本發(fā)明屬于煙氣處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可連續(xù)再生式低溫SCR催化脫硝裝置及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

氮氧化物是主要的大氣污染物之一，會引起酸雨、霧霾等破壞環(huán)境、影響人類健康的一系列問題。因此，氮氧化物的治理是目前大氣污染治理的重點。其中，焦化、鋼鐵燒結(jié)、氧化鋁焙燒、陶瓷及玻璃燒制等工業(yè)窯爐煙氣排放的氮氧化物已引起越來越多的關(guān)注。常規(guī)的催化還原法脫硝(SCR)所用的催化劑僅在300℃以上才能長期有效運行。而對于上述幾個行業(yè)，由于煙氣溫度一般低于250℃，且含有一定的催化劑毒害物質(zhì)，常規(guī)的催化劑難以適應(yīng)這種低溫情況。因此，開發(fā)低溫SCR催化劑是目前研究的熱點。

然而，對于大多數(shù)低溫催化劑而言，由于其自身易吸附較多的有害組分或存在被銨鹽覆蓋等原因，而造成催化劑中毒或失效。因此，設(shè)計出適合的低溫SCR技術(shù)的反應(yīng)及在線再生裝置，是推廣此技術(shù)在包括焦化、鋼鐵燒結(jié)、氧化鋁焙燒、陶瓷及玻璃燒制等工業(yè)窯爐煙氣的低溫脫硝領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能有效提高催化劑使用壽命，顯著降低能耗的可連續(xù)再生式低溫SCR催化脫硝裝置及其應(yīng)用。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種可連續(xù)再生式低溫SCR催化脫硝裝置，該裝置包括催化劑主體單元、分別設(shè)置在催化劑主體單元上下兩端且可進行間歇轉(zhuǎn)動的第一旋轉(zhuǎn)風閥單元及第二旋轉(zhuǎn)風閥單元、與催化劑主體單元配合使用的再生氣流輸送風機及再生氣流加熱器，所述的第一旋轉(zhuǎn)風閥單元、第二旋轉(zhuǎn)風閥單元共同將催化劑主體單元在圓周方向上隔離出低溫SCR反應(yīng)區(qū)、催化劑再生預(yù)加熱區(qū)以及熱再生區(qū)。

所述的催化劑主體單元包括外殼、插設(shè)在外殼中的內(nèi)筒以及N個沿外殼軸向均勻布設(shè)在內(nèi)筒與外殼之間的徑向分隔板，其中，N為整數(shù)，且N≥2。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，N為整數(shù)，且6≤N≤15。

所述的徑向分隔板將外殼與內(nèi)筒之間的腔體分隔成N個催化劑裝載區(qū)，N為整數(shù)，且N≥2。

所述的催化劑裝載區(qū)中填充有顆粒狀SCR催化劑、蜂窩狀SCR催化劑、條狀SCR催化劑或波紋板狀SCR催化劑中的一種或多種。

所述的第一旋轉(zhuǎn)風閥單元包括豎直插設(shè)在內(nèi)筒頂端的第一旋轉(zhuǎn)管軸、與第一旋轉(zhuǎn)管軸傳動連接的第一驅(qū)動電機、開設(shè)在第一旋轉(zhuǎn)管軸上部的再生熱氣流進氣口、開設(shè)在第一旋轉(zhuǎn)管軸下部的第一再生熱氣流進風閥箱口以及與第一再生熱氣流進風閥箱口相連通的第一旋轉(zhuǎn)風閥箱；

所述的第二旋轉(zhuǎn)風閥單元包括豎直插設(shè)在內(nèi)筒底端的第二旋轉(zhuǎn)管軸、與第二旋轉(zhuǎn)管軸傳動連接的第二驅(qū)動電機、開設(shè)在第二旋轉(zhuǎn)管軸上部的第二再生熱氣流進風閥箱口以及與第二再生熱氣流進風閥箱口相連通的第二旋轉(zhuǎn)風閥箱。

所述的內(nèi)筒的頂端及底端分別設(shè)有第一卡位槽、第二卡位槽，所述的第一旋轉(zhuǎn)管軸、第二旋轉(zhuǎn)管軸分別通過第一卡位槽、第二卡位槽與內(nèi)筒固定連接。

所述的第一旋轉(zhuǎn)管軸及第二旋轉(zhuǎn)管軸上均設(shè)有旋轉(zhuǎn)定位器，并且所述的第一旋轉(zhuǎn)管軸上的再生熱氣流進氣口處還設(shè)有用于防止熱氣流與主體煙氣混合的熱氣流進氣密封箱。

所述的第一旋轉(zhuǎn)風閥箱覆蓋一個催化劑裝載區(qū)，形成第一熱再生區(qū)間；所述的第二旋轉(zhuǎn)風閥箱同時覆蓋相鄰兩個催化劑裝載區(qū)，其中一個被覆蓋的催化劑裝載區(qū)形成與第一熱再生區(qū)間相連通的第二熱再生區(qū)間，并且第一熱再生區(qū)間與第二熱再生區(qū)間共同形成熱再生區(qū)，另一個被覆蓋的催化劑裝載區(qū)則形成催化劑再生預(yù)加熱區(qū)，而其余未被覆蓋的催化劑裝載區(qū)共同構(gòu)成低溫SCR反應(yīng)區(qū)。

在工作狀態(tài)下，將溫度為350-400℃的熱氣流經(jīng)第一旋轉(zhuǎn)風閥箱進入熱再生區(qū)，再經(jīng)第二旋轉(zhuǎn)風閥箱流回至催化劑再生預(yù)加熱區(qū)，形成再生熱氣流，最后返回至外殼的煙氣進口與主體煙氣混合，所述的再生熱氣流的流量為主體煙氣流量的2-10％。

一種可連續(xù)再生式低溫SCR催化脫硝裝置的應(yīng)用，用于包括焦化、鋼鐵燒結(jié)、氧化鋁焙燒、陶瓷及玻璃燒制等工業(yè)窯爐煙氣的低溫脫硝處理。

本發(fā)明裝置中，所述的催化劑主體單元上下兩個斷面安裝密封斷面，內(nèi)筒的直徑為400-1200mm，外殼的內(nèi)徑為1200-5000mm，催化劑填充的有效長度為2000-4000mm。本發(fā)明裝置所采用的脫硝還原劑為氨氣，在外殼的煙氣進口處通過噴射，均勻混合到煙氣中。在實際使用時，旋轉(zhuǎn)風閥箱每次轉(zhuǎn)動時，需將旋轉(zhuǎn)風閥箱向外推開。第一旋轉(zhuǎn)風閥箱利用液壓或氣動系統(tǒng)來輔助垂直提升，然后再利用第一驅(qū)動電機將第一旋轉(zhuǎn)風閥箱撥轉(zhuǎn)；第二旋轉(zhuǎn)閥箱采取類似的方法進行軸向位置及角度調(diào)整。

本發(fā)明裝置可采用立式或臥式安裝方式，內(nèi)筒、外殼、徑向分隔板、旋轉(zhuǎn)風閥箱等部件均采用耐熱金屬材質(zhì)制作而成。旋轉(zhuǎn)風閥箱可進行間歇轉(zhuǎn)動，每次轉(zhuǎn)動恰好可切換一個分區(qū)單元(即催化劑裝載區(qū))，切換時間間隔為1-10小時，具體根據(jù)催化劑自身性能及煙氣溫度條件而定。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用獨特設(shè)計，可同步完成煙氣低溫SCR脫硝處理及催化劑的在線連續(xù)再生，避免了催化劑因吸附較多的有害組分或被銨鹽覆蓋等原因而造成的導致中毒或失效現(xiàn)象，大大提高了催化劑的使用壽命；同時再生氣流僅為小股熱空氣或主體煙氣經(jīng)再生氣流加熱器加熱到350-400℃后的氣體，再生預(yù)加熱氣流即為由熱再生區(qū)流出的氣體，經(jīng)過回流循環(huán)，使再生氣流充分利用了原有煙氣的熱量，再生預(yù)加熱氣流充分利用了再生氣流的余熱，顯著節(jié)省了能耗；同時可根據(jù)不同煙氣的特點，靈活的調(diào)節(jié)兩端旋轉(zhuǎn)風閥箱的轉(zhuǎn)動頻率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為催化劑主體單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為催化劑主體單元中間段的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為第一旋轉(zhuǎn)風閥單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為第二旋轉(zhuǎn)風閥單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為第一旋轉(zhuǎn)風閥箱的平面結(jié)構(gòu)示意圖圖；

圖7為第二旋轉(zhuǎn)風閥箱的平面結(jié)構(gòu)示意圖圖；

圖中標記說明：

1、第一旋轉(zhuǎn)風閥單元，2、熱氣流進氣密封箱，3、煙氣進口，4、催化劑主體單元，5、第二旋轉(zhuǎn)風閥單元，6、煙氣出口，7、第一卡位槽，8、第二卡位槽，9、內(nèi)筒，10、催化劑裝載區(qū)，11、外殼，12、徑向分隔板，13、再生熱氣流進氣口，14、第一旋轉(zhuǎn)管軸，15、再生熱氣進風通道，16、第一再生熱氣流進風閥箱口，17、第一旋轉(zhuǎn)風閥箱，18、熱再生區(qū)，19、催化劑再生預(yù)加熱區(qū)，20、第二旋轉(zhuǎn)管軸，21、第二旋轉(zhuǎn)風閥箱。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1：

如圖1至7所示，一種可連續(xù)再生式低溫SCR催化脫硝裝置，包括催化劑主體單元4、分別設(shè)置在催化劑主體單元4上下兩端且可進行間歇轉(zhuǎn)動的第一旋轉(zhuǎn)風閥單元1及第二旋轉(zhuǎn)風閥單元5、與催化劑主體單元4配合使用的再生氣流輸送風機及再生氣流加熱器，第一旋轉(zhuǎn)風閥單元1、第二旋轉(zhuǎn)風閥單元5共同將催化劑主體單元4在圓周方向上隔離出低溫SCR反應(yīng)區(qū)、催化劑再生預(yù)加熱區(qū)19以及熱再生區(qū)18。

催化劑主體單元4包括外殼11、插設(shè)在外殼11中的內(nèi)筒9以及12個沿外殼11軸向均勻布設(shè)在內(nèi)筒9與外殼11之間的徑向分隔板12，徑向分隔板12將外殼11與內(nèi)筒9之間的腔體分隔成12個催化劑裝載區(qū)10。

催化劑裝載區(qū)10中填充有蜂窩狀SCR催化劑，并利用一些顆粒狀或條狀SCR催化劑進行填縫。

第一旋轉(zhuǎn)風閥單元1包括豎直插設(shè)在內(nèi)筒9頂端的第一旋轉(zhuǎn)管軸14、與第一旋轉(zhuǎn)管軸14傳動連接的第一驅(qū)動電機、開設(shè)在第一旋轉(zhuǎn)管軸14上部的再生熱氣流進氣口13、開設(shè)在第一旋轉(zhuǎn)管軸14下部的第一再生熱氣流進風閥箱口16以及與第一再生熱氣流進風閥箱口16相連通的第一旋轉(zhuǎn)風閥箱17；其中，第一旋轉(zhuǎn)管軸14內(nèi)部開設(shè)有第一再生熱氣進風通道15。

第二旋轉(zhuǎn)風閥單元5包括豎直插設(shè)在內(nèi)筒9底端的第二旋轉(zhuǎn)管軸20、與第二旋轉(zhuǎn)管軸20傳動連接的第二驅(qū)動電機、開設(shè)在第二旋轉(zhuǎn)管軸20上部的第二再生熱氣流進風閥箱口以及與第二再生熱氣流進風閥箱口相連通的第二旋轉(zhuǎn)風閥箱21。第二旋轉(zhuǎn)管軸20內(nèi)部開設(shè)有第二再生熱氣進風通道。

內(nèi)筒9的頂端及底端分別設(shè)有第一卡位槽7、第二卡位槽8，第一旋轉(zhuǎn)管軸14、第二旋轉(zhuǎn)管軸20分別通過第一卡位槽7、第二卡位槽8與內(nèi)筒9固定連接。

第一旋轉(zhuǎn)管軸14及第二旋轉(zhuǎn)管軸20上均設(shè)有旋轉(zhuǎn)定位器，并且第一旋轉(zhuǎn)管軸14上的再生熱氣流進氣口13處還設(shè)有用于防止熱氣流與主體煙氣混合的熱氣流進氣密封箱2。

第一旋轉(zhuǎn)風閥箱17覆蓋一個催化劑裝載區(qū)10，形成第一熱再生區(qū)18間；第二旋轉(zhuǎn)風閥箱21同時覆蓋相鄰兩個催化劑裝載區(qū)10，其中一個被覆蓋的催化劑裝載區(qū)10形成與第一熱再生區(qū)18間相連通的第二熱再生區(qū)18間，并且第一熱再生區(qū)18間與第二熱再生區(qū)18間共同形成熱再生區(qū)18，另一個被覆蓋的催化劑裝載區(qū)10則形成催化劑再生預(yù)加熱區(qū)19，而其余未被覆蓋的催化劑裝載區(qū)10共同構(gòu)成低溫SCR反應(yīng)區(qū)。

在工作狀態(tài)下，將溫度為350-400℃的熱氣流經(jīng)第一旋轉(zhuǎn)風閥箱17進入熱再生區(qū)18，再經(jīng)第二旋轉(zhuǎn)風閥箱21流回至催化劑再生預(yù)加熱區(qū)19，形成再生熱氣流，最后返回至外殼11的煙氣進口3與主體煙氣混合，再生熱氣流的流量為主體煙氣流量的2-10％。

本實施例裝置中，催化劑主體單元4上下兩個斷面安裝密封斷面，內(nèi)筒9的直徑為1200mm，外殼11的內(nèi)徑為5000mm，催化劑填充的有效長度為4000mm。第一卡位槽7、第二卡位槽8外徑為320mm、內(nèi)徑為290mm，正好可以將內(nèi)徑為300mm、壁厚8mm的第一旋轉(zhuǎn)管軸14及第二旋轉(zhuǎn)管軸20卡緊。催化劑主體單元4底部設(shè)有煙氣出口6。

本實施例裝置所采用的脫硝還原劑為氨氣，在外殼11的煙氣進口3處通過噴射，均勻混合到煙氣中。在實際使用時，旋轉(zhuǎn)風閥箱每次轉(zhuǎn)動時，需將風閥箱向外推開。第一旋轉(zhuǎn)風閥箱17利用液壓系統(tǒng)來輔助垂直提升，然后再利用人工將第一旋轉(zhuǎn)風閥箱17撥轉(zhuǎn)；第二旋轉(zhuǎn)風閥箱21采取類似的方法進行軸向位置及角度調(diào)整。轉(zhuǎn)動到位后，再利用液壓系統(tǒng)使之重新壓緊密封。

本實施例裝置可采用立式或臥式安裝方式，內(nèi)筒9、外殼11、徑向分隔板12、旋轉(zhuǎn)風閥箱等部件均采用耐熱金屬材質(zhì)制作而成。旋轉(zhuǎn)風閥箱可進行間歇轉(zhuǎn)動，每次轉(zhuǎn)動恰好可切換一個分區(qū)單元(即催化劑裝載區(qū)10)，切換時間間隔為1-10小時，具體根據(jù)催化劑自身性能及煙氣溫度條件而定。

在實際設(shè)計時，第一旋轉(zhuǎn)風閥單元1可利用內(nèi)徑為300mm、厚度為8mm的鋼管作為第一旋轉(zhuǎn)管軸14，上端密封，并預(yù)留提升及旋轉(zhuǎn)定位器的安裝螺栓；下端密封，并留有80mm的淺槽，以便于將其插入第一卡位槽7中；第一旋轉(zhuǎn)風閥箱17的密封面積與催化劑主體單元4的一個分區(qū)單元(即催化劑裝載區(qū)10)的區(qū)域面積相同。第一旋轉(zhuǎn)風閥單元1的結(jié)構(gòu)與第一旋轉(zhuǎn)風閥單元1類似，但第二旋轉(zhuǎn)軸管上不開設(shè)有氣流出入口。另外，第二旋轉(zhuǎn)風閥箱21的密封面積是第一旋轉(zhuǎn)風閥箱17密封面積的2倍，抬升到位后，恰好能夠覆蓋相鄰的兩個分區(qū)單元(即催化劑裝載區(qū)10)，并借此將再生氣流從熱再生區(qū)18導入催化劑再生預(yù)加熱區(qū)19。

流量為180000m³/h，溫度為240℃的燒結(jié)煙氣通過煙氣進口3進入催化劑主體單元4的低溫SCR反應(yīng)區(qū)，再生氣流輸送風機抽取5％的焦化煙氣經(jīng)再生氣流加熱器加熱到380℃后，利用第一旋轉(zhuǎn)風閥單元1進入催化劑主體單元4的熱再生區(qū)18，再生氣流通過催化劑主體單元4后，利用第二旋轉(zhuǎn)風閥單元5回流至催化劑再生預(yù)加熱區(qū)19，形成再生熱氣流，后通過催化劑主體單元4后再利用第一旋轉(zhuǎn)風閥單元1與主體焦化煙氣混合后再進入低溫SCR反應(yīng)區(qū)。這樣同時實現(xiàn)焦化煙氣脫硝和催化劑的連續(xù)再生。

實施例2：

采用實施例1的裝置，將流量為120000m³/h，溫度為270℃的陶瓷燒制煙氣通過煙氣進口3進入催化劑主體單元4的低溫SCR反應(yīng)區(qū)，再生氣流輸送風機抽取9％的玻璃燒制煙氣經(jīng)再生氣流加熱器加熱到360℃后，利用第一旋轉(zhuǎn)風閥單元1進入催化劑主體單元4的熱再生區(qū)18，再生氣流通過催化劑主體單元4后，利用第二旋轉(zhuǎn)風閥單元5回流到催化劑再生預(yù)加熱區(qū)19，形成再生熱氣流，后通過催化劑主體單元4后再利用第一旋轉(zhuǎn)風閥單元1與主體陶瓷燒制煙氣混合后再進入低溫SCR反應(yīng)區(qū)。

旋轉(zhuǎn)風閥箱每隔半小時旋轉(zhuǎn)一次，每次旋轉(zhuǎn)一個分區(qū)單元(即催化劑裝載區(qū)10)。每次轉(zhuǎn)動時，第一旋轉(zhuǎn)風閥箱17利用氣動系統(tǒng)來輔助垂直提升，然后再利用第一驅(qū)動電機將第一旋轉(zhuǎn)風閥箱17撥轉(zhuǎn)；第二旋轉(zhuǎn)風閥箱21也采取類似的方法進行軸向位置及角度調(diào)整。轉(zhuǎn)動到位后，再利用氣動系統(tǒng)使之重新壓緊密封。這樣同時實現(xiàn)陶瓷燒制煙氣脫硝和催化劑的連續(xù)再生。

實施例3：

本實施例中，徑向分隔板12共設(shè)有15個，內(nèi)筒9的直徑為1200mm，外殼11的內(nèi)徑為5000mm，催化劑填充的有效長度為4000mm。催化劑裝載區(qū)10中填充有蜂窩狀SCR催化劑。其余同實施例1。

實施例4：

本實施例中，徑向分隔板12共設(shè)有6個，內(nèi)筒9的直徑為600mm，外殼11的內(nèi)徑為2400mm，催化劑填充的有效長度為2500mm。催化劑裝載區(qū)10中填充有波紋板狀SCR催化劑。其余同實施例1。

實施例6：

本實施例中，徑向分隔板12共設(shè)有2個，內(nèi)筒9的直徑為800mm，外殼11的內(nèi)徑為3600mm，催化劑填充的有效長度為3000mm。催化劑裝載區(qū)10中填充有顆粒狀SCR催化劑、蜂窩狀SCR催化劑及波紋板狀SCR催化劑。其余同實施例1。

上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。