专利名称：可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置，属于环 保技术领域。
背景技术：
'
目前，烟气等含有氮氧化物的工业废气多采用催化氧化方式进行
脱硝处理，在200-400摄氏度的反应条件下，在催化剂的作用下，废 气中所含有的NOx同冊3进行反应生成N2和H20。而实际生产中废气的 温度通常不能达到这么高。为了实现上述反应，通常采用加热手段， 例如电、蒸汽等，使之维持在这一温度，如果必要还要设换热器回收 热量。在此条件下，整个系统能耗高、复杂。
目前采用的氨气喷淋设备较多，但是多数喷淋装置结构过于复 杂，并且往往由于喷嘴的喷射方向设置的不合理，影响氨气同烟气混 合效果，并且还可能增大喷淋阻力。
由于含有污染性挥发物的工业尾气温度一般4吏低，在进行催化反 应前需要加热，而现有的加热方式通常采用蒸汽等对尾气进行加热， 因此同期消耗大量能量，不仅提高了工业废气处琛成本还造成能源的 大量浪费。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种可再生蓄热式 选择性催化还原脱硝装置，本发明将蓄热式能量回收技术与脱硝技术 相结合，使得技术适应性大大提高，且将各项技术集成为一体化装置，错构筒单，安装方便，易于操作，氨气同烟气的混合效果好，催化反 应彻底，并且能源消耗少。
本发明采用的技术方案 一种可再生蓄热式选择性催化还原脱硝 装置，其壳体内设有上下分布的催化床层和蓄热床层，所述催化床层 和蓄热床层所在的区域被均匀地分隔成若干轴向气流通道，所述各轴 向气流通道的下面设有可以使待反应气体均匀分布的气体分布装置， 所述气体分布装置下面是喷氨室，所述喷氨室内设有用于喷射氨气的 辱喷射格栅，所述喷氨室设有进气烟道接口，所述催化床层上面是用 卞反应气体充分反应的催化反应室，所述催化反应室设有出气烟道接 n 。
; 所述蓄热床层由若干蓄热块分层堆码而成，布满所述气流通道的 整个截面，所述蓄热块采用高蓄热性能的材料制成，并设有供气体穿 过的孔隙。.
所述可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置,,"i殳有用于固定安方i 备层蓄热块的活动框架和用于支撑这些活动框架的固定支架。
所述催化床层由若干催化块分层堆码而成，布满所述气流通道的 整个截面，所述催化块设有供气体穿过的孔隙，所述催化块的内外表 面均涂有高性能的催化剂或者所述催化块由包含催化剂的材料制成。 ;:所述可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置，设有用于固定安放 各层催化块的活动框架和用于支撑这些活动框架的固定支架。
所述壳体的横截面呈圆形，所述气体分布装置呈圆盘状，译有若 "t相间的缺口，其轴线同所述壳体的轴线重叠，其下端通过转轴连接传动装置，所述传动装置设有驱动电机。
所述氨喷射格栅包括喷淋母管和一个或多个喷淋支管，所述喷淋 支管连接所述喷淋母管，所述喷淋支管上设有若干喷嘴孔，所述喷淋 母管的进气端设置在所述壳体外，连接制專j殳备。
所述喷淋支管上设有开度调节阀，所述开度调节阀配有用于控制 其开度大小的控制电路，所述控制电路连接有用于釆集所述喷淋支管 内气体压力的压力传感器或用于采集所述喷淋支管内气体流量的流
量传感器；所述喷淋母管上设有用于控制氨气流量的流量控制阀，所 述流量控制阀配有用于控制其开度的流量控制模块，所述流量控制模 垛连接有用于采集所述喷淋母管内气体流量的流量传感器和/或用于 来集所述喷淋母管内氨浓度的浓度传感器；所述氨喷射格栅的进气端 还设有用于氨气和空气混合、稀释氨气浓度的氨气空气混合器。 ' 所述喷淋支管的数量为多个，分布在所述喷、淋母管的两侧，所述 喷淋支管和所述喷淋母管之间采用焊接方式连接或通过法兰连接。
'所述壳体内设有若干与轴线平行的隔板，通过所述隔板将壳体内 6,相应空间命隔成所述的轴向气流通道，所述各隔板和所述各轴向气 鴻通道以壳体的轴线为对称轴沿圆周均匀分布，所述各轴向气流通道 妹上端敞口，连接所述催化反应室。
本发明的有益效果由于在可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装 皇中添加了高蓄热持性的蓄热床层，进入所述可再生蓄热式选择性催 化还原脱硝装置的气体通过所述蓄热床层，并吸收所述蓄热^^层内的 热量达到反应温度进入所述催化床层进行脱硝反应，同时脱硝反应中产生的热又重新被所述蓄热床层吸收，所述蓄热床层温度恢复，以备 下一次中低温氨、空气和废气的混合气通过时进行加热，从而达到重
复利用的效果；由可以可以选择适宜的催化剂或催化材料，使其具有 特异性，对脱硝反应起到高效的催化作用，以改善脱硝效果；由于经 过特殊设计的氨喷射格栅，喷淋主管和喷淋支管构成格栅状，而且喷 淋主管和喷淋支管上设有若干喷嘴孔，且呈对称分布，使混合气体压 力分布更加均衡，与气体管道内废气混合更加均匀。本发明的脱硝效 率可以达到90%以上，热回收效率达到95%以上，整体结构简单、操 作容易，现场安装方便、用时少，占地面积少，节约了大量的设备成 夸和基础建设成本。
:图l为本发明的结构示意图2为本发明的氨喷射格栅的俯视示意图。
具体实施例方式
本发明提供了一种可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置，其壳 体内设有上下分布的催化床层1和蓄热床层2,所述催化床层和蓄热
，'
卑层所在的区域被均匀地分隔成若干轴向气流通道，所述各轴向气流 通道的下面设有可以使待反应气体均勻分布的气体分布装置3，所述
广 1
气体分布装置下面是喷氨室4，所述喷氨室内设有用于喷射氨气的氨 喷射格栅8，所述喷氨室设有进气烟道9接口，为了使废气和氨气充 分混合，所述氨喷射格栅通常设置在所述进气烟道的出口处，通过所 述进气烟道进入所述可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置内的废气和所述氨喷射格栅喷出的氨在所述喷氨室内充分混合后，通过所述 气体分布装置均勻地将混合后的气体送入所述轴向气流通道，使之通
緣所述蓄热床层和催化床层，所述催化床层上面是用于反应气体充分
反应的催化反应室5，混合后的气体通过所述催化床层后在所述催化 反应室内充分反应，所述催化反应室设有出气烟道IO接口，反应后 的气体可以通过所述出气烟道排出所述可再生蓄热式选择性催化还 原脱硝装置。
: 所述蓄热床层由若干蓄热块分层堆码而成，布满所述轴向叱流通 道的整个截面，所述蓄热块采用高蓄热性能的材料制成，并设有供气 体穿过的孔隙，使混合后的气体经过所述轴向气流通道时必须穿过所 蟓蓄热块上的孔隙，与所述蓄热块充分接触并进行热交换，以达到升 潭的目的。
" 所述可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置设有用于固定安放 各层蓄热块的活动框架和用于支撑这些活动框架的固定支架，更换时 巧要抽出相应的框架进行更换即可。
; 所述催化床层由若干催化块分层堆码而成，布满所述轴向气流通 專的整个截面，所述催化块设有供气体穿过的孔隙，其内外表面均涂 有高性能的催化剂或者所述催化块由包含催化剂的材料制成，使混合 考的气体经过所述轴向气流通道时必须穿过所述催化块上的孔隙，与
所述催化块4的催化材料充分接触，以进行催化氧化反应。
:、所述可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置设有用于固定安放 备层催化块的活动框架和用于支撑这些活动框架的固定支架，更换时只要抽出相应的框架进行更换即可。
所述壳体的横截面呈圆形，所述气体分布装置呈圆盘状，所述气 体分布装置上设有若干相间的缺口 ，所述缺口的形状和分布方式与所 述轴向气流通道相对应，也可以与所述轴向气流通道的形状不同，只 要能够保证在旋转过程中依次接通各轴向气流通道即可，所述气体分 布装置可以设有框架及其它附件，其轴线同所述壳体的轴线重叠，其
下端通过转轴连接传动装置6,所述传动装置设有驱动电机7，以便
带动所述气体分布装覃转动。
为了保i正所述轴向气流通道的通畅，还可以在所述可再生蓄热式 逸择性催化还原脱硝装置中设置蒸汽吹扫装置，所述蒸汽吹扫装置均 匀分布在所述轴向气流通道中的所述蓄热床层的下方，包括若干蒸汽 嘴嘴和连接这些喷嘴的喷管，所述各蒸汽喷嘴应基本均匀的分布在所 迷轴向气流通道的截面上，不留死角，所述喷管的结构可以根据需要 设置，可以是一个喷管连接全部喷嘴，也可以是多个喷管，每个喷管 各连接若千喷嘴。高压蒸汽流过所述喷管后经所述喷嘴喷出，将所述 蓄热床层上的有机聚合物汽化或吹扫下来。其吹扫周期可以同所述轴 ,气流通道的工作周期一致，也可以是其工作周期的倍数，即经过几 逸通风后吹扫一次。所述蒸汽吹扫装置的喷管固定安装在所述壳体 4,其外端连接蒸汽管道，以获得所需蒸汽。
所述蓄热床层和所述催化床层之间可以留有一定空间，该空间的 侧壁上设有人孔11,以方便检修和维护。 _所述氨喷射格栅包括喷淋母管12和一个或多个喷淋支管13，所蜂喷淋支管连接所述喷淋母管，所述喷淋支管上设有若干喷嘴孔14, 所述若干喷嘴孔可以均匀分布，也可以按照其它适宜的规则分布，所 述喷淋母管的进气端设置在所述壳体外，连接制氨设备，所述喷淋母 管位于所述喷氨室内的部分也可以设置若干喷嘴孔。
所述喷淋支管上设有开度调节阀15,所述开度调节岡配有用于 控制其开度大小的控制电路，所述控制电路连接有用于采集所述喷淋 支管内气体压力的压力传感器或用于采集所述喷淋支管内气体流量 的流量传感器，由此实现对所述各喷淋支管的喷氨量的控制；所述喷 琳母管上设有用于控制氨气流量的流量控制阀，所述流量控制阀配有 用于控制其开度的流量控制模块，所述流量控制模块连接有用于采集 所述喷淋母管内气体流量的流量传感器和/或用于采集所述喷淋母管 内氨浓度的疼度传感器，由此实现对总的喷氨量的控制；所述氨喷射 格栅的进气端还可以设有用于氨气和空气混合、稀释氨气浓度的氨气 空气混合器。
所述喷淋支管的数量为多个，分布在所述喷淋母管的两侧，也可 4分布在所述喷淋母管的一侧，所述喷淋支管和所述喷淋母管之间采 用焊接方式连接或通过法兰连接，所述喷淋支管可以全部设置在所述 嘴氨室内，也可以部分或全部插入所述进气烟道内。
所述喷淋母管可以是直管或可以是弯管，当所述喷淋支管部分或 全部插入所述进气烟道内时，所述喷、淋支管的延伸方向可以与，述进 气烟道的轴向平行或者与所述进气烟道的轴向垂直，与所述进气烟道 轴向平行的所述喷淋支管的喷射方向是所述喷淋烟道的轴向垂直方向，与所述进气烟道轴向垂直的所述喷淋支管的喷射方向是所述进气 烟道的轴向平4于并沿烟气方向。
所述壳体内设有若干与轴线平行的隔板，通过所述隔板将壳体内 的相应空间分隔成所述的轴向气流通道，所述各隔板和所述各轴向气 流通道以壳体的轴线为对称轴沿圆周均匀分布，所述各轴向气流通道 的上端敞口，连接所述催化反应室。
制氨设备产生的氨气通过所述氨喷射格栅喷射至所述喷氨室或 所述进气烟道内，通过所述流量控制阀调节氨气流量为适宜流量，所 述流量控制阀上的流量控制模块可以接收并传输所述流量传感器和/ 或浓度传感器采集的流量和/或浓度信息，并通过其上的控制电# 制所述流量控制阀的开度大小，从而控制喷氨量。从所述流量调节阀 刮氨设备流出的氨气经所述氨气空气混合器进行稀释，使氨气的浓度
辨制在5%以下，稀释氨气的浓度是为了确保氨气的浓度避开爆炸范 围(LEL: 16%, HEL: 25%)。为使空气的温度维持在氨气的液化点以上， 可以在所述氨气空气混合器的空气入口处设置空气预热器。稀释后的 奉气进入所述氨喷射，栅的所述喷淋母管内，所述开度调节阀上的压 力传感器或浓度传感器采集此处的氨气压力或浓度，并通过连接在其 上的控制电路控制所述开度调节阀的开度大小，防止氨气发生偏流或 氨分布不均匀，使所述喷淋支管中的氨气尽可能达到均匀，同时降低 喬逃逸量。
,所述氨喷射格栅将匀压后的氨气空气混合气体喷射到所述喷氨 实或进气烟道内，将氨气和空气的混合气体与所述烟道内的废，充分混合，所述氨喷射格栅除采用所述方式外还可采用任意适合气体喷射 ^f装置。
， 混合气体通过所述蓄热块上的细孔与所述蓄热块充分接触进行 热交换，以达到升温的目的，然后穿过所述催化块上的细孔与所述催 化块上的催化剂充分接触，在所述催化反应室内进行氧化还原反应，
混合气体通过时，NH3、 N0x和02在催化反应块的作用下进行如下脱硝 反应
4 NO + 4 NH3 + 0…4 N2 + 6 H20 (1) 2 N02 + 4 NH3+ 0一 3 N2 + 6 H20 (2) 6 N02 + 8 NH3 — 7 N2 + 12 H20 (3) 经过ft^'反应后的气体通过所述出气烟道排出。
权利要求
1、一种可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置，其特征在于其壳体内设有上下分布的催化床层和蓄热床层，所述催化床层和蓄热床层所在的区域被均匀地分隔成若干轴向气流通道，所述各轴向气流通道的下面设有可以使待反应气体均匀分布的气体分布装置，所述气体分布装置下面是喷氨室，所述喷氨室内设有用于喷射氨气的氨喷射格栅，所述喷氨室设有进气烟道接口，所述催化床层上面是用于反应气体充分反应的催化反应室，所述催化反应室设有出气烟道接口。
2、 如权利要求1所述的可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置， 其特征在于所述蓄热床层由若干蓄热块分层堆码而成，布满所述气流 通道的整个截面，所述蓄热块采用高蓄热性能的材料制成，并设有供 气体穿过的孔隙。
3、 如权利要求2所述的可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置， 其特征在于设有用于固定安放各层蓄热块的活动框架和用于支撑这 些活动框架的固定支架。
4、 如权利要求1所述的可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置， 其特征在于所述催化床层由若干催化块分层堆码而成，布满所迷气流 通道的整个截面，所述催化块设有供气体穿过的孔隙，所述催化块的 巧外表面均涂有高性能的催化剂或者所述催化块由包含催化剂的材 料制成。
5、 如权利要求4所述的可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置， 其特征在于设有用于固定安放各层催化块的活动框架和用于支撑这些活动框架的固定支架。
6、如权利要求i所述的可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置， 其特征在于所述壳体的横截面呈圆形，所述气体分布装置呈圆盘状， 设有若干相间的缺口，其轴线同所述壳体的轴线重叠，其下端通过转 轴连接传动蓼置，所述传动装置设有驱动电机。
7、如权利要求1所述的可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置， 其特征在于所述氨喷射格栅包括喷淋母管和一个或多个喷淋支管，所 迷喷淋支管连接所述喷淋母管，所述喷淋支管上设有若干喷嘴孔，所 述喷淋母管的进气^设置在所述壳体外，连接制氨设备。
8、如权利要求7所述的可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置， 丼特征在于所述喷淋支管上设有开度调节阀，所蜂开度调节阀配有用 亏控制其开度大小的控制电路，所述控制电路连接有用于采集所述喷 淋支管内气体压力的压力传感器或用于采集所述喷淋支管内气体流 章的流量传感器；所述喷淋母管上设有用于控制氨气流量的流量控制 哼，所述流量控制阀，有用于控制其开度的流量控制模块，所述流量 举制模块连接有用于采集所述喷淋母管内气体流量的流量传感器和/ 或用于采集所述喷淋母管内氨浓度的浓度传感器；所述氨喷射格栅的 ,气端还设有用于氨气和空气混合、稀释氨气浓度的氨气空气混合 等。 '
9、如权利要求8所述的可再生蓄热式选择性催化还原脱贿装置， 卑特征在于所述喷淋支管的数量为多个，分布在所述喷淋母管的两 "，所述喷淋支管和所述喷淋母管之间采用焊接方式连接或通过法兰连接。
10、如权利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8或9所述的可再生蓄 热式选择性催化还原脱硝装置，其特征在于所述壳体内设有若干与轴 线平行的隔板，通过所述隔板将壳体内的相应空间分隔成所述的轴向 气流通道，所述各隔板和所述各轴向气流通道以壳体的轴线为对称轴 沿圆周均匀分布，所述各轴向气流通道的上端敞口，连接所述催化反 应室。
全文摘要
本发明涉及一种可再生蓄热式选择性催化还原脱硝装置，其壳体内设有上下分布的催化床层和蓄热床层，所述催化床层和蓄热床层所在的区域被均匀地分隔成若干轴向气流通道，所述各轴向气流通道的下面设有可以使待反应气体均匀分布的气体分布装置，所述气体分布装置下面是喷氨室，所述喷氨室内设有用于喷射氨气的氨喷射格栅，所述喷氨室设有进气烟道接口，所述催化床层上面是用于反应气体充分反应的催化反应室，所述催化反应室设有出气烟道接口。本发明将氨喷射技术、蓄热式能量回收技术和脱硝技术相结合，使得在中低温条件下的工业废气实现脱硝变为现实，且该装置结构简单、操作方便，占地面积小，适用于各种工业锅炉烟气与工艺废气的脱硝。
文档编号B01D53/86GK101574624SQ20091008710
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月12日 优先权日2009年6月12日
发明者史展亮, 李发军, 白文辉 申请人:北京中电联环保工程有限公司