CN209221872U

CN209221872U - 一种两级蓄热的蓄热式加热炉烟气脱硝***

Info

Publication number: CN209221872U
Application number: CN201821947828.8U
Authority: CN
Inventors: 赵亚珊; 李洪涛; 纪运广; 薛树旗; 崔海亭
Original assignee: Hebei University of Science and Technology
Current assignee: Hebei University of Science and Technology
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2019-08-09
Anticipated expiration: 2028-11-26

Abstract

本实用新型公开了一种两级蓄热的蓄热式加热炉烟气脱硝***，属于工业窑炉节能环保技术领域。本实用新型的的第一蓄热体和第二蓄热体，在生产时被分成A、B两个级，在两级之间通过阀门切换形成两支路，一支路直接连接，另一支路加入SCR烟气脱硝装置。烟气排放时，烟气通过SCR烟气脱硝装置支路进行脱硝，再通过所述第一蓄热体B或第二蓄热体B进行余热回收；空气进入时，空气先进入所述第一蓄热体B或第二蓄热体B，然后进入第一蓄热体A或第二蓄热体A，实现利用蓄热体加热空气的目的。本实用新型不仅能满足SCR烟气脱硝的温度要求，还能实现余热回收，且烟温控制难度低，适宜商业化。

Description

一种两级蓄热的蓄热式加热炉烟气脱硝***

技术领域

本实用新型涉及一种用于蓄热式加热炉烟气低污染排放***，具体涉及一种两级蓄热的蓄热式加热炉烟气脱硝***，该***具有独特的烟气空气蓄热换热实现方式，能够将SCR用于蓄热式加热炉，属于工业窑炉节能环保技术领域。

背景技术

近年来，雾霾天气的日益恶劣，严重的影响了人们的健康。雾霾天气产生的原因之一就是工业窑炉中的烟气污染物排放超标，为了治理这种环境的问题，国家对环保的要求越来越高，对于NOx的标准排放量也越来越低。蓄热式加热炉高效的利用了排烟余热，达到节能的效果，在工业窑炉领域得到广泛应用，但由于蓄热体将预燃空气加热到高温，燃烧火焰温度升高，使得燃烧过程中产生的NOx也变多，氮氧化物含量增多加大了对环境的污染。因此，有必要脱出烟气中的含量较高的NOx，鉴于冶金加热炉炉膛温度高于1200℃，常规的燃烧控制方式，难以控制NOx含量低于200mg/m3，不得不采用烟气脱硝工艺。

SCR是目前最成熟的烟气脱硝技术，它是在催化剂的作用下，"有选择性"的与烟气中的NO_X反应，将锅炉烟气中的氮氧化物还原成氮气和水，它是一种炉后脱硝方法，没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单。SCR催化剂最佳的活性范围在300~400℃，脱硝效率可高达90%以上。SCR烟气脱硝装置作为一种NOx的去除装置，其关键技术是将燃烧后烟气中的NOx转换成其他对环境以及人体无害的物质，从而降低NOx的产率。

专利201810495274.0提出一种焦炉蓄热室余热利用与SNCR/SCR耦合脱硝方法与装置，将烟气余热利用与脱硝技术耦合，工艺结构简单且脱硝效率高，但其仅适用于单一蓄热体，对于蓄热式加热炉蓄热体对称布置，空气和烟气交互通过，其提出的方法并不能实现工质互换功能。专利201610973372.1虽然在两组蓄热室之间设置了SCR反应器，且通过多个换向阀再一个SCR换热器实现，而本实用新型采用了多个单向阀和两个SCR脱硝装置，不仅可避免换向阀密封失效问题，还可更加的保证各烟气空气换热回路的效果。

本技术的特点在于：其一，采用蓄热体进行分级，解决一般蓄热体的排烟温度为200℃左右，难于实现SCR的脱硝工艺的难题；其二，对称布置的蓄热体采用单向截止阀控制两条支路，其中一支路布置SCR脱硝工艺，两套SCR脱硝工艺可降低烟温控制的难度，保证烟气中NOx的脱除率；其三，将回收脱硝烟气余热的蓄热体材质设置为格子砖，易于更换，降低水分对蓄热室换热的影响。

发明内容

本实用新型拟提供一种两级蓄热的蓄热式加热炉烟气脱硝***，用于解决现有运行的工业窑炉的烟气NOx排放高的问题，尤其适用于蓄热式加热炉。本技术脱硝方法采用氨法SCR脱硝法，使用高温催化剂，并且采用药剂喷射法。

本实用新型具体采取的技术方案如下：

一种两级蓄热的蓄热式加热炉烟气脱硝***，其特征在于：本装置将所述第一蓄热体和第二蓄热体分为蓄热体A与蓄热体B两级，且经试验以排烟温度300~400℃划分，在所述蓄热体A与蓄热体B之间通过阀门切换形成两支路。其中，一支路直接连接，另一支路加入SCR烟气脱硝装置。烟气在所述蓄热体A进行一次蓄热降温，在所述SCR烟气脱硝装置中进行完全的脱硝反应后，在所述蓄热体B进行二次蓄热降温，热量回收彻底，且脱硝反应在炉膛外进行，对炉内反应不造成影响。

所述蓄热体B材质选用格子砖蓄热，拆卸方便，易更换。

所述的蓄热体A、B在运行过程中，所述蓄热体A完成的是加热炉正常运行时对所排烟气的一次蓄热、对所进空气的二次预热，所述蓄热体B完成的是对脱硝处理以后烟气的二次蓄热、对所进空气的一次预热。

所述的SCR烟气脱硝装置设置在所述蓄热体A、B之间，在最佳反应温度范围内，NOx去除效率高。脱硝反应所生成水蒸气流入所述蓄热体B，对炉内反应不造成影响，减少炉内结垢。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于:

1.采用蓄热体进行分级，解决一般蓄热体的排烟温度为200℃左右，难于实现SCR的脱硝工艺的难题；

2.对称布置的蓄热体采用单向截止阀控制两条支路，其中一支路布置SCR脱硝工艺，两套SCR脱硝工艺可降低烟温控制的难度，保证烟气中NOx的脱除率

3.脱硝反应所生成水蒸气流入所述蓄热体B，独立在炉膛之外，且为格子砖材质，易于更换，降低了水分对蓄热室换热的影响。

附图说明

图1是本实用新型的两级蓄热的蓄热式加热炉烟气脱硝***工作原理示意图。

图例说明

1、空气鼓风机；2、空气进气管；3、四通换向阀；4、第一蓄热体B；5、SCR脱硝装置①；6、第一蓄热体A；7、预热室一；8、第一燃气进气管；9、第一烧嘴；10、第一燃气控制阀；11、第二燃气控制阀；12、第二烧嘴；13、第二燃气进气管；14、预热室二；15、第二蓄热体A；16、SCR脱硝装置②；17、第二蓄热体B；18、排烟管道；19、引风机；20、烟囱；21、炉膛；22、第一蓄热体；23、第二蓄热体。

具体实施方式

下面结合具体实例对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示，一种两级蓄热的蓄热式加热炉烟气脱硝***包括：第一蓄热体A（6），SCR烟气脱硝装置①（5），第一蓄热体B（4），第一烧嘴（9），预热室一（7），第一燃气进气管（8），第二蓄热体A （15），SCR烟气脱硝装置②（16），第二蓄热体B（17），第二烧嘴（12），预热室二（14），排烟管（18），空气进气管（2），第二燃气进气管（13）。所述第一蓄热体（6、4）与第二蓄热体（15、17）、第一烧嘴（9）和第二烧嘴（12）成对称布置，分别布置在炉膛（21）的两端，所述两个蓄热体、两个烧嘴结构完全相同，所述第一蓄热体A（6）上端接有空气烟气双向管，此管接在四通换向阀（3）的左端，所述第一蓄热体A（6）与四通换向阀（3）之间依次接有SCR烟气脱硝装置①（5）、第一蓄热体B（4），所述SCR烟气脱硝装置①（5）与空气烟气双向管并联，并且所述SCR烟气脱硝装置①（5）的始末端分别接有控制阀⑦、⑧，所述并联管处的空气烟气双向管接有两个控制阀⑤、⑥，用于切换烟气与空气的排放与流入，所述第一蓄热体B（4）的左侧接在所述SCR烟气脱硝装置①（5）的右侧，所述第一蓄热体B（4）的右侧接在所述四通换向阀（3）的左侧，所述四通换向阀（3）的下端接有空气进气管（2），所述空气进气管（2）始端设有空气鼓风机（1）。所述第一蓄热体A（6）下端与预热室一（7）相连接，第一烧嘴（9）入口处接有第一燃气进气管（8），燃气进口处设有第一燃气控制阀（10）。所述第二蓄热体A（15）上端接有空气烟气双向管，此管接在所述四通换向阀（3）的右端，所述第二蓄热体A（15）与四通换向阀（3）之间依次接有SCR烟气脱硝装置②（16）、第二蓄热体B（17），所述SCR烟气脱硝装置②（16）与空气烟气双向管并联，并且所述SCR烟气脱硝装置②（16）的始末端接有控制阀⑩、⑪，所述并联管处的空气烟气双向管接有两个控制阀⑨、⑫，用于切换烟气与空气的排放与流入，所述第二蓄热体B（17）的右侧接在所述SCR烟气脱硝装置②（16）的左侧，所述第二蓄热体B（17）的左侧接在所述四通换向阀（3）的右侧，所述四通换向阀（3）的上端接有排烟管（18），所述排烟管（18）末端设有引风机（19）。所述第二蓄热体A（15）下端与预热室二（14）相连接，第二烧嘴（12）入口处接有第二燃气进气管（13），燃气进口处设有第二燃气控制阀（11）。

作为优选的实施方式，所述第一蓄热体A（6）与四通换向阀（3）之间依次接有SCR烟气脱硝装置①（5）、第一蓄热体B（4），所述第二蓄热体A（15）与四通换向阀（3）之间依次接有SCR烟气脱硝装置②（16）、第二蓄热体B（17），所述蓄热体对称布置，采用单向截止阀控制两条支路，其中一支路布置SCR脱硝工艺，两套SCR脱硝工艺可降低烟温控制的难度，保证烟气中NOx的脱除率；对所述蓄热体进行分级，解决一般蓄热体的排烟温度为200℃左右，难于实现SCR的脱硝工艺的难题；所述蓄热体B（4、17）在炉膛之外独立连接，脱硝反应产生水分不影响炉内反应，且所述蓄热体B（4、17）为格子砖材质，结垢易更换。

工作原理：本实用新型以第一烧嘴点火，第二烧嘴排烟为例来介绍原理，首先第一燃气控制阀（10）开启，第二燃气控制阀（11）关闭，同时转动四通换向阀（3），使阀口③和阀口④处于排烟状态，此时阀口①和阀口②处于进气状态。空气由空气鼓风机（1）导入到空气进气管（2），通过阀口①和阀口②进入第一蓄热体B（4），在第一蓄热体B（4）处进行第一次预热，打开阀门⑤、⑥，关闭阀门⑦、⑧，接通空气进气管，由此进入第一蓄热体A（6），在第一蓄热体A（6）处进行第二次预热，预热后的空气进入预热室一（7）处，此处同时接有第一烧嘴（9）、第一燃气管（10），在预热室一（7）处，进行高温空气、燃气的混合，形成点火的条件，燃烧结束后的烟气从第二蓄热体A（15）流出，将烟气的热量储存到第二蓄热体A（15）中，来预热下一轮燃烧时的空气，从而达到了节能的效果，烟气流出第二蓄热体A（15）后，温度降至300~400℃，此时开启阀门⑩、⑪，关闭阀门⑨、⑫，将烟气通入SCR烟气脱硝装置②（16），在SCR烟气脱硝装置②（16）处高效去除烟气中的NOx，涉及的化学反应为：

4NO+4NH₃+O₂ →4N₂+6H₂O

2NO₂+4NH₃+O₂ → 3N₂+6H₂O

脱硝完成后的烟气通入第二蓄热体B（17），进行剩余热量的回收，通过阀口③和阀口④，经引风机（19），使烟气从排烟管（18）排出，最终由烟囱（20）流向大气。此即为一轮循环，运行时两个烧嘴交替运行，充分利用烟气余热进行空气预热以及脱硝处理。

以上所述仅是实用新型的基本实施方式，应当指出：凡在本实用新型的精神和原则之内，不脱离本实用新型原理的前提下，做出的若干改进和润饰，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种两级蓄热的蓄热式加热炉烟气脱硝***，所述的烟气脱硝***包括：第一蓄热体A（6），第一蓄热体B（4），第一烧嘴（9），第二蓄热体A（15），第二蓄热体B（17），第二烧嘴（12），预热室一（7），预热室二（14），SCR烟气脱硝装置①（5）、SCR烟气脱硝装置②（16）；所述第一蓄热体A（6）与第一蓄热体B（4）为一个整个的蓄热体以排烟温度300~400℃划分的两个部分，所述第一蓄热体（22）与第二蓄热体（23）结构相同且对称布置；所述第一烧嘴（9）和第二烧嘴（12）结构相同并成对使用，所述SCR烟气脱硝装置①（5）、SCR烟气脱硝装置②（16）结构相同并对称布置，分别安装在蓄热体A与蓄热体B之间；其特征在于：所述第一蓄热体(22)和第二蓄热体（23）分为蓄热体A与蓄热体B两级，且经试验以排烟温度300~400℃划分，所述在蓄热体A与蓄热体B之间通过阀门切换形成两支路，其中，一支路直接连接，另一支路加入SCR烟气脱硝装置，烟气在所述蓄热体A进行一次蓄热降温，在所述SCR烟气脱硝装置中进行完全的脱硝反应后，在所述蓄热体B进行二次蓄热降温，热量回收彻底，且脱硝反应独立于炉外，减少炉内水分的影响。

2.根据权利要求1所述的一种两级蓄热的蓄热式加热炉烟气脱硝***，其特征在于：将所述第一蓄热体(22)和第二蓄热体(23)采用两级布置，分别为蓄热体A和蓄热体B，两级布置的烟气温度处于300~400℃之间。

3.根据权利要求1所述的一种两级蓄热的蓄热式加热炉烟气脱硝***，其特征在于：将所述第一蓄热体(22)和第二蓄热体(23)采用两级布置，在两级之间通过阀门切换形成两支路，一支路直接连接，另一支路加入SCR烟气脱硝装置，烟气排放时，烟气通过SCR烟气脱硝装置支路进行脱硝；空气进入时，空气先进入所述第一蓄热体B（4）或第二蓄热体B（17），然后进入第一蓄热体A（6）或第二蓄热体A（15），实现利用蓄热体加热空气的目的。

4.根据权利要求1所述的一种两级蓄热的蓄热式加热炉烟气脱硝***，其特征在于：所述蓄热体B（4、17）材质为格子砖，易于更换，脱硝反应完成后，烟气及脱硝生成的氮气和水进入蓄热体B（4、17），水蒸气吸附烟气颗粒依附于壁面形成污垢，影响换热，采用易于更换的格子砖材质，可实现减少水蒸气影响的目的。