一种高温除尘SCR脱硝一体化工艺装置的制作方法

本实用新型属于环保领域，具体为一种适用于玻璃窑炉、电厂锅炉等工业含尘、含NOX尾气净化的高温除尘SCR脱硝一体化工艺装置。

背景技术：

SCR（Selective Catalytic Reduction）即为选择性催化还原技术，选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下，NH3优先和NOX发生还原脱除反应，生成氮气和水，而不和烟气中的氧进行氧化反应。

衡量SCR脱硝性能的两个重要指标分别为脱硝效率和氨逃逸率。脱硝前待脱硝气体与还原剂混合均匀，脱硝时待脱硝气流速度分布均匀，脱硝前待脱硝气体中没有粉尘等都能大幅提升脱硝效率，降低氨逃逸。要满足上述三个条件，最佳的改进措施可以总结为：改变现有的喷氨混风模式、脱硝前预留充足的混风时间；尽可能降低待脱硝气体穿过SCR脱硝催化剂床层的速率；脱硝前对待脱硝气体进行高效除尘以及增加脱硝催化剂的用量等。

但由于受当前技术以及设备投资的限值，上述四个措施通常难以被实现。首先，延长混风时间无论是增大管道尺寸还是延长管道长度，都会增加设备投资，增加催化剂用量也会大幅增加设备投资，实际操作中都很难实现；其次待脱硝气体往往含有大量粉尘，为降低脱硝催化剂被粉尘堵塞的概率，待脱硝气体穿过催化剂床层时需要保持一定的速率，一般在4～6m/s甚至更高，在这么高的风速下，沟流、偏流在所难免；再次，目前市场上尚未发现能在高温或中温脱硝温度范围内高效处理含尘烟气的工艺装备或工艺技术，要实现某些行业的高效脱硝、低氨逃逸率的愿望就变得异常艰难。

例如玻璃窑炉原烟气中NOX含量高达2000～3000mg/m³，烟气中几乎是碱金属、碱土金属粉尘，能直接导致SCR脱硝催化剂失活。加上粉尘粒径细、烟气里SO2含量高，低温先除尘再脱硝都很难保证NOX的达标排放。根据现行的《工业窑炉大气污染物排放标准》以及多项玻璃工业大气污染物排放标准分析，要达到国家或地方要求，必须采用SCR脱硝才能实现；电厂锅炉原烟气中粉尘含量高，脱硝的逃逸氨严重、SO2/SO3浓度高等，常导致空预器堵塞，影响正常生产。如能在SCR脱硝前除尘，并增大还原剂与原烟气的混合程度，同时降低气体在脱硝催化剂床层中的流速，实现除尘脱硝一体化协同治污工艺技术，势必对NOX的减排起到事半功倍的效果。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于解决现有独立脱硝或单一除尘工艺装置技术不足，提供一种除尘效率高，一次除尘后的粉尘排放浓度在1mg/m³以下，除尘后的烟气不需要升温即能直接进行脱硝，节能降耗，混氨效果好，反应时间长，脱硝效率高、氨逃逸低，催化剂使用寿命长，结构紧密，维护方便，真正实现高温除尘脱硝一体化的工艺装置。

具体技术方案如下：

本实用新型提供了一种高温除尘SCR脱硝一体化工艺装置，包括除尘室，位于除尘室下方的灰斗，以及位于除尘室上方的净气室；所述除尘室、灰斗、净气室连接为一体，所述净气室顶部设有净化气出口，净气室内固定有催化剂床层，所述催化剂床层面积与净气室内横截面面积相匹配，所述除尘室与净气室之间通过花板分隔，所述花板上均匀开设有至少一排花板孔，花板上方沿所述花板孔的排布方向安装有带脉喷嘴的脉喷管，所述脉喷嘴的数量与花板孔数量相同且正对于花板孔孔心，任意所述的花板孔内还垂直安装有呈圆柱状的LP过滤元件，所述LP过滤元件的外径与花板孔的内径相匹配；所述灰斗与除尘室连通，灰斗的一侧设有嵌入原剂喷枪的混合气进风通道。

进一步，所述还原剂喷枪分为两组，一组为气氨喷枪，另一组为氨水喷枪。

进一步，所述灰斗底部安装有灰斗下料器。

进一步，所述花板孔的垂直截面呈倒梯形结构，所述LP过滤元件的端部设有与花板孔上端相配合的圆形凸台，LP过滤元件卡合于花板孔内。

进一步，所述LP过滤元件与花板孔之间填充有密封材料。

进一步，所述净气室下部开设有用于对脉喷管进行检修的检修孔。

本实用新型的有益效果在于：

（1）高温下直接对原烟气进行除尘、脱硝，免除先降温除尘再升温脱硝带来的能量消耗。

（2）高温下一次除尘精度达1mg/m³，省去传统SCR脱硝后的二次除尘装置，节能降耗。

（3）还原剂在除尘前进入工艺装置，在混合气进风通道内进行强烈的湍流，在脱硝前发生多次流速改变、流向改变，混合强度大，混合时间长，混合均匀度高。

（4）还原剂利用LP过滤元件作为的混合媒介，节省传统脱硝中喷氨格栅设备的投资。

（5）不设置独立的脱硝催化剂塔，催化剂直接布置在除尘净气室内，节省“催化剂塔”的投资。

（6）脱硝催化剂床层单层布置，床层高度小，单位面积质量轻，降低设备钢材消耗，便于安装维护。

（7）待脱硝气体穿过催化剂床层的速率小，几乎不含粉尘，提高了脱硝效率的同时显著降低系统阻力，节能降耗明显。

（8）催化剂床层横截面积大，上下压差小，降低了沟流、偏流程度，促使反应更加均匀，氨逃逸低。

（9）混合气进风道入口温度可调节；当进入装备的温度高于SCR脱硝催化剂温度时，系统可自动将喷气氨模式切换至喷氨水模式，不仅调节了混合器的温度，补充了脱硝所需要的还原剂，还能降低了烟气穿过LP过滤元件的速率，降低系统阻力。

（10）脱硝后的净化气没有粉尘，应用在电厂锅炉脱硝，能大幅度降低空预器的堵塞频率甚至能消除硫酸氨-硫酸氢氨-粉煤灰形成的脱硝空预器堵塞顽疾。

（11）经本工艺装置处理后的净化气几乎不含粉尘、逃逸的氨，NOx含量可控制到30mg/m³，用方在很长一段时间内不必担忧因相关行业大气污染物排放标准的提高，而去改造或复建除尘、脱硝设备。

附图说明

下面结合附图就本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是A部的局部放大图；

图3是B部的局部放大图；

图4是C部的局部放大图；

其中：1、净气出风口；2、净气室；3、催化剂床层；4、SCR脱硝催化剂；5、脉喷管；6、脉喷嘴；7、花板；8、花板孔；9、LP过滤元件；10、密封填料；11、混合气进风通道；12、还原剂喷枪；13、灰斗下料器；14、灰斗；15、除尘室；16、检修孔；17、净气室。

具体实施方式

参照图1所示的一种高温除尘SCR脱硝一体化装置，包括除尘室15，位于除尘室15下方的灰斗14，以及位于除尘室15上方的净气室2；除尘室15、灰斗14、净气室2连接为一体。

灰斗14呈锥形，其下部安装有灰斗下料器13用于调节控制灰斗14内的料位，灰斗14的上部与除尘室15相连通，设计灰斗14与除尘室15间呈55°～75°的夹角，利于下料。除尘室15与净气室17之间通过花板7进行分隔。

参照图2、图3所示，花板7上开设有行列规则的花板孔8，花板孔8的垂直截面呈倒梯形结构，其内部装有LP过滤元件9；LP过滤元件9为多孔陶瓷过滤元件，耐高温在500℃以上，呈圆柱体形状，圆柱体高度一般取800mm～2600mm，可根据实际需要更长，圆柱体壁具有一定厚度且内部有空腔，在圆柱体上部设有圆形凸台用于卡合安装，凸台和圆柱体的尺寸分别与花板孔8的上下孔径尺寸相配合，同时在环隙处还填充有密封材料10，密封材料10可以是陶瓷纤维、无机硅酸铝纤维等。

花板7上方沿花板孔8的排布方向安装有若干个带脉喷嘴6的脉喷管5，脉喷嘴6的数量与花板孔8数量相同，脉喷嘴6的中轴线与花板孔8的中心线同心，脉喷嘴6与花板孔8的距离一般设计在120mm～400mm。

净气室17内固定有催化剂床层3，催化剂床层3的面积与净气室17内横截面积相匹配，催化剂床层3装有SCR脱硝催化剂4。在催化剂床层3下部的净气室17侧壁开设有检修孔16，用于对脉喷管5进行检修。SCR脱硝催化剂4在催化剂床层3内单层布置，水平排放在SCR脱硝催化剂床层上3，催化剂床层3的高度根据脱除NOX的程度和LP过滤元件9的过滤风速而定，SCR脱硝催化剂4的形式可根据需要选择通道式的高温型催化剂或中温型催化剂等。

除尘室15水平截面可以为长方形或圆形，具体尺寸更具实际情况而设计，当是长方形时，长一般控制在8000mm以内，宽控制在3000mm以内，当是圆形时，直径一般控制在3200mm以内，上下相连的净气室17、灰斗14的尺寸与之相匹配。当处理的烟气量较大时，本实用新型的高温除尘SCR脱硝一体化工艺装置可并联两个以上共同完成脱硝处理。

参照图4所示，混合气进风管道11水平进入灰斗14中上部，还原剂喷枪12布置在混合气进风通道11的前端，通常还原剂喷枪12的安装平面距离灰斗14有5倍及以上混合气进风道的管径长度，还原剂喷枪12设计分为两组，一组为氨水喷枪、一组气氨喷枪，当混合气上游温度介于SCR脱硝催化剂4的活性温度内时，系统启用气氨喷枪，当混合气上游温度高出SCR脱硝催化剂的活性温度时，系统启用氨水喷枪。还原剂喷枪12喷射角与混合气主流动方向呈120°～135°夹角。

本实用新型的工作原理如下：

含尘和含氮氧化物（NOX）的原烟气进入混合气进风通道11，与还原剂喷枪11喷出的还原剂进行初步混合形成混合气，还原剂的流量通过原烟气前端NOX检测信号以及烟气温度信号进行控制。

混合气从灰斗14中上部进入除尘室，先在灰斗14入口处发生方向与流速的快速改变，后在除尘室15内再次发生流动方向和流速的改变，而后从LP过滤元件9的外表面进入其内部空腔，透过的混合气体沿LP过滤元件9的内部空腔上升并穿过花板7进入催化剂床层3。原烟气中的粉尘被截留在LP过滤元件9外表面。

当LP过滤元件9内外压差升到设定值时系统自动向脉喷管5中送入低压压缩空气在极短的时间内由脉喷管5上的脉喷嘴6射入到LP过滤元件9的内部空腔，使LP过滤元件9内部空腔形成正压，将附着在LP过滤元件9外表层的粉料被吹落，粉料在自身重力作用下落入灰斗14，再经过灰斗下料器13输送到灰库；而上升进入到净气室17的混合气体自下而上穿过催化剂床层3，在SCR脱硝催化剂4的作用下，NOX与NH3发生氧化还原反应，生成无毒的N2和H2O，生成物与未参加反应的物质一起在净气室2内汇集，从净气出风口1中离开装置，完成整个烟气的除尘、脱硝工艺。

以上所述，仅为本实用新型较佳具体实施方式，但本实用新型保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此本实用新型保护范围以权利要求书的保护范围为准。