用於脫硝裝置的相變蓄熱催化裝置及具有其的脫硝裝置的製作方法

2024-04-03 15:18:05

本發明涉及煙氣脫硝領域，尤其是涉及一種用於脫硝裝置的相變蓄熱催化裝置及具有其的脫硝裝置。

背景技術：

相關技術中，蓄熱式輻射管是將蓄熱式燃燒技術應用於輻射管之後產生的加熱裝置，它通過輻射管的高溫熱輻射來加熱工業物品，燃燒溫度普遍達到1500℃以上，以增強輻射管的熱輻射能力。由於蓄熱式輻射管的火焰溫度很高，導致在燃燒過程中產生大量的熱力型NOx，隨著國家對NOx排放標準的日益提高，蓄熱式輻射管的環保問題逐漸凸顯出來。

SCR(Selective Catalytic Reduction選擇性催化還原)技術是目前發展最成熟且效率最高的脫硝技術。然而，將SCR技術與蓄熱輻射管結合起來進行脫硝，存在以下難點：

1)選取有效催化反應的溫度區間困難：在溫度急劇變化的蓄熱室中選取適合催化劑反應的溫度區間時，應嚴格控制流過的煙氣的溫度，若煙氣溫度過高，則會引起煙氣上遊的催化劑溫度過高而發生副反應或者造成此部位催化劑燒結失活，若煙氣溫度過低，則會使催化劑活性較低，不能有效發揮催化作用，造成催化劑的浪費，因此，蓄熱室內催化劑和蓄熱體的預先布置存在一定的難度。

2)催化劑各部位不能同時保持良好的催化活性：在蓄熱室中，由於催化劑各部位具有不同的溫度，一般是沿著煙氣流向其溫度迅速下降，這使得各部位SCR催化劑不能同時保持良好的活性，從而不能充分地發揮全部SCR催化劑的脫硝性能。

3)NOx在有效催化反應區內的停留時間過短：在溫度急劇變化的蓄熱室中，SCR催化劑的有效作用區很短，直接導致NOx在SCR催化反應區的停留時間顯著縮短，從而使相當一部分NOx與催化劑發生有效作用的機率明顯下降。

技術實現要素：

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種用於脫硝裝置的相變蓄熱催化裝置，該相變蓄熱催化裝置可以使得選擇性催化劑始終處於最佳的活性溫度內，提高了脫硝的效率。

本發明的另一個目的在於提出了一種具有上述相變蓄熱催化裝置的脫硝裝置。

根據本發明第一方面的用於脫硝裝置的相變蓄熱催化裝置，包括：基體，所述基體內具有填充腔，所述填充腔內填充有相變蓄熱件，所述基體的外表面上設有選擇性催化劑層。

根據本發明的用於脫硝裝置的相變蓄熱催化裝置，通過在基體內的填充腔內填充相變蓄熱件，並在基體的外表面上設置選擇性催化劑層。由此，將相變蓄熱技術與SCR技術結合起來，在脫硝裝置的燃燒室內的煙氣的流向上形成一個較長的恆溫環境，延長了有效催化反應區的長度，進而有效地延長了NOx在催化反應區內的停留時間，使得NOx可以與選擇性催化劑充分發生反應，極大地提高了脫硝效率，減小了NOx的排放，有效地保護了環境，降低了對環境的汙染。同時，可以通過相變蓄熱催化裝置對空氣進行預熱，使其達到合適的溫度，以提高燃燒效率。

另外，根據本發明的用於脫硝裝置的相變蓄熱催化裝置還可以具有如下附件的技術特徵：

根據本發明的一些實施例，所述基體包括：錐筒，所述錐筒的橫截面積在煙氣的流動方向上逐漸減小。

根據本發明的一些實施例，所述基體進一步包括：第一錐體，所述第一錐體的底部與所述錐筒的一端相連；和第二錐體，所述第二錐體的底部與所述錐筒的另一端相連。

根據本發明的一些實施例，所述第一錐體的錐角為θ1，所述第二錐體的錐角為θ2，所述錐筒的錐角為θ3，所述θ1、θ2和θ3滿足：θ1＞θ2＞θ3。

根據本發明的一些實施例，所述選擇性催化劑層的活性溫度範圍為T1℃～T2℃，所述相變蓄熱件的相變溫度為T3℃～T4℃，所述T1、T2、T3、T4滿足：T1≤T3＜T4≤T2。

可選地，所述基體為不鏽鋼件，所述基體的壁厚為t1，所述t1滿足：1.0mm≤t1≤2.0mm。

根據本發明的一些實施例，所述選擇性催化劑層的厚度為t2，所述t2滿足：0.5mm≤t2≤1.0mm。

根據本發明第二方面的脫硝裝置，包括：燃燒室，所述燃燒室具有至少兩個接口；至少兩個燃燒器，每個所述燃燒器與一個所述接口相連，每個所述燃燒器具有空氣入口和燃氣噴口，所述燃燒器包括在從所述空氣進口向所述燃氣噴口的方向上依次設置的第一蓄熱體、相變蓄熱催化裝置和第二蓄熱體，所述相變蓄熱催化裝置為根據權利要求1-7中任一項所述的用於脫硝裝置的相變蓄熱催化裝置。

根據本發明的脫硝裝置，通過設置根據本發明上述第一方面的相變蓄熱催化裝置，將相變蓄熱技術與SCR技術結合起來，極大地提高了脫硝裝置200的脫硝效率和燃燒效率，減小了NOx的排放，有效地保護了環境，降低了對環境的汙染。

另外，根據本發明的脫硝裝置還可以具有如下附加的技術特徵：

根據本發明的一些實施例，所述相變蓄熱催化裝置為多個，所述多個相變蓄熱催化裝置呈陣列排布在所述燃燒室內。

可選地，所述燃燒室為U形輻射管。

可選地，所述脫硝裝置還包括還原劑噴嘴，所述還原劑噴嘴設在所述燃燒室的對稱軸處，所述燃燒室在所述還原劑噴嘴處的切線與所述還原劑噴嘴的軸線垂直。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明實施例的用於脫硝裝置的相變蓄熱催化裝置的結構示意圖；

圖2是根據本發明實施例的脫硝裝置的結構示意圖；

圖3是沿圖2中A-A線的剖示圖。

附圖標記：

相變蓄熱催化裝置100，脫硝裝置200，

基體1，選擇性催化劑層11，相變蓄熱件12，第一錐體13，錐筒14，第二錐體15，

燃燒室201，

燃燒器202，第一蓄熱體203，第二蓄熱體204，支架205，燃氣噴口206，點火槍207，還原劑噴嘴208，端部支撐件209。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面參考圖1-圖3描述根據本發明實施例的用於脫硝裝置200的相變蓄熱催化裝置100。其中，相變蓄熱催化裝置100可以設在脫硝裝置200的燃燒室201內。

如圖1所示，根據本發明第一方面實施例的用於脫硝裝置200的相變蓄熱催化裝置100，包括：基體1，基體1內具有填充腔，填充腔內填充有相變蓄熱件12，基體1的外表面上設有選擇性催化劑層11。

其中，相變蓄熱件12可以在固態和液態之間轉換。具體地，當燃燒室201內相變蓄熱催化裝置100處的溫度低於相變蓄熱件12的相變溫度時，相變蓄熱件12為固態。當燃燒室201內相變蓄熱催化裝置100處的溫度高於相變蓄熱件12的相變溫度時，相變蓄熱件12由固態變為液態。相變蓄熱件12從固態變為液態過程中，相變蓄熱件12吸收並儲存大量的潛熱，當相變蓄熱件12冷卻時，儲存的熱量在一定的溫度範圍內要散發到環境中去，進行從液態到固態的逆相變。在這兩種相變過程中，相變蓄熱件12所儲存或釋放的能量稱為相變潛熱。物理狀態發生變化時，相變蓄熱件12自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，從而可以在燃燒室201內形成恆溫區域。

由此，當高溫煙氣流過相變蓄熱催化裝置100時，高溫煙氣與填充腔內的相變蓄熱件12換熱，使得填充腔內不同部位的相變蓄熱件12相繼發生達到相變溫度，使得燃燒室201內相變蓄熱催化裝置100所在的區域內的溫度恆定，從而可以在燃燒室201內的煙氣的流向上形成較長的適合催化反應的恆溫環境，便於基體1外表面的選擇性催化劑層11發生催化反應，充分發揮選擇性催化劑的作用，極大地提高了脫硝裝置200的脫硝效率，減小了NOx的排放，有效地保護了環境，降低了對環境的汙染。當低溫空氣流經相變蓄熱催化裝置100時，空氣可以吸收相變蓄熱催化裝置100內儲存的熱量轉變為高溫空氣，然後再與燃料充分混合、燃燒，從而可以通過相變蓄熱催化裝置100對空氣進行預熱，使其達到合適的溫度，以提高燃燒效率。

根據本發明實施例的用於脫硝裝置200的相變蓄熱催化裝置100，通過在基體1內的填充腔內填充相變蓄熱件12，並在基體1的外表面上設置選擇性催化劑層11，由此，將相變蓄熱技術與SCR技術結合起來，在脫硝裝置200的燃燒室201內的煙氣的流向上形成一個較長的恆溫環境，延長了有效催化反應區的長度，進而有效地延長了NOx在催化反應區內的停留時間，使得NOx可以與選擇性催化劑充分發生反應，極大地提高了脫硝效率，減小了NOx的排放，有效地保護了環境，降低了對環境的汙染。同時，可以通過相變蓄熱催化裝置100對低溫空氣進行預熱，使其達到合適的溫度，以提高燃燒效率。

根據本發明的一些實施例，基體1包括：錐筒14，錐筒14的橫截面積在煙氣的流動方向上逐漸減小。由此，在煙氣的流動的方向上，填充腔內的相變蓄熱件12的量逐漸減少，從而可以保證填充腔內的相變蓄熱件12全部可以達到相變溫度，使得相變蓄熱催化裝置100各部位處於相同的溫度，保證催化反應的順利進行，提高脫硝效率。同時，減小了相變蓄熱件12的用量，節省了材料成本。

具體地，在煙氣在流動過程中，流動方向上遊的煙氣與填充腔內的相變蓄熱件12換熱後，煙氣的溫度降低，下遊的煙氣的溫度低於上遊。將錐筒14的橫截面積在煙氣流動的方向上設置為逐漸減小，可以使得填充腔內的相變蓄熱件12的量逐漸減小，從而可以減小位於流動方向下遊的相變蓄熱件12達到相變溫度時需要吸收的熱量，進而可以保證填充腔內的相變蓄熱件12全部可以達到相變溫度，且位於上遊的相變蓄熱件12達到相變溫度後不再繼續升溫、位於下遊的相變蓄熱件12吸收較少的熱量即可快速達到相變溫度，保證相變蓄熱催化裝置100各部位處於相同的溫度，保證催化反應的順利進行，提高脫硝效率。

這裡，需要說明的是，本申請中所說的「上遊」指的是煙氣流動方向上的上遊，相應地，本申請中所說的「下遊」指的是煙氣流動方向上的下遊。

根據本發明的一些實施例，基體1進一步包括：第一錐體13和第二錐體15。其中，第一錐體13的底部與錐筒14的一端(例如，圖1中的右端)相連，第二錐體15的底部與錐筒14的另一端(例如，圖1中的左端)相連。如圖1所示，基體1可以大體形成為紡錘形。

具體地，第一錐體13底部的直徑與錐筒14的上述一端的直徑相同，第二錐體15底部的直徑與錐筒14的上述另一端的直徑相同。煙氣流過相變蓄熱催化裝置100時，首先與第一錐體13接觸，由此，可以有效地減小煙氣流動的阻力，且可以進一步地減小位於下遊處的相變蓄熱件12的量，從而可以減小下遊的相變蓄熱件12在相變過程中吸收的熱量，使得位於下遊處的相變蓄熱件12可以儘快達到相變溫度，進而進一步地保證了填充腔內的相變蓄熱件12全部可以完成相變且完成相變後不再繼續升溫，保證相變蓄熱催化裝置100各部位處於相同的溫度，使得選擇性催化劑可以充分發揮作用，極大地提高了脫硝效率。

根據本發明的一些實施例，第一錐體13的錐角為θ1，第二錐體15的錐角為θ2，錐筒14的錐角為θ3，θ1、θ2和θ3滿足：θ1＞θ2＞θ3。例如，第一錐體13的錐角為θ1可以滿足：45°≤θ1≤90°，第二錐體15的錐角θ2可以滿足：10°≤θ2≤30°，錐筒14的錐角θ3可以滿足：3°≤θ2≤8°。其中，第一錐體13的錐角為θ1可以進一步滿足：θ1＝45°、θ1＝60°、θ1＝75°、θ1＝90°等，第二錐體15的錐角θ2可以進一步滿足：θ2＝10°、θ2＝15°、θ2＝20°、θ2＝30°等，錐筒14的錐角θ3可以進一步滿足：θ3＝3°、θ3＝5°、θ3＝6°、θ3＝8°等。

由此，可以減小煙氣流動的阻力，且可以保證填充腔內的相變蓄熱件12全部可以達到相變溫度，使得位於上遊的相變蓄熱件12達到相變溫度後不再繼續升溫、位於下遊的相變蓄熱件12吸收較少的熱量即可快速達到相變溫度，保證相變蓄熱催化裝置100各部位處於相同的溫度，保證催化反應的順利進行，提高脫硝效率，且工藝簡單，便於加工。

根據本發明的一些實施例，選擇性催化劑層11的活性溫度範圍為T1℃～T2℃，相變蓄熱件12的相變溫度為T3℃～T4℃，T1、T2、T3、T4滿足：T1≤T3＜T4≤T2。由此，可以使得選擇性催化劑始終處於其活性溫度範圍內，使得選擇性催化劑可以充分發揮作用，極大地提高了脫硝效率。

可選地，選擇性催化劑可以為以TO2為基底的釩系催化劑，活性溫度範圍(即溫度窗口)為300℃～450℃，相變蓄熱件12可以為具有恆定相變溫度的無機鹽，其相變溫度為390℃～405℃。

可選地，基體1為不鏽鋼件，基體1的壁厚為t1，t1滿足：1.0mm≤t1≤2.0mm。基體1的具體壁厚可以根據相變蓄熱催化裝置100的規格型號調整設計。例如，基體1的壁厚t1可以進一步滿足：t1＝1.0mm、t1＝1.5mm、t1＝2.0mm等。由此，可以提高基體1的導熱係數，減小基體1與相變蓄熱件12之間的接觸熱阻，從而可以使得基體1的溫度和基體1外表面上的選擇性催化劑的溫度均與其附近的相變蓄熱件12的溫度保持一致，進而可以保證選擇性催化劑始終處於其活性溫度範圍內，充分發揮催化作用，提高了脫硝效率。

根據本發明的一些實施例，選擇性催化劑層11的厚度為t2，t2滿足：0.5mm≤t2≤1.0mm。其具體數值可以根據相變蓄熱催化裝置100的規格型號調整設計。例如，選擇性催化劑層11的厚度可以進一步滿足：t2＝0.5mm、t2＝0.7mm、t2＝1.0mm。由此，可以使得選擇性催化劑與煙氣中的NOx充分接觸，且可以保證選擇性催化劑的溫度與其附近的相變蓄熱件12的溫度保持一致，進而可以保證選擇性催化劑始終處於其活性溫度範圍內，充分發揮催化作用，提高了脫硝效率。

下面參照圖1描述根據本發明實施例的用於脫硝裝置200的相變蓄熱催化裝置100的一個具體實施例。

如圖1所示，相變蓄熱催化裝置100包括基體1，基體1內具有填充腔，填充腔內填充有相變蓄熱件12，基體1的外表面上設有選擇性催化劑層11。基體1包括第一錐體13、錐筒14和第二錐體15。第一錐體13的底部與錐筒14的一端相連，第二錐體15的底部與錐筒14的另一端相連。在從上述一端朝向上述另一端的方向上，錐筒14的橫截面積逐漸減小。第一錐體13的錐角θ1為75°，第一錐體13底部的直徑為8mm，錐筒14的錐角θ3為5°，第二錐體15的錐角θ2為18°。基體1大體形成為紡錘形。

相變蓄熱件12為具有恆定相變溫度的無機鹽，其相變溫度為390～405℃。基體1為厚度為1.5mm的不鏽鋼，其外附著厚度為0.7mm、以TO2為基底的釩系催化劑，其活性溫度範圍為300℃～450℃。

根據本發明實施例的用於脫硝裝置200的相變蓄熱催化裝置100的其他構成以及操作對於本領域普通技術人員而言都是已知的，這裡不再詳細描述。

根據本發明實施例的用於脫硝裝置200的相變蓄熱催化裝置100，將相變蓄熱技術與SCR技術結合起來，在脫硝裝置200的燃燒室201內的煙氣的流向上形成一個較長的恆溫環境，使得選擇性催化劑始終處於其活性溫度範圍內，有效地延長了有效催化反應區的長度，使得NOx可以與選擇性催化劑充分發生反應，極大地提高了脫硝效率，減小了NOx的排放，有效地保護了環境，降低了對環境的汙染。

如圖2所示，根據本發明第二方面實施例的脫硝裝置200，包括：燃燒室201和至少兩個燃燒器202。

其中，燃燒室201具有至少兩個接口，每個燃燒器202與一個接口相連。燃燒器202可以為兩個或兩個以上。例如，在圖2的示例中，燃燒器202為兩個，燃燒器202具有兩個接口，燃燒室201可以為U形輻射管。每個燃燒器202與一個接口相連。兩個燃燒器202交替工作。

當然，可以理解的是，燃燒室201也可以為W形輻射管等。

可選地，燃燒器202可以通過螺栓等於燃燒器202的接口連接。結構簡單，裝配方便。

每個燃燒器202具有空氣入口和燃氣噴口206，燃燒器202包括在從空氣進口向燃氣噴口206的方向上(例如，圖2中從左向右的方向上)依次設置的第一蓄熱體203、相變蓄熱催化裝置100和第二蓄熱體204，其中相變蓄熱催化裝置100為根據本發明實施例上述第一方面的用於脫硝裝置200的相變蓄熱催化裝置100。

第一蓄熱體203和第二蓄熱體204均可以為多層直通道蜂窩陶瓷蓄熱體，蓄熱體層之間採用彼此疊加的方式放置在燃燒室201內。

可選地，相變蓄熱催化裝置100為多個，多個相變蓄熱催化裝置100呈陣列排布在燃燒室201內。由此，可以增大選擇性催化劑與煙氣的接觸面積，從而進一步地提高了脫硝裝置200的脫硝效率。

具體地，相變蓄熱催化裝置100可以通過支架205安裝在燃燒室201內。例如，支架205可以為兩個，兩個支架205沿煙氣的流動方向間隔設置。相變蓄熱催化裝置100可以焊接在支架205上。由此，可以使得相變蓄熱催化裝置100的位置更加穩定且工藝簡單，安裝方便。

根據本發明的一些實施例，參照圖2，脫硝裝置200還包括還原劑噴嘴208。還原劑噴嘴208可以為一個或者多個。還原劑噴嘴208在脫硝裝置200的整個工作過程中一直處於工作狀態，省去了還原劑噴嘴208的自動控制開關。當燃燒器202A或燃燒器202B中的煙氣流過還原劑噴嘴208時，還原劑噴嘴208中噴出的還原劑溶液經霧化蒸發後與煙氣充分混合，在混合過程中，發生選擇性非催化還原反應，脫除煙氣中的一部分NOx後，再與相變蓄熱催化裝置100中的選擇性催化劑發生選擇性催化還原反應。由此，還原劑在進入選擇性催化反應區之前，可以先與煙氣發生選擇性非催化還原反應，提前脫除煙氣中的一部分NOx，減小了選擇性催化劑的用量，節省了材料成本。

具體地，還原劑噴嘴208可以設在燃燒室201的對稱軸處，燃燒室201在還原劑噴嘴208處的切線與還原劑噴嘴208的軸線垂直。由此，無論是燃燒器202A工作，還是燃燒器202B工作，均可以增大還原劑溶液與煙氣的接觸面積，使得煙氣與還原劑充分反應，提高了脫硝效率。此外，將還原劑噴嘴208設在燃燒室201的對稱軸處，使得還原劑在進入SCR催化反應區之前，有一段相當長的距離和煙氣進行混合，提高了煙氣與還原劑混合的均勻性，消除了反應物局部濃度不均勻的情況，從而可以使得煙氣中的NOx和還原劑在各處的濃度均處於脫硝反應化學當量比值附近，進一步地提高了脫硝效率。

根據本發明的一些實施例，燃燒器202還包括點火槍207，點火槍207可以鄰近燃氣噴口206設置，以對空氣和燃氣的混合物進行點火。在脫硝裝置200工作的過程中，燃燒器202A和燃燒器202B各自的點火槍207均始終處於點燃狀態，以便於對空氣和燃氣的混合物進行點火。

具體地，燃燒室201的遠離接口的一端設有端部支撐件209。可選地，端部支撐件209可以鄰近燃燒室201的下部設置。

下面參照圖2詳細描述根據發明實施例的脫硝裝置200的工作過程。為方便描述，在本申請下面的描述中，將與燃燒室201上方的接口連接的燃燒器202稱為「燃燒器202A」，將與燃燒室201下方的接口連接的燃燒器202稱為「燃燒器202B」。

參照圖2，脫硝裝置200工作過程中，燃燒器202A與燃燒器202B交替工作。當燃燒器202A處於燃燒狀態時，空氣與燃氣燃燒產生的煙氣流經還原劑噴嘴208，還原劑溶液經霧化蒸發後與煙氣充分混合，在混合的過程中，發生選擇性非催化還原(SNCR)反應，脫除煙氣中的一部分NOx。煙氣流經燃燒器202B的第二蓄熱體204時與第二蓄熱體204進行氣固換熱，煙氣的溫度逐漸下降，煙氣流經相變蓄熱催化裝置100時繼續放熱，其溫度始終高於選擇性催化劑的活性溫度，填充腔內不同部位的相變蓄熱件12相繼達到相變溫度，而相變溫度處於選擇性催化劑最佳活性溫度範圍內，使得選擇性催化劑層11的溫度處於選擇性催化劑最佳活性溫度範圍內。催化反應在選擇性催化劑層11表面上快速進行，避免了煙氣溫度較高使得選擇性催化劑失活和煙氣溫度較低使得選擇性催化劑活性不高的現象，提高了脫硝效率。接著，煙氣通過燃燒器202B的第一蓄熱體203時與第一蓄熱體203換熱後以較低溫度排出。

燃燒室201換向之後，燃燒器202B處於燃燒狀態，此時燃燒器202B處的相變蓄熱件12處於由液態向固態的相變過程中，低溫空氣依次流經燃燒器202B的第一蓄熱體203、相變蓄熱催化裝置100和第二蓄熱體204，並吸收其中的熱量後轉變為高溫空氣，並在第二蓄熱體204出口處與燃燒器202B的燃氣噴口206噴出的燃料充分混合後經點火槍207點燃後充分燃燒。燃燒產生的煙氣流經還原劑噴嘴208，還原劑溶液經霧化蒸發後與煙氣充分混合，在混合的過程中，發生選擇性非催化還原(SNCR)反應，脫除煙氣中的一部分NOx。煙氣流經燃燒器202A的第二蓄熱體204時與第二蓄熱體204進行氣固換熱，煙氣的溫度逐漸下降，煙氣流經相變蓄熱催化裝置100時繼續放熱，其溫度始終高於選擇性催化劑的活性溫度，填充腔內不同部位的相變蓄熱件12相繼達到相變溫度，而相變溫度處於選擇性催化劑最佳活性溫度範圍內，使得選擇性催化劑層11的溫度處於選擇性催化劑最佳活性溫度範圍內。催化反應在選擇性催化劑層11表面上快速進行。接著，煙氣通過燃燒器202A的第一蓄熱體203時與第一蓄熱體203換熱後以較低溫度排出。

根據本發明的一個具體實施例，脫硝裝置200，包括U形輻射管、兩個燃燒器202和還原劑噴嘴208。兩個燃燒器202分別與U形輻射管的兩個接口連接。

每個燃燒器202具有空氣入口和燃氣噴口206，燃燒器202包括在從空氣進口向燃氣噴口206的方向上(例如，圖2中從左向右的方向上)依次設置的第一蓄熱體203、相變蓄熱催化裝置100和第二蓄熱體204，燃燒器202還包括點火槍207，點火槍207鄰近燃氣噴口206設置，以對空氣和燃氣的混合物進行點火。

還原劑噴嘴208設在燃燒室201的對稱軸處，燃燒室201在還原劑噴嘴208處的切線與還原劑噴嘴208的軸線垂直。

相變蓄熱催化裝置100包括基體1，基體1內具有填充腔，填充腔內填充有相變蓄熱件12，基體1的外表面上設有選擇性催化劑層11。基體1包括第一錐體13、錐筒14和第二錐體15。第一錐體13的底部與錐筒14的一端相連，第二錐體15的底部與錐筒14的另一端相連。在從上述一端朝向上述另一端的方向上，錐筒14的橫截面積逐漸減小。第一錐體13的錐角θ1為75°，第一錐體13底部的直徑為8mm，錐筒14的錐角θ3為5°，第二錐體15的錐角θ2為18°。相變蓄熱件12為具有恆定相變溫度的無機鹽，其相變溫度為390～405℃。基體1為厚度為1.5mm的不鏽鋼，其外附著厚度為0.7mm、以TO2為基底的釩系催化劑，其活性溫度範圍為300℃～450℃。

相變蓄熱催化裝置100為多個，多個相變蓄熱催化裝置100呈陣列式分布在燃燒室201內。相變蓄熱催化裝置100通過兩個支架205固定在燃燒室201內。燃燒器202A和燃燒器202B內的相變蓄熱件12的比表面積均為550m2/m3。

U形輻射管的功率為120kW，採用熱值為8400kcal/Nm3的天然氣作為燃料，流量為13Nm3/h，助燃空氣流量為160Nm3/h。U形輻射管的排煙溫度為115℃。脫硝裝置200的熱效率達到93％，脫硝效率達到94％，NOx排放濃度低於30mg/Nm3。

根據本發明實施例的脫硝裝置200的其他構成以及操作對於本領域普通技術人員而言都是已知的，這裡不再詳細描述。

根據本發明實施例的脫硝裝置200，通過設置根據本發明上述第一方面的相變蓄熱催化裝置100，將相變蓄熱技術與SCR技術結合起來，極大地提高了脫硝裝置200的脫硝效率和燃燒效率，減小了NOx的排放，有效地保護了環境，降低了對環境的汙染。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示意性實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。