一种风罩式分区脱硝反应器的制作方法

本发明属于烟气脱硝领域，涉及一种风罩式分区回转脱硝反应器。

背景技术：

随着我国经济的发展，国民生活要求的提高，环境污染带来的压力日益加大，氮氧化物作为当前大气污染的主要污染物之一，其治理水平与我国大气环境优劣息息相关。目前工业脱硝的方法主要是NH₃-SCR，但是此方法暴露出很多缺点。CO-SCR、HC-SCR与H₂-SCR因其二次污染少与脱硝效率高等优点受到人们重视。

回转式半流态化脱硝是一种行之有效的方法，但是催化剂随着装置转动，很容易造成催化剂的湍集，影响脱硝效率，更容易堵塞通道，对机器造成很难恢复的伤害。

技术实现要素：

为了解决现有问题，本发明提供了一种风罩式回转脱硝装置，在实现烟气低温吸附与高温还原分离的同时，避免了催化剂因转动而造成的湍集现象。

本发明通过以下技术方案实现：

一种风罩式分区回转脱硝装置，包括一个反应器本体，所述的反应器本体为一个环状结构，环状结构的中心区密封；且环状结构的环形区沿着反应器本体的圆周方向被分成了若干个扇形反应区，在每个扇形反应区内填充有烟气和还原气反应用的催化剂；在反应器本体的上部和下部各设有一个上风罩和下风罩，所述的上风罩和下风罩的中心通过一个穿过反应器本体中心的转轴相连，上风罩的中心与一个还原气进口通道相连，下风罩的中心与一个还原气出口通道相连，所述的还原气进口通道、还原气出口通道、上风罩和下风罩在转轴的带动下可以沿着反应器本体的中心轴线旋转；所述的上风罩和下风罩遮挡反应器本体的部分反应区；未遮挡部分的反应区上部与烟气进口反应通道相连，未遮挡部分的反应区下部与烟气出口反应通道相连。

进一步的，所述的上风罩和下风罩的横向截面为一个由○型向∞型渐变的截面。

进一步的，所述的上风罩和下风罩与反应器本体接触处安装有密封圈，防止还原气以及烟气直接从上风罩和下风罩与反应器本体的间隙内穿过，以提高脱硝效率。

进一步的，所述的转轴与反应器本体之间有轴承连接。

进一步的，所述的每个扇形反应区内安装有有多层筛网，每层筛网上均放置有催化剂颗粒，所述的催化剂颗粒的直径大于反应器扇形框架上筛网的半径，防止催化剂随气流流走，其中催化剂床层高度为筛网高度的1/3-2/3。

进一步的，所述的反应器本体各分区皆可进行吸附与还原过程；当烟气流经∞型截面之外的某分区时，该分区进行的即是吸附过程；随着∞型截面的风罩旋转至吸附饱和的分区上方，还原气流经该分区，该分区进行的即是还原过程。

进一步的，所述反应器烟气的入口温度为80-400℃，充分避免SCR脱硝催化剂有效反应温度窗口窄，不能应用于宽温度窗口下脱硝难题。

进一步的，所述反应器还原气的入口温度为150-500℃，该温度下还原气可使催化剂颗粒吸附的NO_X充分脱附以及还原。

进一步的，所述反应器持续旋转周期为0.1-5min/r。

本发明的工作过程以及原理如下：

未经处理的烟气通入烟气进口，流经扇形反应区，在经过催化剂时NO_x被吸附在催化剂表面，处理后的烟气由烟气出口排出。还原气经还原气进口流入上风罩，随着风罩的旋转，还原气分别在各分区与NO_x发生氧化还原反应，反应后的气体通过下风罩，由还原气出口烟道排出。在该反应过程中，烟气与还原气被分割开来，分别进行吸附过程与还原过程，反应器本体各分区循环进行“吸附-还原-吸附-还原……”的过程。

本发明的优点和积极效果是：

本发明可利用CO、H₂、C_xH_y等作为还原剂，减少NH₃的使用，避免氨逃逸带来的堵塞下游设备、产生雾霾等问题。

本发明拓宽催化剂反应温度区间，尤其对于低温烟气，催化剂具有更强的NO_X吸附能力，同时催化剂持续进行吸附脱附过程，使催化剂颗粒充分再生，以便继续吸附NO_X。

附图说明

图1为风罩式回转脱硝反应器结构示意图；

图2为脱硝反应流程简图；

图3为风罩结构图；

图4为反应器本体结构图；

图5为反应器本体俯视图。

图中：1-1还原气进口，1-2还原气出口，2风罩，3-1烟气进口，3-2烟气出口，4反应器本体，5转轴，6烟气通道，7烟道密封圈，8气体挡板，9∞形截面，10密封框架，11外壳，12分区挡板，13扇形反应区，14催化剂载体，15内壳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种风罩回转式脱硝反应器，如图1所示，包括还原气进口1-1及烟气进口3-1，本体4，转轴5，烟气出口3-2及还原气出口1-2，其中还原气进口1-1、还原气出口1-2均安装有烟气烟道密封圈7。

试验时，还原气流速为0.1-100m/s，烟气温度为80-400℃，还原气温度为150-500℃，脱硝装置本体为圆柱型，内部有转轴，转轴外表面与反应器内壁面之间分若干个区，各区可装载催化剂。还原气进口烟道与还原气出口烟道由外部传动机构驱动使其转动，并带动与其相连的进出口风罩同步转动，上下风罩由转轴5相连，具体的结构如下：

其包括一个反应器本体4，所述的反应器本体4为一个环状结构，分别由圆柱状外壳11和内壳15同轴安装在一起后形成；内壳15的顶部通过气体挡板8密封，防止气体直接从内壳内流走；且环状结构的环形区沿着反应器本体的圆周方向被分区挡板12分成了若干个扇形反应区13，在每个扇形反应区13内填充有烟气和还原气反应用的催化剂颗粒；所述的每个扇形反应区内安装有多层筛网，作为催化剂载体14，每层筛网上均放置有催化剂颗粒，所述的催化剂颗粒的直径大于反应器扇形框架上筛网的半径，防止催化剂随气流流走，其中催化剂床层高度为筛网高度的1/3-2/3。

在反应器本体4的上部和下部各设有一个上风罩和下风罩，上风罩和下风罩共同构成风罩2；所述的上风罩和下风罩的中心通过一个穿过反应器本体中心的转轴5相连，上风罩的中心与一个还原气进口通道相连，下风罩的中心与一个还原气出口通道相连，所述的还原气进口通道、还原气出口通道、上风罩和下风罩在转轴的带动下可以沿着反应器本体的中心轴线旋转；所述的上风罩和下风罩遮挡反应器本体的部分反应区；未遮挡部分的反应区上部与烟气进口反应通道相连，未遮挡部分的反应区下部与烟气出口反应通道相连。

其中反应器本体4处于静止状态，催化剂分别装载于各分区，催化剂颗粒直径为0.1-5mm，催化剂颗粒可由进料装置输送进入反应器，经反应后失活的催化剂可由排料装置排出，从而完成催化剂的更换。

烟气进口3-1和烟气出口3-2安装有烟气通道，将烟气引入到反应器本体内。

上风罩和下风罩与反应器本体4之间通过一个密封框架10进行密封。

整个脱硝反应分为两大区域：低温吸附区与高温还原区。两个反应区域并非固定不变，在∞形区域外烟气流经催化剂进行NO_x的吸附，然后∞形风罩转动至已吸附饱和的催化剂所在区域，NO_x在催化剂表面脱附并被还原。如图2所示，反应时分别由烟气入口与还原气入口通入烟气与还原气，吸附与还原同时进行。还原气体可以为CO、H₂、C_xH_y中的一种或多种的混合物。

上下风罩2中部有轴相连，以确保转动的同步；风罩外周有齿轮啮合，这是为了安装传动装置；风罩与反应器本体接触处有密封圈；风罩截面为○至∞渐变型。

上下风罩2通过转轴连接并固定，转轴与反应器本体之间有轴承连接，由外部传动装置驱动风罩同步转动。

烟气与还原气进口烟风道在脱硝装置上部，烟气与还原气出口烟风道在脱硝装置下部。

图3为风罩结构简图，风罩2是由○形截面向∞形渐变的一个通道，还原气经过∞形截面9后通入反应器本体的扇形分区，与吸附完NO_x的催化剂接触并发生还原反应，然后经过下部风罩流出反应器。

图4与图5展示了反应器本体的布置情况。其中分区挡板2将反应器分为若干个区，催化剂布置在催化剂载体12上，每个区周期性地交替进行吸附与还原过程。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所述领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。