专利名称：一种烟气脱硝设备的制作方法
技术领域：
一种烟气脱硝设备技术领域[0001 ] 本实用新型涉及一种烟气脱硝设备。
背景技术[0002]烟气是热电厂的主要排放物之一，通过可燃物在燃烧器(即锅炉)中燃烧产生。 由于烟气中通常含有大量的氮氧化物NO1^BNO,这些氮氧化物如果直接排放到大气中， 会导致腐蚀性很强的酸雨，因此烟气在排放之前必须经过脱氮(即脱硝)处理。[0003]目前运用比较成熟的烟气脱硝技术之一为选择性催化还原6CR)工艺，SCR 脱硝工艺的化学反应原理为在催化剂存在的条件下，在烟气中喷入脱硝剂(尿素或者 氨)，在特定的温度范围内与烟气中的NOx进行选择性还原反应生成氮气(N2)和水蒸气 (H2O)。由于SCR脱硝的温度为280-420°C，而烟气的温度通常为800°C甚至1000°C以 上，为了实现烟气的降温，目前通常的做法是在催化剂床层前增设一个省煤器(即换热 器)，省煤器由多个互相串联连接的换热管形成。为了保证换热后的烟气能够满足SCR 反应的要求，换热管的数目非常庞大，从而省煤器的体积非常庞大。对于包括两个垂直 段和一个水平段的π型烟道，省煤器通常设置在包墙过热器的集箱所在的垂直段内，即 包墙过热器的集箱到所述省煤器的顶部的距离小于所述包墙过热器的集箱到水平段与垂 直段相邻的位置的距离，从而限制了催化剂床层的厚度。此外，由于烟气中存在大量的 灰尘，这些灰尘在经过烟道时会沉积在催化剂床层上，从而使脱硝的效率降低。实用新型内容[0004]本实用新型的目的是为了克服现有烟气脱硝设备存在的脱硝效率低的缺点，提 供一种脱硝效率高的烟气脱硝设备。[0005]本实用新型提供了一种烟气脱硝设备，该设备包括由包墙过热器围成的烟道， 沿烟气的流动方向，烟道内依次设置有脱硝剂供给装置、省煤器和催化剂床层，其中， 所述烟道包括第一垂直段、第二垂直段和水平段，所述水平段的两端分别与第一垂直段 和第二垂直段的上部连通，省煤器和催化剂床层位于第二垂直段内，包墙过热器的集箱 位于第二垂直段的底部，第二垂直段和水平段之间设置有挡板所述包墙过热器的集箱到 所述省煤器的顶部的距离为所述包墙过热器的集箱到挡板顶部的距离的85-100% ；该设 备还包括声波吹灰器，所述声波吹灰器位于所述催化剂床层与所述省煤器之间，用于对 所述催化剂床层进行吹扫。[0006]本实用新型通过使包墙过热器的集箱到所述省煤器的顶部的距离为所述包墙过 热器的集箱到挡板顶部的距离的85-100%，在保证省煤器侧面不被烟气直接冲刷的情况 下，能够使省煤器下方的烟道的空间尽可能大，能够降低对催化剂床层的厚度的限制， 另一方面，通过在催化剂床层与省煤器之间设置声波吹灰器，使催化剂床层上沉积的灰 尘能够穿过催化剂床层的孔隙而被烟气带走，从而提高了脱硝的效率。
[0007]图1为本实用新型提供的烟气脱硝设备的结构示意图；[0008]图2为本实用新型的一种实施方式中的烟气脱硝设备中省煤器的结构示意图；[0009]图3为本实用新型的一种实施方式中的烟气脱硝设备中省煤器的换热片的结构 示意图；[0010]图4为本实用新型的另一种实施方式中的烟气脱硝设备中省煤器的换热片的结 构示意图。
具体实施方式
[0011]
以下结合附图对本实用新型进行详细的说明。[0012]如图1所示，本实用新型提供的烟气脱硝设备包括由包墙过热器9围成的烟道 1，沿烟气的流动方向，烟道1内依次设置有脱硝剂供给装置2、省煤器3和催化剂床层 4，其中，所述烟道1包括第一垂直段5、第二垂直段6和水平段7，所述水平段7的两端 分别与第一垂直段5和第二垂直段6的上部连通，省煤器3和催化剂床层4位于第二垂直 段6内，包墙过热器9的集箱10位于第二垂直段6的底部，第二垂直段6和水平段7之 间设置有挡板8，所述包墙过热器9的集箱10到所述省煤器3的顶部的距离为所述包墙过 热器9的集箱10到挡板8顶部的距离的85-100%;该设备还包括声波吹灰器13，所述声 波吹灰器13位于所述催化剂床层4与所述省煤器3之间，用于对所述催化剂床层4进行 吹扫。[0013]根据本实用新型提供的烟气脱硝设备，第二垂直段6和水平段7之间设置的挡板 8的下端优选与所述水平段7的底部紧密接触。所述挡板8可以由不锈钢、铜或者各种合 金制成。[0014]本实用新型中，所述声波吹灰器13的种类没有特别的限制，只要能够对催化剂 床层4进行吹扫且不损坏催化剂床层4即可，例如，所述声波吹灰器13可以包括辐射喇 叭，所述辐射喇叭的开口方向与烟气流动方向的角度α可以为80-90°，所述声波吹灰 器13与催化剂床层4之间的距离可以在很大范围内改变，优选情况下，所述辐射喇叭的 下沿至所述催化剂床层4的上表面的距离可以为5-50厘米。在本实用新型中，所述烟气 脱硝设备还包括压缩气体提供装置，该压缩气体提供装置用于为声波吹灰器7提供压缩 气体。[0015]在一种优选实施方式中，所述包墙过热器的集箱10到所述省煤器3的顶部的距 离为所述包墙过热器的集箱10到挡板8顶部的距离的100%，即省煤器3的顶部与挡板8 的顶部持平，这样能够使省煤器3下的体积最大化，以便于使用。[0016]所述省煤器3可以为各种能够用于换热的换热器，为了在保证换热效率的情况 下进一步缩小省煤器3的体积，优选情况下，所述省煤器3包括换热管11和多个换热片 12，所述换热管11穿过所述换热片12，并且换热管11的外壁与换热片12紧密接触。[0017]所述换热片的结构可以根据换热的需要和换热管的尺寸改变，例如，如图3所 示，所述换热片12上形成有与所述换热管11的尺寸匹配的空间。[0018]如图4所示，在另一种实施方式中，每个换热片12包括多个板体，该板体具有 凹槽且相邻的两个板体中的凹槽彼此相对，形成与换热管11的形状相适应的空间，所述换热管U穿过该空间与换热片12紧密接触。[0019]如图2所示，在一种优选实施方式中，所述多个换热片12平行排列，所述换热 管11多次往返地依次穿过多个平行排列的换热片12，形成平行的多行和多列的换热管阵 列。[0020]在另一种优选实施方式中，所述多个换热片12平行排列，所述换热管11为多 个，多个换热管11依次穿过多个平行排列的换热片12，形成平行的多行和多列的换热管 阵列。[0021]在本实用新型中，所述省煤器3中换热片12的数量可以在很大范围内改变，可 以根据换热的需要以及尺寸的需要进行调整，优选情况下，多个平行排列的换热片12的 总厚度可以为单行或单列的换热管11长度的10-20%，更优选的情况下，多个平行排列 的换热片12中相邻的两个换热片12的距离可以为1-5厘米，多个平行排列的换热片12 中每个换热片12的厚度可以为0.5-5厘米。[0022]在本实用新型中，所述换热片12的大小可以在很大范围内改变，可以根据换热 的需要即尺寸的需要进行调整，优选情况下，穿过每个所述换热片12的换热管11的总截 面积可以占该换热片12单面面积的10-50%。所述换热管11的尺寸没有特别的限定，可 以选用各种常规的换热管尺寸，例如，所述换热管11的截面积可以为10-100平方厘米。[0023]此外，在所述省煤器3中，所述换热管11排列的密度可以在很大范围内改变， 优选情况下，平行的多行或多列的换热管11中相邻的两行或两列换热管11的距离可以为 5-25厘米。[0024]在本实用新型的一种优选实施方式中，所述换热管11与多个换热片12形成一体结构。[0025]本实用新型中，脱硝剂供给装置2的位置可以在很大范围内选择，只要能够对 烟气提供脱硝剂以实现烟气的选择性催化还原脱硝并沿烟气流向位于省煤器3之前即 可。优选情况下，脱硝剂供给装置2到第一垂直段5的底部的距离A和脱硝剂供给装置 2和第一垂直段5的顶部到底部的距离B之间满足A B = 20-28 30，更优选A B =23-28 30。[0026]根据本实用新型，所述脱硝剂供给装置2可以是各种能够用于提供脱硝剂的装 置，优选情况下，所述脱硝剂供给装置2为管道，该管道穿过烟道1的壁，伸入烟道1 中，伸入烟道1中的管道上形成有开口。优选情况下，所述管道可以为多个，每根伸入 烟道1中的管道上的开口可以为多个。[0027]在一种优选的实施方式中，所述多个管道沿烟道1的轴向排列，更优选的情况 下，每根伸入烟道1中的管道上的多个开口沿所述管道的轴向分布。为了使脱硝剂与烟 气更好的接触，所述开口的方向优选与烟道1中烟气流动的方向相反。[0028]本实用新型中，所述开口的方向与烟道1中烟气流动的方向相反并非绝对相 反，包括所述开口的方向朝下、朝向水平或者向下倾斜1-15°的情况。[0029]根据本实用新型的一种实施方式，所述烟道的横截面积与所述脱硝剂供给装置 的管道的开口的总面积之比为5000-50000 1，优选为20000-30000 1。[0030]所述脱硝剂供给装置2中，所述管道的另一端与脱硝剂源连通。所述脱硝剂源 可以是脱硝剂储罐，所述脱硝剂可以是各种能够与NOx反应从而降低烟气中NOx含量的试剂，例如可以是氨。所述脱硝剂优选以其水溶液的形式使用，所述溶液的浓度已为本 领域技术人员所公知，可以为脱硝剂所能达到的各种浓度。为了降低脱硝剂的用量，优 选所述脱硝剂以其饱和溶液的形式使用。[0031]所述催化剂可以是各种能够催化脱硝剂与氮氧化物NOx反应，使氮氧化物NOx 转化为氮气的催化剂，优选为金属氧化物催化剂。所述金属氧化物如V205、Fe2O3^ CuO> Cr2O3> Co304、NiO> CeO2> La2O3> Pr6O11 > Nd2O3> Gd2O3> Yb2O3 中的一种或多种，优选％05。进一步优选所述催化剂是分散在TiO2上、以％05为主要活性组分、 WO3或MoO3为助催化剂的钒钛体系，即\^205-W03/Ti02或\^205-Mo03/Ti02。所述催化 剂床层4为将上述％05-W03/Ti02或％05-Mo03/Ti02催化剂固定在不锈钢板表面或制成 蜂窝陶瓷状，形成不锈钢波纹板式和蜂窝陶瓷的结构形式。上述催化剂可以商购得到， 例如可以购自日本触媒化成、日立公司、德国雅佶隆公司以及美国的Cormetech公司。所 述催化剂以催化剂床层4的形式存在，所述催化剂床层4的厚度可以在很大范围内改变， 优选为1.5-2米。[0032]本实用新型中，所述烟道1由包墙过热器9围成，包墙过热器9中可以通入热交 换介质，从而能够充分利用烟气中的热。优选情况下，所述包墙过热器9例如可以是碳 钢管、不锈钢管、铜管、钛管或者各种金属合金管等。[0033]本实用新型所提供的烟气脱硝设备的使用方法包括，通过脱硝剂供给装置2将 脱硝剂送入烟道1中，与烟道1中的烟气混合，之后与省煤器3中的换热介质进行换热至 适合烟气选择性催化还原的温度后，与催化剂床层4接触，从而进行烟气选择性催化还 原。并在脱硝过程中，使用声波吹灰器13对催化剂床层4进行吹扫，以除去催化剂床层 4表面的积灰。[0034]所述烟气选择性催化还原脱硝的条件包括，所述氮的氧化物还原为氮气的条件 包括温度可以为观0-4201，优选为300-400°C，烟气的流速可以为4_12米/秒，优选为 5-8米/秒，以氮元素计，脱硝剂中氮与烟气中NOx的氮(以NO计)的摩尔比(简称氨 氮摩尔比)可以为0.5-1.1 1，优选为0.7-1 1。[0035]本实用新型通过使包墙过热器9的集箱10到所述省煤器3的顶部的距离为所述 包墙过热器9的集箱10到挡板8顶部的距离的85-100%，在保证省煤器3侧面不被烟气 直接冲刷的情况下，能够使省煤器3下方的空间尽可能大，能够降低对催化剂床层4的厚 度的限制，另一方面，通过在催化剂床层4与省煤器3之间设置声波吹灰器，使催化剂床 层4上沉积的灰尘能够穿过催化剂床层4的孔隙而被烟气带走，从而提高了脱硝的效率。
权利要求1.一种烟气脱硝设备，该设备包括由包墙过热器(9)围成的烟道(1)，沿烟气的流动 方向，烟道(1)内依次设置有脱硝剂供给装置O)、省煤器C3)和催化剂床层G)，其特 征在于，所述烟道(1)包括第一垂直段(5)、第二垂直段(6)和水平段(7)，所述水平段 (7)的两端分别与第一垂直段( 和第二垂直段(6)的上部连通，省煤器( 和催化剂床 层(4)位于第二垂直段(6)内，包墙过热器(9)的集箱(10)位于第二垂直段(6)的底部， 第二垂直段(6)和水平段(7)之间设置有挡板(8)，所述包墙过热器(9)的集箱(10)到 所述省煤器(3)的顶部的距离为所述包墙过热器(9)的集箱(10)到挡板(8)顶部的距离 的85-100%;该设备还包括声波吹灰器(13)，所述声波吹灰器(13)位于所述催化剂床层 (4)与所述省煤器(3)之间，用于对所述催化剂床层(4)进行吹扫。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述省煤器C3)包括换热管 (11)和多个换热片(12)，所述换热管(11)穿过所述换热片(12)，并且换热管(11)的外 壁与换热片(12)紧密接触。
3.根据权利要求2所述的烟气脱硝设备，其特征在于，每个换热片(1 包括多个板 体，该板体具有凹槽且相邻的两个板体中的凹槽彼此相对，形成与换热管(11)的形状相 适应的空间，所述换热管(11)穿过该空间与换热片(12)紧密接触。
4.根据权利要求2或3所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述多个换热片(12)平 行排列，所述换热管(11)多次往返地依次穿过多个平行排列的换热片(12)，形成平行的 多行和多列的换热管阵列。
5.根据权利要求4所述的烟气脱硝设备，其特征在于，平行的多行或多列换热管 (11)中相邻的两行或两列换热管(11)的距离为5-25厘米。
6.根据权利要求2或3所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述多个换热片(12)平行 排列，所述换热管(11)为多个，多个换热管(11)依次穿过多个平行排列的换热片(12)， 形成平行的多行和多列的换热管阵列。
7.根据权利要求6所述的烟气脱硝设备，其特征在于，平行的多行或多列换热管(11)中相邻的两行或两列换热管(11)的距离为5-25厘米。
8.根据权利要求2或3所述的烟气脱硝设备，其特征在于，多个平行排列的换热片(12)的总厚度为单行或单列换热管(11)长度的10-20%。
9.根据权利要求8所述的烟气脱硝设备，其特征在于，多个平行排列的换热片(12) 中相邻的两个换热片(12)的距离为1-5厘米，多个平行排列的换热片(12)中每个换热片 (12)的厚度为0.5-5厘米。
10.根据权利要求2或3所述的烟气脱硝设备，其特征在于，穿过每个所述换热片 (12)的换热管(11)的总截面积占该换热片(12)单面面积的10-50%。
11.根据权利要求10所述的烟气脱硝设备，其特征在于，每个换热管(11)的截面积 为10-100平方厘米。
12.根据权利要求1所述的烟气脱硝设备，其特征在于，脱硝剂供给装置( 到第一 垂直段(5)的底部的距离A和第一垂直段(5)的顶部到底部的距离B之间满足A B = 20-28 30。
13.根据权利要求1所述的烟气脱硝设备，其特征在于，所述声波吹灰器(1 包括辐 射喇叭，所述辐射喇叭的开口方向与烟气流动方向的角度α为80-90°，所述辐射喇叭2的下沿至所述催化剂床层的上表面的距离为5-50厘米。
14.根据权利要求1所述的烟气脱硝设备，其特征在于，该设备还包括压缩气体提供 装置，该压缩气体提供装置为声波吹灰器(1 提供压缩气体。
专利摘要本实用新型提供了一种烟气脱硝设备，该设备通过使包墙过热器的集箱到所述省煤器的顶部的距离为所述包墙过热器的集箱到挡板顶部的距离的85-100％，在保证省煤器侧面不被烟气直接冲刷的情况下，能够使省煤器下方的烟道的空间尽可能大，能够降低对催化剂床层的厚度的限制，另一方面，通过在催化剂床层与省煤器之间设置声波吹灰器，使催化剂床层上沉积的灰尘能够穿过催化剂床层的孔隙而被烟气带走，从而提高了脱硝的效率。
文档编号B01D53/56GK201807302SQ201020259788
公开日2011年4月27日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年5月21日
发明者周国民, 唐建城, 李振忠, 王松峰, 赵海军 申请人:中国神华能源股份有限公司, 北京国华电力有限责任公司, 神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司