脱硝处理装置及烟气处理系统的制作方法

本实用新型实施例涉及环保设备技术领域，尤其涉及一种脱硝处理装置及烟气处理系统。

背景技术：

为了维护环境，保证空气质量，针对烟气或工业尾气采用多种技术进行污染治理。例如，针对二氧化硫(SO2)污染，采用石灰石-石膏法、氨法、双碱法等湿法脱硫技术进行治理。针对固体颗粒、粉尘等污染，采用布袋除尘器、干式电除尘器、湿式电除尘器等进行治理。针对含氮氧化物的污染，通常采用SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原)脱硝处理、SNCR(selective non-catalytic reduction，选择性非催化还原)脱硝处理、氧化吸收等技术进行治理。

但是对于钢厂等污染物主要集中在烧结机尾气的场景，对其进行脱硝处理时由于其排出的尾气温度低，尾气中含有使催化剂中毒的灰分，使得传统的SCR、SNCR脱硝技术不能得到应用。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种脱硝处理装置及烟气处理系统，以解决现有技术中脱硝处理效果不好的问题。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供了一种脱硝处理装置，其包括：吸收塔，吸收塔包括脱硝空间和与脱硝空间连通的烟气入口、烟气出口以及氨气入口；活性焦脱硝结构，活性焦脱硝结构设置在脱硝空间内，且位于烟气入口与烟气出口之间；氨气输送部，氨气输送部通过氨气入口与吸收塔连接，并向吸收塔的脱硝空间内输送氨气。

可选地，氨气输送部包括将氨气与空气混合的氨气混合器，氨气混合器通过氨气入口与脱硝空间连接，并将混合后氨气输送至脱硝空间内。

可选地，混合后氨气的温度的取值范围为60摄氏度-130摄氏度。

可选地，氨气输送部还包括氨气输送支路，氨气输送支路连接氨气混合器和氨气气源，氨气输送支路上设置有调节氨气输送压力和输送气量的第一控制阀。

可选地，氨气输送支路还包括检修用第一氨气隔离阀，第一氨气隔离阀位于第一控制阀与氨气混合器之间；和/或，脱硝处理装置还包括检修用第二氨气隔离阀，第二氨气隔离阀位于氨气混合器与氨气入口之间。

可选地，氨气输送部还包括空气输送支路，空气输送支路连接在氨气混合器上，空气输送支路上设置有空气风机和空气加热器，空气加热器位于空气风机与氨气混合器之间，并加热进入氨气混合器的空气。

可选地，脱硝处理装置还包括增压风机，增压风机与烟气入口连接，并通过向烟气中补充空气使烟气增压。

可选地，脱硝处理装置还包括主风机，主风机与增压风机连接，并向增压风机输送烟气。

根据本实用新型实施例的第二方面，提供了一种烟气处理系统，其包括上述的脱硝处理装置。

可选地，烟气处理系统还包括脱硫处理装置，脱硝处理装置的主风机与脱硫处理装置的气体出口连接。

根据本实用新型实施例提供的脱硝处理装置，吸收塔用于吸收烟气中的含氮氧化物NOx，以实现对烟气的脱硝处理，从而保证排放出的烟气能够满足排放标准，避免烟气污染环境。其中，烟气入口用于供烟气进入吸收塔的脱硝空间，烟气出口用于供烟气排出脱硝空间，氨气入口用于供氨气进入脱硝空间。活性焦脱硝结构设置在脱硝空间内，以利用活性焦的物理结构和化学性质对烟气进行脱硝处理，吸收烟气中的NOx，实现脱硝处理。氨气输送部用于向脱硝空间内输送氨气，使氨气在活性焦脱硝结构内与烟气中的NOx气体反应，实现化学吸收NOx，将其转化为对环境无害的N2(氮气)和H2O(水)等物质，从而实现对烟气的脱硝处理。由于活性焦具有较好的结构强度和更稳定的化学性能，因此采用活性焦进行脱硝处理的装置能够确保对烟气进行较好的脱硝处理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本实用新型实施例的脱硝处理装置的结构示意图。

附图标记说明：

10、吸收塔；31、增压风机；32、主风机；20、氨气输送部；21、氨气混合器；221、氨气气源；222、第一控制阀；223、第一氨气隔离阀；224、第二氨气隔离阀；231、空气风机；232、空气加热器。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型实施例保护的范围。

下面结合本实用新型实施例附图进一步说明本实用新型实施例具体实现。

如图1所示，根据本实用新型的实施例，脱硝处理装置包括吸收塔10、活性焦脱硝结构和氨气输送部20，吸收塔10包括脱硝空间和与脱硝空间连通的烟气入口、烟气出口以及氨气入口；活性焦脱硝结构设置在脱硝空间内，且位于烟气入口与烟气出口之间；氨气输送部20通过氨气入口与吸收塔10连接，并向吸收塔10的脱硝空间内输送氨气。

该脱硝处理装置的吸收塔10用于吸收烟气中的含氮氧化物NOx，以实现对烟气的脱硝处理，从而保证排放出的烟气能够满足排放标准，避免烟气污染环境。其中，烟气入口用于供烟气进入吸收塔10的脱硝空间，烟气出口用于供烟气排出脱硝空间，氨气入口用于供氨气进入脱硝空间。活性焦脱硝结构设置在脱硝空间内，以利用活性焦的物理结构和化学性质对烟气进行脱硝处理，吸收烟气中的NOx，实现脱硝处理。氨气输送部20用于向脱硝空间内输送氨气，使氨气在活性焦脱硝结构内与烟气中的NOx气体反应，实现化学吸收NOx，将其转化为对环境无害的N2(氮气)和H2O(水)等物质，从而实现对烟气的脱硝处理。由于活性焦具有较好的结构强度和更稳定的化学性能，因此采用活性焦进行脱硝处理的装置能够确保对烟气进行较好的脱硝处理。

该脱硝处理装置在吸收塔10内设置活性焦脱硝结构，利用活性焦特有的多孔比表面积大的特点对烟气中的NOx物质进行物理吸附，使其留存在活性焦内。此外，利用活性焦表面的晶格有缺陷的C原子、含氧官能团和极性表面氧化物的化学性质，有针对性地固定污染物(如NOx)在活性焦表面上，进而使活性焦起到较好的催化作用，以确保脱硝效果。

如图1所示，该脱硝处理装置可以适用于烧结机的尾气处理的场景，对其进行脱硝处理，解决现有技术中存在的烧结机排出的尾气温度低，尾气中含有使催化剂中毒的灰分，使得传统的SCR、SNCR脱硝技术不能得到应用的问题，实现烧结机烟气脱硝超低排放。当然，该脱硝处理装置还可以适用于其他钢铁行业，对其排出的烟气进行净化；或者适用于其他需要进行脱硝处理的场景。

在本实施例中，烧结生产是以精矿粉、各种含铁废物、除尘灰、氧化铁皮等含铁物料作为主要原料,配入适当比例的焦粉或无烟煤和熔剂石灰石和石灰粉,经过原料加工、配制、混合、造球、布料、点火、烧结、破碎、筛分、冷却等过程,生产出成品烧结矿的生产过程。进行烧结生产时，其排出的尾气中含有SOx和NOx、以及粉尘等物质，这些物质若直接排放到空气中会对环境造成污染，甚至危害人体健康，因此需要利用脱硝处理装置对尾气(也称烟气)进行处理。

本实施例中，利用活性焦对烟气进行处理的原理为：

活性焦为未充分活化的活性炭，活性焦内具有较多的大孔和中孔和较少的微孔，其中，大孔为孔径＞50nm的孔，中孔为孔径在2.0～50nm之间的孔，微孔为孔径＜2nm的孔。孔隙以连贯的形态存在与活性焦内。利用这些孔结构，活性焦可以实现物理吸附污染物，依赖于活性焦多孔比表面积大的特性，将烟气中的污染物截流在活性焦内，利用微孔与分子半径大小相当的特征，将污染物分子限制在活性焦内。

此外，利用活性焦表面的晶格有缺陷的C原子、含氧官能团和极性表面氧化物可以实现对污染物的化学吸附，有针对性的固定污染物在活性焦内表面上进而起到催化作用。

例如，烟气中的NOx被活性焦吸附后，与周围的H2O、O2在活性焦的催化作用下生成吸附态HNO2，与通入的NH3反应生成NH4NO2。NH4NO2化学性质不稳定，在活性焦的催化作用下极易分解为N2、H2O，从而达到脱硝的目的。

其中，脱硝反应：

NO+NH3+1/2O2→N2+3/2H2O

non-SCR(与脱离时生成的还原性物质直接反应)

NO+C…Red→N2(C-Red:为活性炭表面的还原性物质)

利用该活性焦进行脱硝的效率可达90％，且由于活性焦的机械强度相较于活性炭更高，因此更适合用作催化剂载体，其具有更稳定的化学性能，再生条件相较于活性炭也更简单，可以有效地吸附烟气中有害物质。解决现有的活性炭由于庞大的微孔结构均直接与表面贯通造成的机械强度低，容易破碎的问题，进而能够避免现有技术中存在的破碎的活性炭粉末很容易堵塞孔隙，造成孔隙的实际利用率低下的问题；也避免了活性炭再生时，破碎情况严重，损耗率很高的问题。

在本实施例中，吸收塔10的烟气入口的高度低于烟气出口的高度，烟气在脱硝空间内由下至上运动。

为了确保脱硝效果，在脱硝空间内依次设置有多个活性焦脱硝结构，以依次对烟气进行脱硝处理，从而使得脱硝更加彻底。

可选地，为了确保在活性焦脱硝结构内对烟气的脱硝效果，活性焦脱硝结构包括安装支架和设置在安装支架内的活性焦，安装支架用于承载活性焦。

为了确保脱硝时的反应温度，进而保证脱硝效率，在安装支架内设置有温度调节结构，以调节活性焦处的温度，使反应温度维持在合适的温度区间内，以确保催化效果和脱硝效率。

温度调节结构包括设置在安装支架内的冷媒流道，该冷媒流道供冷媒流过，并使冷媒在冷媒流道内冷凝，以释放热量。脱硝处理装置还包括与安装支架内的冷媒流道连接的压缩机、蒸发器和节流结构等，以使冷媒在压缩机、蒸发器、节流结构和冷媒流道中循环，从而调节活性焦处的温度。

如图1所示，可选地，所述氨气输送部20用于向吸收塔10内输送氨气，氨气输送部20包括将氨气与空气混合的氨气混合器21，氨气混合器21供氨气和空气混合，以在氨气输入吸收塔10之前对氨气进行稀释，并使其升温到合适的温度，从而保证氨气进入吸收塔10的脱硝空间内后，其温度处于适宜的反应温度，以保证脱硝效率。

在本实施例中，氨气混合器21通过氨气入口与脱硝空间连接，并将混合后氨气输送至脱硝空间内。

混合后氨气的温度的取值范围为60摄氏度-130摄氏度。优选地，氨气进入脱硝空间内后，其最为适宜的温度的取值范围为80-110摄氏度。

可选地，氨气输送部20还包括氨气输送支路，氨气输送支路连接氨气混合器21和氨气气源221，氨气输送支路上设置有调节氨气输送压力和输送气量的第一控制阀222。通过调节第一控制阀222可以调节进入氨气混合器21内的氨气的气量和气压，从而使氨气满足脱硝需求，又避免浪费。

当然，在其他实施例中，氨气混合器21可以通过其他结构与氨气气源221连接，并不限于本实施例例举的氨气输送支路的方式。

可选地，为了便于检修，氨气输送支路还包括检修用第一氨气隔离阀223，第一氨气隔离阀223位于第一控制阀222与氨气混合器21之间，在检修氨气混合器21时，可以将第一氨气隔离阀223关闭，以隔离气路，进行检修。

和/或，脱硝处理装置还包括检修用第二氨气隔离阀224，第二氨气隔离阀224位于氨气混合器21与氨气入口之间，第二氨气隔离阀224可以在检修氨气混合器21时关闭，与第一氨气隔离阀223配合，实现对氨气混合器21的检修。或者，通过关闭第二氨气隔离阀224，以对吸收塔10进行检修。

可选地，氨气输送部20还包括空气输送支路，空气输送支路连接在氨气混合器21上，空气输送支路上设置有空气风机231和空气加热器232，空气加热器232位于空气风机231与氨气混合器21之间，并加热进入氨气混合器21的空气。空气风机231用于输送空气，空气加热器232用于对空气进行加热，使其温度上升，以便空气和氨气在氨气混合器21内混合时能够提升氨气温度。

可选地，脱硝处理装置还包括增压风机31，增压风机31与烟气入口连接，并通过向烟气中补充空气使烟气增压。增压风机31用于提升烟气的压力，使其在脱硝空间内的脱硝效果更好。

脱硝处理装置还包括主风机32，主风机32与增压风机31连接，并向增压风机31输送烟气。主风机32用于为烟气流动提供动力。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种烟气处理系统，其包括上述的脱硝处理装置。该脱硝处理装置能够利用活性焦对烟气中的NOx进行吸收和处理，且能够避免在对烟气进行脱硝处理时破碎而堵塞活性焦的孔结构，确保脱硝效率和脱硝成本。

可选地，烟气处理系统还包括脱硫处理装置，脱硝处理装置的主风机32与脱硫处理装置的气体出口连接。

脱硫处理装置可以是湿法脱硫装置，在湿法脱硫装置内设置有除雾除尘结构，用于去除脱硫后的烟气中的液滴和灰尘颗粒，以提升烟气的洁净度。脱硝处理装置位于脱硫处理装置之后，只进行脱硝，使活性焦损失很小，

该脱硝处理装置采用活性焦进行物理吸附和化学吸附对烟气进行净化，适应复杂气体脱硝，敏感性小；脱硝处理温度低，相较于低温SCR的运行温度一般要达到250摄氏度，该脱硝处理在80摄氏度-110摄氏度为最佳反应温度区间，能耗低。利用活性焦脱硝后烟气温度高，外排无白烟，有助于提升设备运行寿命。由于活性焦本身具有一定的除尘作用，对脱硫处理后的洁净烟气有进一步净化作用。该脱硝处理装置的结构简单，运行维护方便，运行成本低，日常脱硝只是氨气的消耗，脱硝过程无任何副产品产生，不耗水；活性焦为非危险品，如最后丧失催化功能，可作为燃料燃烧。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型实施例的范围。

以上实施方式仅用于说明本实用新型实施例，而并非对本实用新型实施例的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型实施例的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型实施例的范畴，本实用新型实施例的专利保护范围应由权利要求限定。