一种催化烟气脱硝反应装置的制作方法

本发明涉及烟气脱硝，尤其涉及一种催化烟气脱硝反应装置，属于锅炉烟气处理技术领域。

背景技术：

中国是以煤炭为主要能源的大国。随着近几年经济的快速发展，对能源的需求量也随之增加。煤炭在燃烧过程中会释放大量氮氧化物，造成臭氧层破坏，引起酸雨和光化学烟雾，甚至严重影响人类健康。而烟气脱硝是目前燃煤电厂必须实施的一项环保措施，通常采用SCR选择性催化还原法和SNCR炉内喷尿素或氨法进行烟气脱硝。传统的SNCR法需要在800-1100℃的高温环境中喷还原剂将NO_X还原为氮气，受到烟气温度场分布不均等因素的影响，尤其在大型锅炉中，脱硝率难以超过60％；SCR法脱硝效率高，需要利用固定床进行脱硝，固定床催化剂多使用蜂窝状，但其自身机械强度差，实际运用具有一定限制，且由于脱硝催化剂易中毒，使用寿命短，成本过高等系列问题，一些中小型火电厂并未广泛应用。因此，提出一种基于SCR法高效的锅炉脱硝装置就具有重大的经济和环保意义。

CN201220024437.5公开了“一种流化床活性炭氨法一体化脱硫脱硝装置”，可以同步脱硫、脱硝，去除粉尘，活性炭再生过程损耗低，结构紧凑，但需要独立再生活性炭的加热装置；CN201320351081.0公开了一种“吸收剂单管内循环、烟气脱硝的循环流化床反应”，该装置配置合理，烟气流场、温度场、压力场、吸收剂流场都很均匀稳定，循环倍率高，脱硝效率高，气固分离阻力低，可有效降低出口烟气的含尘量，确保装置稳定运行。但整体设备占地面积大，耗材多，成本昂贵。因此，现有烟气脱硝设备复杂，成本高昂，需要改进和完善。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种催化烟气脱硝反应装置，将用于固体脱硝催化剂和烟气分离的旋风分离器放置于流化床反应器内部，并通过旋风分离器产生强劲涡旋，结合循环流化床“沸腾”态的优点，即达到了烟气脱硝的目的，又减少了催化剂的损失，同时增加了烟气和固体脱硝催化剂的接触时间，使之充分混合。该催化烟气脱硝反应装置具有建造维护成本低，使用便捷，良好的脱硝反应和较高的脱硝率等优点。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种催化烟气脱硝反应装置。包括：烟气入口、还原剂管道、环形布风板、固体脱硝催化剂颗粒层、料腿、旋风分离器，分离器烟气进口I、分离器烟气进口II、烟气出口、流化床反应器、人孔。

所述流化床反应器最上端旋风分离器焊接烟气出口，分离器设有烟气进口I、烟气进口II，分离后的固体脱硝催化剂下落至固体脱硝催化剂颗粒层，固体脱硝催化剂颗粒层下部装有环形布风板，该环形布风板上制有疏密度不同的开孔，固体脱硝催化剂颗粒层一侧开设人孔，入口烟道前部安装有还原剂管道。

所述旋风分离器安装在流化床反应器内部。

所述旋风分离器的烟气进口I、烟气进口II焊接在流化床反应器上，分离器上端面与流化床反应器处于同一截面，成一个整体上盖板。

所述与旋风分离器连接的料腿的出料口放置在固体脱硝催化剂颗粒堆内部，且料腿出料口位置居中。

所述环形布风板上制有疏密度不同的开孔，沿圆环径向方向，开孔由小到大再到小。

与现有技术相比，本发明把SCR法和流化床原理很好地融合在一起，形成催化循环流化床脱硝装置。增大了烟气与催化剂的接触反应时间，具有更高的脱硝效率，使催化剂和还原剂具有更高的利用率，减少了催化剂的用量。装置占地面积小，结构简单，并且无需对锅炉进行深入改造，成本低廉，实用性高。

附图说明

图1是一种催化烟气脱硝反应装置工作原理图。

图2是图1的A-A截面图。

图3是图1中环形布风板的截面示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。

本发明设计的一种催化烟气脱硝反应装置(参见图1，图2，图3)，包括：烟气入口、还原剂管道、环形布风板、固体脱硝催化剂颗粒层、料腿、旋风分离器，分离器烟气进口I、分离器烟气进口II、烟气出口、流化床反应器、人孔。

流化床反应器11最上端旋风分离器6直接焊接烟气出口8，分离器两侧设有分离器烟气进口I 7、分离器烟气进口II 10，图2所示为烟气进口I 7和烟气进口II 10的截面图。旋风分离器8将气固分离后的固体脱硝催化剂顺着分离器的料腿5下落至环形布风板3上层的催化剂颗粒层4。催化剂颗粒层4下固装有环形布风板3，该环形布风板由风板13和风孔12组成。环形布风板上制有疏密度不同的开孔。催化剂颗粒堆一侧开设人孔9，可更换添加脱硝催化剂。入口烟气管道1前安装有还原剂管道2，管道喷嘴采用逆流喷嘴，使烟气和还原剂充分接触，混合完全。

发明未述及之处适用于现有技术。

下面给出本发明的一种催化烟气脱硝反应装置具体实施例。具体实施例仅用于具体说明本发明烟气脱硝装置，不构成对本发明权利要求的限制。

实施例1：

本实施例设计的一种催化烟气脱硝反应装置，位于最上端旋风分离器6直接焊接烟气出口8，分离器两侧设有分离器烟气进口I 7、分离器烟气进口II 10。旋风分离器8将气固分离后的固体脱硝催化剂顺着分离器的料腿5下落至环形布风板3上层的催化剂颗粒层4。催化剂颗粒层4下固装有环形布风板3，该环形布风板上制有疏密度不同的开孔。催化剂颗粒堆一侧开设人孔9，可更换添加脱硝催化剂。入口烟气管道1前安装有还原剂管道2。

锅炉中的烟气由烟气入口1进入反应器内部，还原剂管道2向装置内喷射还原剂，入口烟气和还原剂接触混合后，经由环形布风板3吹起上部的固体脱硝催化剂颗粒，使催化剂和烟气达到流化状态，在流化床反应器11内充分反应，脱除氮氧化物。脱硝后携带着部分颗粒脱硝催化剂的烟气顺由分离器烟气进口I 7、分离器烟气进口II 10进入分离器6，借助分离器6强大的涡旋，气固分离，洁净的烟气从烟气出口8排出，颗粒状催化剂顺着料腿5下落至催化剂颗粒层4，如此反复进行循环脱硝。催化剂颗粒层4侧的人孔9可方便随时增添催化剂和更换已失活的催化剂，反应器内分离器，料腿等均需要加装耐磨保护套。

本实施例采用Mn-Ce/TiO₂为脱硝催化剂，粒径40-60目，还原剂为氨气进行脱硝性能测试。烟气组分为：700ppm NO，氨氮比1∶1，30ppm SO₂，6％O₂，5％H₂O，N₂为平衡气，实验表明，本发明的烟气脱硝装置在200℃左右，空速4000h^-1时，脱硝效率可达到94.7％。

实施例2：

本实施例设计的烟气脱硝装置基本同于实施例1，其区别在于烟气氨氮比为1.5∶1，实验结果表明，脱硝率为92.1％。

实施例3：

本实施例设计的烟气脱硝装置基本同于实施例1，其区别在于脱硝催化剂采用Mn-Ce/AC。实验结果表明，脱硝率可达96.2％。

实施例4：

本实施例设计的烟气脱硝装置基本同于实施例1，其区别在于脱硝催化剂采用V₂O₅/AC。实验结果表明，脱硝率可达95.3％。