[實用新型]空預脫硝一體反應器

有效

• 申請號: 201420297829.8
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN203927988U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 馬春元;程星星;王志強;王濤
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F23L15/00
• 分類號: F23L15/00;B01D53/88;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 崔苗苗

技術領域

本實用新型涉及一種新型空預脫硝一體反應器，具體涉及鍋爐的空氣預熱和煙氣中NOx的脫除技術，屬于鍋爐節能減排技術創新領域。

背景技術

空氣預熱器和煙氣脫硝反應器是現在燃煤鍋爐，特別是燃煤電站鍋爐煙氣處理裝置中必不可少的兩個部分。

空氣預熱器，簡稱空預器，主要作用是利用煙氣將進入鍋爐的空氣預熱到一定溫度，這樣可以回收煙氣的熱量，降低鍋爐排煙溫度，同時也由于空氣被預熱，提高了燃料與空氣的初始溫度，強化了燃料的著火和燃燒過程，減少了燃料的不完全燃燒損失，進一步提高了鍋爐效率。

煙氣脫硝方面，于2012年1月1日實施的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)中規定所有新建火電機組NO_x排放量達到100mg/cm³。從2014年1月1日開始，要求重點地區所有火電投運機組NO_x排放量達到100mg/cm³，而非重點地區2003年以前投產的機組達到200mg/cm³。新標準的實施為火電企業帶來了巨大的壓力，氮氧化物的控制也成為國家經濟可持續發展和環境保護的緊迫客觀要求。目前催化還原NOx技術(SCR)已成為世界上應用最多、最為成熟且最有成效的一種煙氣脫硝技術。該技術是把氨作為還原劑，噴入煙道與煙氣充分混合，然后流經裝載SCR催化劑的反應器中，在催化劑的作用下，煙氣中的NOx被還原劑氨還原為無害的氮氣。目前，SCR反應器在燃煤電站鍋爐中得到廣泛應用。

空預器和SCR脫硝反應器為電站鍋爐常規煙氣處理設備，占地較大，投資和運行成本均較高。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種空預脫硝一體反應器，在該反應器中可以實現熱煙氣對冷空氣的預熱，同時實現煙氣的脫硝反應，實現煙氣余熱利用和煙氣脫硝凈化處理的同時進行，提高燃煤鍋爐煙氣處理設備的緊湊性，降低投資和運行成本。

本實用新型采用的技術方案為：

空預脫硝一體反應器，包括回轉式催化劑本體結構和回轉式催化劑本體結構外面的殼體、殼體上下面的氣體進出通道，氣體進出通道分隔為煙氣進出通道、還原劑進出通道和空氣進出通道三部分，回轉式催化劑本體結構為圓柱形，包括中心軸轉子、可繞中心軸轉子旋轉的多層圓形催化劑層，多層圓形催化劑層由徑向密封板和軸向密封板分割為空氣區、煙氣區和還原劑區，各層圓形催化劑層的空氣區上下相通并大小與空氣進出通道相對應，各層圓形催化劑層的煙氣區上下相通并大小與煙氣進出通道相對應，各層圓形催化劑層的還原劑區上下相通并大小與還原劑進出通道相對應，氣體進出通道固定在殼體上，殼體不隨中心軸轉子轉動。

所述的圓形催化劑層上豎直裝載著蜂窩狀催化劑。所述蜂窩狀催化劑由兩部分組成，金屬支撐骨架與催化劑涂層。金屬支撐骨架采用鋼板，為蜂窩狀結構。催化劑涂層均勻覆蓋在金屬支撐骨架表面，催化劑采用Fe或Cu等非貴金屬催化劑，該金屬可負載于分子篩、氧化鋁等硅鋁氧化物載體，成本較低。

所述的空氣區、煙氣區和還原劑區的兩兩相接處有過渡區過渡。

所述的煙氣區的扇區為160°±10°，空氣區的扇區為120°±10°，還原劑區的扇區為40°±10°。所述各扇形區域的角度可根據催化劑種類及煙氣溫度等具體設置調整。所述過渡區的扇區為10°～20°。

所述回轉式催化劑本體結構的驅動方式可以采用周邊驅動或中心軸驅動。反應器中殼體與回轉式催化劑本體結構間應加入軸向密封和徑向密封，以減小各區域之間的漏風。

反應器進氣部分固定，煙氣、還原劑和空氣分別進入反應器的不同扇形區域。裝載催化劑的回轉式催化劑本體結構持續旋轉，在煙氣區、還原劑區和空氣區交替循環。

利用上述反應器進行空預脫硝一體反應的方法，催化劑隨轉動在煙氣區、還原劑區和空氣區交替循環，催化劑層旋轉至煙氣區，入口煙氣溫度為300-350℃，催化劑被煙氣加熱，并將煙氣溫度降低至120-150℃，同時煙氣中的NOx被吸附于催化劑表面；然后催化劑繼續旋轉至還原劑區，入口還原劑氣體溫度為350-600℃，催化劑被還原劑氣體進一步加熱，同時催化劑表面吸附的NOx被還原劑氣體還原并從催化劑表面脫除；最后催化劑旋轉至空氣區，入口空氣溫度為常溫，催化劑被冷空氣冷卻，同時將冷空氣加熱至120-200℃，催化劑表面殘留的NOx也將被空氣攜帶至爐膛參與燃燒過程；催化劑將隨反應器旋轉回空氣區，進行下一輪催化劑層的加熱-再加熱-冷卻過程，也即NOx的吸附-還原脫附-再脫附過程。