一種風罩式分區脫硝反應器的制作方法

本發明屬于煙氣脫硝領域，涉及一種風罩式分區回轉脫硝反應器。

背景技術：

隨著我國經濟的發展，國民生活要求的提高，環境污染帶來的壓力日益加大，氮氧化物作為當前大氣污染的主要污染物之一，其治理水平與我國大氣環境優劣息息相關。目前工業脫硝的方法主要是NH₃-SCR，但是此方法暴露出很多缺點。CO-SCR、HC-SCR與H₂-SCR因其二次污染少與脫硝效率高等優點受到人們重視。

回轉式半流態化脫硝是一種行之有效的方法，但是催化劑隨著裝置轉動，很容易造成催化劑的湍集，影響脫硝效率，更容易堵塞通道，對機器造成很難恢復的傷害。

技術實現要素：

為了解決現有問題，本發明提供了一種風罩式回轉脫硝裝置，在實現煙氣低溫吸附與高溫還原分離的同時，避免了催化劑因轉動而造成的湍集現象。

本發明通過以下技術方案實現：

一種風罩式分區回轉脫硝裝置，包括一個反應器本體，所述的反應器本體為一個環狀結構，環狀結構的中心區密封；且環狀結構的環形區沿著反應器本體的圓周方向被分成了若干個扇形反應區，在每個扇形反應區內填充有煙氣和還原氣反應用的催化劑；在反應器本體的上部和下部各設有一個上風罩和下風罩，所述的上風罩和下風罩的中心通過一個穿過反應器本體中心的轉軸相連，上風罩的中心與一個還原氣進口通道相連，下風罩的中心與一個還原氣出口通道相連，所述的還原氣進口通道、還原氣出口通道、上風罩和下風罩在轉軸的帶動下可以沿著反應器本體的中心軸線旋轉；所述的上風罩和下風罩遮擋反應器本體的部分反應區；未遮擋部分的反應區上部與煙氣進口反應通道相連，未遮擋部分的反應區下部與煙氣出口反應通道相連。

進一步的，所述的上風罩和下風罩的橫向截面為一個由○型向∞型漸變的截面。

進一步的，所述的上風罩和下風罩與反應器本體接觸處安裝有密封圈，防止還原氣以及煙氣直接從上風罩和下風罩與反應器本體的間隙內穿過，以提高脫硝效率。

進一步的，所述的轉軸與反應器本體之間有軸承連接。

進一步的，所述的每個扇形反應區內安裝有有多層篩網，每層篩網上均放置有催化劑顆粒，所述的催化劑顆粒的直徑大于反應器扇形框架上篩網的半徑，防止催化劑隨氣流流走，其中催化劑床層高度為篩網高度的1/3-2/3。

進一步的，所述的反應器本體各分區皆可進行吸附與還原過程；當煙氣流經∞型截面之外的某分區時，該分區進行的即是吸附過程；隨著∞型截面的風罩旋轉至吸附飽和的分區上方，還原氣流經該分區，該分區進行的即是還原過程。

進一步的，所述反應器煙氣的入口溫度為80-400℃，充分避免SCR脫硝催化劑有效反應溫度窗口窄，不能應用于寬溫度窗口下脫硝難題。

進一步的，所述反應器還原氣的入口溫度為150-500℃，該溫度下還原氣可使催化劑顆粒吸附的NO_X充分脫附以及還原。

進一步的，所述反應器持續旋轉周期為0.1-5min/r。

本發明的工作過程以及原理如下：

未經處理的煙氣通入煙氣進口，流經扇形反應區，在經過催化劑時NO_x被吸附在催化劑表面，處理后的煙氣由煙氣出口排出。還原氣經還原氣進口流入上風罩，隨著風罩的旋轉，還原氣分別在各分區與NO_x發生氧化還原反應，反應后的氣體通過下風罩，由還原氣出口煙道排出。在該反應過程中，煙氣與還原氣被分割開來，分別進行吸附過程與還原過程，反應器本體各分區循環進行“吸附-還原-吸附-還原……”的過程。

本發明的優點和積極效果是：

本發明可利用CO、H₂、C_xH_y等作為還原劑，減少NH₃的使用，避免氨逃逸帶來的堵塞下游設備、產生霧霾等問題。

本發明拓寬催化劑反應溫度區間，尤其對于低溫煙氣，催化劑具有更強的NO_X吸附能力，同時催化劑持續進行吸附脫附過程，使催化劑顆粒充分再生，以便繼續吸附NO_X。

附圖說明

圖1為風罩式回轉脫硝反應器結構示意圖；

圖2為脫硝反應流程簡圖；

圖3為風罩結構圖；

圖4為反應器本體結構圖；

圖5為反應器本體俯視圖。

圖中：1-1還原氣進口，1-2還原氣出口，2風罩，3-1煙氣進口，3-2煙氣出口，4反應器本體，5轉軸，6煙氣通道，7煙道密封圈，8氣體擋板，9∞形截面，10密封框架，11外殼，12分區擋板，13扇形反應區，14催化劑載體，15內殼。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細說明：

一種風罩回轉式脫硝反應器，如圖1所示，包括還原氣進口1-1及煙氣進口3-1，本體4，轉軸5，煙氣出口3-2及還原氣出口1-2，其中還原氣進口1-1、還原氣出口1-2均安裝有煙氣煙道密封圈7。

試驗時，還原氣流速為0.1-100m/s，煙氣溫度為80-400℃，還原氣溫度為150-500℃，脫硝裝置本體為圓柱型，內部有轉軸，轉軸外表面與反應器內壁面之間分若干個區，各區可裝載催化劑。還原氣進口煙道與還原氣出口煙道由外部傳動機構驅動使其轉動，并帶動與其相連的進出口風罩同步轉動，上下風罩由轉軸5相連，具體的結構如下：

其包括一個反應器本體4，所述的反應器本體4為一個環狀結構，分別由圓柱狀外殼11和內殼15同軸安裝在一起后形成；內殼15的頂部通過氣體擋板8密封，防止氣體直接從內殼內流走；且環狀結構的環形區沿著反應器本體的圓周方向被分區擋板12分成了若干個扇形反應區13，在每個扇形反應區13內填充有煙氣和還原氣反應用的催化劑顆粒；所述的每個扇形反應區內安裝有多層篩網，作為催化劑載體14，每層篩網上均放置有催化劑顆粒，所述的催化劑顆粒的直徑大于反應器扇形框架上篩網的半徑，防止催化劑隨氣流流走，其中催化劑床層高度為篩網高度的1/3-2/3。

在反應器本體4的上部和下部各設有一個上風罩和下風罩，上風罩和下風罩共同構成風罩2；所述的上風罩和下風罩的中心通過一個穿過反應器本體中心的轉軸5相連，上風罩的中心與一個還原氣進口通道相連，下風罩的中心與一個還原氣出口通道相連，所述的還原氣進口通道、還原氣出口通道、上風罩和下風罩在轉軸的帶動下可以沿著反應器本體的中心軸線旋轉；所述的上風罩和下風罩遮擋反應器本體的部分反應區；未遮擋部分的反應區上部與煙氣進口反應通道相連，未遮擋部分的反應區下部與煙氣出口反應通道相連。

其中反應器本體4處于靜止狀態，催化劑分別裝載于各分區，催化劑顆粒直徑為0.1-5mm，催化劑顆粒可由進料裝置輸送進入反應器，經反應后失活的催化劑可由排料裝置排出，從而完成催化劑的更換。

煙氣進口3-1和煙氣出口3-2安裝有煙氣通道，將煙氣引入到反應器本體內。

上風罩和下風罩與反應器本體4之間通過一個密封框架10進行密封。

整個脫硝反應分為兩大區域：低溫吸附區與高溫還原區。兩個反應區域并非固定不變，在∞形區域外煙氣流經催化劑進行NO_x的吸附，然后∞形風罩轉動至已吸附飽和的催化劑所在區域，NO_x在催化劑表面脫附并被還原。如圖2所示，反應時分別由煙氣入口與還原氣入口通入煙氣與還原氣，吸附與還原同時進行。還原氣體可以為CO、H₂、C_xH_y中的一種或多種的混合物。

上下風罩2中部有軸相連，以確保轉動的同步；風罩外周有齒輪嚙合，這是為了安裝傳動裝置；風罩與反應器本體接觸處有密封圈；風罩截面為○至∞漸變型。

上下風罩2通過轉軸連接并固定，轉軸與反應器本體之間有軸承連接，由外部傳動裝置驅動風罩同步轉動。

煙氣與還原氣進口煙風道在脫硝裝置上部，煙氣與還原氣出口煙風道在脫硝裝置下部。

圖3為風罩結構簡圖，風罩2是由○形截面向∞形漸變的一個通道，還原氣經過∞形截面9后通入反應器本體的扇形分區，與吸附完NO_x的催化劑接觸并發生還原反應，然后經過下部風罩流出反應器。

圖4與圖5展示了反應器本體的布置情況。其中分區擋板2將反應器分為若干個區，催化劑布置在催化劑載體12上，每個區周期性地交替進行吸附與還原過程。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對發明保護范圍的限制，所述領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出各種修改或變形仍在本發明的保護范圍內。