催化劑反應器內置裝置製造方法
2023-06-03 22:32:16 1
催化劑反應器內置裝置製造方法
【專利摘要】催化劑反應器內置裝置，包括換熱器設備本體，換熱器設備本體連接除塵器管道，換熱器設備本體包括第一換熱器支撐裝置，第一換熱器支撐裝置內自上而下依次設置第一換熱器、第二換熱器、催化劑承載裝置和第三換熱器；除塵器管道內設置外置換熱器支撐裝置；第二換熱器支撐裝置內設置第四換熱器，第三換熱器支撐裝置內設置第五換熱器；催化劑承載裝置內設置脫硝催化劑。本實用新型將足量的多組催化劑反應器得以鑲嵌在鍋爐井架內即第一換熱器支撐內的換熱器中；新增外置換熱器第二支撐內的換熱器作為空氣或液體與煙氣的換熱器，並將回收熱量並被加熱後的空氣引入鍋爐本體中，優點是佔地小、流場好、費用低、效率高多重優點，值得推廣。
【專利說明】催化劑反應器內置裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於氣體採用催化劑轉化脫除含氧化氮即通常稱含硝氣體的環保【技術領域】，尤其涉及一種氣體脫硝用催化劑在設備本體內置和將設備換熱器部分外置的裝置。
【背景技術】
[0002]在燃煤鍋爐和石油化工催化裂化以及類似系統中，由於產生的氣體中含有氮氧化物即含硝氣體，使產生的氣體不符合環保要求或不滿足後續工序要求，需要將氣體中氮氧化物進行脫除處理。將氣體中氮氧化物脫除的處理方法為，採取用氨在催化劑存在下對氣體進行化學反應處理生成無硝化氣體即脫硝處理，將氣體中有害的氮氧化物變為無害的氮氣和水，以達到滿足環境要求或後續工程要求。
[0003]脫硝裝置中，催化劑裝填量和設計安裝部位成為技術關鍵之一，數量必須滿足需要，否則處理效果達不到預期指標，或運行周期較短。安裝部位涉及運行可靠性。
[0004]目前常用技術，以燃煤鍋爐為例，存在以下問題:
[0005]由於從爐膛出來的含硝尾氣在進行脫硝處理時需要的催化劑一般分為3段，(初期安裝2段，催化劑後期效率下降後再補充I段)總高度在4.5-6米之間，加上附帶的氣氨分布器等，總高度6-12米，難以鑲嵌在鍋爐尾部換熱器組中。現有技術採取催化劑脫硝裝置有兩種方法，一是外置，單獨設置高大支撐框架以容納催化劑及附加構件，如圖1所示，帶來的問題是佔地大、費用高、工期長以及由於氣體引出引回主體設備而使得流場變差帶來的積灰、換熱器效率降低等諸多問題；二是減少催化劑裝填量只裝I段或2段為外置催化劑數量的1/3?1/2，如圖2所示，將催化劑鑲嵌在換熱器中。減少催化劑裝填量帶來的問題就是催化劑整體使用周期短，催化劑利用率低，後期氣體處理效果差，需要用新催化劑更換沒有失效只是效率降低的催化劑，造成浪費和損失。如何使得催化劑裝填量得到保證，又能避免催化劑外置帶來的上述問題，成為業界難題。
[0006]因此，現有技術存在缺陷，是本實用新型解決的目標。
實用新型內容
[0007](一)實用新型目的:為解決上述現有技術中存在的問題，本實用新型的目的是將需要使用催化劑後面的換熱器部分布置在設備本體換熱器組外，而將足量的催化劑反應器鑲嵌布置在設備本體換熱器組內，形成足量的催化劑反應器內置技術，避免了催化劑反應器外置於設備本體換熱器組外帶來的弊端，且投資省、工程量少、工期短、操作使用方便。
[0008](二)技術方案:
[0009]催化劑反應器內置裝置，包括換熱器設備本體，所述換熱器設備本體連接除塵器管道，其中，
[0010]所述換熱器設備本體包括第一換熱器支撐裝置，所述第一換熱器支撐裝置內自上而下依次設置第一換熱器、第二換熱器、催化劑承載裝置和第三換熱器；[0011]所述催化劑反應器內置裝置還包括與第一換熱器支撐裝置連接的外置換熱器支撐裝置，所述外置換熱器支撐裝置包括第二換熱器支撐裝置和/或第三換熱器支撐裝置；
[0012]所述除塵器管道內設置外置換熱器支撐裝置；
[0013]所述第二換熱器支撐裝置內設置第四換熱器，所述第三換熱器支撐裝置內設置第五換熱器；
[0014]所述催化劑承載裝置內設置脫硝催化劑。
[0015]所述的催化劑反應器內置裝置，其中:所述第四換熱器連接所述第二換熱器。
[0016]所述的催化劑反應器內置裝置，其中:所述第五換熱器連接所述第二換熱器。
[0017]所述的催化劑反應器內置裝置，其中:所述第二換熱器支撐裝置還包括在所述第四換熱器的外部設置的換熱液態介質循環管道，所述第三換熱器支撐裝置還包括在第五換熱器的外部設置的換熱液態介質循環管道。
[0018]所述的催化劑反應器內置裝置，其中:所述第一換熱器、第三換熱器內設置換熱液態介質與煙氣換熱，第二換熱器內設置為空氣與煙氣換熱，第四換熱器為循環液態介質與煙氣換熱，第五換熱器為空氣與循環液態介質換熱。
[0019]所述的催化劑反應器內置裝置，其中:所述換熱器設備本體為鍋爐本體，所述除塵器管道為鍋爐除塵器管道，所述第一換熱器支撐裝置為所述第一鍋爐換熱器支撐裝置；所述外置換熱器支撐裝置為鍋爐外置換熱器裝置，所述第二換熱器支撐裝置為第二鍋爐換熱器支撐裝置，所述第三換熱器支撐裝置為第三鍋爐換熱器支撐裝置；
[0020]所述第一換熱器為高溫省煤器，所述第二換熱器為高溫預熱器，所述第三換熱器為低溫省煤器。
[0021]催化劑反應器內置裝置，包括換熱器設備本體，所述換熱器設備本體連接除塵器管道，其中，
[0022]所述換熱器設備本體包括第一換熱器支撐裝置，所述第一換熱器支撐裝置內自上而下依次設置第一換熱器、催化劑承載裝置、第二換熱器和第三換熱器；
[0023]所述催化劑反應器內置裝置還包括與第一換熱器支撐裝置連接外置換熱器支撐裝置，所述外置換熱器支撐裝置包括第二換熱器支撐裝置和/或第三換熱器支撐裝置；
[0024]所述除塵器管道內設置外置換熱器支撐裝置；
[0025]所述第二換熱器支撐裝置內設置第四換熱器，所述第三換熱器支撐裝置內設置第五換熱器；
[0026]所述催化劑承載裝置內設置脫硝催化劑。
[0027]所述的催化劑反應器內置裝置，其中:所述第二換熱器支撐裝置還包括在所述第四換熱器的外部設置的換熱液態介質循環管道，所述第三換熱器支撐裝置還包括在第五換熱器的外部設置的換熱液態介質循環管道。
[0028]所述的催化劑反應器內置裝置，其中:所述換熱器設備本體為鍋爐本體，所述除塵器管道為鍋爐除塵器管道，所述第一換熱器支撐裝置為所述第一鍋爐換熱器支撐裝置；所述外置換熱器支撐裝置為鍋爐外置換熱器裝置，所述第二換熱器支撐裝置為第二鍋爐換熱器支撐裝置，所述第三換熱器支撐裝置為第三鍋爐換熱器支撐裝置；
[0029]所述第一換熱器為高溫省煤器，所述第二換熱器為高溫預熱器，所述第三換熱器為低溫省煤器。[0030]所述的催化劑反應器內置裝置，其中:所述第四換熱器連接所述第二換熱器，或者所述第五換熱器連接所述第二換熱器。
[0031](三)有益效果:本實用新型提供的一種催化劑反應器內置裝置，本實用新型採取了新的換熱器設計方法，將後段換熱器移至進除塵器管道位置，使得催化劑得以鑲嵌在設備本體換熱器組中又能保證足夠的裝填量，外置第五和或第四換熱器作為空氣預熱器，並將回收熱量並被加熱後的空氣引入鍋爐本體換熱器組中，佔地小、流場好、費用低、效率高多重意義，值得推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1是現有技術下脫硝催化劑裝置的第一種結構示意圖；
[0033]圖2是現有技術下脫硝催化劑裝置的第二種結構示意圖；
[0034]圖3是本實用新型催化劑反應器內置裝置的結構示意圖；
[0035]圖4是本實用新型鍋爐中催化劑反應器內置裝置的結構示意圖；
[0036]圖5是本實用新型催化劑反應器內置裝置中第二換熱器和催化劑反應器裝置上下互換的結構示意圖；
[0037]圖6是本實用新型鍋爐中第二換熱器和催化劑反應器裝置上下互換的結構示意圖；
[0038]圖7是本實用新型換熱器支撐裝置接將低溫空氣預熱器外置將預熱後空氣送到換熱器設備本體內的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0039]下面結合優選的實施例對本實用新型做進一步詳細說明。
[0040]本實用新型催化劑反應器內置裝置，其技術原理是將需要使用的催化劑後面的換熱器部分布置在設備本體外的除塵器管道位置，而將催化劑布置在設備本體內，如圖3所示。所述催化劑反應器內置裝置包括換熱器設備本體，所述換熱器設備本體連接除塵器管道。所述催化劑反應器內置裝置包括設置在所述換熱器設備本體內的第一換熱器支撐裝置100，所述催化劑反應器內置裝置還可以包括與第一換熱器支撐裝置100連接外置換熱器支撐裝置，所述外置換熱器支撐裝置可以包括第二換熱器支撐裝置200和/或第三換熱器支撐裝置300。本實用新型將外置換熱器支撐裝置設置在位於除塵器管道進口豎向管道空間位置中，也就是設置在所述換熱器設備本體外部。
[0041]第一換熱器支撐裝置100內的換熱器和催化劑反應器稱為內置，其所述第一換熱器支撐裝置100內自上而下依次設置第一換熱器1、第二換熱器2、催化劑反應器裝置3和第三換熱器4 ;所述第二換熱器支撐裝置200內設置第四換熱器5，所述第三換熱器支撐裝置300內設置第五換熱器6 ;所述第二換熱器支撐裝置200還包括在所述第四換熱器5的外部設置的換熱液態介質循環管道，所述第三換熱器支撐裝置300還包括在第五換熱器6的外部設置的換熱液態介質循環管道。
[0042]所述第一換熱器支撐裝置100內的第一換熱器1、第三換熱器4內設置換熱液態介質與煙氣換熱，第二換熱器2內設置為空氣與煙氣換熱。
[0043]所述相對於鍋爐本體井架外置的第二換熱器支撐裝置200設置第五換熱器6，為空氣與循環液態介質換熱。本實用新型所述催化劑反應器裝置3內設置脫硝催化劑並設置在第一換熱器支撐裝置100內，稱為內置式。
[0044]所述換熱器設備本體為鍋爐爐膛或放熱反應器和相鄰井架內換熱器組，所述第一換熱器支撐裝置為所述鍋爐或放熱反應器相鄰井架支撐裝置。
[0045]例如，對於鍋爐系統而言，所述第一換熱器為高溫省煤器，所述第二換熱器為高溫空氣預熱器，所述第三換熱器為低溫省煤器。外置的第四和或第五換熱器相當於傳統鍋爐的低溫空氣預熱器。
[0046]所述換熱器設備本體內的第一換熱器1、第三換熱器4內設置換熱液態介質與煙氣換熱，所述第二換熱器2設置預熱後空氣與煙氣換熱，所述第四換熱器5設置液態換熱介質與煙氣換熱，第五換熱器6為空氣預熱器即空氣與經第四換熱器5加熱的液態介質換熱，並通過換熱器外部的換熱液態介質循環管道回收熱量並能防止低溫腐蝕；所述催化劑反應器裝置3內可以設置脫硝催化劑。所述第五換熱器6出口預熱後空氣連接所述第二換熱器2空氣進口，也就是所述經第五換熱器6換熱後空氣連接所述第二換熱器2進一步換熱。所述第五換熱器為空氣與循環液態介質換熱。
[0047]本實用新型還可以只設置第二換熱器支撐裝置200，所述第二換熱器支撐裝置200的第四換熱器5可以連接第二換熱器2，也就是所述經第四換熱器5換熱後空氣連接所述第二換熱器2進一步換熱。
[0048]大於等於420°C的含硝高溫氣體A依次進入第一換熱器I和第二換熱器2後通過換熱液態介質和預熱後空氣的適當降溫後，成為溫度小於420°C的含硝氣體A。所述溫度小於420°C的含硝氣體A經過所述催化劑反應器裝置3內的脫硝催化劑脫硝後，成為含無害的無硝氮氣和水氣體A，所述含無硝氮氣和水氣體A經過第三換熱器3的換熱液態介質後降溫，並進入第四換熱器5與循環的液態介質換熱後進入下道工序，比如脫硫系統。被含無硝氮氣和水氣體A加熱的循環液態介質進入第五換熱器6，對空氣進行的預熱。預熱後空氣進入第二換熱器，如圖3所示。
[0049]所述第二換熱器支撐裝置200可以不設置換熱液態介質循環管道，所述第二換熱器支撐裝置200內設置第四換熱器5，所述第四換熱器5外部沒有換熱液態介質循環管道。所述含無硝氮氣和水氣體A經過第三換熱器的換熱液態介質後降溫，並進入第四換熱器5，與空氣換熱後進入下道工序，比如脫硫工序，如圖7所示。
[0050]根據情況的需要，可以將所述第二換熱器2和催化劑反應器裝置3的位置上下互換，如圖5所示。
[0051]本實用新型以裝有內置脫硝催化劑反應器的鍋爐為優選實施例，如圖4所示:所述換熱器設備本體可以是脫硝催化劑的鍋爐本體，所述鍋爐本體連接鍋爐除塵器管道，也就是所述催化劑反應器內置裝置的除塵器管道在這裡是鍋爐除塵器管道。所述第一換熱器支撐裝置100在這裡是第一鍋爐換熱器支撐裝置400，還包括設置在鍋爐本體外的鍋爐外置換熱器支撐裝置，所述鍋爐外置支撐裝置包括第二鍋爐換熱器支撐裝置500和/或第三鍋爐換熱器支撐裝置。
[0052]所述第一鍋爐換熱器支撐裝置400內部自上而下依次設置高溫省煤器7、高溫空氣預熱器8、催化劑反應器裝置3和低溫省煤器9。可以在所述鍋爐除塵器管道位置豎向空間內設置鍋爐外置換熱器支撐裝置。[0053]所述的第二鍋爐換熱器支撐裝置500內設置煙氣和液態介質換熱的換熱器10，所述換熱器10外部可以設置換熱液態介質循環管道；所述第三鍋爐換熱器支撐裝置600內設置空氣預熱器11，空氣預熱器11外部可以設置熱液態介質循環管道。所述換熱器10與換熱器11用於通過液態換熱介質對空氣預熱及對經脫硝處理的煙氣降溫；所述催化劑反應器裝置3內設置脫硝催化劑(內有足量催化劑)。
[0054]所述大於等於420°C的含硝高溫氣體進入高溫省煤器7之後，再進入高溫空氣預熱器8，成為溫度小於420°C的含硝氣體。含硝(NxOx)煙氣從鍋爐爐膛和過熱器出來，溫度超過了進催化劑常用溫度220°C ^450°C (常用溫度是22(T420°C)，所以在進脫硝催化劑之前需要經過高溫省煤器和高溫空氣預熱器降溫處理，並回收熱能。
[0055]經降溫處理後，溫度小於420°C的含硝氣體進入所述催化劑反應器裝置3內經加入的還原劑(氨氣或尿素)的還原脫硝催化劑脫硝後，成為無硝的含水和氮氣體的煙氣。脫硝之後的無硝煙氣氣體進入低溫省煤器9進行降溫，降溫後的氣體進入換熱器10對液態換熱介質加熱後降溫的無硝煙氣進入下道工序，比如脫硫系統。經換熱器10被加熱的液態換熱介質進入空氣預熱器11內，與進入的空氣換熱，將空氣進行預熱，預熱後空氣進入高溫空氣預熱器8。
[0056]有的情況下，可以將所述催化劑反應器裝置3同高溫預熱器8的位置上下互換，如圖6所示。
[0057]本實用新型中含硝高溫煙氣大於等於420°C依次經過高溫省煤器7，高溫空氣預熱器8，溫度降到小於420°C後經過鍋爐內置的脫硝催化劑3，與加入的催化還原用氨氣在脫硝催化劑中反應，NxOx轉化為氮氣和水，被從煙氣脫除。脫硝後的煙氣繼續依次進入鍋爐內置的換熱器即低溫省煤器9、鍋爐外置的換熱器即換熱器10與液態換熱介質換熱降溫後，以較低的溫度排出系統進入下步工序，比如:脫硫。而空氣預熱器11中空氣與從換熱器10來的熱液態換熱介質換熱達到預熱效果後去高溫空氣預熱器8升溫後去鍋爐燃燒系統。所述液態換熱介質可以是水`。
[0058]鍋爐外置的換熱器，往往設置在常規用於去除塵系統的管道豎向位置和旁置部分，節省投資、佔地和利用空間位置，不僅對鍋爐本體和催化劑流場分布極為有利。同時降低了運行費用。
[0059]液態換熱介質，比如:水，則用於將低溫省煤器9、高溫省煤器7中的煙氣熱能換熱出來，並送往鍋爐加水系統。液態循環介質經換熱器10和空氣預熱器11，形成循環，將煙氣中熱量傳遞到空氣中形成空氣預熱。空氣經空氣預熱器11預熱後，再進高溫空氣預熱器8加熱後進入鍋爐，作為燃燒系統進風。
[0060]所述外置換熱器，還可以不設置液態換熱介質，只設置換熱器10，取消換熱器11，將煙氣直接與空氣換熱，成為空氣預熱器，並將回收熱量和被加熱後的空氣引入鍋爐本體中，節約了能源。
[0061]本實用新型將換熱器靈活布置，採取換熱器部分外置的方法，將設備本體騰出來的空間位置增大；進一步利用設備本體騰出來的空間位置將足量催化劑布置在設備本體換熱器組中。可以採用循環液體換熱介質串聯換熱，替代常規的直接換熱方式，使得煙氣換熱時管壁溫度升高並可控，從而避免低溫腐蝕和漏氣、串氣。
[0062]本實用新型採用液態換熱介質在後續換熱器中進行循環換熱，以便靈活布置後續換熱器，將設備本體後段換熱器，比如鍋爐受熱面部分外置，騰出設備本體空間用於催化劑安裝，取消了專門設置的高大催化劑框架，取消了與之配套的管道和管件，節省了投資和佔地，流場的均勻，勢必帶來換熱效率的提高；阻力降減少，散熱面積的減少，換熱效率的提高，使得能耗降低；取消了高大催化劑框架，使得日常操作、維護更加便捷。相對於常用的外置法，本方法有利於提高催化劑和設備本體的效率、維護方便、操作便利、造價低。是一種全新的方法，具有廣泛的推廣價值。
[0063]以上內容是對本實用新型的優選的實施例的說明，可以幫助本領域技術人員更充分地理解本實用新型的技術方案。但是，這些實施例僅僅是舉例說明，不能認定本實用新型的【具體實施方式】僅限於這些實施例的說明。對本實用新型所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演和變換，都應當視為屬於本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.催化劑反應器內置裝置，包括換熱器設備本體，所述換熱器設備本體連接除塵器管道，其特徵在於， 所述換熱器設備本體包括第一換熱器支撐裝置，所述第一換熱器支撐裝置內自上而下依次設置第一換熱器、第二換熱器、催化劑承載裝置和第三換熱器； 所述催化劑反應器內置裝置還包括與第一換熱器支撐裝置連接的外置換熱器支撐裝置，所述外置換熱器支撐裝置包括第二換熱器支撐裝置和/或第三換熱器支撐裝置； 所述除塵器管道內設置外置換熱器支撐裝置； 所述第二換熱器支撐裝置內設置第四換熱器，所述第三換熱器支撐裝置內設置第五換熱器； 所述催化劑承載裝置內設置脫硝催化劑。
2.根據權利要求1所述的催化劑反應器內置裝置，其特徵在於:所述第四換熱器連接所述第二換熱器。
3.根據權利要求1所述的催化劑反應器內置裝置，其特徵在於:所述第五換熱器連接所述第二換熱器。
4.根據權利要求2或3所述的催化劑反應器內置裝置，其特徵在於:所述第二換熱器支撐裝置還包括在所述第四換熱器的外部設置的換熱液態介質循環管道，所述第三換熱器支撐裝置還包括在第五換熱器的外部設置的換熱液態介質循環管道。
5.根據權利要求4所述的催化劑反應器內置裝置，其特徵在於:所述第一換熱器、第三換熱器內設置換熱液態介質與煙氣換熱，第二換熱器內設置為空氣與煙氣換熱，第四換熱器為循環液態介質與煙氣換熱，第五換熱器為空氣與循環液態介質換熱。
6.根據權利要求5所述的催化劑反應器內置裝置，其特徵在於:所述換熱器設備本體為鍋爐本體，所述除塵器管道為鍋爐除塵器管道，所述第一換熱器支撐裝置為第一鍋爐換熱器支撐裝置；所述外置換熱器支撐裝置為鍋爐外置換熱器裝置，所述第二換熱器支撐裝置為第二鍋爐換熱器支撐裝置，所述第三換熱器支撐裝置為第三鍋爐換熱器支撐裝置； 所述第一換熱器為高溫省煤器，所述第二換熱器為高溫預熱器，所述第三換熱器為低溫省煤器。
7.催化劑反應器內置裝置，包括換熱器設備本體，所述換熱器設備本體連接除塵器管道，其特徵在於， 所述換熱器設備本體包括第一換熱器支撐裝置，所述第一換熱器支撐裝置內自上而下依次設置第一換熱器、催化劑承載裝置、第二換熱器和第三換熱器； 所述催化劑反應器內置裝置還包括與第一換熱器支撐裝置連接外置換熱器支撐裝置，所述外置換熱器支撐裝置包括第二換熱器支撐裝置和/或第三換熱器支撐裝置； 所述除塵器管道內設置外置換熱器支撐裝置； 所述第二換熱器支撐裝置內設置第四換熱器，所述第三換熱器支撐裝置內設置第五換熱器； 所述催化劑承載裝置內設置脫硝催化劑。
8.根據權利要求7所述的催化劑反應器內置裝置，其特徵在於:所述第二換熱器支撐裝置還包括在所述第四換熱器的外部設置的換熱液態介質循環管道，所述第三換熱器支撐裝置還包括在第五換熱器的外部設置的換熱液態介質循環管道。
9.根據權利要求8所述的催化劑反應器內置裝置，其特徵在於:所述換熱器設備本體為鍋爐本體，所述除塵器管道為鍋爐除塵器管道，所述第一換熱器支撐裝置為第一鍋爐換熱器支撐裝置；所述外置換熱器支撐裝置為鍋爐外置換熱器裝置，所述第二換熱器支撐裝置為第二鍋爐換熱器支撐裝置，所述第三換熱器支撐裝置為第三鍋爐換熱器支撐裝置； 所述第一換熱器為高溫省煤器，所述第二換熱器為高溫預熱器，所述第三換熱器為低溫省煤器。
10.根據權利要求9所述的催化劑反應器內置裝置，其特徵在於:所述第四換熱器連接所述第二換熱器，或者所述第五換熱器連接所述第二換熱器。
【文檔編號】F23J15/02GK203525565SQ201320553041
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月6日 優先權日:2013年9月6日
【發明者】周學發, 劉燕芳 申請人:劉燕芳