一种具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置的制作方法

本实用新型涉及烟气脱硝的技术领域，更具体地讲，涉及一种具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置。

背景技术：

电力、焦化、钢铁等行业的烟气排入大气前，需要加装脱硝装置来降低烟气中的NOx浓度，处理达标后方可进行排放。目前，应用最多的脱硝技术是SCR脱硝工艺，即选择性催化还原技术。但由于燃料情况以及运行状况的波动，容易出现脱硝入口的烟气温度偏离催化剂的活性温度区间，导致脱硝效率下降，排放不达标。对于这种情况，常规的做法是增加催化剂的用量来保证脱硝效率，但这种做法的投资运行成本高，经济性差。

对于一些中低温SCR脱硝工艺，由于烟气中不可避免的含有SO2，且脱硝烟气温度刚好处于硫酸氢铵的凝固温度范围，运行一段时间会引起硫酸氢铵沉积在催化剂表面，严重降低催化剂活性，从而降低脱硝效率。目前，催化剂的再生多为离线再生技术，需要停运脱硝装置，再生周期长，中断企业连续生产，频繁的启停还容易造成设备损坏。

对于连续生产要求极高的焦化行业，焦炉需要持续运行，要求SCR脱硝催化剂能够在线更换，现有的SCR脱硝技术难以实现。

随着环保标准对烟气中NOx的排放限值日益严格，对脱硝效率要求越来越高，对脱硝装置的喷氨均匀性和流场均匀性的要求也越来越苛刻。而脱硝装置的烟道和反应器的截面通常比较大，均匀性难以保证。尤其是在一些特殊的工况下，会引起反应器内部的流场进一步恶化。例如专利文献CN 104324612B公开的脱硝装置，虽然可以实现催化剂的在线再生和更换，但在催化剂再生和更换时，由于喷氨系统缺乏针对性的调节，容易导致氨和烟气在反应器内分布不均，造成NOx排放不达标。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置，一方面可以灵活调节脱硝装置的入口烟气温度，提高脱硝装置的适应性；另一方面可以实现催化剂的在线再生和更换，提高系统运行稳定性；此外，还可以对脱硝装置进行分区调节控制，提高喷氨均匀性和流场均匀性，提高脱硝效率。

本实用新型提供了一种具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置，所述SCR烟气脱硝装置包括：

脱硝入口烟道，具有由烟道隔板分隔的若干个子烟道，每个子烟道中设置有独立的烟道挡板；

脱硝反应器，布置在脱硝入口烟道之后，内部设置有若干层脱硝催化剂，具有由反应器隔板分隔的若干个并联的子分区，所述子分区的数量与子烟道的数量相同，所述子分区对应地与所述子烟道一一相连；

喷氨单元，具有分别向所述若干个子烟道进行喷氨的若干个子喷氨单元，所述子喷氨单元位于烟道挡板之前，所述子喷氨单元的数量与子烟道的数量相同；

烟气调温单元，具有分别向所述若干个子烟道进行配风调温的若干个子配风单元，所述子配风单元位于烟道挡板之后，所述子配风单元的数量与子烟道的数量相同。

根据本实用新型具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置的一个实施例，所述脱硝反应器采用立式布置或卧式布置并且具有钢结构壳体，脱硝反应器中各个子分区的入口处均布置有整流栅格，各个子分区还设置有独立的催化剂装载门。

根据本实用新型具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置的一个实施例，所述脱硝反应器中子分区的横截面积为8～24m²。

根据本实用新型具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置的一个实施例，所述脱硝反应器中适宜的子分区横截面积为14～16m²。

根据本实用新型具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置的一个实施例，所述脱硝入口烟道中子烟道的横截面积为4～8m²，脱硝入口烟道中还设置有导流板。

根据本实用新型具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置的一个实施例，所述脱硝入口烟道中适宜的子烟道横截面积为5～6m²。

根据本实用新型具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置的一个实施例，所述喷氨单元包括氨气母管以及与氨气母管相连的若干个子喷氨单元，所述子喷氨单元包括氨气支管、喷氨调阀、喷氨格栅和静态混合器，氨气支管与氨气母管相连并伸入所述子烟道中，喷氨调阀设置在氨气支管上，喷氨格栅设置在氨气支管末端，静态混合器布置在子烟道中并位于喷氨格栅之后。

根据本实用新型具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置的一个实施例，所述烟气调温单元包括供风子单元以及与供风子单元相连的若干个子配风单元；

所述供风子单元包括热风发生器、燃气管道、配风风机、调温风机和调温总风道，燃气管道、配风风机和调温风机均与热风发生器的入口端相连，调温总风道与热风发生器的出口端相连。

根据本实用新型具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置的一个实施例，所述子配风单元包括调温支风道和调温挡板，所述调温支风道与调温总风道相连并与子烟道相连，所述调温挡板设置在调温支风道上。

与现有技术相比，本实用新型具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置能够根据实际情况升高或降低脱硝装置的入口烟气温度，温度调节范围为20～100℃，大幅提高了脱硝装置的适应性；能够实现催化剂的在线再生和更换，提高系统运行稳定性，可靠性高于99％；能够提高脱硝装置的喷氨均匀性，NH3/NOx摩尔比偏差小于3％；能够提高脱硝装置的流场均匀性，烟气流速偏差小于10％(相对标准偏差率)；能够提高脱硝效率，脱硝效率可达95％，出口NOx排放浓度可小于50mg/Nm³；能够在催化剂再生和更换工况下对喷氨装置进行针对性的调节，确保出口达标排放。

附图说明

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、脱硝反应器；1-1、壳体；1-2、脱硝催化剂；1-3、反应器隔板；1-4、整流栅格；1-5、子分区；

2、脱硝入口烟道；2-1、烟道隔板；2-2、烟道挡板；2-3、子烟道；

3、喷氨单元；3-1、氨气母管；3-2、氨气支管；3-3、喷氨调阀；3-4、喷氨栅格；3-5、静态混合器；

4、烟气调温单元；4-1、热风发生器；4-2、燃气管道；4-3、配风风机；4-4、调温风机；4-5、调温总风道；4-6、调温挡板；4-7、调温支风道。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置的结构示意图。

如图1所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述具有多种调节功能的SCR烟气脱硝装置包括脱硝入口烟道2、脱硝反应器1、喷氨单元3和烟气调温单元4。其中，脱硝入口烟道2与脱硝反应器1相连以将待脱硝烟气送入脱硝反应器1中进行脱硝催化反应，喷氨单元3用于向脱硝入口烟道2中的烟气喷入氨气，烟气调温单元4则用于将送入脱硝反应器1中的待脱硝烟气进行温度调节，保证烟气温度适中处于催化剂的适宜活性温度范围内。

具体地，脱硝入口烟道2布置在脱硝反应器1之前，具有由烟道隔板2-1分隔的若干个子烟道2-3，每个子烟道2-3中设置有独立的烟道挡板2-2。其中，各子烟道2-3彼此独立，优选地互相平行。优选地，脱硝入口烟道2中还设置有导流板(未示出)。

脱硝反应器1布置在脱硝入口烟道2之后，内部设置有若干层脱硝催化剂1-2，催化剂的层数根据入口烟气实际情况确定；具有由反应器隔板1-3分隔的若干个并联的子分区1-5，子分区1-5的数量与子烟道2-3的数量相同，子分区1-5对应地与子烟道2-3一一相连。

其中，脱硝反应器1采用立式布置或卧式布置并且具有钢结构壳体1-1，脱硝反应器1中各个子分区1-5的入口处均布置有整流栅格1-4以对烟气进行整流，各个子分区1-5还设置有独立的催化剂装载门(未示出)以便于进行催化剂的安装和更换。

喷氨单元3具有分别向若干个子烟道2-3进行喷氨的若干个子喷氨单元，子喷氨单元位于烟道挡板2-2之前，子喷氨单元的数量与子烟道2-3的数量相同。

具体地，喷氨单元3包括氨气母管3-1以及与氨气母管3-1相连的若干个子喷氨单元，该子喷氨单元包括氨气支管3-2、喷氨调阀3-3、喷氨格栅3-4和静态混合器3-5，氨气支管3-2与氨气母管3-1相连并伸入子烟道2-3中，喷氨调阀3-3设置在氨气支管3-2上，喷氨格栅3-4设置在氨气支管3-2末端，静态混合器3-5布置在子烟道2-3中并位于喷氨格栅3-4之后。由此，能够对各个子烟道中喷入的氨气进行精确调节，保证喷入均匀和适宜的氨气流量。

烟气调温单元4具有分别向若干个子烟道2-3进行配风调温的若干个子配风单元，子配风单元位于烟道挡板2-2之后，子配风单元的数量与子烟道2-3的数量相同。

具体地，烟气调温单元4包括供风子单元以及与供风子单元相连的若干个子配风单元；供风子单元包括热风发生器4-1、燃气管道4-2、配风风机4-3、调温风机4-4和调温总风道4-5，燃气管道4-2、配风风机4-3和调温风机4-4均与热风发生器4-1的入口端相连，调温总风道4-5与热风发生器4-1的出口端相连。优选地，子配风单元包括调温支风道4-7和调温挡板4-6，调温支风道4-7与调温总风道4-5相连并与子烟道2-3相连，调温挡板4-6设置在调温支风道4-7上进行风量的调节。

通过上述结构的优化设置，待脱硝烟气进入脱硝入口烟道2之后，与喷氨栅格3-4喷入的氨气在静态混合器3-5的作用下充分混合。由于脱硝反应器1和脱硝入口烟道2均进行了分隔设计，脱硝反应器1中子分区的横截面积为8～24m²，优选为14～16m²；脱硝入口烟道2中子烟的横截面积为4～8m²，优选为5～6m²，较小的截面有利于提高烟气流场的均匀性，可以提高脱硝效率。

此外，在每个子烟道中设置了独立的喷氨栅格3-4和静态混合器3-5，通过喷氨调阀3-3调节进入每个子烟道的氨气流量，提高了喷氨均匀性。并且能够在催化剂热解析再生和更换时进行针对性的调节，可保证特殊工况下的达标排放。

烟气和喷入的氨气混合后进入脱硝反应器1，依次流经整流栅格1-4和脱硝催化剂1-2并在脱硝催化剂1-2的作用下完成脱硝反应。烟气调温单元4可以升高或降低入口烟气的温度，确保烟气温度始终处于脱硝催化剂1-2的适宜活性温度范围，具体可以通过调节烟道挡板2-2和调温挡板4-6的开闭实现催化剂的在线再生和更换。

由此可知，本实用新型在脱硝反应器、脱硝入口烟道内设置隔板将反应器和烟道分隔成若干独立的分区，脱硝入口烟道中的各子烟道连通于脱硝反应器中的各独立分区，子烟道内设置相应的喷氨单元用于分区调节、控制喷氨。并且，在脱硝入口烟道的各子烟道内设置相应的烟气挡板，还设置了包括调温挡板和热风发生器等的烟气调温单元，通过烟气调温单元调节烟气温度，通过改变烟气调温单元的运行方式以及烟气挡板和调温挡板的开闭实现催化剂在线再生，通过改变烟气调温单元的运行方式以及烟气挡板和调温挡板的开闭实现催化剂在线更换。

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

进入脱硝反应器的烟气温度低于催化剂的适宜运行温度，保持烟道挡板全开，开启烟气调温单元的热风发生器、配风风机、调温风机和全部的调温挡板，通过燃气在热风发生器内的燃烧和调温使烟气调温单元产生300～500℃的热风，用于加热待脱硝烟气，可使待脱硝烟气升温20～100℃，达到催化剂的适宜运行温度。其中，燃气可采用焦炉煤气、高炉煤气、天然气或其他气体、液体或者固体燃料；配风风机鼓入的可以是新鲜空气；调温风机鼓入的可以是新鲜空气或脱硝后的烟道气。

实施例2：

进入脱硝反应器的待脱硝烟气温度高于催化剂适宜的运行温度，保持烟道挡板全开，开启烟气调温单元的调温风机和全部的调温挡板，烟气调温单元产生所需流量的低温空气或烟道气用于冷却待脱硝烟气，可使待脱硝烟气降温20～50℃，达到催化剂适宜的运行温度，防止高温对催化剂造成不利影响。调温风机鼓入的可以是新鲜空气或低温的烟道气。

实施例3：

当脱硝反应器内的催化剂需要再生时，脱硝装置可以对脱硝反应器内各个子分区的催化剂轮流进行在线再生。

具体方法为：关闭该子分区对应的烟道挡板并确保其他分区的烟道挡板全开；开启烟气调温单元的热风发生器、配风风机、调温风机和对应分区的调温挡板并确保其他分区的调温挡板全关；通过燃气在热风发生器内的燃烧和调温烟气调温单元产生约350℃的热风，加热使该子分区的催化剂的温度升高到需要的再生温度，使得沉积在催化剂上的硫酸氢铵受热汽化并被热风带出脱硝反应器；同时，关闭对应分区的喷氨调阀，并通过程序控制增大其他分区的喷氨调阀的开度，以确保此时脱硝效率不低于设计值。

催化剂再生之后，开启所有的烟道挡板，关闭烟气调温单元的各设备并确保调温挡板全关，开启再生子分区对应的喷氨调阀，并通过程序调节其他子分区的喷氨调阀的开度至再生工况前的开度。

实施例4：

当脱硝反应器内的催化剂需要更换时，脱硝装置可以对脱硝反应器内各个子分区的催化剂轮流进行在线更换。

具体方法为：关闭该子分区对应的烟道挡板，并确保其他子分区的烟道挡板全开；开启烟气调温单元的调温风机和对应分区的调温挡板，并确保其他分区的调温挡板全关；通过调温风机鼓入新鲜空气来降低脱硝反应器内对应分区的温度并提高含氧量；开启脱硝反应器对应子分区的催化剂装载门，对催化剂进行在线更换；同时，关闭对应子分区的喷氨调阀，并通过程序控制增大其他子分区的喷氨调阀的开度，以确保此时脱硝效率不低于设计值。

催化剂更换之后，开启所有的烟道挡板，关闭烟气调温单元的各设备并确保调温挡板全关，开启更换子分区对应的喷氨调阀，并通过程序调节其他子分区的喷氨调阀的开度至更换工况前的开度。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。