專利名稱：一種適用于舊鍋爐改造的脫硝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于舊鍋爐改造的脫硝裝置，特別是涉及煉廠FCC再生煙氣選擇性催化還原SCR脫硝工藝裝置。
背景技術(shù)：
氮氧化物(NOx)是大氣污染的主要污染源之一。氮氧化物包括多種化合物如一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等。除二氧化氮以外，其他氮氧化物均極不穩(wěn)定，遇光、濕或熱變成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又變?yōu)槎趸?。因此，職業(yè)環(huán)境中接觸的是幾種氣體混合物常稱為硝煙(氣)，主要為一氧化氮和二氧化氮，并以二氧化氮為主。NOx都具有不同程度的毒性，以一氧化氮和二氧化氮為主的NOx是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的一個(gè)重要原因。汽車尾氣中的NOx與碳?xì)浠衔锝?jīng)紫外線照射發(fā)生反應(yīng)形成的有毒煙霧，稱為光化學(xué)煙霧。另外，NOx與空氣中的水反應(yīng)生成的硝酸和亞硝酸是酸雨的成分。NOx對(duì)人體的危害主要表現(xiàn)在損害呼吸道。排放到大氣中的NOx主要有三個(gè)來源電廠(約占46%)、汽車尾氣(約占49%)和煉油化工廠(約占5%)。煉油廠是主要的氮氧化物(NOx)排放源之一。FCC煙氣中的NOx量一般占全廠NOx排放量的50%，是煉油廠最大的NOx排放源。目前FCC煙氣脫硝技術(shù)主要包括氣相反應(yīng)的選擇性催化還原法(SCR法)和選擇性非催化還原法(SNCR法)、液體吸收法、固體吸附法和高能電子活化氧化法等。選擇性催化還原法(SCR法)是在催化劑作用下，利用還原劑有選擇性的與煙氣中的NOx反應(yīng)，并生成無毒害作用的N2和H2O的技術(shù),其還原劑可以是氨氣、氨水或尿素,亦可選用CO或H2，還可選用小分子烷烴。SCR技術(shù)與其他技術(shù)相比，具有脫硝效率高，放熱量小，技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，是目前國(guó)內(nèi)外煙氣脫硝工程中應(yīng)用最多的技術(shù)。CN1895744A公開了一種高塵復(fù)合SCR煙氣脫硝工藝及脫硝催化反應(yīng)裝置，氨氮混合氣經(jīng)導(dǎo)流板進(jìn)入催化劑反應(yīng)器上部氣室，再向下進(jìn)入催化劑層中還原成N2和H2O,脫硝后的煙氣通過熱交換、除塵和脫硫，最后從煙 排出，吸附在催化劑表面的灰塵在除塵裝置的作用下落入催化劑反應(yīng)器底部的灰斗中，待排。該結(jié)構(gòu)的不足之處在于，會(huì)堵塞催化劑孔道，采用反向吹灰不能將孔道內(nèi)的灰塵完全吹凈。同時(shí)，當(dāng)催化劑強(qiáng)度不足時(shí)，破碎的催化劑會(huì)堵塞脫硝反應(yīng)器，導(dǎo)致煙氣流通不暢，進(jìn)而影響上下游裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)。CN201454505U公開了一種SCR脫硝反應(yīng)器，經(jīng)過除塵、脫硫后的煙氣在入口煙道處與氨氣充分混合，然后經(jīng)由反應(yīng)器入口進(jìn)入脫硝反應(yīng)器外殼內(nèi)，混合氣體通過催化劑床層，NOx與NH3在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到脫硝的目的。該結(jié)構(gòu)的不足之處在于，在處理高塵煙氣時(shí)，吹灰器只能清理催化劑床層表面的積灰，煙氣不經(jīng)過緩沖就直接進(jìn)入反應(yīng)器，煙氣中含有的灰塵會(huì)堵塞催化劑孔道，嚴(yán)重影響脫硝效率。同時(shí)，當(dāng)催化劑強(qiáng)度不足時(shí)，破碎的催化劑會(huì)堵塞脫硝反應(yīng)器，導(dǎo)致煙氣流通不暢，進(jìn)而影響上下游裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)。CN201524525U介紹了一種SCR煙氣脫硝裝置，它包括催化反應(yīng)器、氨/空氣混合器、氨噴射隔柵、空氣預(yù)熱器，其中催化反應(yīng)器的一端通過省煤器與鍋爐管接，另一端通過空氣預(yù)熱器與除塵器管接，所述氨/空氣混合器的一入口與稀釋風(fēng)機(jī)管接，所述氨/空氣混合器的另一入口順序管接有氨緩沖槽、氨蒸發(fā)器、液氨儲(chǔ)槽。該結(jié)構(gòu)的不足之處在于，反應(yīng)器內(nèi)部煙氣分布不均勻，影響脫硝效率，并產(chǎn)生氨逃逸。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種適用于舊鍋爐改造的脫硝裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中脫硝反應(yīng)器內(nèi)煙氣分布不均勻產(chǎn)生的脫硝效率下降和氨逃逸，以及裝置占地面積大，設(shè)備投資高的問題。本發(fā)明一種適用于舊鍋爐改造的脫硝裝置包括CO鍋爐和脫硝反應(yīng)器，脫硝反應(yīng)器并列設(shè)置在CO鍋爐的一側(cè)，其中CO鍋爐包括煙道、燃燒室、蒸汽汽包、蒸發(fā)段和省煤器段，所述煙道包括第一豎直煙道、水平煙道和第二豎直煙道，所述水平煙道的兩端分別與第一豎直煙道和第二豎直煙道的上部連通，燃燒室設(shè)置于第一豎直煙道內(nèi)，蒸汽汽包設(shè)置于水平煙道內(nèi)，蒸發(fā)段和省煤器段設(shè)置于第二豎直煙道內(nèi)，其特征在于在第二豎直煙道內(nèi)的蒸發(fā)段與省煤器之間設(shè)置中間隔板，中間隔板上方通過連接煙道與脫硝反應(yīng)器的進(jìn)口連接，脫硝反應(yīng)器的出口通過連接煙道與省煤器的下方入口連接，在中間隔板與省煤器之間的煙道壁設(shè)置有排煙口。根據(jù)本發(fā)明的FCC再生煙氣脫硝裝置，其中在所脫硝反應(yīng)器的入口或第二豎直煙道內(nèi)還設(shè)置有噴氨混合機(jī)構(gòu)，優(yōu)選在第二豎直煙道內(nèi)設(shè)置噴氨混合機(jī)構(gòu)，噴氨混合機(jī)構(gòu)位于蒸發(fā)段的上方。本發(fā)明所述FCC再生煙氣脫硝裝置中，所述的噴氨混合機(jī)構(gòu)可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的結(jié)構(gòu)，例如可以采用噴氨格柵。本發(fā)明中，為了進(jìn)一步增加煙氣與氨氣的混合效果，推薦采用以下結(jié)構(gòu)的噴氨混合機(jī)構(gòu)。本發(fā)明所述CO鍋爐中，所述噴氨混合機(jī)構(gòu)包括噴氨總管、噴氨支管和噴氨元件，所述噴氨支管設(shè)置若干根，噴氨支管的一端與噴氨總管相連，另一端為封閉結(jié)構(gòu)；所述噴氨元件包括噴嘴，擴(kuò)散管和濺板，噴氨支管的下表面通過噴嘴與所述的噴氨元件相連。本發(fā)明所述FCC再生煙氣脫硝裝置中，所述噴氨元件包括噴嘴、擴(kuò)散管和濺板，所述擴(kuò)散管自上而下依次包括收縮段、喉管和擴(kuò)張段，噴嘴下端出口伸入擴(kuò)散管收縮段內(nèi)，所述濺板設(shè)置于擴(kuò)張段的下方。本發(fā)明所述FCC再生煙氣脫硝裝置中，所述噴嘴下端出口采用縮徑結(jié)構(gòu)。所述擴(kuò)散管收縮段的收縮角一般為10° 60°，優(yōu)選15° 30°。所述喉管的長(zhǎng)度一般為喉管直徑的I 4倍，優(yōu)選I 3倍。所述擴(kuò)張段的擴(kuò)張角為一般為7° 30°，優(yōu)選10° 20。。本發(fā)明所述FCC再生煙氣脫硝裝置中，所述濺板至少為兩層，板上設(shè)有篩孔，所述濺板開孔率為10% 60%，優(yōu)選30% 50%。所述濺板形狀可以為圓形或多邊形，優(yōu)選與擴(kuò)散管下端出口截面形狀一致。所述篩孔形狀可以為圓形或多邊形，優(yōu)選圓形，所述濺板上篩孔的孔徑一般為3 8mm，優(yōu)選孔徑4 6mm，可以采用正三角形排布或者正方形排布，相鄰濺板間篩孔交錯(cuò)排布。所述的噴嘴、擴(kuò)散管和濺板的軸線重合，濺板與擴(kuò)張段出口水平截面的距離一般為喉管長(zhǎng)度的30% 150%，優(yōu)選80% 120%。[0014]本發(fā)明所述FCC再生煙氣脫硝裝置中，所述脫硝反應(yīng)器由上至下依次設(shè)置有吊梁、蒸汽吹灰器、催化劑模塊和催化劑支撐梁。本發(fā)明所述FCC再生煙氣脫硝裝置中，在所述脫硝反應(yīng)器的進(jìn)口、出口和CO鍋爐省煤器入口還可以設(shè)置有整流格柵。所述整流格柵采用本領(lǐng)域中的常規(guī)整流格柵結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種適用于舊鍋爐改造的脫硝裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明所述FCC再生煙氣脫硝裝置，將現(xiàn)有技術(shù)中的CO鍋爐和FCC煙氣脫硝反應(yīng)器整合為一個(gè)聯(lián)合裝置來實(shí)現(xiàn)余熱利用和煙氣脫硝的功能，但二者并不是簡(jiǎn)單意義上的加和關(guān)系，而是彼此間有一定的促進(jìn)作用。本發(fā)明中，將脫硝反應(yīng)器與CO鍋爐設(shè)置成聯(lián)合裝置，借助CO鍋爐燃燒和取熱所形成的溫度場(chǎng)，在適宜SCR反應(yīng)的溫度點(diǎn)設(shè)置脫硝反應(yīng)器進(jìn)行SCR反應(yīng)，由于SCR反應(yīng)既不吸熱也不放熱，可以在不影響回收利用CO鍋爐煙氣余熱的情況下，更好的利用了煙氣余熱，提高了熱量利用效率，減少投資。2、本發(fā)明所述FCC再生煙氣脫硝裝置，優(yōu)選將噴氨混合機(jī)構(gòu)設(shè)置在蒸發(fā)段之前，一方面可以利用蒸發(fā)段換熱器上的翅片管形成擾流元件，增強(qiáng)氨氣與煙氣混合效果，另一方面所述蒸發(fā)段一般包括至少兩組換熱器，其沿第二煙道有8米左右的高度，為煙氣和氨氣提供了更大的混合空間，解決了原有脫硝裝置氨氣和煙氣混合距離短的問題。本發(fā)明所述具有脫硝功能的CO鍋爐能有效提高煙氣和氨氣混合均勻度，提高脫硝效率并防止氨逃逸，且無需設(shè)置混氨格柵，簡(jiǎn)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，節(jié)省設(shè)備投資。3、本發(fā)明所述FCC再生煙氣脫硝裝置，在脫硝反應(yīng)器的進(jìn)口端、出口端和CO鍋爐省煤器下方的入口端均設(shè)置有整流格柵，為脫硝反應(yīng)器提供穩(wěn)定的層流流態(tài)，保證脫硝效率，防止氨逃逸，同時(shí)，保證煙氣垂直流過催化劑孔道，降低系統(tǒng)壓降，防止對(duì)催化劑造成損傷。利用導(dǎo)流板與在第二豎直煙道與脫硝反應(yīng)器出口煙道連接處的CO鍋爐內(nèi)設(shè)置引流格柵的聯(lián)合作用，為省煤器段提供穩(wěn)定的層流流態(tài)，保證省煤器的熱效率。4、本發(fā)明所述FCC再生煙氣脫硝裝置，脫硝反應(yīng)器并列設(shè)置在CO鍋爐的一側(cè)，并通過連接煙道與鍋爐連接，在不改變舊有鍋爐爐型和鍋爐高度的前提下，對(duì)CO鍋爐進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)脫硝功能，降低加工實(shí)施難度，減少裝置整體投資。

圖1為本發(fā)明SCR反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述噴氨混合機(jī)構(gòu)主視圖。圖3為本發(fā)明所述噴氨元件主視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明脫硝裝置的具體方案和使用方式。由圖1所示，本發(fā)明提供了一種具有脫硝功能的CO鍋爐，所述鍋爐包括煙道1、燃燒室2、蒸汽汽包3、蒸發(fā)段4、省煤器段7和中間隔板15，所述煙道包括第一豎直煙道8，水平煙道9和第二豎直煙道10，所述水平煙道9兩端分別與第一豎直煙道8和第二豎直煙道10的上部連通，燃燒室2設(shè)置于第一豎直煙道8內(nèi)，蒸汽汽包3設(shè)置于水平煙道9內(nèi)、蒸發(fā)段4和省煤器段7設(shè)置于第二豎直煙道10內(nèi)，在蒸發(fā)段4與省煤器7之間設(shè)置中間隔板15。其中，所述鍋爐還包括噴氨混合機(jī)構(gòu)5，所述噴氨混合機(jī)構(gòu)5優(yōu)選設(shè)置于第二豎直煙道10內(nèi)、位于蒸發(fā)段4上方。脫硝反應(yīng)器6并列設(shè)置在CO鍋爐的一側(cè)，分別通過中間隔板上方的連接煙道16和省煤器下方的連接煙道17與CO鍋爐連接。脫硝反應(yīng)器6 —般包括吊梁11、蒸汽吹灰器12、催化劑模塊13和催化劑支撐梁14。本發(fā)明提供的具有脫硝功能的CO鍋爐在使用時(shí)，首先通過脫硝反應(yīng)器6內(nèi)設(shè)置的吊梁11，將催化劑模塊13吊入脫硝反應(yīng)器6內(nèi)，置于催化劑支撐梁14上，完成催化劑模塊13的安裝。FCC再生煙氣首先在燃燒室2中充分燃燒，除去煙氣中的CO，再通過CO鍋爐I的蒸汽汽包3進(jìn)行取熱；經(jīng)過蒸汽汽包取熱后的煙氣與噴氨混合機(jī)構(gòu)5噴入的氨氣進(jìn)行混合，經(jīng)過蒸發(fā)段4中換熱器上的翅片管形成擾流元件，加強(qiáng)氨氣與煙氣混合效果；，另一方面所述蒸發(fā)段沿第二煙道有8米左右的高度，為煙氣和氨氣提供了更大的混合空間，混合后的煙氣溫度在350°C左右，進(jìn)入脫硝反應(yīng)器6進(jìn)行還原反應(yīng)除去NOx ;經(jīng)脫硝處理后的煙氣進(jìn)入省煤器段7繼續(xù)取熱，完成全部熱量回收過程后，可直排大氣或進(jìn)入脫硫裝置。當(dāng)煙氣內(nèi)粉塵含量增多，堵塞催化劑孔道時(shí)，啟動(dòng)蒸汽吹灰器12進(jìn)行吹灰。如圖2和圖3所示，所述噴氨混合機(jī)構(gòu)5包括噴氨總管18、噴氨支管19和噴氨元件20。所述噴氨支管19設(shè)置若干根，噴氨支管19的一端與噴氨總管18相連，另一端為封閉結(jié)構(gòu)。所述噴氨元件20包括噴嘴21、擴(kuò)散管22和濺板23，噴氨支管19的下表面通過噴嘴21與所述的噴氨元件20相連。所述擴(kuò)散管22自上而下依次包括收縮段24、喉管25和擴(kuò)張段26，噴嘴21下端出口伸入擴(kuò)散管收縮段24內(nèi)，所述濺板23設(shè)置于擴(kuò)張段26的下方。其中，收縮段收縮角一般為15° 30°，擴(kuò)張段擴(kuò)張角10° 20°，喉管長(zhǎng)度為喉管直徑的I 3倍。濺板與擴(kuò)張段出口水平截面的距離一般可以為喉管長(zhǎng)度的80% 120%。所述濺板23為三層，且板上設(shè)有篩孔，第一層濺板截面積大于擴(kuò)張段26的出口截面積，其余兩層濺板截面積逐漸縮小，所述濺板開孔率為30% 50%，濺板上篩孔的孔徑為4 6mm，采用正三角形排布或者正方形排布，相鄰濺板間篩孔交錯(cuò)排布。所述噴氨混合機(jī)構(gòu)5在使用時(shí)，氨氣經(jīng)噴氨總管18進(jìn)入噴氨支管19，通過噴氨支管19上的噴嘴21噴入擴(kuò)散管收縮段24，并在收縮段24內(nèi)加速，形成負(fù)壓區(qū)，產(chǎn)生抽吸作用吸入收縮段24入口附近大部分煙氣，混合氣體穿過喉管25進(jìn)入擴(kuò)散管擴(kuò)張段26，并在擴(kuò)張段26中減速，實(shí)現(xiàn)兩種氣體的第一階段混合；混合氣體在濺板23處產(chǎn)生噴濺，利用濺板對(duì)混合氣體流動(dòng)形成阻礙，使混合氣體經(jīng)過濺板后形成實(shí)心錐分布域，增大了混合氣體與未被吸入擴(kuò)散管22的煙氣的再混合幾率，并產(chǎn)生較大的分散域，實(shí)現(xiàn)混合氣體與未被吸入擴(kuò)散管19煙氣的第二階段混合，達(dá)到良好混合效果。本發(fā)明一種適用于舊鍋爐改造的脫硝裝置，脫硝反應(yīng)器并列設(shè)置在CO鍋爐的一偵牝通過連接煙道與鍋爐連接，在不改變舊有鍋爐爐型和鍋爐高度的前提下，對(duì)CO鍋爐進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)脫硝功能，降低加工實(shí)施難度，減少裝置整體投資。
權(quán)利要求1.一種適用于舊鍋爐改造的脫硝裝置，包括并列設(shè)置的CO鍋爐和脫硝反應(yīng)器，其中CO鍋爐包括煙道、燃燒室、蒸汽汽包、蒸發(fā)段和省煤器段，所述煙道包括第一豎直煙道、水平煙道和第二豎直煙道，所述水平煙道的兩端分別與第一豎直煙道和第二豎直煙道的上部連通，燃燒室設(shè)置于第一豎直煙道內(nèi)，蒸汽汽包設(shè)置于水平煙道內(nèi)，蒸發(fā)段和省煤器段設(shè)置于第二豎直煙道內(nèi)，其特征在于在第二豎直煙道內(nèi)的蒸發(fā)段與省煤器之間設(shè)置中間隔板，中間隔板上方通過連接煙道與脫硝反應(yīng)器的進(jìn)口連接，脫硝反應(yīng)器的出口通過連接煙道與省煤器的下方入口連接，在中間隔板與省煤器之間的煙道壁設(shè)置有排煙口。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述脫硝反應(yīng)器的入口或第二豎直煙道內(nèi)還設(shè)置有噴氨混合機(jī)構(gòu)。
3.按照權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，在第二豎直煙道內(nèi)設(shè)置噴氨混合機(jī)構(gòu)，噴氨混合機(jī)構(gòu)位于蒸發(fā)段的上方。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的裝置，所述噴氨混合機(jī)構(gòu)包括噴氨總管、噴氨支管和噴氨元件，所述噴氨支管設(shè)置若干根，噴氨支管的一端與噴氨總管相連，另一端為封閉結(jié)構(gòu)；所述噴氨元件包括噴嘴，擴(kuò)散管和濺板，噴嘴、擴(kuò)散管和濺板的軸線重合，噴氨支管的下表面通過噴嘴與所述的噴氨元件相連。
5.按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述的擴(kuò)散管自上而下依次包括收縮段、喉管和擴(kuò)張段，噴嘴下端出口伸入擴(kuò)散管收縮段內(nèi)，所述濺板設(shè)置于擴(kuò)張段的下方。
6.按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴下端出口采用縮徑結(jié)構(gòu)。
7.按照權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述擴(kuò)散管收縮段的收縮角為10° 60°，所述喉管的長(zhǎng)度為喉管直徑的I 4倍，所述擴(kuò)張段的擴(kuò)張角為7° 30°。
8.按照權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述的濺板至少為兩層，板上設(shè)有篩孔，所述濺板開孔率為10% 60% ;第一層濺板截面積大于擴(kuò)張段的出口截面積，其余濺板截面積逐漸縮小。
9.按照權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，第一層濺板與擴(kuò)張段出口水平截面的距離為喉管長(zhǎng)度的30% 150%。
10.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述脫硝反應(yīng)器的進(jìn)口、出口和CO鍋爐省煤器入口設(shè)置有整流格柵。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種適用于舊鍋爐改造的脫硝裝置。該裝置包括并列設(shè)置的CO鍋爐和脫硝反應(yīng)器，其中CO鍋爐包括第一豎直煙道、水平煙道和第二豎直煙道，蒸發(fā)段和省煤器段設(shè)置于第二豎直煙道內(nèi)，其中在蒸發(fā)段與省煤器之間設(shè)置中間隔板，中間隔板上方通過連接煙道與脫硝反應(yīng)器的進(jìn)口連接，脫硝反應(yīng)器的出口通過連接煙道與省煤器的下方入口連接，在中間隔板與省煤器之間的煙道壁設(shè)置有排煙口。本實(shí)用新型在不改變舊有鍋爐爐型和鍋爐高度的前提下，對(duì)CO鍋爐進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)脫硝功能，降低加工實(shí)施難度，減少裝置整體投資。
文檔編號(hào)F23J15/02GK202868709SQ20122054621
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者彭德強(qiáng), 王明星, 陳建兵, 李欣, 劉志禹, 陳新, 王巖 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院