一种旋流雾化SCR脱硝装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种旋流雾化SCR脱硝装置，沿脱硝塔本体的内圆周面设置了板式催化剂层，构成了烟气通道。在烟气通道中设置有蜂窝式催化剂，与板式催化剂构成了两级催化反应区。沿板式催化剂层的圆周面，自下而上分布多层沿切圆方向喷射的多个旋流雾化喷嘴。当烟气进入烟气通道内并与沿切圆方向旋流喷出的氨气相遇时，沿着由烟气通道的内圆周方向以切圆的方式螺旋上升。本方法及其装置不仅解决了烟气与NH3混合不良，流场不均的问题，而且增加了烟气与还原剂、催化剂的接触比表面积和时间，有效地利用脱硝塔的空间，提高反应效率，减少烟气阻力，能耗低，降低了氨的逃逸率，使脱硝成本大幅降低，显著提高了经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及烟气脱硝，尤其涉及一种旋流雾化SCR脱硝装置。
技术介绍
NOx是大气污染物的主要来源，其大量排放会给环境造成巨大的危害。为了保护环境，需要对NOx进行治理。国际上广泛使用的选择催化还原法(SCR)是一种从尾气上治理NOx排放的有效方法。目前采用的SCR方法是利用NH3作为还原剂在催化剂的作用下将NOx还原为无害的N2，从而脱除烟气中的NOx。选择合适的催化剂是SCR技术的核心，催化剂结构一般有蜂窝式、平板式和波纹板式三种。其中，蜂窝式催化剂具有较大的几何比表面积，但防尘和抗堵塞性能较差，阻力损失较大。平板式或波纹板式催化剂比蜂窝式催化剂具有更好的防积尘和堵塞能力，但气固接触比表面积小，催化反应能力差。由于受气固接触面积的影响，塔体内烟气的流场分布不均，烟气与还原剂、催化剂接触的时间有限，其催化还原反应效率低，并且广泛存在NH3的逃逸、催化剂堵塞、催化剂失效等问题。不仅影响脱硝效率的提高，而且造成脱硝成本增高，出现二次污染等问题。研发高效的SCR方法及装置十分紧迫与必要。通过对现有SCR系统研究可知，影响脱硝效率的因素包括反应温度、停留时间、还原剂与烟气的混合均匀度、还原剂与NOx的化学当量比、催化剂性能等。根据SCR催化剂的反应动力学原理，在反应温度与催化剂性能一定的情况下，氨和NOx的混合程度对SCR工艺的脱硝效率具有极大的影响。在传统的脱硝设备中，为了增加氨和NOx的混合时间，采用了增大装置的横截面积，减少烟气流速，增加塔体高度或长度的方法。增大装置的横截面积不仅导致塔内流场呈现出层流态，减少了混合器的紊流度，降低了脱硝效率，而且增加了烟气中颗粒物的沉积，使催化剂表面大量积灰，影响催化剂的活性，增大了氨的逃逸；增加塔体高度或长度又大大增加催化剂用量，增加建设成本与运行成本。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种旋流雾化SCR脱硝装置。既可实现烟气高效脱硝，又解决了现有技术中常出现的易积灰、催化剂失效和氨逃逸的问题。本技术通过下述技术方案实现：一种旋流雾化SCR脱硝装置，包括脱硝塔本体和沿脱硝塔本体的内圆周面设置的板式催化剂层10；板式催化剂层10构成烟气通道；沿板式催化剂层10的圆周面，自下而上分布有多层沿切圆方向喷射的多个旋流雾化喷嘴9；当烟气由脱硝塔本体的底部进入烟气通道内并与旋流雾化喷嘴9喷射的氨气相遇时，由于氨气沿切圆方向旋流喷出，使烟气与氨气相互卷吸混合，并沿着由烟气通道的内圆周方向以切圆的方式螺旋上升；各旋流雾化喷嘴9通过管路连接设置在脱硝塔外的氨供给系统。所述烟气通道内设有两道蜂窝式催化剂7；第一道蜂窝式催化剂与烟气入口之间的区域为一级旋流催化反应区；第一道蜂窝式催化剂与第二道蜂窝式催化剂之间的区域为二级旋流催化反应区。所述蜂窝式催化剂7的上方设置有多个吹灰器8，吹灰器8用于吹落附着在吹灰器8表面的积灰。所述脱硝塔本体下部的烟气入口处设置有导流均流板11。所述氨供给系统包括依次管路连接的液氨储罐6、用于对液氨进行蒸发的液氨蒸发器5、用于对氨气进行缓冲的氨气缓冲槽4、用于对氨和空气进行混合的氨/空气混合器3和用于对氨气进行稀释的稀释风机2；所述氨/空气混合器3通过一带有电磁阀13的管路连接旋流雾化喷嘴9；所述脱硝塔本体的外部还设有一个氨逃逸反馈控制系统1，所述脱硝塔本体顶部的烟气出口设置有用于检测氨浓度的探头14；氨逃逸反馈控制系统1根据探头14检测到的氨的浓度数据，控制氨供给系统以及电磁阀13的开度，用于实时控制旋流雾化喷嘴9对氨的喷入量，使喷入烟气通道内的氨量与NOx浓度相匹配。所述脱硝塔本体底部设有积灰箱12，积灰箱12的中部具有供烟气通过的喇叭形通孔。一种旋流板式SCR脱硝方法如下：烟气通过脱硝塔本体下部的导流均流板11，进入烟气通道内的一级旋流催化反应区，烟气与旋流雾化喷嘴9喷射的氨气相遇时，由于氨气沿切圆方向通过旋流雾化喷嘴9旋流喷出，使烟气与氨气相互卷吸混合，并沿着由烟气通道的内圆周方向以切圆的方式继续螺旋上升，接着进入二级旋流催化反应区；相互卷吸混合的烟气和氨气，由一级旋流催化反应区至二级旋流催化反应区的上升过程中反复切向冲刷板式催化剂层10和蜂窝式催化剂7，并发生催化还原反应，使烟气、氨气与板式催化剂层10的比表面积增大，最后由脱硝塔本体顶部出口排出，实现了烟气脱硝。当探头14检测到烟气中氨的浓度大于预设值时，氨逃逸反馈控制系统1根据该探头14反馈的氨浓度数据，控制氨供给系统以及电磁阀13的开度，用于实时控制旋流雾化喷嘴9对氨的喷入量，使喷入烟气通道内的氨量与NOx浓度与预设值相匹配。本技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：1、烟气与NH3混合效果好、流场均匀、脱硝效率高。烟气通过导流均流板，旋流上升，卷吸喷入的氨气；氨气采用沿烟气通道圆周方向切圆式旋流喷入，强化了旋流场。二者相互卷吸，使得烟气与还原剂均匀混合，形成一种旋流雾化态。这种旋流雾化态，与其传统的流态相比，一方面可以增加混合气在圆周方向的速率，保证烟气在烟气通道内有足够的行程，使烟气充分脱硝。另一方面，烟气螺旋上升而非直线上升，增加了烟气在烟气通道内的行程和停留时间，使流场更加均匀，充满度好，使烟气的催化还原反应更充分，接触时间更长，增大了反应物接触比表面积，本技术有效地利用了脱硝塔的空间，进一步提高了脱硝效率。除此之外，通过两道蜂窝式催化剂整流，使整个流场分布更加均匀，实现二次催化反应，更进一步提高了脱硝效率。2、避免了催化剂堵塞，提高了催化剂使用效率。众所周知，板式催化剂与蜂窝式催化剂各有优缺点，本技术在旋流场区域(烟气通道的圆周方向)布置板式催化剂，在烟气通道的轴向方向采用蜂窝式催化剂，二者有机的组合布置，混合后的烟气与氨气在板式催化剂层的表面高速旋流作用下，离心分离，避免高粉尘带入，有效解决了烟气流速、堵塞、接触比表面积之间的矛盾。为进一步避免蜂窝式催化剂的积灰，在蜂窝式催化剂的层间设置了吹灰器，定期吹掉附着在其上的积灰。混合后的烟气与氨气在催化剂表面反复高速旋流作用下，既减少了催化剂积灰与堵塞，缓解了催化剂失效，又使催化剂使用效率达到较高水平。3、降低了氨的逃逸率。采用了一级旋流催化反应区和二级旋流催化反应区串联布置形式模式，减少脱硝塔顶部出口烟气中NH3的体积分数，有效地实现了烟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋流雾化SCR脱硝装置，其特征在于：包括脱硝塔本体和沿脱硝塔本体的内圆周面设置的板式催化剂层(10)；板式催化剂层(10)构成烟气通道；沿板式催化剂层(10)的圆周面，自下而上分布有多层沿切圆方向喷射的多个旋流雾化喷嘴(9)；当烟气由脱硝塔本体的底部进入烟气通道内并与旋流雾化喷嘴(9)喷射的氨气相遇时，由于氨气沿切圆方向旋流喷出，使烟气与氨气相互卷吸混合，并沿着由烟气通道的内圆周方向以切圆的方式螺旋上升；各旋流雾化喷嘴(9)通过管路连接设置在脱硝塔外的氨供给系统。

【技术特征摘要】
1.一种旋流雾化SCR脱硝装置，其特征在于：包括脱硝塔本体和沿脱
硝塔本体的内圆周面设置的板式催化剂层(10)；板式催化剂层(10)构成烟
气通道；
沿板式催化剂层(10)的圆周面，自下而上分布有多层沿切圆方向喷射
的多个旋流雾化喷嘴(9)；当烟气由脱硝塔本体的底部进入烟气通道内并与
旋流雾化喷嘴(9)喷射的氨气相遇时，由于氨气沿切圆方向旋流喷出，使烟
气与氨气相互卷吸混合，并沿着由烟气通道的内圆周方向以切圆的方式螺旋
上升；各旋流雾化喷嘴(9)通过管路连接设置在脱硝塔外的氨供给系统。
2.根据权利要求1所述的旋流雾化SCR脱硝装置，其特征在于：所述
烟气通道内设有两道蜂窝式催化剂(7)；第一道蜂窝式催化剂与烟气入口之
间的区域为一级旋流催化反应区；第一道蜂窝式催化剂与第二道蜂窝式催化
剂之间的区域为二级旋流催化反应区。
3.根据权利要求2所述的旋流雾化SCR脱硝装置，其特征在于：所述
蜂窝式催化剂(7)的上方设置有多个吹灰器(8)，吹灰器(8)用于吹落附
着在吹灰器(8)表面的积灰。
4.根据权利要求1所述的旋流雾化SCR脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘定平，王玲，袁丹珏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44