一種旋流板式scr脫硝塔及其脫硝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煙氣脫硝，尤其涉及一種旋流板式SCR脫硝塔及其脫硝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著溫室效應(yīng)和霧霾天氣的加劇，電力、石化等行業(yè)面臨著極大的煙氣處理壓力和污染物治理壓力，逐步加大了對(duì)煙氣中主要污染物N0X的排放控制。為了保護(hù)環(huán)境，需要對(duì)N0X進(jìn)行治理，從根本上治理NO 放所造成的污染勢(shì)在必行。
[0003]目前被廣泛采用的脫硝方法為選擇催化還原法(SCR)。該方法是利用NH3作為還原劑在催化劑的作用下將N0X還原為無害的N2，從而脫除煙氣中的N0X。選擇合適的催化劑是SCR技術(shù)的核心，催化劑結(jié)構(gòu)一般有蜂窩式、平板式和波紋板式三種。其中，平板式或波紋板式催化劑比蜂窩式催化劑具有更好的防積塵和堵塞能力，但氣固接觸比表面積小，催化反應(yīng)能力差。
[0004]研究表明，國(guó)內(nèi)外的脫硝設(shè)備，由于受氣固接觸面積的影響，塔體內(nèi)煙氣的流場(chǎng)分布不均，煙氣與還原劑、催化劑接觸的時(shí)間有限，其催化還原反應(yīng)效率低，并且廣泛存在NH3的逃逸、催化劑堵塞、催化劑失效等問題。不僅影響脫硝效率的提高，而且造成脫硝成本增高，出現(xiàn)二次污染等問題。研發(fā)高效的SCR裝置十分緊迫與必要。
[0005]通過對(duì)現(xiàn)有SCR系統(tǒng)研究可知，影響脫硝效率的因素包括反應(yīng)溫度、停留時(shí)間、還原劑與煙氣的混合均勻度、還原劑與N0X的化學(xué)當(dāng)量比、催化劑性能等。根據(jù)SCR催化劑的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理，在反應(yīng)溫度與催化劑性能一定的情況下，氨和混合程度對(duì)SCR工藝的脫硝效率具有極大的影響。在傳統(tǒng)的脫硝設(shè)備中，為了增加氨和合時(shí)間，采用了增大裝置的橫截面積，減少煙氣流速，增加塔體高度或長(zhǎng)度的方法。增大裝置的橫截面積不僅導(dǎo)致塔內(nèi)流場(chǎng)呈現(xiàn)出層流態(tài)，減少了混合器的紊流度，降低了脫硝效率，而且增加了煙氣中顆粒物的沉積，使催化劑表面大量積灰，影響催化劑的活性，增大了氨的逃逸；增加塔體高度或長(zhǎng)度又大大增加催化劑用量，增加建設(shè)成本與運(yùn)行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種旋流板式SCR脫硝塔及其脫硝方法。既可實(shí)現(xiàn)煙氣高效脫硝，又解決了現(xiàn)有技術(shù)中常出現(xiàn)的易積灰、催化劑失效和氨逃逸的問題。
[0007]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]—種旋流板式SCR脫硝塔，包括脫硝塔本體和沿脫硝塔本體的內(nèi)圓周面設(shè)置的波紋板式催化劑層9 ;波紋板式催化劑層9構(gòu)成煙氣通道；
[0009]沿波紋板式催化劑層9的圓周面，自下而上分布有多層沿切圓方向噴射的多個(gè)旋流霧化噴嘴8 ;當(dāng)煙氣由脫硝塔本體的底部進(jìn)入煙氣通道內(nèi)并與旋流霧化噴嘴8噴射的氨氣相遇時(shí)，由于氨氣沿切圓方向旋流噴出，使煙氣與氨氣相互卷吸混合，并沿著由煙氣通道的內(nèi)圓周方向以切圓的方式螺旋上升；各旋流霧化噴嘴8通過管路連接設(shè)置在脫硫塔外的氨供給系統(tǒng)。
[0010]所述脫硝塔本體下部的煙氣入口處設(shè)置有旋流器10，旋流器10的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)使煙氣螺旋上升。
[0011]所述沿波紋板式催化劑層9的圓周面，自下而上間隔分布有多個(gè)吹灰器7，吹灰器7用于吹落附著在波紋板式催化劑層9表面的積灰。
[0012]所述氨供給系統(tǒng)包括依次管路連接的液氨儲(chǔ)罐6、用于對(duì)液氨進(jìn)行蒸發(fā)的液氨蒸發(fā)器5、用于對(duì)氨氣進(jìn)行緩沖的氨氣緩沖槽4、用于對(duì)氨和空氣進(jìn)行混合的氨/空氣混合器3和用于對(duì)氨氣進(jìn)行稀釋的稀釋風(fēng)機(jī)2 ;
[0013]所述氨/空氣混合器3通過一帶有電磁閥13的管路連接旋流霧化噴嘴8 ;所述脫硝塔本體的外部還設(shè)有一個(gè)氨逃逸反饋控制系統(tǒng)1，所述脫硝塔本體頂部的煙氣出口設(shè)置有用于檢測(cè)氨濃度的探頭12 ;氨逃逸反饋控制系統(tǒng)1根據(jù)探頭12檢測(cè)到的氨的濃度數(shù)據(jù)，控制氨供給系統(tǒng)以及電磁閥13的開度，用于實(shí)時(shí)控制旋流霧化噴嘴8對(duì)氨的噴入量，使噴入煙氣通道內(nèi)的氨量與NOJ^度相匹配。
[0014]所述脫硝塔本體底部設(shè)有積灰箱11，積灰箱11的中部具有供煙氣通過的喇叭形通孔。
[0015]一種旋流板式SCR脫硝方法如下:
[0016]煙氣通過脫硝塔本體下部的煙氣入口處設(shè)置的旋流器10，在旋流器10的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)作用下，對(duì)煙氣進(jìn)行擾流，使煙氣螺旋上升并進(jìn)入由波紋板式催化劑層9構(gòu)成煙氣通道內(nèi)，當(dāng)螺旋上升的煙氣與旋流霧化噴嘴8噴射的氨氣相遇時(shí)，由于氨氣沿切圓方向通過旋流霧化噴嘴8旋流噴出，使得螺旋上升的煙氣與氨氣相互卷吸混合，并沿著由煙氣通道的內(nèi)圓周方向以切圓的方式螺旋上升，上升過程中反復(fù)切向沖刷波紋板式催化劑層9，并發(fā)生催化還原反應(yīng)，增大了與波紋板式催化劑層9接觸的比表面積，實(shí)現(xiàn)了煙氣脫硝?？蓽p少催化劑用量，增強(qiáng)催化反應(yīng)，降低氨的逃逸，提高了煙氣脫硝效率。
[0017]氨逃逸反饋控制步驟:當(dāng)探頭12檢測(cè)到煙氣中氨的濃度大于預(yù)設(shè)值時(shí)，氨逃逸反饋控制系統(tǒng)1根據(jù)該探頭12反饋的氨濃度數(shù)據(jù)，控制氨供給系統(tǒng)以及電磁閥13的開度，用于實(shí)時(shí)控制旋流霧化噴嘴8對(duì)氨的噴入量，使噴入煙氣通道內(nèi)的氨量與NOJ^度與預(yù)設(shè)值相匹配。
[0018]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0019]1、煙氣與MV混合效果好、流場(chǎng)均勻、脫硝效率高。煙氣通過旋流器，旋流上升，卷吸噴入的氨氣；氨氣采用沿?zé)煔馔ǖ缊A周方向切圓式旋流噴入，強(qiáng)化了旋流場(chǎng)。二者相互卷吸，使得煙氣與還原劑均勻混合，形成一種旋流霧化態(tài)。這種旋流霧化態(tài)，與其傳統(tǒng)的流態(tài)相比，一方面可以增加混合氣在圓周方向的速率，保證煙氣在煙氣通道內(nèi)有足夠的行程，使煙氣充分脫硝。另一方面，煙氣螺旋上升而非直線上升，增加了煙氣在煙氣通道內(nèi)的行程和停留時(shí)間，使流場(chǎng)更加均勻，充滿度好，使煙氣的催化還原反應(yīng)更充分，接觸時(shí)間更長(zhǎng)，增大了反應(yīng)物接觸比表面積，本發(fā)明有效地利用了脫硝塔的空間，進(jìn)一步提高了脫硝效率。
[0020]2、避免了催化劑積灰，提高了催化劑使用效率。在旋流催化場(chǎng)布置波紋板式催化劑層，混合氣(煙氣與氨)在波紋板式催化劑層表面高速旋流作用下，離心分離出的灰塵沿由波紋板式催化劑層構(gòu)成的煙氣通道的壁面，滾落到位于底部的積灰箱中。另外，為進(jìn)一步提高除塵效果，并在波紋板式催化劑層間設(shè)置了吹灰器，定期吹掉旋流離心分離出并附著在波紋板式催化劑層表面的積灰。有效解決了煙氣流速、積灰、接觸比表面積之間的矛盾，混合氣在波紋板式催化劑層表面反復(fù)高速旋流作用下，既減少了積灰與堵塞，緩解了催化劑失效，又使催化劑使用效率達(dá)到較高水平。
[0021]3、降低了氨的逃逸率。一方面由于氨氣以旋流的方式噴出，使煙氣與氨氣相互卷吸混合，并沿著由煙氣通道的內(nèi)圓周方向以切圓的方式螺旋上升，減少脫硝塔出口煙氣中順3的體積分?jǐn)?shù)，有效地實(shí)現(xiàn)了煙氣的高效脫硝，降低了 NH3的逃逸率。另一方面，為進(jìn)一步優(yōu)化NH3的逃逸率，增加了氨逃逸反饋控制系統(tǒng)，并在脫硝塔本體頂部的煙氣出口設(shè)置了用于檢測(cè)氨濃度的探頭；氨反饋控制系統(tǒng)根據(jù)探頭檢測(cè)到的氨的濃度數(shù)據(jù)，控制氨供給系統(tǒng)以及電磁閥的開度，用于實(shí)時(shí)控制旋流霧化噴嘴對(duì)氨的噴入量，使噴入煙氣通道內(nèi)的氨量與嘰濃度相匹配。解決了傳統(tǒng)SCR裝置中噴氨實(shí)時(shí)跟蹤動(dòng)態(tài)控制問題，既保證脫硝效率，進(jìn)一步降低了氨的逃逸率。
[0022]4、本發(fā)明在保證高效脫硝的前提下，催化劑用量少，技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行。與現(xiàn)有技術(shù)相比不僅脫硝塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，而且脫硝效率高，能耗低，使脫硝成本大幅降低，顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為圖1旋流器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0026]實(shí)施例
[0027]如圖1、2所示。本發(fā)明公開了一種旋流板式SCR脫硝塔，包括脫硝塔本體和沿脫硝塔本體的內(nèi)圓周面設(shè)置的波紋板