一種蓄熱式選擇性還原脫硝設備的製作方法

2023-06-11 18:17:11

本實用新型涉及廢氣處理處理領域，尤其涉及一種蓄熱式選擇性還原脫硝設備，具體地指一種RTO廢氣治理手段與選擇性還原脫硝設備。

背景技術：

選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是指在催化劑作用下，還原劑氨在290~400℃下有選擇的將氮氧化物還原成氮氣，而幾乎不發生氨與氧氣的氧化反應，從而提高了氮氣的選擇性，減少了氨的消耗。

選擇性非催化還原（selective non-catalytic reduction，SNCR）是指無催化劑的作用下，850~1100℃的區域內噴入還原劑將煙氣中的氮氧化物還原為無害的氮氣和水，還原劑只和煙氣中的氮氧化物反應，一般不與氧反應，該技術不採用催化劑，因此必須在高溫區將其加入。

RTO (Regenerative Thermal Oxidizer,RTO)，是一種高效有機廢氣治理設備，其原理是把有機廢氣加熱到760℃以上，使廢氣中的VOCs（volatile organic compounds，揮發性有機物）在氧化分解成二氧化碳和水，但其不具備分解及處理氮氧化物的能力。

SNCR和SCR兩者要求的反應溫度都比較高，而由於鍋爐排煙溫度很高，因此多用於鍋爐系統，但是針對含氮氧化物的廢氣溫度為常溫或較低溫度的場合，就需要進行加熱，而RTO剛好具有適合SNCR的高溫反應爐膛，又具有適合SCR的中溫段，因此將他們有效結合，可以發揮高效處理和節能的優勢。

現有RTO組合SCR技術，是在RTO的兩個（或多個）蓄熱槽之間分別裝填了SCR區塊，這樣的結果是風的方向總是在上下切換、噴氨裝置也是間斷交互運行、SCR區域的溫度並不穩定，影響脫硝效果，同時，由於存在2個（或多個）SCR區塊，增加了設備投資。

也有在中溫（290-400℃）環境下將SCR反應器與蓄熱槽相結合的現有技術，如授權公告號為CN 2757903Y的中國實用新型專利公開了一種蓄熱式SCR脫硝及戴奧辛去除設備，其通過加熱室將兩個蓄熱槽連接起來，通過改變廢氣流向來使得蓄熱/放熱功能互換，從而節約了能源，但其除了具有上述脫硝效果受限和投資大的缺陷外，由於加熱室溫度較低還不具有脫除廢氣內VOCs的功能，適用範圍小。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種組合工藝，能夠用RTO高溫區和蓄熱層分段方法，在爐膛區域設SNCR區塊，在蓄熱槽中只設置一個SCR區塊，使它們有機結合起來，保證脫硝效率穩定。

為實現上述目的，本實用新型設計的一種蓄熱式選擇性還原脫硝設備，包括第一蓄熱槽組、第二蓄熱槽組、連通所述第一蓄熱槽組和所述第二蓄熱槽組的爐膛、以及SCR反應器，所述第一蓄熱槽組和所述第二蓄熱槽組分別包含有至少兩個蓄熱槽，所述蓄熱槽之間的連接管路上設置有至少三個轉換閥，所述轉換閥通過轉換使得廢氣在如下兩條線路中流通：廢氣從所述第一蓄熱槽組流入，經過爐膛，進入所述第二蓄熱槽組後流出，其中所述SCR反應器位於所述第二蓄熱槽組的流動路線上，或，另一條線路，廢氣從所述第二蓄熱槽組流入，經過爐膛，進入所述第一蓄熱槽組後流出，其中所述SCR反應器位於所述第一蓄熱槽組的流動路線上。

所述轉換閥可以是四通旋轉閥，也可以是起到類似作用的雙切斷閥。

作為上述技術方案的優選，所述爐膛內設置有SNCR還原劑噴淋裝置。

作為上述技術方案的優選，所述SCR反應器內設置有SCR還原劑噴淋裝置和SCR催化媒介。

作為上述技術方案的優選，所述SCR反應器內設置有SCR催化媒介，不包含SCR還原劑噴淋裝置。

同時在爐膛內採用SNCR設施，解決SNCR需要的高溫和SCR需要的中溫區段，同時使用切換技術使SCR區塊保持穩定的風向和溫度，這樣設置的另一個好處是，蓄熱槽可以起到一定的混合效果，另外在脫硝率要求不高的情況下，可以採用只在SNCR區域布置一套噴射模塊，SCR區域利用SNCR區域末反應氨進行催化反應，節省投資。

作為上述技術方案的優選，所述第一蓄熱槽組和所述第二蓄熱槽組均設置有兩個蓄熱槽，所述轉換閥的數量為三個；此時廢氣的兩條流通線路分別為：廢氣從所述第一蓄熱槽組流入，經過爐膛，進入所述第二蓄熱槽組後流出，其中所述SCR反應器位於所述第二蓄熱槽組兩個蓄熱槽的流動路線之間，或，另一條線路，廢氣從所述第二蓄熱槽組流入，經過爐膛，進入所述第一蓄熱槽組後流出，其中所述SCR反應器位於所述第一蓄熱槽組兩個蓄熱槽的流動路線之間。

作為上述技術方案的優選，所述蓄熱槽內填充有陶瓷蓄熱體。

作為上述技術方案的優選，所述SCR催化媒介為板式、蜂窩式或波紋板式。

廢氣進入第一蓄熱槽組/第二蓄熱槽組，在蓄熱槽內吸收熱量後經過轉換閥循環切換進入另一個蓄熱槽，依次吸收熱量後進入爐膛，在爐膛區域升溫至850℃左右，同時與布置在爐膛內的SNCR還原劑噴淋裝置（噴淋氨、尿素或胺基酸）噴出的還原物進行反應，使大部氮氧化物在此還原為氮氣，然後廢氣進入第二蓄熱槽組/第一蓄熱槽組，經過蓄熱槽回收一部分熱量，溫度降至350℃左右，進入SCR反應器，在此區域剩餘的氮氧化物與剩餘的還原物發生催化反應，使絕大部分氮氧化物分解，從而保證尾氣達標排放，從SCR反應器出來的氣體經過下段的蓄熱槽的進一步回收熱量後排入煙囪。

一種蓄熱式選擇性還原脫硝工藝，包括如下步驟：

①向第一蓄熱槽組通入廢氣，調節轉換閥，使得廢氣依次通過第一蓄熱槽組-爐膛-第二蓄熱槽組後流出，此時SCR反應器位於所述第二蓄熱槽組的流動路線上；

②向第二蓄熱槽組通入廢氣，調節轉換閥，使得廢氣依次通過第二蓄熱槽組-爐膛-第一蓄熱槽組後流出，此時SCR反應器位於所述第一蓄熱槽組的流動路線上；

③重複步驟①~②。

作為上述技術方案的優選，所述爐膛內的加熱溫度為850~1150℃。

作為上述技術方案的優選，所述廢氣進入所述SCR反應器時的溫度為290~400℃。

本實用新型與現有技術相比，具有以下優點及有益效果：

（1）本實用新型所述的蓄熱式選擇性還原脫硝設備充分利用了RTO技術、SCR兩種技術的組合、或RTO技術、SCR、SNCR三種技術的組合減少了投資成本，有利於節能增效；

（2）本實用新型所述的蓄熱式選擇性還原脫硝設備妙地利用轉換閥保證了SCR反應器的氣體流向的氣體溫度始終保持穩定，並不必間斷還原劑的噴淋，有利於提高脫硝效率，保證了脫硝效果的穩定性；

（3）本實用新型所述的蓄熱式選擇性還原脫硝設備只採用一個SCR反應器和當爐膛內設置有SNCR還原劑噴淋裝置時，還可取消SCR反應器的噴淋裝置，大大節約了成本；

（4）本實用新型所述的蓄熱式選擇性還原脫硝設備的氮氧化物去除率可達98%以上，且能夠同時去除廢氣內的VOCs。

附圖說明

圖1為實施例1~實施例3所述廢氣從第一蓄熱槽流入時的設備結構及流體流向示意圖。

圖2為實施例1~實施例3所述經轉換閥切換後廢氣從第二蓄熱槽流入時的設備結構及流體流向示意圖。

圖3為實施例4所述廢氣從第一蓄熱槽流入時的設備結構及流體流向示意圖，其中三通閥的圖示以未填充的三角圖形為開通部分，填充的三角圖形為關閉部分。

圖4為實施例4所述經三通閥切換後廢氣從第二蓄熱槽流入時的設備結構及流體流向示意圖，其中三通閥的圖示以未填充的三角圖形為開通部分，填充的三角圖形為關閉部分。

圖5為實施例5所述廢氣從第一蓄熱槽流入時的設備結構及流體流向示意圖，其中兩通閥的圖示以未填充的三角圖形為開通部分，填充的三角圖形為關閉部分。

圖6為實施例5所述經兩通閥切換後廢氣從第二蓄熱槽流入時的設備結構及流體流向示意圖，其中兩通閥的圖示以未填充的三角圖形為開通部分，填充的三角圖形為關閉部分。

圖中：第一蓄熱槽組1、第二蓄熱槽組2、爐膛3、SNCR還原劑噴淋裝置31、SCR反應器4、SCR還原劑噴淋裝置41、SCR催化媒介42、轉換閥5。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述，下述實施例以包括兩個蓄熱槽的蓄熱槽組為例進行說明，並不對本實用新型構成限制，本實用新型同樣適用於包含有多個蓄熱槽的蓄熱槽組：

其中實施例1~實施例3為三個轉換閥的具體實例，實施例4和實施例5的轉換閥分別為三通閥和兩通閥，且數量分別為六個和十個。

實施例1：參考圖1和圖2，一種蓄熱式選擇性還原脫硝設備，包括第一蓄熱槽組1、第二蓄熱槽組2、聯通所述第一蓄熱槽組1和所述第二蓄熱槽組2的爐膛3、以及SCR反應器4，所述第一蓄熱槽組1和所述第二蓄熱槽組2分別包含有兩個蓄熱槽，所述蓄熱槽內填充有陶瓷蓄熱體，所述蓄熱槽之間的連接管路上設置有三個轉換閥5；所述SCR反應器4內設置有SCR還原劑噴淋裝置41和SCR催化媒介42，所述SCR催化媒介42為板式。

正向進氣：

廢氣經過一個轉換閥5接入第一蓄熱槽組1中的一個蓄熱槽初次被加熱，得到的熱氣體依次經另外兩個轉換閥5接入第一蓄熱槽組1中的另一個蓄熱槽進一步加熱後進入爐膛3，熱氣在爐膛3中加熱至850℃以上，進行氧化分解。反應後的高溫氣體進入第二蓄熱槽組2的一個蓄熱槽中降溫至350℃左右，經一個轉換閥5進入SCR反應器4中進行脫硝，脫硝後的廢氣再經過第二蓄熱槽組2的另一個蓄熱槽內降溫至常溫，再經一個轉換閥5，接到排放口排放。

反向進氣：

廢氣經過一個轉換閥5接入第二蓄熱槽組2中的一個蓄熱槽初次被加熱，得到的熱氣體依次經另外兩個轉換閥5接入第二蓄熱槽組2中的另一個蓄熱槽進一步加熱後進入爐膛3，熱氣在爐膛3中加熱至850℃以上，進行氧化分解。反應後的高溫氣體進入第一蓄熱槽組1的一個蓄熱槽中降溫至350℃左右，經一個轉換閥5進入SCR反應器4中進行脫硝，脫硝後的廢氣再經過第一蓄熱槽組1的另一個蓄熱槽內降溫至常溫，再經一個轉換閥5，接到排放口排放。

正向進氣的過程中，廢氣吸收了第一蓄熱槽組1中蓄熱槽的熱量，為第二蓄熱槽組2中的蓄熱槽儲存了熱量。反向進氣的過程中，廢氣吸收了第二蓄熱槽組2中蓄熱槽的熱量，為第一蓄熱槽組1中的蓄熱槽儲存了熱量。通過轉換閥和控制器所構成的切換系統，蓄熱器可交替蓄熱、放熱，充分利用了系統中的熱量。而且，保持SCR反應器中氣體流向始終不變、溫度穩定，可提高脫硝效率。

實施例2：參考圖1和圖2，與實施例1的不同之處在於：所述爐膛3內設置有SNCR還原劑噴淋裝置31，所述SCR催化媒介42為蜂窩式。

實施例3：參考圖1和圖2，與實施例2的不同之處在於：所述SCR反應器4內設置有波紋式的SCR催化媒介42，不包含SCR還原劑噴淋裝置41。

實施例4：參考圖3和圖4，與實施例1的不同之處在於：所述轉換閥5為三通閥，其數量為六個。

實施例5：參考圖5和圖6，與實施例3的不同之處在於：所述轉換閥5為兩通閥，其數量為十個。

實施例6：參考圖1~圖6，一種蓄熱式選擇性還原脫硝工藝，包括如下步驟：

①向第一蓄熱槽組1通入廢氣，調節轉換閥5，使得廢氣依次通過第一蓄熱槽組1-爐膛3-第二蓄熱槽組2後流出，此時SCR反應器4位於所述第二蓄熱槽組2的流動路線上；

②向第二蓄熱槽組2通入廢氣，調節轉換閥5，使得廢氣依次通過第二蓄熱槽組2-爐膛3-第一蓄熱槽組1後流出，此時SCR反應器4位於所述第一蓄熱槽組1的流動路線上；

步驟①、②中爐膛的加熱溫度為850-1000℃，廢氣進入所述SCR反應器4時的溫度為290-330℃。

③重複步驟①~②。

實施例7：參考圖1~圖6，一種蓄熱式選擇性還原脫硝工藝，包括如下步驟：

①向第一蓄熱槽組1通入廢氣，調節轉換閥5，使得廢氣依次通過第一蓄熱槽組1-爐膛3-第二蓄熱槽組2後流出，此時SCR反應器4位於所述第二蓄熱槽組2的流動路線上；

②向第二蓄熱槽組2通入廢氣，調節轉換閥5，使得廢氣依次通過第二蓄熱槽組2-爐膛3-第一蓄熱槽組1後流出，此時SCR反應器4位於所述第一蓄熱槽組1的流動路線上；

步驟①、②中爐膛的加熱溫度為950-1150℃，廢氣進入所述SCR反應器4時的溫度為320-400℃。

③重複步驟①~②。