CN204699585U - 一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置 - Google Patents

Abstract

一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置，涉及焦化烟气净化技术领域，用于在低温下脱除焦化烟气中的氮氧化物。包括前后依次设置并首尾相连的换热器、预热器、还原剂喷射预混器、静态混合器和催化反应器，在所述还原剂喷射预混器上设有盛有氨气的还原剂喷枪，通过若干组圆盘的设置氨气与焦化烟气在静态混合器中充分混合，在所述催化反应器中设有前后设置的催化还原催化剂层和催化氧化催化剂层，所述催化还原催化剂层包括脱硝催化剂层和稀土金属层，沿气流流动方向催化还原催化剂层中催化剂的密度逐渐增大。本装置将烟气加热后与还原剂混合，然后再与催化还原催化剂反应，可在低温下脱除氮氧化物，达到净化烟气的目的。

Description

一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置

技术领域

本实用新型涉及焦化装置和烧结机烟气净化技术领域，具体地说是一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置。

背景技术

焦化装置是我国钢铁行业普遍使用的生产装置，产生的烟气量很大。在生产过程中发生许多化学反应，会生成各种污染物，包括SO₂、CO、CO₂、粉尘等大气污染物，通过现有较为成熟的污染控制技术可对其进行有效控制，但产生氮氧化物尚无有效的低温处理手段。焦化所产生的氮氧化物是污染大气环境的重要污染物，氮氧化物产生严重的“黄龙”；能够在人体内积累富集，危害极大。焦化烟气如不经过净化处理并实现达标排放，将会严重污染环境，危害空气质量。目前的烟气处理技术多是SCR脱硝，只是针对烟气中的氮氧化物，而且是需要将约100万标立的烟气从90℃加热到350℃，浪费大量的热量。传统的烟气脱硝技术，催化剂的活性低，需要烟气温度在350℃左右进行脱硝。这样才能确保烟气中的二氧化硫转化为三氧化硫与喷入的氨气反应生成的硫酸氢氨(ABS)不会凝结。ABS的露点温度一般分部在200℃到260℃，取决于氨气的浓度和SO3的浓度。ABS凝结以后具有类似胶水的性质，非常的粘，容易堵塞催化剂的外表面，从而引起催化剂的物理中毒。因此急需一种低温下脱除焦化烟气中氮氧化物的装置，实现对焦化烟气的高效净化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置，在低温下用于脱除焦化烟气中的氮氧化物。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置，其特征是，包括前后依次设置并首尾相连的换热器、预热器、还原剂喷射预混器、静态混合器和催化反应器，在所述换热器上设有冷侧进口、冷侧出口、热侧进口和热侧出口，所述冷侧进口为待净化烧结烟气的进入口，所述冷侧出口与预热器的预热器进口连接，所述热侧出口为净化后的烧结烟气出口；所述还原剂喷射预混器包括还原剂喷射预混器进口、还原剂喷射预混器出口和还原剂喷枪，所述还原剂喷射预混器进口与预热器出口连接，在所述还原剂喷枪中设有氨气，所述还原剂喷射预混器出口与静态混合器进口连接；所述静态混合器上还设有静态混合器出口和圆盘，在静态混合器的内腔中沿气流流动方向设置有若干组圆盘，每组的若干圆盘位于静态混合器的同一截面上，且每组的若干圆盘均与静态混合器中气流的流动方向成一锐角夹角，若干组元圆盘的设置使得静态混合器的内腔分为若干混合区，所述静态混合器出口与催化反应器进口连接，所述催化反应器上还设有催化反应器出口，所述催化反应器出口与热侧进口连接，所述热侧进口与热侧出口连通，且所述热侧进口和热侧出口之间的通道与冷侧进口和冷侧出口之间的通道相互独立；在所述催化反应器的内腔中设有前后设置的催化还原催化剂层和催化氧化催化剂层，所述催化还原催化剂层包括脱硝催化剂层和稀土金属层，且沿气流流动方向所述催化还原催化剂层中催化剂的密度逐渐增大。

进一步地，所述还原剂喷射预混器具有文丘里管结构。

进一步地，在所述静态混合器内依次设置有四层混合区。

进一步地，在所述还原剂喷枪的出口位置设有格栅。

进一步地，所述换热器、预热器、还原剂喷射预混器、静态混合器和催化反应器构成一个U形结构。

进一步地，所述锐角夹角角度为20度至50度。

进一步地，所述锐角夹角角度为30度。

进一步地，所述圆盘包括位于中间的圆板和沿圆板周向均匀设置并固定在圆板上的若干尖角。

进一步地，所述尖角为三角形结构，且夹角为五个。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置，将烟气加热后与还原剂混合，然后再与催化还原催化剂反应，在低温下可脱除烟气中的氮氧化物，达到净化烟气的目的，净化效率高。净化后的高温烧结烟气经过换热器时，可与换热器中的待净化烧结烟气进行热交换，使得待净化烧结烟气温度升高一定程度后进入到预热器中，这样可减小预热器的加热功率，起到节能的效果。ABS不会凝结成类似胶水的黏性物质，进而不会覆盖在催化剂的外表面，保证了催化剂的正常作用。

附图说明

图1为本实用新型的示意图；

图2为圆盘结构示意图；

图3为圆盘布置示意图；

图中：1换热器，11冷侧进口，12冷侧出口，13热侧进口，14热侧出口，2预热器，21预热器进口，22预热器出口，3还原剂喷射预混器，31还原剂喷射预混器进口，32还原剂喷射预混器出口，33还原剂喷枪，4静态混合器，41静态混合器进口，42静态混合器出口，43圆盘，44横梁，5催化反应器，51催化反应器进口，52催化反应器出口，53催化还原催化剂层，54催化氧化催化剂层。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括前后依次设置的换热器1、预热器2、还原剂喷射预混器3、静态混合器4和催化反应器5，上述各部件前后顺次连接并组成一个U形结构，下面结合附图对本实用新型进行描述。

如图1所示，换热器1具有四个烟气接口，分别为冷侧进口11、冷侧出口12、热侧进口13和热侧出口14，其中冷侧进口11为待净化烧结烟气的进入口，该待净化烧结烟气的温度一般为155℃，换热器的内部为换热管或换热板。在换热器的后侧设有预热器2，在预热器上设有预热器进口21和预热器出口22，预热器进口21与换热器的冷侧出口12连接。

在预热器的后侧设有还原剂喷射预混器3，在还原剂喷射预混器上设有还原剂喷射预混器进口31、还原剂喷射预混器出口32和还原剂喷枪33，预热器出口22与还原剂喷射预混器3的还原剂喷射预混器进口31连接。还原剂喷射预混器是一个文丘里管结构的管段，在喉管段前设置有还原剂喷枪33。还原剂喷枪将还原剂喷射进入还原剂喷射预混管中与烟气混合，根据文丘里管原理，还原剂能迅速混合到烟气当中并迅速汽化。为增加混合效果，在还原剂喷枪的出口位置设有格栅，使得还原剂氨气喷出时占据较大的空间。

在还原剂喷射预混器的后侧设有静态混合器4，在静态混合器上设有静态混合器进口41、静态混合器出口42和圆盘43，还原剂喷射预混器出口32和静态混合器进口41连接。在静态混合器的内腔中沿气流流动方向依次设有若干组圆盘43，若干组圆盘43将静态混合器的内腔分成若干层混合区，在本实施例中设有四层混合区。如图2所示，每一圆盘43包括位于中间的圆板431和沿周向均匀设置在圆板上的五个三角形的尖角432，如图3所示，每组中的若干圆盘均设置在静态混合器的同一截面上，且每一圆盘均与静态混合器中烟气的流动方向成一锐角夹角，该锐角夹角值在20度至50度之间，优选地该夹角角度值为30度。每组中的若干圆盘平行设置，在每组的若干圆盘之间设有横梁44，通过横梁将若干圆盘固定在一起，且横梁与静态混合器的内壁固定连接。在每层混合区中，还原剂与焦化烟气充分混合，且整个静态混合器U形的设计以及圆盘的设置，便于热烟气与冷烟气的热交换。

在静态混合器4的后侧设有催化反应器5，在催化反应器上设有催化反应器进口51、催化反应器出口52、催化还原催化剂层53和催化氧化催化剂层54，静态混合器出口42和催化反应器进口51连接，催化反应器出口52与热侧进口13连接。催化还原催化剂层53包括脱硝催化剂层和稀土金属层，催化还原催化剂层设置在催化氧化催化剂层的前侧，烟气先后穿过催化还原催化剂层和催化氧化催化剂层。催化还原催化剂层的设置具有脱除氮氧化物的功能，催化氧化催化剂层的设置具有脱除挥发性有机物的作用。沿催化反应器中焦化烟气的流动方向催化还原催化剂层中的催化剂的密度越来越大，这样可以使得焦化烟气通过催化还原催化剂层时的阻力减小；同时，处于流动状态的一部分焦化烟气首先与密度较小的催化剂反应，另一部分来不及与密度小的催化剂反应的焦化烟气继续流动，与后侧密度大的催化剂反应。这样，可使得全部的焦化烟气能够与催化剂反应，保证脱除焦化烟气中氮氧化物的效率。

催化反应器出口与热侧进口连接，热侧进口与热侧出口连通，且热侧进口和热侧出口之间形成净化后的焦化烟气流出的第一通道。冷侧进口和冷侧出口之间形成待净化焦化烟气进入换热器的第二通道，第一通道和第二通道均位于换热器中，且第一通道与第二通道相互独立。净化后的焦化烟气可与待净化焦化烟气进行热交换，以使得待净化焦化烟气温度升高，温度升高后的待净化焦化烟气进入到预热器中后，可采用较小的加热功率对其进行加热，起到节能的效果。

待净化焦化烟气进入换热器后进行预热，烟气温度升高后经冷侧出口进入到预热器中。在预热器中通过燃气对预热后的烟气进行加热，可将烟气加热至240℃至260℃之间，在该温度下烟气可进行催化反应。预热器中升温后的烟气进入到还原剂喷射预混器中，还原剂喷枪向还原剂喷射预混器中喷入还原剂，还原剂与升温后的烟气随后进入到静态混合器中，在静态混合器中设有四层烟气静态混合层，在烟气静态混合层中烟气与还原剂充分混合。还原剂与烟气的混合物进入到催化反应器中，催化反应器中的催还还原催化剂与烟气、还原剂反应，脱除烟气中的氮氧化物。进行完脱除氮氧化物的烟气经热侧出口14流出。烟气通过催化剂可以达到98％以上的氮氧化物净化效率。为保证加热效率，预热器采用燃气加热或电加热的方式对焦化烟气进行加热。上述各部件前后依次设置并构成一个U形，可以减小长度方向的尺寸，以充分利用车间中的空间。

Claims (9)

1.一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置，其特征是，包括前后依次设置并首尾相连的换热器、预热器、还原剂喷射预混器、静态混合器和催化反应器，在所述换热器上设有冷侧进口、冷侧出口、热侧进口和热侧出口，所述冷侧进口为待净化烧结烟气的进入口，所述冷侧出口与预热器的预热器进口连接，所述热侧出口为净化后的烧结烟气出口；所述还原剂喷射预混器包括还原剂喷射预混器进口、还原剂喷射预混器出口和还原剂喷枪，所述还原剂喷射预混器进口与预热器出口连接，在所述还原剂喷枪中设有氨气，所述还原剂喷射预混器出口与静态混合器进口连接；所述静态混合器上还设有静态混合器出口和圆盘，在静态混合器的内腔中沿气流流动方向设置有若干组圆盘，每组的若干圆盘位于静态混合器的同一截面上，且每组的若干圆盘均与静态混合器中气流的流动方向成一锐角夹角，若干组元圆盘的设置使得静态混合器的内腔分为若干混合区，所述静态混合器出口与催化反应器进口连接，所述催化反应器上还设有催化反应器出口，所述催化反应器出口与热侧进口连接，所述热侧进口与热侧出口连通，且所述热侧进口和热侧出口之间的通道与冷侧进口和冷侧出口之间的通道相互独立；在所述催化反应器的内腔中设有前后设置的催化还原催化剂层和催化氧化催化剂层，所述催化还原催化剂层包括脱硝催化剂层和稀土金属层，且沿气流流动方向所述催化还原催化剂层中催化剂的密度逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置，其特征是，所述还原剂喷射预混器具有文丘里管结构。

3.根据权利要求1所述的一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置，其特征是，在所述静态混合器内依次设置有四层混合区。

4.根据权利要求1所述的一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置，其特征是，在所述还原剂喷枪的出口位置设有格栅。

5.根据权利要求1所述的一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置，其特征是，所述换热器、预热器、还原剂喷射预混器、静态混合器和催化反应器构成一个U形结构。

6.根据权利要求1所述的一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置，其特征是，所述锐角夹角角度为20度至50度。

7.根据权利要求6所述的一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置，其特征是，所述锐角夹角角度为30度。

8.根据权利要求1所述的一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置，其特征是，所述圆盘包括位于中间的圆板和沿圆板周向均匀设置并固定在圆板上的若干尖角。

9.根据权利要求8所述的一种脱除焦化烟气中氮氧化物的装置，其特征是，所述尖角为三角形结构，且夹角为五个。