本發(fā)明涉及煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種移動(dòng)床熱燒結(jié)礦脫硝裝置。

背景技術(shù)：

氮氧化物NO_X是主要的大氣污染物之一，對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境有著嚴(yán)重的危害，燃燒過(guò)程產(chǎn)生的NO_X主要是NO和NO₂。2012年，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部頒布了《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定燒結(jié)煙氣NO_X的排放標(biāo)準(zhǔn)限值為300mg/m³，因此開(kāi)展燒結(jié)煙氣脫硝工作勢(shì)在必行。

選擇性催化還原脫硝技術(shù)(SCR)是目前應(yīng)用最多、技術(shù)最成熟的一種煙氣脫硝技術(shù)，SCR是指還原劑(NH₃)在催化劑表面與煙氣中的NO_X發(fā)生還原反應(yīng)生成無(wú)害的N₂和水，達(dá)到去除煙氣中NO_X的目的。該反應(yīng)一般在300～450℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，脫硝效率可達(dá)80～90％。目前工程應(yīng)用中常見(jiàn)的催化劑主要存在著以下問(wèn)題：1)催化劑昂貴(如V₂O₅-WO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂等)；2)催化劑窗口溫度高(一般為320～450℃)。但燒結(jié)煙氣溫度一般為100～200℃，達(dá)不到商用催化劑的窗口溫度，需要消耗大量燃料加熱燒結(jié)煙氣，從而增加了SCR燒結(jié)煙氣脫硝成本。因此開(kāi)發(fā)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行的燒結(jié)煙氣脫硝技術(shù)迫在眉睫。

燒結(jié)礦的主要成分為鐵基氧化物，而鐵基氧化物(Fe₂O₃或Fe₃O₄)催化劑成本低，來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)且在200～500℃下具備較好的NH_3-SCR脫硝性能，作為脫硝催化劑具有優(yōu)越的性價(jià)比，目前已成為一大研究熱點(diǎn)。

采用燒結(jié)礦作為催化劑，并利用熱燒結(jié)礦的顯熱加熱脫硫后的燒結(jié)煙氣，在燒結(jié)環(huán)式冷卻機(jī)上實(shí)現(xiàn)脫硝是一種可行的技術(shù)。目前試驗(yàn)研究主要在固定床脫硝裝置上進(jìn)行，主要存在以下問(wèn)題：1)固定床脫硝裝置難以實(shí)現(xiàn)模擬燒結(jié)環(huán)式冷卻機(jī)的運(yùn)行工況；2)由于燒結(jié)煙氣中含有一定的SO₂等成分，易導(dǎo)致催化劑失活。因此有必要開(kāi)發(fā)一種移動(dòng)床熱燒結(jié)礦脫硝裝置，用以模擬燒結(jié)環(huán)式冷卻機(jī)的運(yùn)行工況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，提供一種移動(dòng)床熱燒結(jié)礦脫硝裝置，該技術(shù)有望解決目前燒結(jié)煙氣脫硝過(guò)程中存在的催化劑昂貴、運(yùn)行成本高、催化劑活性下降等問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種移動(dòng)床熱燒結(jié)礦脫硝裝置，由料斗、加熱爐、脫硝反應(yīng)器、固定法蘭、卸料裝置和底座組成；所述加熱爐為設(shè)置在底座上的中空箱體，箱體內(nèi)側(cè)由外向內(nèi)依次設(shè)有保溫層和加熱層，用于加熱脫硝催化劑和反應(yīng)氣體，箱體上下左右箱面均設(shè)有通孔；所述脫硝反應(yīng)器下部穿過(guò)所述加熱爐下箱面的通孔，脫硝反應(yīng)器通過(guò)法蘭固定在所述加熱爐下箱面上；所述脫硝反應(yīng)器的底端通過(guò)法蘭連接卸料裝置，用于連續(xù)排出脫硝催化劑；所述脫硝反應(yīng)器的頂端穿過(guò)所述加熱爐上箱面的通孔，并連接料斗，用于裝填脫硝催化劑。

由上，熱燒結(jié)礦從脫硝反應(yīng)器頂部的料斗連續(xù)裝入，從卸料裝置底部連續(xù)排出，形成移動(dòng)床，解決了燒結(jié)煙氣中含有一定濃度的SO₂在脫硝過(guò)程中導(dǎo)致催化劑失活，脫硝效率隨反應(yīng)時(shí)間下降的問(wèn)題；

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述脫硝反應(yīng)器還包括進(jìn)氣氣流分布裝置、出氣氣流分布裝置、進(jìn)氣管、出氣管和反應(yīng)管，所述反應(yīng)管由與漸縮管段上端連接的預(yù)存反應(yīng)管段、和與漸縮管段下端連接的排料管段組成；所述進(jìn)氣氣流分布裝置和出氣氣流分布裝置設(shè)置在所述脫硝反應(yīng)器的中下部；所述進(jìn)氣管穿過(guò)所述加熱爐的左或右箱面的通孔與進(jìn)氣氣流分布裝置連接；所述出氣管穿過(guò)所述加熱爐的右或左面板的通孔與出氣氣流分布裝置連接。

由上，燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃通過(guò)進(jìn)氣管進(jìn)入脫硝反應(yīng)器，燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃在脫硝反應(yīng)器內(nèi)與定向移動(dòng)的燒結(jié)礦之間以錯(cuò)流的方式進(jìn)行氣固接觸，煙氣中NO_X的與NH₃反應(yīng)，生成的N₂和水蒸氣隨著脫硝煙氣從出氣管排出。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣氣流分布裝置和出氣氣流分布裝置均由設(shè)置在所述脫硝反應(yīng)器中下部的篩板及連接篩板的管道組成，管道另一端連接法蘭。

由上，進(jìn)氣氣流分布裝置的篩板可使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃均勻的進(jìn)入脫硝反應(yīng)器與催化劑進(jìn)行氣固接觸，出氣氣流分布裝置的篩板可過(guò)濾反應(yīng)后混合氣體中的催化劑粉塵。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣管、出氣管分別通過(guò)法蘭連接所述進(jìn)氣氣流分布裝置、出氣氣流分布裝置。

由上，由于燒結(jié)煙氣中含有一定濃度的SO₂和H₂0，SO₂在催化劑的作用下易轉(zhuǎn)化為SO₃，脫硝反應(yīng)后的混合氣體中的氨與SO₃及水蒸汽生成硫酸氫氨，硫酸氫氨易與反應(yīng)后混合氣體中的催化劑粉塵粘連，造成出氣管腐蝕和篩板堵塞，進(jìn)氣管和出氣管可拆卸的連接進(jìn)氣氣流分布裝置、出氣氣流分布裝置，方便進(jìn)氣管和出氣管更換及清理篩板。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述進(jìn)氣氣流分布裝置還包括環(huán)形風(fēng)道、活接頭，所述環(huán)形風(fēng)道為兩端設(shè)有通孔的柱狀體；所述脫硝反應(yīng)器穿過(guò)所述環(huán)形風(fēng)道的通孔，環(huán)形風(fēng)道外壁連接活接頭。

由上，使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃均勻的進(jìn)入脫硝反應(yīng)器與催化劑進(jìn)行氣固接觸。

進(jìn)一步地，所述脫硝反應(yīng)器位于進(jìn)氣氣流分布裝置處的管段設(shè)有環(huán)形通孔，通孔內(nèi)壁連接環(huán)形遮擋板。

由上，防止催化劑進(jìn)入進(jìn)氣氣流分布裝置。

進(jìn)一步地，所述出氣氣流分布裝置還包括環(huán)形煙道、支撐格柵、錐斗外殼和活接頭，所述環(huán)形煙道為底部設(shè)有通孔的杯狀體，所述脫硝反應(yīng)器穿過(guò)通孔，環(huán)形煙道外側(cè)上部連接活接頭，環(huán)形煙道上端與錐斗外殼的上端連接；所述支撐格柵一側(cè)連接在所述脫硝反應(yīng)器外壁上，所述支撐格柵另一側(cè)與所述環(huán)形煙道內(nèi)壁連接；錐斗外殼底部與所述脫硝反應(yīng)器外壁連接；脫硝反應(yīng)器位于出氣氣流分布裝置處的管段設(shè)有環(huán)形通孔。

由上，出氣氣流分布裝置不易被反應(yīng)后混合氣體中的催化劑粉塵堵塞，進(jìn)氣氣流分布裝置和出氣氣流分布裝置錯(cuò)層分布，使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃在脫硝反應(yīng)器中與催化劑的接觸面積增大，接觸時(shí)間變長(zhǎng)。且使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃進(jìn)入脫硝反應(yīng)器與催化劑進(jìn)行氣固接觸過(guò)程中冷卻催化劑，使卸料裝置排出冷卻后催化劑，減少高溫催化劑對(duì)卸料裝置的損壞。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣管、出氣管分別通過(guò)活接頭連接所述進(jìn)氣氣流分布裝置、出氣氣流分布裝置。

由上，方便進(jìn)氣管和出氣管更換。

作為優(yōu)化，所述進(jìn)氣管、料斗、脫硝反應(yīng)器和出氣管均由316S不銹鋼板制作而成。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下積極效果：

1)燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃通過(guò)進(jìn)氣管進(jìn)入脫硝反應(yīng)器，熱燒結(jié)礦從脫硝反應(yīng)器頂部的料斗連續(xù)輸入，從卸料裝置底部連續(xù)輸出，形成移動(dòng)床，解決了催化劑活性下降問(wèn)題；燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃在脫硝反應(yīng)器內(nèi)與定向移動(dòng)的燒結(jié)礦之間以錯(cuò)流的方式進(jìn)行氣固接觸，煙氣中NO_X的與NH₃反應(yīng)，生成的N₂和水蒸氣隨著脫硝煙氣由出氣管排出。

2)本發(fā)明采用來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉的燒結(jié)礦作為NH₃-SCR脫硝催化劑，脫硝后的燒結(jié)礦可作為高爐煉鐵的原料，實(shí)現(xiàn)催化劑零成本；充分利用燒結(jié)礦顯熱加熱燒結(jié)煙氣，節(jié)省了SCR脫硝過(guò)程中加熱煙氣所需的外用熱源和大型設(shè)備，降低了設(shè)備投資和系統(tǒng)運(yùn)行成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的移動(dòng)床熱燒結(jié)礦脫硝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖一。

圖2為本發(fā)明的移動(dòng)床熱燒結(jié)礦脫硝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖二。

圖3為本發(fā)明的移動(dòng)床熱燒結(jié)礦脫硝裝置的出氣氣流分布裝置的A-A方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

實(shí)施例1，如圖1所示，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種移動(dòng)床熱燒結(jié)礦脫硝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。包括進(jìn)氣管100、料斗200、加熱爐300、脫硝反應(yīng)器500、熱電偶溫度計(jì)600、出氣管700、進(jìn)氣氣流分布裝置810、出氣氣流分布裝置820、固定法蘭900、卸料裝置1000和底座1100組成；

優(yōu)選地，所述脫硝反應(yīng)器500為邊長(zhǎng)為50mm、高為550mm的方形管501，頂邊長(zhǎng)為50mm、底邊長(zhǎng)為25mm、高為50mm的方形漸縮管502和邊長(zhǎng)為25mm、高為200mm的方形管503上下拼接而成。脫硝反應(yīng)器500的頂部連接正四棱臺(tái)狀的料斗200，底部安裝通過(guò)法蘭連接卸料裝置1000，脫硝反應(yīng)器500中下部，距離脫硝反應(yīng)器500頂端500mm處左右分別連接進(jìn)氣氣流分布裝置810和出氣氣流分布裝置820，所述進(jìn)氣氣流分布裝置810和出氣氣流分布裝置820均由設(shè)置在所述脫硝反應(yīng)器中下部的篩板803及連接篩板803的漸縮管804組成，漸縮管804另一端連接法蘭805，篩板803上設(shè)有圓形通孔；進(jìn)氣管100和出氣管700分別通過(guò)法蘭805連接漸縮管804的法蘭。這樣進(jìn)氣氣流分布裝置810的篩板803可使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃均勻的進(jìn)入脫硝反應(yīng)器500與催化劑進(jìn)行氣固接觸，出氣氣流分布裝置820的篩板803可過(guò)濾反應(yīng)后混合氣體中的催化劑粉塵。采用法蘭連接，方便進(jìn)氣管100和出氣管700更換及清理篩板803。所述脫硝反應(yīng)器500連接卸料裝置1000，使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃在脫硝反應(yīng)器500內(nèi)與定向移動(dòng)的燒結(jié)礦之間以錯(cuò)流的方式進(jìn)行氣固接觸，不斷更新燒結(jié)礦催化劑，解決了燒結(jié)煙氣中含有一定濃度的SO₂在脫硝過(guò)程中導(dǎo)致催化劑失活，脫硝效率隨反應(yīng)時(shí)間下降的問(wèn)題。

優(yōu)選地加熱爐300為設(shè)置在底座上的中空箱體，箱體內(nèi)側(cè)由外向內(nèi)依次設(shè)有保溫層301和加熱層302，用于加熱脫硝催化劑和反應(yīng)氣體，箱體上下左右箱面均設(shè)有通孔,脫硝反應(yīng)器500下部穿過(guò)所述加熱爐300的下箱面的通孔，脫硝反應(yīng)器500與通孔接觸處的外管壁焊接固定法蘭900，用于固定脫硝反應(yīng)器500。脫硝反應(yīng)器500的進(jìn)氣管100和出氣管700，分別穿過(guò)加熱爐300左右箱面的通孔。

優(yōu)選地，所述進(jìn)氣管100、料斗200、脫硝反應(yīng)器500和出氣管700均由厚度為1mm的316S不銹鋼板制作而成。熱電偶溫度計(jì)600安裝在脫硝反應(yīng)器500上。

實(shí)施例2，如圖2所示，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種移動(dòng)床熱燒結(jié)礦脫硝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

包括料斗100、加熱爐300、脫硝反應(yīng)器500、固定法蘭900、卸料裝置1000和底座1100組成；

進(jìn)一步地，加熱爐300為設(shè)置在底座1100上的中空箱體，箱體內(nèi)側(cè)由外向內(nèi)依次設(shè)有保溫層301和加熱層302，用于加熱脫硝催化劑和反應(yīng)氣體，箱體上下左右箱面均設(shè)有通孔；

進(jìn)一步地，脫硝反應(yīng)器500還包括進(jìn)氣氣流分布裝置810、出氣氣流分布裝置820、進(jìn)氣管100、出氣管700和反應(yīng)管，反應(yīng)管由與漸縮管段502上端連接的預(yù)存反應(yīng)管段501、和與漸縮管段502下端連接的排料管段503組成；進(jìn)氣氣流分布裝置810設(shè)置在脫硝反應(yīng)器500漸縮管段502，進(jìn)氣氣流分布裝置810還包括環(huán)形風(fēng)道811、活接頭812，環(huán)形風(fēng)道為兩端設(shè)有通孔的柱狀體；脫硝反應(yīng)器500穿過(guò)所述環(huán)形風(fēng)道811的通孔并與脫硝反應(yīng)器500連接，環(huán)形風(fēng)道811外壁連接活接頭812。脫硝反應(yīng)器500上位于進(jìn)氣氣流分布裝置810處的管段設(shè)有環(huán)形通孔，通孔內(nèi)壁連接環(huán)形遮擋板813。這樣使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃均勻的進(jìn)入脫硝反應(yīng)器500與催化劑進(jìn)行氣固接觸，并防止催化劑進(jìn)入進(jìn)氣氣流分布裝置810。

如圖3所示，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種移動(dòng)床熱燒結(jié)礦脫硝裝置的出氣氣流分布裝置的府視結(jié)構(gòu)示意圖。

出氣氣流分布裝置820設(shè)置在脫硝反應(yīng)器500預(yù)存反應(yīng)管段501中下部，出氣氣流分布裝置820還包括環(huán)形煙道821、支撐格柵822、錐斗外殼823和活接頭824，環(huán)形煙道821為底部設(shè)有通孔的杯狀柱體，所述脫硝反應(yīng)器500穿過(guò)通孔，環(huán)形煙道821外側(cè)上部連接活接頭824，環(huán)形煙道821上端與錐斗外殼823的上端連接；支撐格柵822一側(cè)連接在所述脫硝反應(yīng)器500外壁上，支撐格柵822另一側(cè)與所述環(huán)形煙道821內(nèi)壁連接；錐斗外殼823底部連接在所述脫硝反應(yīng)器500外壁上；位于脫硝反應(yīng)器500與錐斗外殼823底部的連接處及與支撐格柵822的連接處之間的所述脫硝反應(yīng)器500外壁上設(shè)有環(huán)形通孔。這樣使出氣氣流分布裝置820不易被反應(yīng)后混合氣體中的催化劑粉塵堵塞，進(jìn)氣氣流分布裝置810和出氣氣流分布裝置820錯(cuò)層分布，使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃在脫硝反應(yīng)器500中與催化劑的接觸面積增大，接觸時(shí)間變長(zhǎng)。且使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃進(jìn)入脫硝反應(yīng)器500與催化劑進(jìn)行氣固接觸過(guò)程中冷卻催化劑，使卸料裝置1000排出冷卻后催化劑，減少高溫催化劑對(duì)卸料裝置1000的損壞。進(jìn)氣管100穿過(guò)加熱爐300的左箱面的通孔通過(guò)活接頭812與進(jìn)氣氣流分布裝置810連接；出氣管700穿過(guò)加熱爐300的右箱面的通孔通過(guò)活接頭824與出氣氣流分布裝置820連接，方便進(jìn)氣管100和出氣管700更換。

進(jìn)一步地，脫硝反應(yīng)器500下部穿過(guò)加熱爐300的下箱面的通孔，脫硝反應(yīng)器500與通孔接觸處的外管壁焊接固定法蘭900，用于固定脫硝反應(yīng)器500，脫硝反應(yīng)器500的底端通過(guò)法蘭連接卸料裝置1000，用于連續(xù)排出脫硝催化劑；脫硝反應(yīng)器500的頂端穿過(guò)所述加熱爐300的上箱面的通孔，并連接正四棱臺(tái)狀的料斗200，用于裝填脫硝催化劑。

優(yōu)選地，進(jìn)氣管100、料斗200、脫硝反應(yīng)器500和出氣管700均由316S不銹鋼板制作而成。熱電偶溫度計(jì)600安裝在脫硝反應(yīng)器500上。

實(shí)施例3，基于鐵基氧化物的燒結(jié)礦催化劑在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種移動(dòng)床熱燒結(jié)礦脫硝裝置及小型SCR脫硝反應(yīng)裝置中進(jìn)行SCR脫硝反應(yīng)的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：

取粒徑為0.2～1.0mm燒結(jié)礦催化劑分別送入小型SCR脫硝反應(yīng)裝置中及實(shí)施例1中的移動(dòng)床熱燒結(jié)礦脫硝裝置中，在空速比為3000h^-1，NH3/NO摩爾比為0.5，O₂濃度為15％，NO濃度為400mg/Nm³，SO₂濃度為50/ppm，濕度為6.9％，CO₂濃度為5％的混合氣體中，加熱至300～450℃保溫31分鐘進(jìn)行選擇性催化還原反應(yīng)，考察在該條件下，催化劑的穩(wěn)定性如何。評(píng)價(jià)結(jié)果如表1。熱燒結(jié)礦從脫硝反應(yīng)器500頂部的料斗200連續(xù)裝入，從卸料裝置1000底部連續(xù)排出，形成移動(dòng)床，解決了燒結(jié)煙氣中含有一定濃度的SO₂在脫硝過(guò)程中導(dǎo)致催化劑失活，脫硝效率隨反應(yīng)時(shí)間下降的問(wèn)題。

表1

由于采用上述技術(shù)方案，本具體實(shí)施方式具有如下積極效果：

1)燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃通過(guò)進(jìn)氣管100進(jìn)入脫硝反應(yīng)器500，熱燒結(jié)礦從脫硝反應(yīng)器500頂部的料斗200連續(xù)輸入，從卸料裝置1000底部連續(xù)輸出，形成移動(dòng)床，解決了催化劑活性下降問(wèn)題；燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃在脫硝反應(yīng)器500內(nèi)與定向移動(dòng)的燒結(jié)礦之間以錯(cuò)流的方式進(jìn)行氣固接觸，煙氣中NO_X的與NH₃反應(yīng)，生成的N₂和水蒸氣隨著脫硝煙氣由出氣管700排出。

2)本發(fā)明采用來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉的燒結(jié)礦作為NH₃-SCR脫硝催化劑，脫硝后的燒結(jié)礦可作為高爐煉鐵的原料，實(shí)現(xiàn)催化劑零成本；充分利用燒結(jié)礦顯熱加熱燒結(jié)煙氣，節(jié)省了SCR脫硝過(guò)程中加熱煙氣所需的外用熱源和大型設(shè)備，降低了設(shè)備投資和系統(tǒng)運(yùn)行成本。

以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。