一种高温烟气除尘脱硝一体化装置的制作方法

本发明涉及烟气净化设备技术领域，特别地，涉及一种高温烟气除尘脱硝一体化装置。

背景技术：

氮氧化物是大气污染的主要成分，目前火电厂的燃煤电站锅炉主要采用选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)来去除烟气中的氮氧化物，SCR脱硝效率高，可达到80～90％的脱除率。国内外SCR催化反应系统大多采用以TiO₂为载体及以V₂O₅或V₂O₅-WO₃或V₂O5-MoO₃为活性成分的高温催化剂，该催化剂的最佳反应温度为320～420℃，如果反应温度偏低，催化剂的活性会降低，导致脱硝效率下降，且如果催化剂持续在低温下运行会使催化剂发生永久性损坏，如果反应温度过高，烟气中的NH₃容易被氧化，NO_x生成量增加，还会引起催化剂材料的相变，使催化剂的活性退化。

对火电厂来说，SCR脱硝装置一般安装在锅炉省煤器与空预器之间，而火电厂一般采用布袋除尘或者静电除尘的方式，布袋除尘器和静电除尘器因受到其自身的物理性质的限制不能耐受上述的高温，因此收尘器一般设置锅炉尾部烟道出口之后，采用这种设置方式有效避免了收尘器受到高温的影响，但是进入SCR催化反应系统的烟气含尘量高，粉尘颗粒会附着在脱硝催化剂上，阻隔SCR催化剂与氮氧化物的接触，使得SCR催化剂失效，严重影响SCR催化反应效率和SCR催化剂的使用寿命。粉尘颗粒随着烟气进入后续空气预热器等尾部换热设备，会造成锅炉尾部换热设备堵塞及严重磨损，缩短了上述设备的使用寿命。

中国专利CN201520553790.6公开了一种高温气体除尘装置，该装置包括有依次连接的换热器、无机滤芯除尘器、脱硝系统、脱硫系统；无机滤芯除尘器的结构是：外部为壳体，在壳体的内部设置有无机滤芯，在壳体的上侧设置净化气腔，净化气腔与无机滤芯的渗透侧相连通，且无机滤芯的渗透侧通过密封部件与壳体的内腔相隔开，在壳体上还设置有原料气进口，在净化气腔上还设置有净化气出口；无机滤芯除尘器的滤芯材质为无机材料，例如陶瓷或者金属，它的作用是去除高温烟气中的粉尘等。在该专利中的无机滤芯除尘器、脱硝系统分开设置，烟气先经过除尘器后再进入脱销系统脱销，使得整个除尘系统占地面积大、生产成本高。

技术实现要素：

为了克服现有技术不足，本发明提供一种高温烟气除尘脱硝一体化装置，采用合成滤芯将高温除尘和脱硝有机结合在一装置内，有效节约空间、降低成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种高温烟气除尘脱硝一体化装置，包括烟气入口管道、接灰斗、除尘脱硝箱体、多个合成滤芯、滤芯固定板、烟气出口管道、喷氨装置以及反吹清灰系统；所述合成滤芯为纵向设置的上端开口下端封闭的U型管结构，所述合成滤芯包括径向在外的除尘层和在内的脱硝层，且在所述合成滤芯的上端开口的管壁处，所述脱硝层完全覆盖所述除尘层，所述除尘层为陶瓷膜，所述脱硝层为蜂窝状的SCR高温催化剂；所述滤芯固定板设置于所述除尘脱硝箱体内将箱体内腔分隔成上腔体和下腔体，所述滤芯固定板上设有多个固定板开口，所述合成滤芯设置于所述下腔体内且与所述固定板开口固定连接；所述喷氨装置设置于所述烟气入口管道处，所述反吹清灰系统包括与高压气源连接的电磁脉冲阀、喷吹管以及控制仪，所述喷吹管与电磁脉冲阀相连，所述喷吹管部分设置于所述上腔体内，所述喷吹管对应每个所述合成滤芯的上端开口位置设有开孔，所述除尘脱硝箱体底端与接灰斗相连，所述接灰斗上设有与所述烟气入口管道相连的烟气进口，所述上腔体设有与所述烟气出口管道相连的净气出口。

优选的，所述陶瓷膜的孔径为10～20μm，所述脱硝层中的高温催化剂以TiO₂为载体，以V₂O₅或V₂O₅-WO₃或V₂O5-MoO₃为活性成分。

优选的，所述除尘脱硝箱体的底端安装有支腿。

优选的，所述接灰斗为倒锥体，所述接灰斗的底口设有星形卸灰阀。

优选的，所述反吹清灰系统还包括有设置于所述滤芯上端开口处的文氏管。

优选的，所述装置还包括用于高温烟气顺利从合成滤芯径向外侧进入内侧并从其上端开口处排出的引风机。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的高温烟气除尘脱硝一体化装置将除尘脱硝结合在同一装置中，烟气在高温下先除尘后脱硝，达到粉尘和氮氧化物同时脱除的目的，节省空间，无需单独设置SCR系统，设备投资低。

2、本发明中的合成滤芯外侧除尘层采用陶瓷膜过滤材料，除尘效率可达到99.9％，循环流化床锅炉出口的烟气中NO_X浓度可达10mg/m³以下，远远超过现有的布袋除尘器和静电除尘器的除尘效率，并且陶瓷膜可去10～20μm的固体颗粒，能满足越来越严格的环保除尘效率和深度的需求；陶瓷膜过滤材料具有耐高温、耐腐蚀、机械强度大，结构稳定不变形，易于清洗，反吹清洗后可以保持过滤效果不变，可重复使用，使用寿命长，因而滤芯除尘层可使用较长时间，运行费用低。

3、本发明的高温烟气除尘脱硝一体化装置，烟气先除尘再脱硝，催化剂在洁净烟气中起催化作用，可降低有害物质对SCR催化剂的毒化和堵塞，延长催化剂的使用寿命提高催化剂的催化效率，降低系统运行成本。

4、本发明的高温烟气除尘脱硝一体化装置，烟气除尘后可有效减少锅炉尾部受热面的磨损，延长尾部换热设备的使用寿命，减少更换频率，降低运行成本。

5、本发明的高温烟气除尘脱硝一体化装置，在合成滤芯外侧多孔陶瓷膜清灰采用压缩空气脉冲反吹系统，控制仪可根据滤芯进出口压力或者除尘时间控制吹灰间隔时间。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的一种高温烟气除尘脱硝一体化装置的结构示意图；

图2是本发明的合成滤芯的结构示意图；

其中，1、烟气入口管道，2、接灰斗，21、星形卸灰阀，3、除尘脱硝箱体，31、上腔体，32、下腔体，4、合成滤芯，41、除尘层，42、脱硝层，5、滤芯固定板，6、烟气出口管道，7、喷氨装置，8、反吹清灰系统，81、高压气源，82、电磁脉冲阀，83、喷吹管，84、控制仪，85、文氏管，9、支腿。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，本发明的一种高温烟气除尘脱硝一体化装置，该装置包括烟气入口管道1、接灰斗2、除尘脱硝箱体3、多个合成滤芯4、滤芯固定板5、烟气出口管道6、喷氨装置7以及反吹清灰系统8；合成滤芯为纵向设置的上端开口下端封闭的U型管结构，合成滤芯包括径向在外的除尘层41和在内的脱硝层42，且在合成滤芯的上端开口的管壁处，脱硝层完全覆盖除尘层；除尘层为陶瓷膜，脱硝层为蜂窝状的SCR高温催化剂；滤芯固定板5设置于除尘脱硝箱体3内将箱体内腔分隔成上腔体31和下腔体32，滤芯固定板上设有多个固定板开口，合成滤芯设置于下腔体内且与固定板开口固定连接，且脱硝层置于靠近上腔体相的一侧；喷氨装置设置于烟气入口管道1处，反吹清灰系统包括与高压气源81连接的电磁脉冲阀82、喷吹管83以及控制仪84，喷吹管与电磁脉冲阀相连，喷吹管部分设置于上腔体内，喷吹管对应每个合成滤芯的上端开口位置设有开孔，控制仪与电磁阀相连，控制仪可根据烟气的过滤时间或者压力差控制电磁阀脉冲的启闭。除尘脱硝箱体底端与接灰斗2相连，接灰斗上设有与烟气入口管道1相连的烟气进口，上腔体设有与烟气出口管道6相连的净气出口。

结合图2所示，在本发明中，陶瓷膜的孔径为10～20μm，脱硝层中的高温催化剂以TiO₂为载体，以V₂O₅或V₂O₅-WO₃或V₂O5-MoO₃为活性成分。陶瓷膜为多孔结构的非对称膜，其过滤性能类似于固定堆积床层，即被脱除的物质大都在其表面，易于清洗，反吹清洗后可以保持过滤效果不变，可重复使用，使用寿命长，因而合成滤芯的除尘层可使用较长时间，运行费用低。并且具有耐高温，耐腐蚀，机械强度大，结构稳定不变形，不产生二次污染，等多优点。

在本发明中，滤芯固定板5将除尘脱硝箱体3分隔为上腔体31和下腔体32，从烟气入口管道1进入下腔体内为原烟气，经过合成滤芯的过滤后进入上腔体的烟气为除尘脱硝后的净烟气；喷氨装置7设置在烟气入口管道1处，高温烟气与脱硝还原剂在进口烟道处混合；还原剂氨由喷氨装置喷入烟气入口管道1后，氨气与烟气充分混合进入下腔体32，下腔体内安装有用于除尘脱硝的合成滤芯4，高温烟气中的粉尘被多孔陶瓷膜过滤后，含有氨气的烟气通过合成滤芯的蜂窝SCR高温催化剂，高温烟气中的氮氧化物在催化剂的作用下被还原，除尘脱硝后的净化烟气进入上腔体31内，并通过烟气出口管道6排出，进入锅炉后续的换热设备中。

在本发明中，除尘脱硝箱体3的底端安装有支腿9，接灰斗2为倒锥体，接灰斗的底口设有星形卸灰阀21；合成滤芯过滤的粉尘经过反吹清灰系统反吹后粉尘落入接灰斗内，并通过星形卸灰阀排出。

在本发明中，合成滤芯的截面为U形结构，除尘层41设置于成滤芯的外侧，脱硝层42设置于成滤芯的内侧，在合成滤芯的滤芯口部，脱硝层覆盖除尘层，能够防止未经脱硝层的烟气通过吹尘层后直接进入上腔体内，该结构设置进一步降低了该装置排出烟气的NO_X浓度。

在本发明中，清灰系统还包括有设置于滤芯口部的文氏管85。

本发明的高温烟气除尘脱硝一体化装置工作时，高温烟气从烟气入口管道1进入后，喷氨装置2喷入还原氨气，氨气与原烟气在进口烟道内混合，烟气通过接灰斗2进入除尘脱硝箱体的下腔体32，下腔体内的合成滤芯4外均布含尘含氮化物的高温烟气，在引风机负压作用下，烟气通过合成滤芯的除尘层41，灰尘被隔离在陶瓷膜的外面，除尘后的烟气通过合成滤芯内侧的脱硝层42，在蜂窝状的SCR高温催化剂作用下，高温烟气中的氮氧化物与氨气反应生产氮气和水，除尘脱硝后的烟气进入上腔体内，通过烟气出口管道6排出，进入空气预热器等尾部换热器。

本发明的高温烟气除尘脱硝一体化装置，当合成滤芯的除尘层上积灰增多时，控制仪启动电磁脉冲阀，高压气源的压缩空气以脉冲的形式通过喷吹管的开孔瞬间喷入合成滤芯的上端开口，瞬时反向气流会清理掉吸附在除尘层上的灰尘，灰尘脱离合成滤芯表面后会落入接灰斗，通过星形卸灰阀21排出，从而完成清灰过程。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。