一種旋切式scr脫硝方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煙氣脫硝，尤其涉及一種旋切式SCR脫硝方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，但由于工業(yè)污染而導(dǎo)致的環(huán)境問題也越來越嚴(yán)重。N0X是大氣污染物的主要來源，其大量排放會給環(huán)境造成巨大的危害。為了社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展以及維持良好的生態(tài)環(huán)境，必須加大對大氣污染物N0X的排放控制和治理力度。國際上廣泛使用的選擇催化還原法(SCR)是一種從尾氣上治理N0X排放的有效方法。
[0003]目前采用的SCR方法是利用NH3作為還原劑在催化劑的作用下將NOx還原為無害的隊，從而脫除煙氣中的N0X。催化劑的合理選取是該技術(shù)提高脫硝效率的關(guān)鍵，催化劑結(jié)構(gòu)一般有蜂窩式、平板式和波紋板式三種。其中，平板式或波紋板式催化劑比蜂窩式催化劑具有更好的防積塵和堵塞能力，但氣固接觸比表面積小，催化反應(yīng)能力差。目前國內(nèi)使用的煙氣脫硝凈化設(shè)備，不僅存在整個塔裝置的占地面積大且耗電量居高不下的問題，而且煙氣的凈化不夠充分。
[0004]研究表明，國內(nèi)外的脫硝設(shè)備，由于受氣固接觸面積的影響，塔體內(nèi)煙氣的流場分布不均，煙氣與還原劑、催化劑接觸的時間有限，其催化還原反應(yīng)效率低，并且廣泛存在NH3的逃逸、催化劑堵塞、催化劑失效等問題。不僅影響脫硝效率的提高，而且造成脫硝成本增高，出現(xiàn)二次污染等問題。研發(fā)高效的SCR方法及裝置十分緊迫與必要。
[0005]通過對現(xiàn)有SCR系統(tǒng)研究可知，影響脫硝效率的因素包括反應(yīng)溫度、停留時間、還原劑與煙氣的混合均勻度、還原劑與N0X的化學(xué)當(dāng)量比、催化劑性能等。根據(jù)SCR催化劑的反應(yīng)動力學(xué)原理，在反應(yīng)溫度與催化劑性能一定的情況下，氨和混合程度對SCR工藝的脫硝效率具有極大的影響。在傳統(tǒng)的脫硝設(shè)備中，為了增加氨和合時間，采用了增大裝置的橫截面積，減少煙氣流速，增加塔體高度或長度的方法。增大裝置的橫截面積不僅導(dǎo)致塔內(nèi)流場呈現(xiàn)出層流態(tài)，減少了混合器的紊流度，降低了脫硝效率，而且增加了煙氣中顆粒物的沉積，使催化劑表面大量積灰，影響催化劑的活性，增大了氨的逃逸；增加塔體高度或長度又大大增加催化劑用量，增加建設(shè)成本與運行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種旋切式SCR脫硝方法及其裝置。既可實現(xiàn)煙氣高效脫硝，又解決了現(xiàn)有技術(shù)中常出現(xiàn)的易積灰、催化劑失效和氨逃逸的問題。
[0007]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]—種旋切式SCR脫硝裝置，包括脫硝塔本體和沿脫硝塔本體的內(nèi)圓周面設(shè)置的板式催化劑層9 ;板式催化劑層9構(gòu)成煙氣通道；在脫硝塔本體的下部側(cè)壁沿脫硝塔本體內(nèi)圓周切向方向設(shè)置煙氣通入管道11 ;沿?zé)煔馔ㄈ牍艿?1的內(nèi)圓周面以及板式催化劑層9的內(nèi)圓周面分別布置有多個旋流霧化噴嘴8 ;
[0009]煙氣先在煙氣通入管道11內(nèi)與旋流霧化噴嘴8噴射的氨氣初步混合，再沿脫硝塔本體內(nèi)圓周切向方向噴入煙氣通道內(nèi)，與煙氣通道內(nèi)的旋流霧化噴嘴8噴射的氨氣相遇，由于煙氣通道內(nèi)的氨氣沿切圓方向旋流噴出，使其與氨氣相互卷吸混合，并沿著由煙氣通道的內(nèi)圓周方向以切圓的方式螺旋上升；
[0010]各旋流霧化噴嘴8通過管路連接設(shè)置在脫硫塔外的氨供給系統(tǒng)。
[0011]所述沿板式催化劑層9的圓周面，自下而上間隔分布有多個吹灰器7，吹灰器7用于吹落附著在板式催化劑層9表面的積灰。
[0012]所述煙氣通入管道11和煙氣通道的截面為圓形。
[0013]所述氨供給系統(tǒng)包括依次管路連接的液氨儲罐6、用于對液氨進(jìn)行蒸發(fā)的液氨蒸發(fā)器5、用于對氨氣進(jìn)行緩沖的氨氣緩沖槽4、用于對氨和空氣進(jìn)行混合的氨/空氣混合器3和用于對氨氣進(jìn)行稀釋的稀釋風(fēng)機(jī)2 ;
[0014]所述氨/空氣混合器3通過一帶有電磁閥12的管路連接旋流霧化噴嘴8 ;所述脫硝塔本體的外部還設(shè)有一個氨逃逸反饋控制系統(tǒng)1，所述脫硝塔本體頂部的煙氣出口設(shè)置有用于檢測氨濃度的探頭13 ;氨逃逸反饋控制系統(tǒng)1根據(jù)探頭13檢測到的氨的濃度數(shù)據(jù)，控制氨供給系統(tǒng)以及電磁閥12的開度，用于實時控制旋流霧化噴嘴8對氨的噴入量，使噴入煙氣通道內(nèi)的氨量與NOJ^度相匹配。
[0015]所述脫硝塔本體底部設(shè)有積灰箱10，積灰箱10的底部設(shè)有排灰閥。
[0016]一種旋切式SCR脫硝方法如下:
[0017]煙氣先在煙氣通入管道11內(nèi)與旋流霧化噴嘴8噴射的氨氣初步混合，再沿脫硝塔本體內(nèi)圓周切向方向噴入煙氣通道內(nèi)，與煙氣通道內(nèi)的旋流霧化噴嘴8噴射的氨氣相遇，由于煙氣通道內(nèi)的氨氣沿切圓方向旋流噴出，使其與氨氣相互卷吸混合，并沿著由煙氣通道的內(nèi)圓周方向以切圓的方式螺旋上升，上升過程中反復(fù)切向沖刷板式催化劑層9，并發(fā)生催化還原反應(yīng)，增大了煙氣、氨氣與板式催化劑層9的比表面積，最后由脫硝塔本體頂部出口排出，實現(xiàn)了煙氣脫硝。
[0018]當(dāng)探頭13檢測到煙氣中氨的濃度大于預(yù)設(shè)值時，氨逃逸反饋控制系統(tǒng)1根據(jù)該探頭13反饋的氨濃度數(shù)據(jù)，控制氨供給系統(tǒng)以及電磁閥12的開度，用于實時控制旋流霧化噴嘴8對氨的噴入量，使噴入煙氣通道內(nèi)的氨量與NOJ^度與預(yù)設(shè)值相匹配。
[0019]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果:
[0020]1、煙氣與MV混合效果好、流場均勻、脫硝效率高。采用從塔側(cè)壁切向方向開口的方式，與噴入的氨混合均勻，二者相互卷吸，使得煙氣與還原劑均勻混合，形成一種旋流霧化態(tài)。這種旋流霧化態(tài)，與其傳統(tǒng)的流態(tài)相比，一方面可以增加混合氣在圓周方向的速率，保證煙氣在煙氣通道內(nèi)有足夠的行程，使煙氣充分脫硝。另一方面，煙氣螺旋上升而非直線上升，增加了煙氣在煙氣通道內(nèi)的行程和停留時間，使流場更加均勻，充滿度好，使煙氣的催化還原反應(yīng)更充分，接觸時間更長，增大了反應(yīng)物接觸比表面積，本發(fā)明有效地利用了脫硝塔的空間，進(jìn)一步提尚了脫硝效率。
[0021]2、拓寬了氨氣與煙氣混合的時間與空間。在脫硝塔本體的下部側(cè)壁沿脫硝塔本體內(nèi)圓周切向方向增設(shè)了煙氣通入管道，并在其內(nèi)圓周面設(shè)置旋流霧化噴嘴，起到預(yù)噴氨的作用，充分利用噴氨空間與時間，進(jìn)一步確保氨與煙氣的混合均勻。
[0022]3、避免了催化劑積灰，提高了催化劑使用效率。在旋流的催化場布置板式催化劑層，混合氣(煙氣與氨)在板式催化劑層表面高速旋流作用下，離心分離出的灰塵沿由板式催化劑層構(gòu)成的煙氣通道的壁面，滾落到位于底部的積灰箱中。另外，為進(jìn)一步提高除塵效果，并在板式催化劑層間設(shè)置了吹灰器，定期吹掉旋流離心分離出并附著在板式催化劑層表面的積灰。有效解決了煙氣流速、積灰、接觸比表面積之間的矛盾，混合氣在板式催化劑層表面反復(fù)高速旋流作用下，既減少了積灰與堵塞，緩解了催化劑失效，又使催化劑使用效率達(dá)到較高水平。
[0023]4、降低了氨的逃逸率。一方面由于氨氣沿切圓方向旋流噴出，使煙氣與氨氣相互卷吸混合，并沿著由煙氣通道的內(nèi)圓周方向以切圓的方式螺旋上升，減少脫硝塔出口煙氣中順3的體積分?jǐn)?shù)，有效地實現(xiàn)了煙氣的高效脫硝，降低了 NH3的逃逸率。另一方面，為進(jìn)一步優(yōu)化NH3的逃逸率，增加了氨逃逸反饋控制系統(tǒng)，并在脫硝塔本體頂部的煙氣出口設(shè)置了用于檢測氨濃度的探頭；氨反饋控制系統(tǒng)根據(jù)探頭檢測到的氨的濃度數(shù)據(jù)，控制氨供給系統(tǒng)以及電磁閥的開度，用于實時控制旋流霧化噴嘴對氨的噴入量，使噴入煙氣通道內(nèi)的氨量與NOJ^度相匹配。解決了傳統(tǒng)SCR裝置中噴氨實時跟蹤動態(tài)控制問題，既保證脫硝效率，進(jìn)一步降低了氨的逃逸率。
[0024]5、本發(fā)明在保證高效脫硝的前提下，催化劑用量少，技術(shù)手段簡便易行。與現(xiàn)有技術(shù)相比不僅脫硝塔結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉，而且脫硝效率高，能耗低，使脫硝成本大幅降低，顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為圖1中在脫硝塔本體的下部側(cè)壁，沿脫硝塔本體內(nèi)圓周切向方向設(shè)置的煙氣通入管道結(jié)構(gòu)示