轉輪式低溫SCR脫硝及在線連續再生裝置及其應用的制作方法

本發明屬于煙氣處理技術領域，涉及一種轉輪式低溫SCR脫硝及在線連續再生裝置及其應用。

背景技術：

氮氧化物是主要的大氣污染物之一，會引起酸雨、霧霾等破壞環境、影響人類健康的一系列問題。因此，氮氧化物的治理是目前大氣污染治理的重點。其中，焦化、鋼鐵燒結、氧化鋁焙燒、陶瓷及玻璃燒制等工業窯爐煙氣排放的氮氧化物已引起越來越多的關注。常規的催化還原法脫硝(SCR)所用的催化劑僅在300℃以上才能長期有效運行。而對于上述幾個行業，由于煙氣溫度一般低于250℃，且含有一定的催化劑毒害物質，常規的催化劑難以適應這種低溫情況。因此，開發低溫SCR催化劑是目前研究的熱點。

然而，對于大多數低溫催化劑而言，由于其自身易吸附較多的有害組分或存在被銨鹽覆蓋等原因，而造成催化劑中毒或失效。因此，設計出適合的低溫SCR技術的反應及在線再生裝置，是推廣此技術在包括焦化、鋼鐵燒結、氧化鋁焙燒、陶瓷及玻璃燒制等工業窯爐煙氣的低溫脫硝領域應用的關鍵。

授權公告號為CN103816796B的中國發明專利公布了一種低溫焦爐煙道廢氣脫硫脫硝工藝，通過在煙道廢氣輸送管道中噴入流態化的NaHCO₃細粉，干法脫除焦爐煙道廢氣中絕大部分的SO₂，同時將脫硝催化劑結構層與除氨催化劑結構層結合使用，高效脫除焦爐煙道氣中的NO_x，脫硝催化劑采用濾筒狀結構，除氨催化劑采用V字型結構；該工藝由引風單元、脫硫單元、氨制備單元、脫硝除氨單元、壓縮空氣單元、顆粒物輸送單元組成的系統實現高效脫硝、脫硫。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種能有效提高催化劑使用壽命，顯著降低能耗的轉輪式低溫SCR脫硝及在線連續再生裝置及其應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

轉輪式低溫SCR脫硝及在線連續再生裝置，該裝置包括轉輪催化主體單元、以及與轉輪催化主體單元配合使用的再生氣流輸送風機、再生氣流加熱器，所述的轉輪催化主體單元包括間歇轉動的催化劑轉輪、以及分別設置在催化劑轉輪兩端的進氣端氣體分隔箱及出氣端氣體分隔箱，所述的進氣端氣體分隔箱、出氣端氣體分隔箱共同將催化劑轉輪在圓周方向上隔離出低溫SCR反應區、催化劑再生預加熱區以及熱再生區。

所述的催化劑轉輪包括兩端開口且具有中空腔體的外殼、插設在外殼中的內筒以及N個沿外殼軸向均勻布設在內筒與外殼之間的徑向分隔板，其中，N為整數，且N≥2，所述的內筒兩端密封，并分別設置分隔箱密封面。

作為優選的技術方案，N為整數，且6≤N≤15。

所述的徑向分隔板將外殼與內筒之間的腔體分隔成N個催化劑裝載區，N為整數，且N≥2。

所述的催化劑裝載區中填充有顆粒狀SCR催化劑、蜂窩狀SCR催化劑或波紋板狀SCR催化劑中的一種或多種。

所述的進氣端氣體分隔箱的一側設有再生熱氣流進口，另一側覆蓋一個催化劑裝載區，形成第一熱再生區間；所述的出氣端氣體分隔箱的一側設有再生熱氣流出口，另一側同時覆蓋相鄰兩個催化劑裝載區，其中一個被覆蓋的催化劑裝載區形成與第一熱再生區間相連通的第二熱再生區間，并且第一熱再生區間與第二熱再生區間共同形成熱再生區，另一個被覆蓋的催化劑裝載區則形成催化劑再生預加熱區，而其余未被覆蓋的催化劑裝載區共同構成低溫SCR反應區。

所述的內筒的直徑為400-1200mm，所述的外殼的內徑為1200-5000mm，所述的催化劑轉輪的有效長度為2000-4000mm。

所述的催化劑轉輪兩端還分別設有與進氣端氣體分隔箱、出氣端氣體分隔箱相連接的進氣端蓋及出氣端蓋，所述的催化劑轉輪與進氣端蓋、出氣端蓋采用機械密封。

所述的進氣端氣體分隔箱、出氣端氣體分隔箱與催化劑轉輪之間均采用彈簧壓緊，當需要轉動時，利用外力將分隔箱密封面與催化劑轉輪的斷面拉開，防止分隔箱密封面磨損，待轉動到位后，卸除外力，使進氣端氣體分隔箱、出氣端氣體分隔箱與催化劑轉輪重新壓緊密封。

在工作狀態下，將溫度為350-400℃的熱氣流經進氣端氣體分隔箱進入熱再生區，再經出氣端氣體分隔回流至催化劑再生預加熱區，形成再生熱氣流，返回至催化劑轉輪的進氣端與主體煙氣混合，所述的再生熱氣流的流量為主體煙氣流量的2-10％。

所述的熱氣流主要是利用電加熱或燃料加熱，溫度上升到350-400℃后的氣體。

轉輪式低溫SCR脫硝及在線連續再生裝置應用于包括焦化、鋼鐵燒結、氧化鋁焙燒、陶瓷及玻璃燒制等工業窯爐煙氣的低溫脫硝處理。

本發明中，所述的催化劑轉輪的內筒、外殼和徑向分隔板均采用耐熱金屬材質制備而成，催化劑轉輪采用人工定期轉動、電機齒輪驅動或滾軸摩擦驅動，每次轉動恰好可切換一個分區單元(即催化劑裝載區)，切換時間間隔為1-10小時，主要依據催化劑自身性能及煙氣溫度條件而定。

本發明裝置可采用立式或臥式安裝方式。所述的催化劑轉輪的進氣端設有噴射器，該噴射器將脫硝所用的還原劑噴射出來，均勻混合到煙氣中。所述的還原劑為氨氣。本發明所采用的SCR催化劑在150-250℃之間，具有較高的催化劑脫硝活性。

需要說明的是，若保持催化劑轉輪本身靜止，而使轉輪兩側的端蓋及氣流分隔箱發生旋轉的切換方式，其原理仍與本發明相同，屬于本發明的保護范圍。

與現有技術相比，本發明利用獨特設計的轉輪裝置，可同步完成煙氣低溫SCR脫硝處理及催化劑的在線連續再生，避免了催化劑因吸附較多的有害組分或被銨鹽覆蓋等原因而造成的導致中毒或失效現象，大大提高了催化劑的使用壽命；同時再生氣流僅為小股熱空氣或主體煙氣經再生氣流加熱器加熱到350-400℃后的氣體，再生預加熱氣流即為由熱再生區流出的氣體，經過回流循環，使再生氣流充分利用了原有煙氣的熱量，再生預加熱氣流充分利用了再生氣流的余熱，顯著節省了能耗；同時可根據不同煙氣的特點，靈活地調節轉輪的不同區域的轉換頻率。

附圖說明

圖1為本發明工作原理示意圖；

圖2為催化劑轉輪裝配結構示意圖；

圖3為催化劑轉輪進氣端的結構示意圖；

圖4為催化劑轉輪出氣端的結構示意圖；

圖5為進氣端氣體分隔箱的截面結構示意圖；

圖6為出氣端氣體分隔箱的截面結構示意圖。

圖中：1、再生氣流輸送風機，2、再生氣流加熱器，3、轉輪催化主體單元，4-1、催化劑轉輪，4-2、進氣端氣體分隔箱，4-3、出氣端氣體分隔箱，5、熱再生區，6、催化劑再生預加熱區，7、外殼，8、內筒，9、徑向分隔板，10、催化劑裝載區。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1：

如圖1至圖6所示，轉輪式低溫SCR脫硝及在線連續再生裝置，包括轉輪催化主體單元3、再生氣流輸送風機1及再生氣流加熱器2。轉輪催化主體單元3包括間歇轉動的催化劑轉輪4-1、以及分別設置在催化劑轉輪4-1兩端的進氣端氣體分隔箱4-2及出氣端氣體分隔箱4-3，進氣端氣體分隔箱4-2、出氣端氣體分隔箱4-3共同將催化劑轉輪4-1在圓周方向上隔離出低溫SCR反應區、催化劑再生預加熱區6以及熱再生區5。

其中，催化劑轉輪4-1是由內筒8、外殼7、徑向分隔板9、催化劑裝載區10及相應密封斷面等部件組成。徑向分隔板9將外殼7與內筒8之間的腔體分隔成多個催化劑裝載區10，每個催化劑裝載區10中均嵌入相應的低溫SCR催化劑。

催化劑轉輪4-1的兩端分別設有進氣端蓋和出氣端蓋，分別帶有進氣端氣體分隔箱4-2、出氣端氣體分隔箱4-3，以便將主體煙氣與再生氣流隔離開，由此將催化劑轉輪4-1在圓周方向上隔離出低溫SCR反應區、催化劑再生預加熱區6和熱再生區5。催化劑再生預加熱區6和熱再生區5的區域面積分別與催化劑轉輪4-1的一個分區單元(即催化劑裝載區10)的區域面積相同，低溫SCR反應區的區域面積與剩余的分區單元的區域面積相同。

再生氣流為6％的焦化煙氣經再生氣流加熱器2加熱到400℃后的氣體，催化劑再生預加熱氣流即為熱再生區5出氣口的回流氣體。催化劑轉輪4-1與端蓋之間采用機械密封，進氣端氣體分隔箱4-2安裝在催化劑轉輪4-1的進氣端，只覆蓋1個催化劑裝載區10，而出氣端氣體分隔箱4-3則安裝在催化劑轉輪4-1的出氣端，可同時覆蓋2個催化劑裝載區10。進氣端氣體分隔箱4-2、出氣端氣體分隔箱4-3與催化劑轉輪4-1密封，并用彈簧壓緊。當需要轉動時，利用外力將氣體分隔箱密封面與催化劑轉輪4-1斷面拉開，防治密封面的磨損。轉動到位后，卸除外力，使之重新壓緊密封。

下面結合本實施例的運行原理進行說明：

流量為150000m³/h，溫度為250℃的焦化煙氣通過進氣端蓋進入催化劑轉輪4-1的低溫SCR反應區，再生氣流輸送風機1抽取6％的焦化煙氣經再生氣流加熱器2加熱到400℃后，利用進氣端氣體分隔箱4-2進入催化劑轉輪4-1的熱再生區5，再生氣流通過催化劑轉輪4-1后，利用出氣端氣體分隔箱4-3回流到催化劑再生預加熱區6，形成再生熱氣流，返回至催化劑轉輪4-1的進氣端與主體焦化煙氣混合，再進入低溫SCR反應區。這樣同時實現焦化煙氣脫硝和催化劑的連續再生。

實施例2：

采用實施例1的裝置，將流量為100000m³/h，溫度為260℃的玻璃燒制煙氣通過進氣端蓋進入催化劑轉輪4-1的低溫SCR反應區，再生氣流輸送風機1抽取8％的玻璃燒制煙氣經再生氣流加熱器2加熱到350℃后，利用進氣端氣體分隔箱4-2進入催化劑轉輪4-1的熱再生區5，再生氣流通過催化劑轉輪4-1后，利用出氣端氣體分隔箱4-3回流到催化劑再生預加熱區6，形成再生熱氣流，返回至催化劑轉輪4-1的進氣端與主體焦化煙氣混合，再進入低溫SCR反應區。

催化劑轉輪4-1每隔半小時啟動旋轉一次，每次旋轉一個間隔。每次開始旋轉之前，兩端氣體分隔箱通過彈簧裝置往外側退出；待催化劑轉輪4-1旋轉到位并停止轉動后，兩端氣體分隔箱再通過彈簧裝置前進，并與催化劑轉輪4-1密封銜接上。這樣同時實現焦化煙氣脫硝和催化劑的連續再生。

實施例3：

本實施例轉輪式低溫SCR脫硝及在線連續再生裝置包括轉輪催化主體單元3、以及與轉輪催化主體單元3配合使用的再生氣流輸送風機1、再生氣流加熱器2，轉輪催化主體單元3包括間歇轉動的催化劑轉輪4-1、以及分別設置在催化劑轉輪4-1兩端的進氣端氣體分隔箱4-2及出氣端氣體分隔箱4-3，進氣端氣體分隔箱4-2、出氣端氣體分隔箱4-3共同將催化劑轉輪4-1在圓周方向上隔離出低溫SCR反應區、催化劑再生預加熱區6以及熱再生區5。

催化劑轉輪4-1包括兩端開口且具有中空腔體的外殼7、插設在外殼7中的內筒8以及6個沿外殼7軸向均勻布設在內筒8與外殼7之間的徑向分隔板9，內筒8兩端密封，并分別設置分隔箱密封面。徑向分隔板9將外殼7與內筒8之間的腔體分隔成6個催化劑裝載區10。

進氣端氣體分隔箱4-2的一側設有再生熱氣流進口，另一側覆蓋一個催化劑裝載區10，形成第一熱再生區間；出氣端氣體分隔箱4-3的一側設有再生熱氣流出口，另一側同時覆蓋相鄰兩個催化劑裝載區10，其中一個被覆蓋的催化劑裝載區10形成與第一熱再生區間相連通的第二熱再生區間，并且第一熱再生區間與第二熱再生區間共同形成熱再生區5，另一個被覆蓋的催化劑裝載區10則形成催化劑再生預加熱區6，而其余未被覆蓋的催化劑裝載區10共同構成低溫SCR反應區。

催化劑轉輪4-1兩端還分別設有與進氣端氣體分隔箱4-2、出氣端氣體分隔箱4-3相連接的進氣端蓋及出氣端蓋，催化劑轉輪4-1與進氣端蓋、出氣端蓋采用機械密封。

進氣端氣體分隔箱4-2、出氣端氣體分隔箱4-3與催化劑轉輪4-1之間均采用彈簧壓緊，當需要轉動時，利用外力將分隔箱密封面與催化劑轉輪4-1的斷面拉開，防止分隔箱密封面磨損，待轉動到位后，卸除外力，使進氣端氣體分隔箱4-2、出氣端氣體分隔箱4-3與催化劑轉輪4-1重新壓緊密封。

本實施例中，內筒8的直徑為400mm，外殼7的內徑為1200mm，催化劑轉輪4-1的有效長度為2000mm。催化劑裝載區10中填充有顆粒狀SCR催化劑。在工作狀態下，將溫度為350-400℃的熱氣流經進氣端氣體分隔箱4-2進入熱再生區5，再經出氣端氣體分隔箱4-3回流至催化劑再生預加熱區6，形成再生熱氣流，返回至催化劑轉輪4-1的進氣端與主體煙氣混合，再生熱氣流的流量為主體煙氣流量的2-10％。

本實施例轉輪式低溫SCR脫硝及在線連續再生裝置應用于包括焦化、鋼鐵燒結、氧化鋁焙燒、陶瓷及玻璃燒制等工業窯爐煙氣的低溫脫硝處理。

實施例4：

本實施例中，徑向分隔板9共設有15個，內筒8的直徑為1200mm，外殼7的內徑為5000mm，催化劑轉輪4-1的有效長度為4000mm。催化劑裝載區10中填充有蜂窩狀SCR催化劑。其余同實施例3。

實施例5：

本實施例中，徑向分隔板9共設有12個，內筒8的直徑為600mm，外殼7的內徑為2400mm，催化劑轉輪4-1的有效長度為2500mm。催化劑裝載區10中填充有波紋板狀SCR催化劑。其余同實施例3。

實施例6：

本實施例中，徑向分隔板9共設有2個，內筒8的直徑為800mm，外殼7的內徑為3600mm，催化劑轉輪4-1的有效長度為3000mm。催化劑裝載區10中填充有顆粒狀SCR催化劑、蜂窩狀SCR催化劑及波紋板狀SCR催化劑。其余同實施例3。

上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。