一种工业烟气脱硝设备及方法

技术领域

本发明涉及工业烟气脱硝技术领域，具体而言，涉及一种工业烟气脱硝设备及方法。

背景技术

工业烟气主要是指工业锅炉的燃烧产生的烟气和粉尘。烟气脱硝，是指把烟气中的NO

选择性催化还原SCR法脱硝是在催化剂存在的条件下，采用氨、CO或碳氢化合物等作为还原剂，在氧气存在的条件下将烟气中的NO还原为N2。可以作为SCR反应还原剂的有NH3、CO、H2，还有甲烷、乙烯、丙烷、丙稀等。以氨作为还原气的时候能够得到的NO的脱除效率最高。但是，NH

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种工业烟气脱硝设备，该设备通过在脱硝反应器内沿竖直方向对应设置两个脱硝喷射器喷射脱硝剂气体，并通过两个脱硝喷射器喷射的脱硝剂气体形成脱硝截面体，将烟气中的氮氧化物还原成氮气，从而实现了烟气脱硝；设备整体结构简单，脱硝效率高，成本低。

本发明的第二目的在于提供一种工业烟气脱硝方法，该方法通过喷射脱硝剂气体形成脱硝截面体，能够有效清除烟气中的氮氧化物，操作简单，脱硝效率高。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种工业烟气脱硝设备，包括：脱硝反应器，所述脱硝反应器内部设置有用于喷射脱硝剂气体的脱硝喷射器；脱硝喷射器为多组，每组从上到下相邻两个所述脱硝喷射器相对设置以实现喷出的脱硝剂气体相对充分接触；

所述脱硝反应器连接有用于抽出工业烟气的鼓风机，所述鼓风机沿工业烟气流动方向依次连接有混合反应器和文丘里管；所述文丘里管与所述脱硝喷射器相连；所述鼓风机为高温高压风机。

所述混合反应器顶部设置有脱硝剂入口；所述脱硝剂入口连接有输送器，所述输送器与储药罐相连。所述储药罐用于储存脱硝剂。

现有技术中，烟气脱硝主要采用NH

为解决上述技术问题，本发明提出了一种工业烟气脱硝设备，该设备通过直接在脱硝反应器内部设置两个相对的脱硝喷射器，通过脱硝喷射器喷射的脱硝剂气体在脱硝反应器中形成脱硝剂气体截面体，能够有效清除烟气中的氮氧化物，脱硝效率高，且整体结构简单，设备成本低，脱硝喷射器可以直接设置在工业炉窑，水泥窑、石灰窑或铝石窑中，即以工业炉窑，水泥窑、石灰窑或铝石窑为脱硝反应器，减少了设备的使用面积，进一步节约了成本，有利于工业应用；通过使用工业烟气将脱硝剂吹入脱硝反应器中，一方面，使用回流的工业烟气能够避免通入的气体降低脱硝反应器内的温度，另一方面，工业烟气回流形成再燃区，利用在主燃区中燃烧生成的烃根CH

优选的，所述脱硝喷射器包括环形的固定支架，所述固定支架设置在所述脱硝反应器的内壁上；所述环形的固定支架上设置有多个均匀分布的喷嘴。进一步的，相邻两个所述脱硝喷射器上的所述喷嘴交错设置。通过将上下两个喷嘴交错设置，能够保证喷出的脱硝剂气体对脱硝反应器内的烟气全覆盖，提高脱硝效率，保障对烟气内氮氧化物的还原效率。

优选的，所述脱硝喷射器设置在中部以使所述脱硝喷射器位于烟气700-900℃的温度区间中。当温度高于900℃的时候，由于氨的分解，氮氧化合物去除率会降低。而温度低于700℃时，反应效率降低，氨逃逸则增加，将脱硝喷射器设置在700-900℃的温度区间内，能够使脱硝剂分解得到的氨气与烟气中的氮氧化物充分反应，提高反应速率。

优选的，所述脱硝喷射器为一组，位于上方的所述脱硝反应器上的所述喷嘴沿脱硝剂气体喷出方向斜向下设置，位于下方的所述脱硝反应器上的所述喷嘴沿脱硝剂气体喷出方向倾斜向上设置。进一步的，所述喷嘴相对水平面的倾斜角度为45°。这样设置使两个脱硝喷射器相对喷射，使喷射出的脱硝剂气体形成脱硝截面体，含氮氧化物的烟气通过时，产生还原反应，还原成氮气。

优选的，两个所述脱硝喷射器沿竖直方向的距离为500-1000mm。这样设置一方面能够防止两个脱硝反应器距离过近达不到脱硝效果，另一方面也能够防止两个脱硝喷射器距离过远无法形成脱硝截面体。

优选的，所述混合反应器的内部设置有滑板；所述滑板倾斜设置在所述脱硝剂入口下方。滑板能够减缓药剂下落时间，从而使药剂与气体充分接触混合。

优选的，所述脱硝反应器内部设置有氮氧化物浓度传感器和烟气流量计，所述氮氧化物浓度传感器设置在所述脱硝反应器的烟气进口处。氮氧化物浓度传感器能够测量工业烟气的氮氧化物浓度，便于操作人员根据氮氧化物浓度对添加的脱硝剂的量进行调整。

优选的，本发明的工业烟气脱硝设备还包括控制系统，所述控制系统包括在线采集模块、分析模块和调整模块；所述在线采集模块向分析模块发送所采集到的运行参数，分析模块对运行参数进行分析并根据分析结果通过调整模块调整设备的运行参数。

优选的，所述运行参数包括所述氮氧化物浓度传感器采集到的烟气氮氧化物浓度、所述烟气流量计采集到的烟气流量以及所述文丘里管采集到的脱硝剂气体流量。

优选的，所述调整模块包括设置于所述鼓风机内的风机频率调整模块和设置与输送器内的给料频率调整模块。

通过设置控制系统，能够根据烟气氮氧化物浓度，烟气流量，自动计算氮氧化物质量，自动匹配所需要添加的脱硝剂的质量，通过调整鼓风机的风机频率，加大或者减小风量；调整输送器内的给料频率，增加或者减少药剂量，达到匹配脱硝药剂的目的。

本发明还提供了一种使用上述的工业烟气脱硝设备的方法，步骤为：将工业烟气抽出；将抽出的工业烟气与脱硝剂混合成脱硝剂气体；将脱硝剂气体通入工业烟气中；工业烟气脱硝反应过程中脱硝剂气体通过相对接触形成脱硝截面体以加强反应。

本发明的脱硝方法操作简单，通过脱硝剂气体相对接触形成的脱硝截面体对氮氧化物进行还原，脱硝效率高。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的工业烟气脱硝设备通过直接在脱硝反应器内部设置两个相对的脱硝喷射器，并通过脱硝喷射器喷射的脱硝剂气体在脱硝反应器中形成脱硝截面体，能够有效清除烟气中的氮氧化物，脱硝效率高，且整体结构简单，设备成本低；

(2)通过将上下两个喷嘴交错设置，能够保证喷出的脱硝剂气体对脱硝反应器内的烟气全覆盖，提高脱硝效率，保障对烟气内氮氧化物的还原效率；

(3)通过设置两个脱硝喷射器相对喷射，使喷射出的脱硝剂气体形成脱硝截面体，含氮氧化物的烟气通过时，产生还原反应，还原成氮气，脱硝效率高；

(4)通过设置两个脱硝喷射器沿竖直方向距离为500-1000mm，一方面能够防止两个脱硝反应器距离过近达不到脱硝效果，另一方面也能够防止两个脱硝喷射器距离过远无法形成脱硝截面体。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的工业炉窑脱硝设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的脱硝反应器的俯视图。

其中：

10-鼓风机； 20-输送器；

30-储药罐； 40-控制系统；

50-烟气流量计； 60-脱硝反应器；

70-脱硝喷射器； 80-氮氧化物浓度传感器；

90-文丘里管； 100-混合反应器；

110-滑板； 120-喷嘴；

130-固定支架。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更加清晰的对本发明中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。

实施例

参阅图1-2所示，本实施例提供了一种工业烟气脱硝设备，包括：脱硝反应器60，脱硝反应器60内部设置有用于喷射脱硝剂气体的脱硝喷射器70；脱硝喷射器70为多组，每组从上到下相邻两个脱硝喷射器70相对设置以实现喷出的脱硝剂气体相对充分接触。

脱硝反应器60连接有用于抽出工业烟气的鼓风机10，鼓风机10沿工业烟气流动方向依次连接有混合反应器100和文丘里管90；文丘里管90与脱硝喷射器70相连。

混合反应器100顶部设置有脱硝剂入口；脱硝剂入口连接有输送器20，输送器20与储药罐30相连。工作过程中，输送器20将储药罐30中的固体脱硝剂输送至混合反应器100中。

如图2所示，脱硝喷射器70包括环形的固定支架130，固定支架130设置在脱硝反应器60的内壁上；环形的固定支架130上设置有多个均匀分布的喷嘴120。相邻两个脱硝喷射器70上的喷嘴120交错设置。

在本实施例中，脱硝喷射器70设置在中部以使脱硝喷射器70位于烟气700-900℃的温度区间中。本领域技术人员应当理解的是，本实施例并不作为对脱硝喷射器70的设置位置的具体限制，只要能够满足使脱硝喷射器70位于脱硝反应器60中700-900℃的温度区间即可。

如图1所示，在本实施例中，脱硝喷射器70为一组，位于上方的脱硝反应器60上的喷嘴120沿脱硝剂气体喷出方向斜向下设置，位于下方的脱硝反应器60上的喷嘴120沿脱硝剂气体喷出方向倾斜向上设置。具体的，喷嘴120相对水平面的倾斜角度为45°。从而使两个脱硝喷射器70相对喷射，喷射出的脱硝剂气体相互接触形成脱硝截面体，含氮氧化物的烟气通过时，在脱硝截面体中产生还原反应，还原成氮气。

其中，两个脱硝喷射器70沿竖直方向的距离为500-1000mm。这样设置一方面能够防止两个脱硝反应器60距离过近达不到脱硝效果，另一方面也能够防止两个脱硝喷射器70距离过远无法形成脱硝截面体。

在本实施例中，脱硝反应器60内部设置有氮氧化物浓度传感器80和烟气流量计50，氮氧化物浓度传感器80设置在脱硝反应器60的烟气进口处。

为使混合反应器100中的脱硝剂与工业烟气充分混合，在混合反应器100的内部设置有滑板110；滑板110倾斜设置在脱硝剂入口下方。

本实施例的工业烟气脱硝设备还包括控制系统40，控制系统40包括在线采集模块、分析模块和调整模块；在线采集模块向分析模块发送所采集到的运行参数，分析模块对运行参数进行分析并根据分析结果通过调整模块调整设备的运行参数。调整模块包括设置于鼓风机10内的风机频率调整模块和设置与输送器20内的给料频率调整模块。

其中，运行参数包括氮氧化物浓度传感器80采集到的烟气氮氧化物浓度、烟气流量计50采集到的烟气流量以及文丘里管90采集到的脱硝剂气体流量。

本领域人员应当理解的是，在实际工程应用中，本实施例中的脱硝反应器60可以为工业炉窑，水泥窑、石灰窑或铝石窑中的任意一种，也可以单独设置一个锅炉作为脱硝反应器60，本实施例并不对其做限制。

本实施例的工业烟气脱硝设备的脱硝原理如下：工业烟气经鼓风机10鼓风到混合反应器100中，与脱硝剂接触混合；脱硝剂在工业烟气提供的高温环境下分解成氨气和二氧化碳，一部分氨气与工业烟气中的氮氧化物发生还原反应，将工业烟气中的氮氧化物还原成氮气，剩余氨气在工业烟气的带动下流回脱硝反应器60中；工业烟气在脱硝反应器60中回流形成再燃区，利用在主燃区中燃烧生成的烃根CH

本实施例中的工业烟气脱硝设备的脱硝方法如下：鼓风机10将工业烟气抽出到混合反应器100中，同时输送器20将脱硝剂输送到混合反应器100中，工业烟气与脱硝剂在混合反应器100中混合成脱硝剂气体；脱硝剂气体经文丘里管90返回脱硝反应器60中，通过相对接触形成脱硝截面体，对工业烟气中的氮氧化物进行还原。反应过程中，控制系统40对工业烟气中的氮氧化物浓度实时监测，并通过调节鼓风机10的风机频率和输送器20的给料频率进行调整，从而保证添加的脱硝剂的量与工业烟气中氮氧化物浓度相匹配。

本实施例的工业烟气脱硝设备通过直接在脱硝反应器内部设置两个相对的脱硝喷射器，并通过脱硝喷射器喷射的脱硝剂气体在脱硝反应器中形成脱硝截面体，能够有效清除烟气中的氮氧化物，脱硝效率高，且整体结构简单，设备成本低；通过将上下两个喷嘴交错设置，能够保证喷出的脱硝剂气体对脱硝反应器内的烟气全覆盖，提高脱硝效率，保障对烟气内氮氧化物的还原效率；通过设置两个脱硝喷射器相对喷射，使喷射出的脱硝剂气体形成脱硝截面体，含氮氧化物的烟气通过时，产生还原反应，还原成氮气，脱硝效率高；通过设置两个脱硝喷射器沿竖直方向距离为500-1000mm，一方面能够防止两个脱硝反应器距离过近达不到脱硝效果，另一方面也能够防止两个脱硝喷射器距离过远无法形成脱硝截面体。

总之，本发明的工业烟气脱硝设备结构简单，脱硝效率高，不需要对炉窑燃烧设备和受热面进行大的改动，不需要改变炉窑的常规运行方式，对炉窑的主要运行参数影响极小，脱硝成本低。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。