根。[0022]更進(jìn)一步優(yōu)選情況下，所述多根管道沿?zé)煹?的軸向或周向排列。[0023]更進(jìn)一步優(yōu)選情況下，所述多根管道沿?zé)煹?的軸向排列并沿?zé)煹?的徑向均勻 分布。[0024]進(jìn)一步優(yōu)選情況下，每根伸入煙道1中的管道上的開口為多個(gè)，如2-20個(gè)。[0025]更進(jìn)一步優(yōu)選情況下，每根伸入煙道1中的管道上的多個(gè)開口沿所述管道的軸 向分布。[0026]為了使所述脫硝劑與煙氣的接觸更加充分，所述開口的方向與煙道1中煙氣流 動(dòng)的方向相反，從而煙氣與來自所述脫硝劑供給裝置2和脫硝劑補(bǔ)給裝置3的所述脫硝劑 非同向接觸，能夠更好的獲得脫硝效果。[0027]本實(shí)用新型中，所述開口的方向與煙道1中煙氣流動(dòng)的方向相反并非絕對相 反，包括所述開口的方向朝下、朝向水平或者向下傾斜1-15°的情況。[0028]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述煙道1的橫截面積與所述脫硝劑供給裝 置2的管道的開口的總面積之比為5000-50000 1，優(yōu)選為20000-30000 1。[0029]根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述煙道1的橫截面積與所述脫硝劑補(bǔ)給裝 置3的管道的開口的總面積之比為5000-50000 1，優(yōu)選為20000-30000 1。[0030]根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方式，所述煙氣脫硝設(shè)備還包括脫硝劑源(未示 出)，為脫硝劑供給裝置2和脫硝劑補(bǔ)給裝置3提供脫硝劑。所述脫硝劑源例如可以是 脫硝劑儲(chǔ)罐或泵。所述脫硝劑供給裝置2和脫硝劑補(bǔ)給裝置3的一端端口與脫硝劑源連 通，另一端端口則穿過所述煙道1的壁而伸入所述煙道1內(nèi)。脫硝劑供給裝置2和脫硝劑補(bǔ)給裝置3可以共用一個(gè)脫硝劑源，也可以各自與不同的脫硝劑源連通，由不同的脫 硝劑源提供脫硝劑。所述脫硝劑可以是各種能夠與NOx反應(yīng)從而降低煙氣中NOx含量的 試劑，例如可以是氨或各種在煙氣脫硝條件下能夠產(chǎn)生氨的物質(zhì)，如尿素。上述脫硝劑 優(yōu)選以其水溶液的形式使用，所述溶液的濃度已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，可以為脫硝 劑所能達(dá)到的各種濃度。為了降低脫硝劑的用量，優(yōu)選所述脫硝劑以其飽和溶液的形式 使用。[0031]根據(jù)本實(shí)用新型提供的煙氣脫硝設(shè)備，所述包墻過熱器8由金屬管形成。所述 金屬管例如可以是碳鋼管、不銹鋼管、銅管、鈦管或者各種金屬合金管等。[0032]所述煙道1的橫截面可以為圓形、橢圓形、矩形、正方形或者各種不規(guī)則形 狀。[0033]本實(shí)用新型的煙氣脫硝設(shè)備使用時(shí)，通過脫硝劑供給裝置2將脫硝劑送入煙道1 內(nèi)，與煙氣在煙道1中接觸并進(jìn)行煙氣的選擇性非催化還原反應(yīng)，降低煙氣中的氮氧化 物含量，得到SNCR脫硝后的煙氣，并通過脫硝劑補(bǔ)給裝置3向該SNCR脫硝后的煙氣中 補(bǔ)入脫硝劑。然后，使補(bǔ)入了脫硝劑的混合物通過省煤器5以進(jìn)行進(jìn)一步換熱，并使該 混合物通過催化劑床層4，進(jìn)行煙氣的選擇性催化脫硝即SCR脫硝，得到氮氧化物含量 進(jìn)一步降低的煙氣。[0034]所述煙氣與所述脫硝劑發(fā)生選擇性非催化還原反應(yīng)的條件包括溫度優(yōu)選為 800-1300°C更優(yōu)選為800-1100°C，以氮元素計(jì)，脫硝劑中的氮與煙氣中NOx的氮(以NO 計(jì))的摩爾比(簡稱氨氮摩爾比)可以為0.3-2 1，優(yōu)選為0.5-1.5 1，在該條件下接 觸的時(shí)間優(yōu)選為0.1-2秒，更優(yōu)選為0.5-1秒。上述溫度可以通過選擇所述脫硝劑供給的 位置從而利用該溫度段煙氣本身的溫度來實(shí)現(xiàn)，因而無需額外供熱或降溫。上述選擇性 非催化還原的溫度需要嚴(yán)格控制，當(dāng)溫度高于1300°C時(shí)，氨就被氧化為NOx，即發(fā)生下 述反應(yīng)[0035]4NH3 + 502<=> 4N0 + 6H20[0036]而當(dāng)溫度低于800°C時(shí)，前述選擇性非催化還原反應(yīng)在無催化劑存在下不能發(fā)生。[0037]煙氣選擇性催化還原脫硝的條件包括，溫度可以為280-420°C，優(yōu)選為 300-400°C,煙氣的體積空速可以為200-20000小時(shí)―1，優(yōu)選為1000-10000小時(shí)、以氮 元素計(jì)，脫硝劑中的氮與煙氣中NOx的氮(以NO計(jì))的摩爾比(簡稱氨氮摩爾比)可以 為 0.5-1.1 1，優(yōu)選為 0.7-1 1。
權(quán)利要求1.一種煙氣脫硝設(shè)備，該煙氣脫硝設(shè)備包括由包墻過熱器(8)圍成的煙道(1)，其特 征在于，沿?zé)煔獾牧鲃?dòng)方向，煙道(1)內(nèi)依次設(shè)置有脫硝劑供給裝置( 和脫硝劑補(bǔ)給裝 置(3)；所述煙道(1)包括第一垂直段(a)、第二垂直段(C)和水平段(b)，所述水平段 (b)的兩端分別與第一垂直段(a)和第二垂直段(C)的上部連通，所述脫硝劑供給裝置(2) 位于第一垂直段(a)內(nèi)，所述包墻過熱器(8)的集箱(9)位于第二垂直段(C)的底部，該 設(shè)備還包括催化反應(yīng)器，該催化反應(yīng)器與第二垂直段(C)的底部連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述脫硝劑補(bǔ)給裝置C3)位于 第一垂直段(a)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述脫硝劑供給裝置( 到第 一垂直段(a)底部的最小距離Α、脫硝劑供給裝置(2)到脫硝劑補(bǔ)給裝置(3)的最小距離 B和第一垂直段(a)的頂部到底部的距離C之間滿足A B C = 10-25 5-15 30。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，A B C = 15-23 5-13 30。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述脫硝劑供 給裝置( 和脫硝劑補(bǔ)給裝置C3)各自為管道，該管道穿過煙道(1)的壁，伸入煙道(1) 中，且伸入煙道(1)中的管道上形成有開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述管道(1)為多個(gè)，每個(gè)伸 入煙道(1)中的管道上的開口為多個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)管道沿?zé)煹?1)的軸 向或周向排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，每個(gè)伸入煙道(1)中的管 道上的多個(gè)開口沿所述管道的軸向分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述開口的方向與煙道(1)中 煙氣流動(dòng)的方向相反。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙氣脫硝設(shè)備，其特征在于，所述煙道(1)的橫截面積與 所述脫硝劑供給裝置( 的所述開口的總面積之比為5000-50000 1，所述煙道(1)的橫 截面積與所述脫硝劑補(bǔ)給裝置(3)的所述開口的總面積之比為5000-50000 1。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種煙氣脫硝設(shè)備，該煙氣脫硝設(shè)備包括由包墻過熱器(8)圍成的煙道(1)，其中，沿?zé)煔獾牧鲃?dòng)方向，煙道(1)內(nèi)依次設(shè)置有脫硝劑供給裝置(2)和脫硝劑補(bǔ)給裝置(3)；所述煙道(1)包括第一垂直段(a)、第二垂直段(c)和水平段(b)，該設(shè)備還包括催化反應(yīng)器，該催化反應(yīng)器與第二垂直段(c)的底部連通。采用該煙氣脫硝設(shè)備實(shí)現(xiàn)了煙氣的SNCR和SCR聯(lián)合脫硝，從而在保證脫硝效率的情況下，減少了催化劑的用量，降低了成本。采用本實(shí)用新型提供的所述煙氣脫硝設(shè)備進(jìn)行煙氣脫硝處理時(shí)具有較高的脫硝率且不容易導(dǎo)致催化劑床層被破壞。
文檔編號B01D53/56GK201807292SQ20102025808
公開日2011年4月27日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者周國民, 唐建城, 李振忠, 王松峰, 趙海軍 申請人:中國神華能源股份有限公司, 北京國華電力有限責(zé)任公司, 神華國華國際電力股份有限公司北京熱電分公司