催化剂反应器内置装置制造方法
【专利摘要】催化剂反应器内置装置，包括换热器设备本体，换热器设备本体连接除尘器管道，换热器设备本体包括第一换热器支撑装置，第一换热器支撑装置内自上而下依次设置第一换热器、第二换热器、催化剂承载装置和第三换热器；除尘器管道内设置外置换热器支撑装置；第二换热器支撑装置内设置第四换热器，第三换热器支撑装置内设置第五换热器；催化剂承载装置内设置脱硝催化剂。本发明将足量的多组催化剂反应器得以镶嵌在锅炉井架内即第一换热器支撑内的换热器中；新增外置换热器第二支撑内的换热器作为空气或液体与烟气的换热器，并将回收热量并被加热后的空气引入锅炉本体中，优点是占地小、流场好、费用低、效率高多重优点，值得推广。
【专利说明】催化剂反应器内置装置
【技术领域】
[0001]本发明属于气体采用催化剂转化脱除含氧化氮即通常称含硝气体的环保【技术领域】，尤其涉及一种气体脱硝用催化剂在设备本体内置和将设备换热器部分外置的装置。
【背景技术】
[0002]在燃煤锅炉和石油化工催化裂化以及类似系统中，由于产生的气体中含有氮氧化物即含硝气体，使产生的气体不符合环保要求或不满足后续工序要求，需要将气体中氮氧化物进行脱除处理。将气体中氮氧化物脱除的处理方法为，采取用氨在催化剂存在下对气体进行化学反应处理生成无硝化气体即脱硝处理，将气体中有害的氮氧化物变为无害的氮气和水，以达到满足环境要求或后续工程要求。
[0003]脱硝装置中，催化剂装填量和设计安装部位成为技术关键之一，数量必须满足需要，否则处理效果达不到预期指标，或运行周期较短。安装部位涉及运行可靠性。
[0004]目前常用技术，以燃煤锅炉为例，存在以下问题:
由于从炉膛出来的含硝尾气在进行脱硝处理时需要的催化剂一般分为3段，(初期安装2段，催化剂后期效率下降后再补充I段)总高度在4.5-6米之间，加上附带的气氨分布器等，总高度6-12米，难以镶嵌在锅炉尾部换热器组中。现有技术采取催化剂脱硝装置有两种方法，一是外置，单独设置高大支撑框架以容纳催化剂及附加构件，如图1所示，带来的问题是占地大、费用高、工期长以及由于气体引出引回主体设备而使得流场变差带来的积灰、换热器效率降低等诸多问题；二是减少催化剂装填量只装I段或2段为外置催化剂数量的1/3?1/2，如图2所示，将催化剂镶嵌在换热器中。减少催化剂装填量带来的问题就是催化剂整体使用周期短，催化剂利用率低，后期气体处理效果差，需要用新催化剂更换没有失效只是效率降低的催化剂，造成浪费和损失。如何使得催化剂装填量得到保证，又能避免催化剂外置带来的上述问题，成为业界难题。
[0005]因此，现有技术存在缺陷，是本发明解决的目标。
【发明内容】
[0006](一)发明目的:为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是将需要使用催化剂后面的换热器部分布置在设备本体换热器组外，而将足量的催化剂反应器镶嵌布置在设备本体换热器组内，形成足量的催化剂反应器内置技术，避免了催化剂反应器外置于设备本体换热器组外带来的弊端，且投资省、工程量少、工期短、操作使用方便。
[0007](二)技术方案:
催化剂反应器内置装置，包括换热器设备本体，所述换热器设备本体连接除尘器管道，其中，
所述换热器设备本体包括第一换热器支撑装置，所述第一换热器支撑装置内自上而下依次设置第一换热器、第二换热器、催化剂承载装置和第三换热器；
所述催化剂反应器内置装置还包括与第一换热器支撑装置连接的外置换热器支撑装置，所述外置换热器支撑装置包括第二换热器支撑装置和/或第三换热器支撑装置；
所述除尘器管道内设置外置换热器支撑装置；
所述第二换热器支撑装置内设置第四换热器，所述第三换热器支撑装置内设置第五换热器；
所述催化剂承载装置内设置脱硝催化剂。
[0008]所述的催化剂反应器内置装置，其中:所述第四换热器连接所述第二换热器。
[0009]所述的催化剂反应器内置装置，其中:所述第五换热器连接所述第二换热器。
[0010]所述的催化剂反应器内置装置，其中:所述第二换热器支撑装置还包括在所述第四换热器的外部设置的换热液态介质循环管道，所述第三换热器支撑装置还包括在第五换热器的外部设置的换热液态介质循环管道。
[0011]所述的催化剂反应器内置装置，其中:所述第一换热器、第三换热器内设置换热液态介质与烟气换热，第二换热器内设置为空气与烟气换热，第四换热器为循环液态介质与烟气换热，第五换热器为空气与循环液态介质换热。
[0012]所述的催化剂反应器内置装置，其中:所述换热器设备本体为锅炉本体，所述除尘器管道为锅炉除尘器管道，所述第一换热器支撑装置为所述第一锅炉换热器支撑装置；所述外置换热器支撑装置为锅炉外置换热器装置，所述第二换热器支撑装置为第二锅炉换热器支撑装置，所述第三换热器支撑装置为第三锅炉换热器支撑装置；
所述第一换热器为高温省煤器，所述第二换热器为高温预热器，所述第三换热器为低温省煤器。
[0013]催化剂反应器内置装置，包括换热器设备本体，所述换热器设备本体连接除尘器管道，其中，
所述换热器设备本体包括第一换热器支撑装置，所述第一换热器支撑装置内自上而下依次设置第一换热器、催化剂承载装置、第二换热器和第三换热器；
所述催化剂反应器内置装置还包括与第一换热器支撑装置连接外置换热器支撑装置，所述外置换热器支撑装置包括第二换热器支撑装置和/或第三换热器支撑装置；
所述除尘器管道内设置外置换热器支撑装置；
所述第二换热器支撑装置内设置第四换热器，所述第三换热器支撑装置内设置第五换热器；
所述催化剂承载装置内设置脱硝催化剂。
[0014]所述的催化剂反应器内置装置，其中:所述第二换热器支撑装置还包括在所述第四换热器的外部设置的换热液态介质循环管道，所述第三换热器支撑装置还包括在第五换热器的外部设置的换热液态介质循环管道。
[0015]所述的催化剂反应器内置装置，其中:所述换热器设备本体为锅炉本体，所述除尘器管道为锅炉除尘器管道，所述第一换热器支撑装置为所述第一锅炉换热器支撑装置；所述外置换热器支撑装置为锅炉外置换热器装置，所述第二换热器支撑装置为第二锅炉换热器支撑装置，所述第三换热器支撑装置为第三锅炉换热器支撑装置；
所述第一换热器为高温省煤器，所述第二换热器为高温预热器，所述第三换热器为低温省煤器。
[0016]所述的催化剂反应器内置装置，其中:所述第四换热器连接所述第二换热器，或者所述第五换热器连接所述第二换热器。
[0017](三)有益效果:本发明提供的一种催化剂反应器内置装置，本发明采取了新的换热器设计方法，将后段换热器移至进除尘器管道位置，使得催化剂得以镶嵌在设备本体换热器组中又能保证足够的装填量，外置第五和或第四换热器作为空气预热器，并将回收热量并被加热后的空气引入锅炉本体换热器组中，占地小、流场好、费用低、效率高多重意义，值得推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是现有技术下脱硝催化剂装置的第一种结构示意图；
图2是现有技术下脱硝催化剂装置的第二种结构示意图；
图3是本发明催化剂反应器内置装置的结构示意图；
图4是本发明锅炉中催化剂反应器内置装置的结构示意图；
图5是本发明催化剂反应器内置装置中第二换热器和催化剂反应器装置上下互换的结构示意图；
图6是本发明锅炉中第二换热器和催化剂反应器装置上下互换的结构示意图；
图7是本发明换热器支撑装置接将低温空气预热器外置将预热后空气送到换热器设备本体内的方法流程图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合优选的实施例对本发明做进一步详细说明。
[0020]本发明催化剂反应器内置装置，其技术原理是将需要使用的催化剂后面的换热器部分布置在设备本体外的除尘器管道位置，而将催化剂布置在设备本体内，如图3所示。所述催化剂反应器内置装置包括换热器设备本体，所述换热器设备本体连接除尘器管道。所述催化剂反应器内置装置包括设置在所述换热器设备本体内的第一换热器支撑装置100，所述催化剂反应器内置装置还可以包括与第一换热器支撑装置100连接外置换热器支撑装置，所述外置换热器支撑装置可以包括第二换热器支撑装置200和/或第三换热器支撑装置300。本发明将外置换热器支撑装置设置在位于除尘器管道进口竖向管道空间位置中，也就是设置在所述换热器设备本体外部。
[0021]第一换热器支撑装置100内的换热器和催化剂反应器称为内置，其所述第一换热器支撑装置100内自上而下依次设置第一换热器1、第二换热器2、催化剂反应器装置3和第三换热器4 ;所述第二换热器支撑装置200内设置第四换热器5，所述第三换热器支撑装置300内设置第五换热器6 ;所述第二换热器支撑装置200还包括在所述第四换热器5的外部设置的换热液态介质循环管道，所述第三换热器支撑装置300还包括在第五换热器6的外部设置的换热液态介质循环管道。
[0022]所述第一换热器支撑装置100内的第一换热器1、第三换热器4内设置换热液态介质与烟气换热，第二换热器2内设置为空气与烟气换热。
[0023]所述相对于锅炉本体井架外置的第二换热器支撑装置200设置第五换热器6，为空气与循环液态介质换热。本发明所述催化剂反应器装置3内设置脱硝催化剂并设置在第一换热器支撑装置100内，称为内置式。[0024]所述换热器设备本体为锅炉炉膛或放热反应器和相邻井架内换热器组，所述第一换热器支撑装置为所述锅炉或放热反应器相邻井架支撑装置。
[0025]例如，对于锅炉系统而言，所述第一换热器为高温省煤器，所述第二换热器为高温空气预热器，所述第三换热器为低温省煤器。外置的第四和或第五换热器相当于传统锅炉的低温空气预热器。
[0026]所述换热器设备本体内的第一换热器1、第三换热器4内设置换热液态介质与烟气换热，所述第二换热器2设置预热后空气与烟气换热，所述第四换热器5设置液态换热介质与烟气换热，第五换热器6为空气预热器即空气与经第四换热器5加热的液态介质换热，并通过换热器外部的换热液态介质循环管道回收热量并能防止低温腐蚀；所述催化剂反应器装置3内可以设置脱硝催化剂。所述第五换热器6出口预热后空气连接所述第二换热器2空气进口，也就是所述经第五换热器6换热后空气连接所述第二换热器2进一步换热。所述第五换热器为空气与循环液态介质换热。
[0027]本发明还可以只设置第二换热器支撑装置200，所述第二换热器支撑装置200的第四换热器5可以连接第二换热器2，也就是所述经第四换热器5换热后空气连接所述第二换热器2进一步换热。
[0028]大于等于420°C的含硝高温气体A依次进入第一换热器I和第二换热器2后通过换热液态介质和预热后空气的适当降温后，成为温度小于420°C的含硝气体A。所述温度小于420°C的含硝气体A经过所述催化剂反应器装置3内的脱硝催化剂脱硝后，成为含无害的无硝氮气和水气体A，所述含无硝氮气和水气体A经过第三换热器3的换热液态介质后降温，并进入第四换热器5与循环的液态介质换热后进入下道工序，比如脱硫系统。被含无硝氮气和水气体A加热的循环液态介质进入第五换热器6，对空气进行的预热。预热后空气进入第二换热器，如图3所示。
[0029]所述第二换热器支撑装置200可以不设置换热液态介质循环管道，所述第二换热器支撑装置200内设置第四换热器5，所述第四换热器5外部没有换热液态介质循环管道。所述含无硝氮气和水气体A经过第三换热器的换热液态介质后降温，并进入第四换热器5，与空气换热后进入下道工序，比如脱硫工序，如图7所示。
[0030]根据情况的需要，可以将所述第二换热器2和催化剂反应器装置3的位置上下互换，如图5所示。
[0031]本发明以装有内置脱硝催化剂反应器的锅炉为优选实施例，如图4所示:所述换热器设备本体可以是脱硝催化剂的锅炉本体，所述锅炉本体连接锅炉除尘器管道，也就是所述催化剂反应器内置装置的除尘器管道在这里是锅炉除尘器管道。所述第一换热器支撑装置100在这里是第一锅炉换热器支撑装置400，还包括设置在锅炉本体外的锅炉外置换热器支撑装置，所述锅炉外置支撑装置包括第二锅炉换热器支撑装置500和/或第三锅炉换热器支撑装置。
[0032]所述第一锅炉换热器支撑装置400内部自上而下依次设置高温省煤器7、高温空气预热器8、催化剂反应器装置3和低温省煤器9。可以在所述锅炉除尘器管道位置竖向空间内设置锅炉外置换热器支撑装置。
[0033]所述的第二锅炉换热器支撑装置500内设置烟气和液态介质换热的换热器10，所述换热器10外部可以设置换热液态介质循环管道；所述第三锅炉换热器支撑装置600内设置空气预热器11，空气预热器11外部可以设置热液态介质循环管道。所述换热器10与换热器11用于通过液态换热介质对空气预热及对经脱硝处理的烟气降温；所述催化剂反应器装置3内设置脱硝催化剂(内有足量催化剂)。
[0034]所述大于等于420°C的含硝高温气体进入高温省煤器7之后，再进入高温空气预热器8，成为温度小于420°C的含硝气体。含硝(NxOx)烟气从锅炉炉膛和过热器出来，温度超过了进催化剂常用温度220°C -450°C (常用温度是22(T420°C)，所以在进脱硝催化剂之前需要经过高温省煤器和高温空气预热器降温处理，并回收热能。
[0035]经降温处理后，温度小于420°C的含硝气体进入所述催化剂反应器装置3内经加入的还原剂(氨气或尿素)的还原脱硝催化剂脱硝后，成为无硝的含水和氮气体的烟气。脱硝之后的无硝烟气气体进入低温省煤器9进行降温，降温后的气体进入换热器10对液态换热介质加热后降温的无硝烟气进入下道工序，比如脱硫系统。经换热器10被加热的液态换热介质进入空气预热器11内，与进入的空气换热，将空气进行预热，预热后空气进入高温空气预热器8。
[0036]有的情况下，可以将所述催化剂反应器装置3同高温预热器8的位置上下互换，如图6所示。
[0037]本发明中含硝高温烟气大于等于420°C依次经过高温省煤器7，高温空气预热器8，温度降到小于420°C后经过锅炉内置的脱硝催化剂3，与加入的催化还原用氨气在脱硝催化剂中反应，NxOx转化为氮气和水，被从烟气脱除。脱硝后的烟气继续依次进入锅炉内置的换热器即低温省煤器9、锅炉外置的换热器即换热器10与液态换热介质换热降温后，以较低的温度排出系统进入下步工序，比如:脱硫。而空气预热器11中空气与从换热器10来的热液态换热介质换热达到预热效果后去高温空气预热器8升温后去锅炉燃烧系统。所述液态换热介质可以是水。
[0038]锅炉外置的换 热器，往往设置在常规用于去除尘系统的管道竖向位置和旁置部分，节省投资、占地和 利用空间位置，不仅对锅炉本体和催化剂流场分布极为有利。同时降低了运行费用。
[0039]液态换热介质，比如:水，则用于将低温省煤器9、高温省煤器7中的烟气热能换热出来，并送往锅炉加水系统。液态循环介质经换热器10和空气预热器11，形成循环，将烟气中热量传递到空气中形成空气预热。空气经空气预热器11预热后，再进高温空气预热器8加热后进入锅炉，作为燃烧系统进风。
[0040]所述外置换热器，还可以不设置液态换热介质，只设置换热器10，取消换热器11，将烟气直接与空气换热，成为空气预热器，并将回收热量和被加热后的空气引入锅炉本体中，节约了能源。
[0041]本发明将换热器灵活布置，采取换热器部分外置的方法，将设备本体腾出来的空间位置增大；进一步利用设备本体腾出来的空间位置将足量催化剂布置在设备本体换热器组中。可以采用循环液体换热介质串联换热，替代常规的直接换热方式，使得烟气换热时管壁温度升高并可控，从而避免低温腐蚀和漏气、串气。
[0042]本发明采用液态换热介质在后续换热器中进行循环换热，以便灵活布置后续换热器，将设备本体后段换热器，比如锅炉受热面部分外置，腾出设备本体空间用于催化剂安装，取消了专门设置的高大催化剂框架，取消了与之配套的管道和管件，节省了投资和占地，流场的均匀，势必带来换热效率的提高；阻力降减少，散热面积的减少，换热效率的提高，使得能耗降低；取消了高大催化剂框架，使得日常操作、维护更加便捷。相对于常用的外置法，本方法有利于提高催化剂和设备本体的效率、维护方便、操作便利、造价低。是一种全新的方法，具有广泛的推广价值。
[0043]以上内容是对本发明的优选的实施例的说明，可以帮助本领域技术人员更充分地理解本发明的技术方案。但是，这些实施例仅仅是举例说明，不能认定本发明的【具体实施方式】仅限于这些实施例的说明。对本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和变换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.催化剂反应器内置装置，包括换热器设备本体，所述换热器设备本体连接除尘器管道，其特征在于， 所述换热器设备本体包括第一换热器支撑装置，所述第一换热器支撑装置内自上而下依次设置第一换热器、第二换热器、催化剂承载装置和第三换热器； 所述催化剂反应器内置装置还包括与第一换热器支撑装置连接的外置换热器支撑装置，所述外置换热器支撑装置包括第二换热器支撑装置和/或第三换热器支撑装置； 所述除尘器管道内设置外置换热器支撑装置； 所述第二换热器支撑装置内设置第四换热器，所述第三换热器支撑装置内设置第五换热器； 所述催化剂承载装置内设置脱硝催化剂。
2.根据权利要求1所述的催化剂反应器内置装置，其特征在于:所述第四换热器连接所述第二换热器。
3.根据权利要求1所述的催化剂反应器内置装置，其特征在于:所述第五换热器连接所述第二换热器。
4.根据权利要求2或3所述的催化剂反应器内置装置，其特征在于:所述第二换热器支撑装置还包括在所述第四换热器的外部设置的换热液态介质循环管道，所述第三换热器支撑装置还包括在第五换热器的外部设置的换热液态介质循环管道。
5.根据权利要求4所述的催化剂反应器内置装置，其特征在于:所述第一换热器、第三换热器内设置换热液态介质与烟气换热，第二换热器内设置为空气与烟气换热，第四换热器为循环液态介质与烟气换热，第五换热器为空气与循环液态介质换热。
6.根据权利要求5所 述的催化剂反应器内置装置，其特征在于:所述换热器设备本体为锅炉本体，所述除尘器管道为锅炉除尘器管道，所述第一换热器支撑装置为所述第一锅炉换热器支撑装置；所述外置换热器支撑装置为锅炉外置换热器装置，所述第二换热器支撑装置为第二锅炉换热器支撑装置，所述第三换热器支撑装置为第三锅炉换热器支撑装置； 所述第一换热器为高温省煤器，所述第二换热器为高温预热器，所述第三换热器为低温省煤器。
7.催化剂反应器内置装置，包括换热器设备本体，所述换热器设备本体连接除尘器管道，其特征在于， 所述换热器设备本体包括第一换热器支撑装置，所述第一换热器支撑装置内自上而下依次设置第一换热器、催化剂承载装置、第二换热器和第三换热器； 所述催化剂反应器内置装置还包括与第一换热器支撑装置连接外置换热器支撑装置，所述外置换热器支撑装置包括第二换热器支撑装置和/或第三换热器支撑装置； 所述除尘器管道内设置外置换热器支撑装置； 所述第二换热器支撑装置内设置第四换热器，所述第三换热器支撑装置内设置第五换热器； 所述催化剂承载装置内设置脱硝催化剂。
8.根据权利要求7所述的催化剂反应器内置装置，其特征在于:所述第二换热器支撑装置还包括在所述第四换热器的外部设置的换热液态介质循环管道，所述第三换热器支撑装置还包括在第五换热器的外部设置的换热液态介质循环管道。
9.根据权利要求8所述的催化剂反应器内置装置，其特征在于:所述换热器设备本体为锅炉本体，所述除尘器管道为锅炉除尘器管道，所述第一换热器支撑装置为所述第一锅炉换热器支撑装置；所述外置换热器支撑装置为锅炉外置换热器装置，所述第二换热器支撑装置为第二锅炉换热器支撑装置，所述第三换热器支撑装置为第三锅炉换热器支撑装置； 所述第一换热器为高温省煤器，所述第二换热器为高温预热器，所述第三换热器为低温省煤器。
10.根据权利要求9所述的催化剂反应器内置装置，其特征在于:所述第四换热器连接所述第二换热器，或者所 述第五换热器连接所述第二换热器。
【文档编号】B01D53/56GK103432903SQ201310402286
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】周学发, 刘燕芳 申请人:刘燕芳