專利名稱：可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置，屬于環 保技術領域。
背景技術：
'
目前，煙氣等含有氮氧化物的工業廢氣多采用催化氧化方式進行
脫硝處理，在200-400攝氏度的反應條件下，在催化劑的作用下，廢 氣中所含有的NOx同冊3進行反應生成N2和H20。而實際生產中廢氣的 溫度通常不能達到這么高。為了實現上述反應，通常采用加熱手段， 例如電、蒸汽等，使之維持在這一溫度，如果必要還要設換熱器回收 熱量。在此條件下，整個系統能耗高、復雜。
目前采用的氨氣噴淋設備較多，但是多數噴淋裝置結構過于復 雜，并且往往由于噴嘴的噴射方向設置的不合理，影響氨氣同煙氣混 合效果，并且還可能增大噴淋阻力。
由于含有污染性揮發物的工業尾氣溫度一般4吏低，在進行催化反 應前需要加熱，而現有的加熱方式通常采用蒸汽等對尾氣進行加熱， 因此同期消耗大量能量，不僅提高了工業廢氣處琛成本還造成能源的 大量浪費。
發明內容
為了克服現有技術的上述缺陷，本發明提供了一種可再生蓄熱式 選擇性催化還原脫硝裝置，本發明將蓄熱式能量回收技術與脫硝技術 相結合，使得技術適應性大大提高，且將各項技術集成為一體化裝置，錯構筒單，安裝方便，易于操作，氨氣同煙氣的混合效果好，催化反 應徹底，并且能源消耗少。
本發明采用的技術方案 一種可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝 裝置，其殼體內設有上下分布的催化床層和蓄熱床層，所述催化床層 和蓄熱床層所在的區域被均勻地分隔成若干軸向氣流通道，所述各軸 向氣流通道的下面設有可以使待反應氣體均勻分布的氣體分布裝置， 所述氣體分布裝置下面是噴氨室，所述噴氨室內設有用于噴射氨氣的 辱噴射格柵，所述噴氨室設有進氣煙道接口，所述催化床層上面是用 卞反應氣體充分反應的催化反應室，所述催化反應室設有出氣煙道接 n 。
; 所述蓄熱床層由若干蓄熱塊分層堆碼而成，布滿所述氣流通道的 整個截面，所述蓄熱塊采用高蓄熱性能的材料制成，并設有供氣體穿 過的孔隙。.
所述可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置,,"i殳有用于固定安方i 備層蓄熱塊的活動框架和用于支撐這些活動框架的固定支架。
所述催化床層由若干催化塊分層堆碼而成，布滿所述氣流通道的 整個截面，所述催化塊設有供氣體穿過的孔隙，所述催化塊的內外表 面均涂有高性能的催化劑或者所述催化塊由包含催化劑的材料制成。 ;:所述可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置，設有用于固定安放 各層催化塊的活動框架和用于支撐這些活動框架的固定支架。
所述殼體的橫截面呈圓形，所述氣體分布裝置呈圓盤狀，譯有若 "t相間的缺口，其軸線同所述殼體的軸線重疊，其下端通過轉軸連接傳動裝置，所述傳動裝置設有驅動電機。
所述氨噴射格柵包括噴淋母管和一個或多個噴淋支管，所述噴淋 支管連接所述噴淋母管，所述噴淋支管上設有若干噴嘴孔，所述噴淋 母管的進氣端設置在所述殼體外，連接制專j殳備。
所述噴淋支管上設有開度調節閥，所述開度調節閥配有用于控制 其開度大小的控制電路，所述控制電路連接有用于釆集所述噴淋支管 內氣體壓力的壓力傳感器或用于采集所述噴淋支管內氣體流量的流
量傳感器；所述噴淋母管上設有用于控制氨氣流量的流量控制閥，所 述流量控制閥配有用于控制其開度的流量控制模塊，所述流量控制模 垛連接有用于采集所述噴淋母管內氣體流量的流量傳感器和/或用于 來集所述噴淋母管內氨濃度的濃度傳感器；所述氨噴射格柵的進氣端 還設有用于氨氣和空氣混合、稀釋氨氣濃度的氨氣空氣混合器。 ' 所述噴淋支管的數量為多個，分布在所述噴、淋母管的兩側，所述 噴淋支管和所述噴淋母管之間采用焊接方式連接或通過法蘭連接。
'所述殼體內設有若干與軸線平行的隔板，通過所述隔板將殼體內 6,相應空間命隔成所述的軸向氣流通道，所述各隔板和所述各軸向氣 鴻通道以殼體的軸線為對稱軸沿圓周均勻分布，所述各軸向氣流通道 妹上端敞口，連接所述催化反應室。
本發明的有益效果由于在可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝 皇中添加了高蓄熱持性的蓄熱床層，進入所述可再生蓄熱式選擇性催 化還原脫硝裝置的氣體通過所述蓄熱床層，并吸收所述蓄熱^^層內的 熱量達到反應溫度進入所述催化床層進行脫硝反應，同時脫硝反應中產生的熱又重新被所述蓄熱床層吸收，所述蓄熱床層溫度恢復，以備 下一次中低溫氨、空氣和廢氣的混合氣通過時進行加熱，從而達到重
復利用的效果；由可以可以選擇適宜的催化劑或催化材料，使其具有 特異性，對脫硝反應起到高效的催化作用，以改善脫硝效果；由于經 過特殊設計的氨噴射格柵，噴淋主管和噴淋支管構成格柵狀，而且噴 淋主管和噴淋支管上設有若干噴嘴孔，且呈對稱分布，使混合氣體壓 力分布更加均衡，與氣體管道內廢氣混合更加均勻。本發明的脫硝效 率可以達到90%以上，熱回收效率達到95%以上，整體結構簡單、操 作容易，現場安裝方便、用時少，占地面積少，節約了大量的設備成 夸和基礎建設成本。
:圖l為本發明的結構示意圖2為本發明的氨噴射格柵的俯視示意圖。
具體實施例方式
本發明提供了一種可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置，其殼 體內設有上下分布的催化床層1和蓄熱床層2,所述催化床層和蓄熱
，'
卑層所在的區域被均勻地分隔成若干軸向氣流通道，所述各軸向氣流 通道的下面設有可以使待反應氣體均勻分布的氣體分布裝置3，所述
廣 1
氣體分布裝置下面是噴氨室4，所述噴氨室內設有用于噴射氨氣的氨 噴射格柵8，所述噴氨室設有進氣煙道9接口，為了使廢氣和氨氣充 分混合，所述氨噴射格柵通常設置在所述進氣煙道的出口處，通過所 述進氣煙道進入所述可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置內的廢氣和所述氨噴射格柵噴出的氨在所述噴氨室內充分混合后，通過所述 氣體分布裝置均勻地將混合后的氣體送入所述軸向氣流通道，使之通
緣所述蓄熱床層和催化床層，所述催化床層上面是用于反應氣體充分
反應的催化反應室5，混合后的氣體通過所述催化床層后在所述催化 反應室內充分反應，所述催化反應室設有出氣煙道IO接口，反應后 的氣體可以通過所述出氣煙道排出所述可再生蓄熱式選擇性催化還 原脫硝裝置。
: 所述蓄熱床層由若干蓄熱塊分層堆碼而成，布滿所述軸向叱流通 道的整個截面，所述蓄熱塊采用高蓄熱性能的材料制成，并設有供氣 體穿過的孔隙，使混合后的氣體經過所述軸向氣流通道時必須穿過所 蟓蓄熱塊上的孔隙，與所述蓄熱塊充分接觸并進行熱交換，以達到升 潭的目的。
" 所述可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置設有用于固定安放 各層蓄熱塊的活動框架和用于支撐這些活動框架的固定支架，更換時 巧要抽出相應的框架進行更換即可。
; 所述催化床層由若干催化塊分層堆碼而成，布滿所述軸向氣流通 專的整個截面，所述催化塊設有供氣體穿過的孔隙，其內外表面均涂 有高性能的催化劑或者所述催化塊由包含催化劑的材料制成，使混合 考的氣體經過所述軸向氣流通道時必須穿過所述催化塊上的孔隙，與
所述催化塊4的催化材料充分接觸，以進行催化氧化反應。
:、所述可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置設有用于固定安放 備層催化塊的活動框架和用于支撐這些活動框架的固定支架，更換時只要抽出相應的框架進行更換即可。
所述殼體的橫截面呈圓形，所述氣體分布裝置呈圓盤狀，所述氣 體分布裝置上設有若干相間的缺口 ，所述缺口的形狀和分布方式與所 述軸向氣流通道相對應，也可以與所述軸向氣流通道的形狀不同，只 要能夠保證在旋轉過程中依次接通各軸向氣流通道即可，所述氣體分 布裝置可以設有框架及其它附件，其軸線同所述殼體的軸線重疊，其
下端通過轉軸連接傳動裝置6,所述傳動裝置設有驅動電機7，以便
帶動所述氣體分布裝覃轉動。
為了保i正所述軸向氣流通道的通暢，還可以在所述可再生蓄熱式 逸擇性催化還原脫硝裝置中設置蒸汽吹掃裝置，所述蒸汽吹掃裝置均 勻分布在所述軸向氣流通道中的所述蓄熱床層的下方，包括若干蒸汽 嘴嘴和連接這些噴嘴的噴管，所述各蒸汽噴嘴應基本均勻的分布在所 迷軸向氣流通道的截面上，不留死角，所述噴管的結構可以根據需要 設置，可以是一個噴管連接全部噴嘴，也可以是多個噴管，每個噴管 各連接若千噴嘴。高壓蒸汽流過所述噴管后經所述噴嘴噴出，將所述 蓄熱床層上的有機聚合物汽化或吹掃下來。其吹掃周期可以同所述軸 ,氣流通道的工作周期一致，也可以是其工作周期的倍數，即經過幾 逸通風后吹掃一次。所述蒸汽吹掃裝置的噴管固定安裝在所述殼體 4,其外端連接蒸汽管道，以獲得所需蒸汽。
所述蓄熱床層和所述催化床層之間可以留有一定空間，該空間的 側壁上設有人孔11,以方便檢修和維護。 _所述氨噴射格柵包括噴淋母管12和一個或多個噴淋支管13，所蜂噴淋支管連接所述噴淋母管，所述噴淋支管上設有若干噴嘴孔14, 所述若干噴嘴孔可以均勻分布，也可以按照其它適宜的規則分布，所 述噴淋母管的進氣端設置在所述殼體外，連接制氨設備，所述噴淋母 管位于所述噴氨室內的部分也可以設置若干噴嘴孔。
所述噴淋支管上設有開度調節閥15,所述開度調節岡配有用于 控制其開度大小的控制電路，所述控制電路連接有用于采集所述噴淋 支管內氣體壓力的壓力傳感器或用于采集所述噴淋支管內氣體流量 的流量傳感器，由此實現對所述各噴淋支管的噴氨量的控制；所述噴 琳母管上設有用于控制氨氣流量的流量控制閥，所述流量控制閥配有 用于控制其開度的流量控制模塊，所述流量控制模塊連接有用于采集 所述噴淋母管內氣體流量的流量傳感器和/或用于采集所述噴淋母管 內氨濃度的疼度傳感器，由此實現對總的噴氨量的控制；所述氨噴射 格柵的進氣端還可以設有用于氨氣和空氣混合、稀釋氨氣濃度的氨氣 空氣混合器。
所述噴淋支管的數量為多個，分布在所述噴淋母管的兩側，也可 4分布在所述噴淋母管的一側，所述噴淋支管和所述噴淋母管之間采 用焊接方式連接或通過法蘭連接，所述噴淋支管可以全部設置在所述 嘴氨室內，也可以部分或全部插入所述進氣煙道內。
所述噴淋母管可以是直管或可以是彎管，當所述噴淋支管部分或 全部插入所述進氣煙道內時，所述噴、淋支管的延伸方向可以與，述進 氣煙道的軸向平行或者與所述進氣煙道的軸向垂直，與所述進氣煙道 軸向平行的所述噴淋支管的噴射方向是所述噴淋煙道的軸向垂直方向，與所述進氣煙道軸向垂直的所述噴淋支管的噴射方向是所述進氣 煙道的軸向平4于并沿煙氣方向。
所述殼體內設有若干與軸線平行的隔板，通過所述隔板將殼體內 的相應空間分隔成所述的軸向氣流通道，所述各隔板和所述各軸向氣 流通道以殼體的軸線為對稱軸沿圓周均勻分布，所述各軸向氣流通道 的上端敞口，連接所述催化反應室。
制氨設備產生的氨氣通過所述氨噴射格柵噴射至所述噴氨室或 所述進氣煙道內，通過所述流量控制閥調節氨氣流量為適宜流量，所 述流量控制閥上的流量控制模塊可以接收并傳輸所述流量傳感器和/ 或濃度傳感器采集的流量和/或濃度信息，并通過其上的控制電# 制所述流量控制閥的開度大小，從而控制噴氨量。從所述流量調節閥 刮氨設備流出的氨氣經所述氨氣空氣混合器進行稀釋，使氨氣的濃度
辨制在5%以下，稀釋氨氣的濃度是為了確保氨氣的濃度避開爆炸范 圍(LEL: 16%, HEL: 25%)。為使空氣的溫度維持在氨氣的液化點以上， 可以在所述氨氣空氣混合器的空氣入口處設置空氣預熱器。稀釋后的 奉氣進入所述氨噴射，柵的所述噴淋母管內，所述開度調節閥上的壓 力傳感器或濃度傳感器采集此處的氨氣壓力或濃度，并通過連接在其 上的控制電路控制所述開度調節閥的開度大小，防止氨氣發生偏流或 氨分布不均勻，使所述噴淋支管中的氨氣盡可能達到均勻，同時降低 喬逃逸量。
,所述氨噴射格柵將勻壓后的氨氣空氣混合氣體噴射到所述噴氨 實或進氣煙道內，將氨氣和空氣的混合氣體與所述煙道內的廢，充分混合，所述氨噴射格柵除采用所述方式外還可采用任意適合氣體噴射 ^f裝置。
， 混合氣體通過所述蓄熱塊上的細孔與所述蓄熱塊充分接觸進行 熱交換，以達到升溫的目的，然后穿過所述催化塊上的細孔與所述催 化塊上的催化劑充分接觸，在所述催化反應室內進行氧化還原反應，
混合氣體通過時，NH3、 N0x和02在催化反應塊的作用下進行如下脫硝 反應
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) 經過ft^'反應后的氣體通過所述出氣煙道排出。
權利要求
1、一種可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置，其特征在于其殼體內設有上下分布的催化床層和蓄熱床層，所述催化床層和蓄熱床層所在的區域被均勻地分隔成若干軸向氣流通道，所述各軸向氣流通道的下面設有可以使待反應氣體均勻分布的氣體分布裝置，所述氣體分布裝置下面是噴氨室，所述噴氨室內設有用于噴射氨氣的氨噴射格柵，所述噴氨室設有進氣煙道接口，所述催化床層上面是用于反應氣體充分反應的催化反應室，所述催化反應室設有出氣煙道接口。
2、 如權利要求1所述的可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置， 其特征在于所述蓄熱床層由若干蓄熱塊分層堆碼而成，布滿所述氣流 通道的整個截面，所述蓄熱塊采用高蓄熱性能的材料制成，并設有供 氣體穿過的孔隙。
3、 如權利要求2所述的可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置， 其特征在于設有用于固定安放各層蓄熱塊的活動框架和用于支撐這 些活動框架的固定支架。
4、 如權利要求1所述的可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置， 其特征在于所述催化床層由若干催化塊分層堆碼而成，布滿所迷氣流 通道的整個截面，所述催化塊設有供氣體穿過的孔隙，所述催化塊的 巧外表面均涂有高性能的催化劑或者所述催化塊由包含催化劑的材 料制成。
5、 如權利要求4所述的可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置， 其特征在于設有用于固定安放各層催化塊的活動框架和用于支撐這些活動框架的固定支架。
6、如權利要求i所述的可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置， 其特征在于所述殼體的橫截面呈圓形，所述氣體分布裝置呈圓盤狀， 設有若干相間的缺口，其軸線同所述殼體的軸線重疊，其下端通過轉 軸連接傳動蓼置，所述傳動裝置設有驅動電機。
7、如權利要求1所述的可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置， 其特征在于所述氨噴射格柵包括噴淋母管和一個或多個噴淋支管，所 迷噴淋支管連接所述噴淋母管，所述噴淋支管上設有若干噴嘴孔，所 述噴淋母管的進氣^設置在所述殼體外，連接制氨設備。
8、如權利要求7所述的可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置， 丼特征在于所述噴淋支管上設有開度調節閥，所蜂開度調節閥配有用 虧控制其開度大小的控制電路，所述控制電路連接有用于采集所述噴 淋支管內氣體壓力的壓力傳感器或用于采集所述噴淋支管內氣體流 章的流量傳感器；所述噴淋母管上設有用于控制氨氣流量的流量控制 哼，所述流量控制閥，有用于控制其開度的流量控制模塊，所述流量 舉制模塊連接有用于采集所述噴淋母管內氣體流量的流量傳感器和/ 或用于采集所述噴淋母管內氨濃度的濃度傳感器；所述氨噴射格柵的 ,氣端還設有用于氨氣和空氣混合、稀釋氨氣濃度的氨氣空氣混合 等。 '
9、如權利要求8所述的可再生蓄熱式選擇性催化還原脫賄裝置， 卑特征在于所述噴淋支管的數量為多個，分布在所述噴淋母管的兩 "，所述噴淋支管和所述噴淋母管之間采用焊接方式連接或通過法蘭連接。
10、如權利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8或9所述的可再生蓄 熱式選擇性催化還原脫硝裝置，其特征在于所述殼體內設有若干與軸 線平行的隔板，通過所述隔板將殼體內的相應空間分隔成所述的軸向 氣流通道，所述各隔板和所述各軸向氣流通道以殼體的軸線為對稱軸 沿圓周均勻分布，所述各軸向氣流通道的上端敞口，連接所述催化反 應室。
全文摘要
本發明涉及一種可再生蓄熱式選擇性催化還原脫硝裝置，其殼體內設有上下分布的催化床層和蓄熱床層，所述催化床層和蓄熱床層所在的區域被均勻地分隔成若干軸向氣流通道，所述各軸向氣流通道的下面設有可以使待反應氣體均勻分布的氣體分布裝置，所述氣體分布裝置下面是噴氨室，所述噴氨室內設有用于噴射氨氣的氨噴射格柵，所述噴氨室設有進氣煙道接口，所述催化床層上面是用于反應氣體充分反應的催化反應室，所述催化反應室設有出氣煙道接口。本發明將氨噴射技術、蓄熱式能量回收技術和脫硝技術相結合，使得在中低溫條件下的工業廢氣實現脫硝變為現實，且該裝置結構簡單、操作方便，占地面積小，適用于各種工業鍋爐煙氣與工藝廢氣的脫硝。
文檔編號B01D53/86GK101574624SQ20091008710
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月12日 優先權日2009年6月12日
發明者史展亮, 李發軍, 白文輝 申請人:北京中電聯環保工程有限公司