脱硫脱硝一体化装置的制作方法

本发明属于烟气脱硫脱硝的净化技术，特别涉及一种脱硫脱硝一体化装置。

背景技术：

随着近年来酸雨、雾霾、光化学烟雾等环境问题对人们生产生活的严重影响，引起这些环境问题的SOx和NOx的排放控制已成为棘手问题，因此，开发经济高效的脱硫脱硝技术具有十分重要的战略意义。

现有脱硫脱硝技术通常在两套独立的装置中分别进行脱硫和脱硝，以避免烟气中的SOx对脱硝催化剂的毒化作用，但两套独立脱除装置的存在造成了工艺流程长、占地面积大、动力消耗大、建设投资和运行费用高等问题，并且有些现存工程受场地的限制，无法同时独立设置脱硫反应器和脱硝反应器，因此开发能够同时脱硫脱硝的一体化技术已成为环保技术发展的一个方向。

公开号为CN 104826489A的实用新型公开了一种活性炭和低温催化剂的联合脱硫脱硝流化床装置，该装置通过混合烟气段对烟气和氨进行充分混合，然后再通过低温炭基催化剂对烟气中的SOx和NOx进行初次脱除，然后进入活性炭流化段对烟气中的SOx和NOx进行再次脱除。该技术虽可同时进行脱硫脱硝，但对氨的需求量较大，且只适用于处理大气量烟气。公开号CN103203160A的实用新型公开了一种烟气联合脱硫脱硝脱汞装置及其方法，其通过两个并联的脱硫脱硝脱汞反应器实现烟气净化，烟气首先穿过3个并列的脱硫脱汞腔室对烟气中SOx进行脱除，随后再同集气室内喷入的氨一起进入脱硝脱汞反应器进行NOx脱除。由于该技术未对整个系统的烟气分布进行有效控制，使得床层内布气不合理，导致活性焦的利用率较低，因此较难普及推广。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决烟气净化过程中气流分布不均匀、炭基催化剂(活性炭/活性焦)利用率低、烟气与还原剂混合不均匀等导致的系统脱硫脱硝效率偏低问题，本发明提供了一种布气合理、结构紧凑、净化效率高、适用范围广且便于推广的脱硫脱硝一体化装置。

为解决现存问题，本发明提供的技术方案为：

一种脱硫脱硝一体化装置，包括顶部料仓，壳体，喷氨总管，脱硝室，进气口，排气口，卸料阀，支架，其特征在于壳体的顶端设有顶部料仓，壳体由 上下环形隔板分为上部脱硝区，中部缓冲区和下部脱硫区三部分；上部脱硝区由外向内依次为净烟气出气室、脱硝室和脱硝进气室，脱硝室由多个倒平截空心圆锥体和多个平截空心圆锥体组成，各个倒平截空心圆锥体通过外连杆连接，各个平截空心圆锥体通过内连杆连接，倒平截空心圆锥体和平截空心圆锥体垂直交错排列，脱硝室通过平截空心圆锥体与脱硝进气室相通，通过倒平截空心圆锥体与净烟气出气室相通，净烟气出气室的上端设有排气口，内连杆的顶端有锥形伞帽，锥形伞帽与最上面的平截空心圆锥体连接；中间缓冲区包括由第一层整流板，第二层整流板，上料槽，下料管，下料槽，均流板，弧形椭圆涡流板，喷氨支管，喷氨总管及混氨筒壁组成，混氨筒壁的上部设第一层整流板和第二层整流板，下部设均流板，中部设多层喷氨支管，每根喷氨支管上设置多个喷嘴，每个喷嘴的正下方均设置一个弧形椭圆涡流板，弧形椭圆涡流板通过支撑杆固定于混氨筒壁上，由混氨筒壁所包围形成的涡流混氨室通过第二层整流板与脱硝进气室相通，通过均流板与脱硫出气室相通，混氨筒壁外围的下料管通过上料槽与脱硝室相连，通过下料槽与脱硫室相连；下部脱硫区由外向内依次为脱硫进气室，脱硫室和脱硫出气室，脱硫室由多个倒平截空心圆锥体和多个平截空心圆锥体组成，各个倒平截空心圆锥体通过外连杆连接，各个平截空心圆锥体通过内连杆连接，倒平截空心圆锥体和平截空心圆锥体垂直交错排列，脱硫室通过平截空心圆锥体与脱硫出气室相通，通过倒平截空心圆锥体与脱硫进气室相通，在脱硫进气室底部设有进气口，进气口内布置导流板；壳体底部有底板，托架和集料斗，壳体通过底板和托架与支架连接，集料斗的上端与外连杆连接，下端与卸料阀连接，其内部设有集灰斗，集灰斗的上端与最下面一个平截空心圆锥体连接，下端与延伸至集料斗外面的排灰管连接，排灰管的末端设置卸灰阀。

所述倒平截空心圆锥体的筒壁倾角为115°-125°，相邻倒平截空心圆锥之间具有间隔，其间距为60-120mm，该间隔可对烟气的流速和压力进行调整，利于烟气的净化。

所述平截空心圆锥体的筒壁倾角为55°-65°，相邻平截空心圆锥之间留有间隔，其间距为40-80mm，该间隔可对烟气的流速和压力进行再次调整，利于烟气的净化。

所述弧形椭圆涡流板的外弧面与烟气流通方向相对。

所述多层喷氨支管中相邻喷氨层间的垂直间距在150-300mm之间。

所述同一喷氨层相邻喷嘴间的水平间距在70-135mm之间。

所述均流板上开有长方形孔，其长度为4-6mm，宽度为23-35mm。

所述第一层整流板上开有小圆孔，其孔径为8-15mm，开孔率为30.8％-57.92％。

所述第二层整流板上开有小园孔，其孔径为5-10mm，开孔率为36.65％-65.39％。

所述脱硫室和脱硝室内的活性焦为经过渗氮处理后的改性炭基催化剂(渗氮活性炭/渗氮活性焦)。

相对于单独应用的传统脱硫、脱硝技术，本发明的脱硫脱硝一体化装置在经济、资源利用效率方面具有优势。本发明通过涡流混氨室实现烟气和还原剂的混合，所采用的弧形椭圆涡流板具有较强的扰流作用，从而在短距离内实现烟气和氨气的均匀混合，提高了净化效果。本发明所采用的渗氮炭基催化剂具有较高的吸附性能和反应活性，增大了吸附硫容，加快了脱硝速率，从而减少了炭基催化剂的装载量，减小了装置体积，降低了投资和运行费用。

附图说明

图1为本发明脱硫脱硝一体化装置的结构示意图。

图2为本发明脱硝区的局部A结构示意图。

图3为脱硝区的D-D剖面示意图。

图4为本发明中间缓冲区的局部B结构示意图。

图5为中间缓冲区的E-E剖面示意图。

图6为中间缓冲区的局部F示意图。

图7为中间缓冲区的均流板12示意图。

图8为中间缓冲区的第一层整流板7-1示意图。

图9为中间缓冲区的第二层整流板7-2示意图。

图10为本发明下部脱硫区的局部C结构示意图。

图11为倒平截空心圆锥形体3的平面布置示意图。

图12为平截空心圆锥形体4的平面布置示意图。

如图所示，1–顶部料仓，2–净化塔壳体，3–倒平截空心圆锥体，4–平截空心圆锥体，5–脱硝室，6–脱硝进气室，7-1–第一层整流板，7-2–第二层整流板， 8–上料槽，9–下料管，10–环形隔板，11–下料槽，12–均流板，13–脱硫室，14–脱硫出气室，15–底板，16–集灰斗，17–集料斗，18–卸料阀，19–卸灰阀，20–排灰管，21–托架，22–进气口，23–导流板，24–脱硫进气室，25–涡流混氨室，26–弧形椭圆涡流板，27–支撑杆，28–喷嘴，29–喷氨总管，30–混氨筒壁，31–外连杆，32–内连杆，33–净烟气出气室，34–排气口，35–支架，36–喷氨支管，37–锥形伞帽。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

一种脱硫脱硝一体化装置包括顶部料仓1，壳体2，喷氨总管29，脱硝室5，进气口22，排气口34，卸料阀18，支架35，其特征在于壳体2的顶端设有顶部料仓1，壳体2由上下环形隔板10分为上部脱硝区，中部缓冲区和下部脱硫区三部分；上部脱硝区由外向内依次为净烟气出气室33、脱硝室5和脱硝进气室6，脱硝室5由多个倒平截空心圆锥体3和多个平截空心圆锥体4组成，各个倒平截空心圆锥体3通过外连杆31连接，各个平截空心圆锥体4通过内连杆32连接，倒平截空心圆锥体3和平截空心圆锥体4垂直交错排列，脱硝室5通过平截空心圆锥体4与脱硝进气室6相通，通过倒平截空心圆锥体3与净烟气出气室33相通，净烟气出气室33的上端设有排气口34，内连杆32的顶端有锥形伞帽37，锥形伞帽37与最上面的平截空心圆锥体4连接；中间缓冲区包括由第一层整流板7-1，第二层整流板7-2，上料槽8，下料管9，下料槽11，均流板12，弧形椭圆涡流板26，喷氨支管36，喷氨总管29及混氨筒壁30组成，混氨筒壁30的上部设第一层整流板7-1和第二层整流板7-2，下部设均流板12，中部设多层喷氨支管36，每根喷氨支管36上设置多个喷嘴28，每个喷嘴28的正下方均设置一个弧形椭圆涡流板26，弧形椭圆涡流板26通过支撑杆27固定于混氨筒壁30上，由混氨筒壁30所包围形成的涡流混氨室25通过第二层整流板7-2与脱硝进气室6相通，通过均流板12与脱硫出气室14相通，混氨筒壁30外围的下料管9通过上料槽8与脱硝室5相连，通过下料槽11与脱硫室13相连；下部脱硫区由外向内依次为脱硫进气室24，脱硫室13和脱硫出气室14，脱硫室13由多个倒平截空心圆锥体3和多个平截空心圆锥体4组成，各个倒平 截空心圆锥体3通过外连杆31连接，各个平截空心圆锥体4通过内连杆32连接，倒平截空心圆锥体3和平截空心圆锥体4垂直交错排列，脱硫室13通过平截空心圆锥体4与脱硫出气室14相通，通过倒平截空心圆锥体3与脱硫进气室24相通，在脱硫进气室24底部设有进气口22，进气口22内布置导流板23；壳体2底部有底板15，托架21和集料斗17，壳体2通过底板15和托架21与支架35连接，集料斗17的上端与外连杆31连接，下端与卸料阀18连接，其内部设有集灰斗16，集灰斗16的上端与最下面一个平截空心圆锥体4连接，下端与延伸至集料斗17外面的排灰管20连接，排灰管20的末端设置卸灰阀19。

所述倒平截空心圆锥体3的筒壁倾角为125°，相邻倒平截空心圆锥3之间具有间隔，其间距为110mm，该间隔可对烟气的流速和压力进行调整，利于烟气的净化。

所述平截空心圆锥体4的筒壁倾角为55°，相邻平截空心圆锥4之间留有间隔，其间距为74mm，该间隔可对烟气的流速和压力进行再次调整，利于烟气的净化。

所述弧形椭圆涡流板26的外弧面与烟气流通方向相对。

所述多层喷氨支管36中相邻喷氨层间的垂直间距在300mm之间。

所述同一喷氨层相邻喷嘴28间的水平间距在135mm之间。

所述均流板12上开有长方形孔，其长度为6mm，宽度为35mm。

所述第一层整流板7-1上开有小圆孔，其孔径为15mm，开孔率为57.92％。

所述第二层整流板7-2上开有小园孔，其孔径为10mm，开孔率为65.39％。

以渗氮活性炭为例，本发明的具体实施过程为：

反应所需渗氮活性炭经壳体2顶部的顶部料仓1先进入上部脱硝区内的脱硝室5，在重力作用下自上而下缓慢移动，在脱硝室5内实现对NOx的脱除，完成脱硝的渗氮活性炭经过上料槽8后进入缓冲区的下料管9，再经下料管9落入下部脱硫区的脱硫室13，在脱硫室13内实现烟气脱硫，完成烟气脱硫的渗氮活性炭在反应器内继续向下移动，经过反应器底部的集料斗17排出反应器。

待处理烟气先通过设有导流板23的进气口22进入脱硫进气室24，然后利用倾角125°，相邻间距110mm的倒平截空心圆锥形体3实现对烟气的分流，分流后均匀分布的烟气垂直进入脱硫室13。由于在脱硫室13内进行的脱硫过程主要利用活性炭的吸附作用，因此活性炭表面的吸附位点是制约脱硫的主要因素。本发明所采用的渗氮活性炭通过用N原子替代结构上的C原子，增加了活性 炭表面的碱性位点数量，从而增大了活性炭对酸性SOx的吸附量,增大了吸附硫容，减少了脱硫室13内的活性炭装填量，节省了初始投资和后期运营成本。

经脱硫室13脱硫后的烟气经焊接在内连杆32上的平截空心圆锥体4分流后进入脱硫出气室14，在系统负压作用下，脱硫后的烟气在脱硫出气室14内不断上升，直至穿过长方孔为6*35mm的均流板12后进入缓冲区的涡流混氨室25，在涡流混氨室25内，上升的脱硫烟气冲击到焊接在支撑杆27上相邻垂直间距300mm的弧形椭圆涡流板26外弧面上，从而在涡流板26的四周形成剧烈的涡流，这样由水平间距为135mm的喷嘴28喷入的氨向四周扩散的同时便与经弧形椭圆涡流板26产生的涡流烟气进行混合，在混合烟气不断上升过程中，弧形椭圆涡流板26使得混合烟气发生多次涡流混合，增加了混合烟气的湍流度，使其在较短距离内实现氨气和烟气的均匀混合。

均匀混合后的氨气和烟气先经孔径15mm，开孔率57.92％的第一层整流板7-1，实现对气体的初次分布，再通过孔径10mm，开孔率65.59％第二层整流板7-2实现气流的均匀分布，经两次整流后的混合烟气进入脱硝进气室6，然后穿过焊接在外连杆31上的倒平截空心圆锥体3进入脱硝室5。在脱硝室5内等摩尔NO和NO₂同时存在时的脱硝速率比只有NO的脱硝速率快10倍，因此增加烟气中NO₂的含量则尤为重要。本发明中经渗氮处理后的活性炭，很容易将炭骨架上N原子所含的多余电子转移到吸附态的NO及吸附态O₂上，从而降低了NO氧化所需的能量，拓宽了反应的活性温窗，从而生成了大量的NO₂，提高了脱硝效率。

经脱硝室5脱硝后的烟气穿过焊接在内连杆32上的平截空心圆锥体4后进入净烟气出气室33，在外部风机作用下，净化后的烟气通过排气口34排出反应器。由于烟气穿过活性炭层的过程中会带出微量粉尘，在烟气上升过程中粉尘不断落入壳体底部的集灰斗16，最终通过排灰管20排出。

实施例2

倒平截空心圆锥体7的倾角为120°，相邻倒平截空心圆锥体7之间的间隔为78mm，平截空心圆锥体9的倾角为60°，相邻平截空心圆锥体9之间的间隔为43mm，混氨筒壁30内的相邻喷氨支管36间的垂直间距为220mm，同一喷氨层相邻喷嘴28间的水平间距为100mm，均流板12的长方孔为5*30mm，第一层整流板7-1的孔径为10mm，开孔率47.21％，第二层整流板7-2的孔径为8mm，开孔率50.91％，其余同实施例1。

实施例3

倒平截空心圆锥体7的倾角为115°，相邻倒平截空心圆锥体7之间的间隔为63mm，平截空心圆锥体9的倾角为65°，相邻平截空心圆锥体9之间的间隔为55mm，混氨筒壁30内的相邻喷氨支管36间的垂直间距为160mm，同一喷氨层相邻喷嘴28间的水平间距为75mm，均流板12的长方孔为4*23mm，第一层整流板7-1的孔径为8mm，开孔率30.8％，第二层整流板7-2的孔径为6mm，开孔率37.4％，其余同实施例1。