本實用新型屬于氣脫硝節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，具體而言，本實用新型涉及蓄熱式裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，天然氣、石油和煤等化石燃料等能源得到更加廣泛的應(yīng)用，使得環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，因此引起了一系列環(huán)境問題，如酸雨、臭氧層破壞、溫室效應(yīng)等，使得我們的生存環(huán)境愈加嚴(yán)峻。我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)決定了我國的氮氧化物和硫氧化物排放量一直處于居高不下的狀況，大量污染性氣體的排放，使得環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，不僅嚴(yán)重影響我國人民的生產(chǎn)生活，而且不利于我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，環(huán)境問題得到了國家越來越多的關(guān)注。

人類活動排放的NO_X90％以上來自燃料燃燒過程。各種工業(yè)爐窯、民用爐灶、機動車及其他內(nèi)燃機中的燃料高溫燃燒時，燃料中的含氮物質(zhì)氧化生成NO_X，參與燃燒的空氣中的N₂和O₂也會生成NO_X。從能源結(jié)構(gòu)來看，我國的一次能源和發(fā)電能源構(gòu)成中，煤占據(jù)了絕對的主導(dǎo)地位。并且我國80％以上的煤是直接燃燒的，特別是用于電站、工業(yè)鍋爐及民用鍋爐中。因此，相當(dāng)長的時期內(nèi)，煙氣中的NO_X排放是導(dǎo)致我國大氣NO_X污染的一個主要因素，如何減少固定源排放的NO_X是大氣環(huán)境治理的一個重要課題。

煙氣脫硝屬于燃燒后處理技術(shù)，許多發(fā)達(dá)國家的排煙系統(tǒng)都需安裝煙氣脫硝裝置。煙氣脫硝方法較多，但目前得到大量工業(yè)應(yīng)用的只有選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法，且在還原劑與煙氣的混合過程中，需設(shè)置格柵之類的裝置提高混合的均勻性，其他方法目前均處于實驗研究階段或中試階段。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出蓄熱式裝置，該蓄熱式裝置將蓄熱燃燒系統(tǒng)與煙氣脫硝系統(tǒng)集成于一體，由此在回收煙氣余熱的同時實現(xiàn)了對煙氣的脫硝處理，該蓄熱式裝置具有蓄熱和脫硝雙重功能。

根據(jù)本實用新型的一個方面，本實用新型提出了蓄熱式裝置，包括：

第一蓄熱部，所述第一蓄熱部內(nèi)設(shè)置有高溫蓄熱體，所述第一蓄熱部具有第一開口，

第二蓄熱部，所述第二蓄熱部內(nèi)由上至下或者由下至上依次設(shè)置有還原劑噴嘴、低溫蓄熱體和脫硝催化劑，所述第二蓄熱部具有第二開口，所述第二蓄熱部與所述第一蓄熱部相連通。

由此，通過采用本實用新型上述實施例的蓄熱式裝置，高溫?zé)煔馐紫扔傻谝婚_口進(jìn)入第一蓄熱部內(nèi)，經(jīng)過高溫蓄熱體進(jìn)行蓄熱后進(jìn)入第二蓄熱部內(nèi)，煙氣在第二蓄熱部內(nèi)依次經(jīng)過還原劑噴嘴、低溫蓄熱體和脫硝催化劑，首先與還原劑噴嘴噴入的還原劑進(jìn)行混合，再經(jīng)過低溫蓄熱體進(jìn)行蓄熱后在脫硝催化劑內(nèi)發(fā)生脫硝反應(yīng)，對煙氣進(jìn)行脫硝處理，最后經(jīng)過兩次蓄熱降溫和脫硝處理煙氣由第二開口排出。本實用新型上述實施例的蓄熱式裝置將蓄熱燃燒系統(tǒng)與煙氣脫硝系統(tǒng)集成于一體，由此在回收煙氣余熱的同時實現(xiàn)了對煙氣的脫硝處理，該蓄熱式裝置具有蓄熱和脫硝雙重功能。

另外，根據(jù)本實用新型上述實施例的蓄熱式裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本實用新型中，所述第二蓄熱部內(nèi)的所述脫硝催化劑鄰近所述第二開口。

在本實用新型中，所述第一開口位于所述第一蓄熱部的上方，所述第二開口位于所述第二蓄熱部的上方，且所述第一蓄熱部底端與所述第二蓄熱部的底端相連通。

在本實用新型中，所述第一蓄熱部內(nèi)具有沉降腔室，所述沉降腔室位于所述高溫蓄熱體的下方。

在本實用新型中，所述第一開口位于所述第一蓄熱部的下方，所述第二開口位于所述第二蓄熱部的下方，且所述第一蓄熱部頂端與所述第二蓄熱部的頂端相連通。

在本實用新型中，所述第一開口位于所述第一蓄熱部的上方，所述第二開口位于所述第二蓄熱部的下方，且所述第一蓄熱部底端與所述第二蓄熱部的頂端相連通。

在本實用新型中，所述第一開口位于所述第一蓄熱部的下方，所述第二開口位于所述第二蓄熱部的上方，且所述第一蓄熱部頂端與所述第二蓄熱部的底端相連通。

在本實用新型中，所述第一開口為工業(yè)爐的高溫?zé)煔饨涌凇?/p>

在本實用新型中，所述還原劑噴嘴包括多個，所述還原劑噴嘴為霧化噴嘴。

在本實用新型中，所述霧化噴嘴為氨水霧化噴嘴或者尿素霧化噴嘴。

附圖說明

圖1是根據(jù)本實用新型一個實施例的蓄熱式裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)本實用新型另一個實施例的蓄熱式裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是根據(jù)本實用新型再一個實施例的蓄熱式裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是根據(jù)本實用新型再一個實施例的蓄熱式裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，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(biāo)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，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

根據(jù)本實用新型的一個方面，本實用新型提出了蓄熱式裝置，如圖1所示，本實用新型實施例的蓄熱式裝置包括：第一蓄熱部10，所述第一蓄熱部10內(nèi)設(shè)置有高溫蓄熱體11，所述第一蓄熱部10具有第一開口12；第二蓄熱部20，所述第二蓄熱部20內(nèi)由上至下或者由下至上依次設(shè)置有還原劑噴嘴21、低溫蓄熱體22和脫硝催化劑23，所述第二蓄熱部20具有第二開口24，所述第二蓄熱部20與所述第一蓄熱部10相連通。

由此，通過采用本實用新型上述實施例的蓄熱式裝置，高溫?zé)煔馐紫扔傻谝婚_口12進(jìn)入第一蓄熱部10內(nèi)，經(jīng)過高溫蓄熱體11進(jìn)行蓄熱后進(jìn)入第二蓄熱部20內(nèi)，煙氣在第二蓄熱部20內(nèi)依次經(jīng)過還原劑噴嘴21、低溫蓄熱體22和脫硝催化劑23，首先與還原劑噴嘴21噴入的還原劑進(jìn)行混合，再經(jīng)過低溫蓄熱體22進(jìn)行蓄熱后在脫硝催化劑23內(nèi)發(fā)生脫硝反應(yīng)，對煙氣進(jìn)行脫硝處理，最后經(jīng)過兩次蓄熱降溫和脫硝處理煙氣由第二開口24排出。

通常煙氣主要由燃燒過程中產(chǎn)生的CO₂、物料熔化過程中的碳受熱生成的CO以及氮氧化物組成。現(xiàn)有的蓄熱裝置只能達(dá)到對煙氣的蓄熱作用。本實用新型上述實施例的蓄熱式裝置將蓄熱燃燒系統(tǒng)與煙氣脫硝系統(tǒng)集成于一體，由此在回收煙氣余熱的同時實現(xiàn)了對煙氣的脫硝處理，該蓄熱式裝置具有蓄熱和脫硝雙重功能。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，第二蓄熱部內(nèi)的所述脫硝催化劑鄰近所述第二開口。由此，煙氣進(jìn)過兩次蓄熱降溫和與還原劑混合后，最后在述脫硝催化劑內(nèi)發(fā)生脫硝反應(yīng)。由此煙氣經(jīng)過高溫蓄熱體11和低溫蓄熱體22后，其溫度能夠滿足脫硝反應(yīng)的溫度要求，由此可以進(jìn)一步提高脫硝效果。另外，本實用新型的蓄熱式裝置創(chuàng)造性地將煙氣和還原劑混合氣體先通過低溫蓄熱體，再進(jìn)入脫硝催化劑，可以取消常規(guī)噴氨格系統(tǒng)需配備格柵等裝置。

另外，將還原劑噴嘴21設(shè)置在低溫蓄熱體22的上游，由此可以使得煙氣與還原劑得到充分地混合，以便進(jìn)一步提高后續(xù)脫硝反應(yīng)效果，提高脫硝效率。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，首先高溫?zé)煔庥傻谝婚_口12進(jìn)入第一蓄熱部10內(nèi)，經(jīng)過高溫蓄熱體11進(jìn)行蓄熱后，溫度由1500℃左右降低至700℃-800℃，進(jìn)入第二蓄熱部20內(nèi)，同時通過還原劑噴嘴21噴入還原劑，煙氣與還原劑混合流經(jīng)低溫蓄熱體后，溫度降至500℃以下，在還原劑作用下，通過脫硝催化劑23進(jìn)行脫硝反應(yīng)，去除氮氧化物后經(jīng)換向閥進(jìn)入煙氣管道，以低于150℃溫度外排。高溫?zé)煔饨?jīng)脫硝催化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，脫除氮氧化物，脫除效率可達(dá)98％以上。

根據(jù)本實用新型的實施例，蓄熱式裝置經(jīng)過對高溫?zé)煔膺M(jìn)行蓄熱后，可用于對氣體燃料和/或空氣進(jìn)行預(yù)熱，具體可以預(yù)熱至1000℃以上，工業(yè)爐運行溫度1500℃左右。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，上述實施例的蓄熱式裝置中的第一蓄熱部和第二蓄熱部的具體連通的方式可以根據(jù)高溫?zé)煔獾淖呦騽澐譃閹追N布置方式，分別為“U”型布置、“n”型布置，“S”型布置。需要強調(diào)的是，無論蓄熱式裝置呈上述任何布置方式，煙氣的在蓄熱式裝置的經(jīng)過的各組件的順序均為高溫蓄熱體、還原劑噴嘴、低溫蓄熱體和脫硝催化劑。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，“U”型布置為，圖1所示，第一開口12位于所述第一蓄熱部10的上方，所述第二開口24位于所述第二蓄熱部20的上方，且所述第一蓄熱部10底端與所述第二蓄熱部20的底端相連通。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，當(dāng)蓄熱式裝置呈“U”型布置布時，第一蓄熱部10內(nèi)具有沉降腔室13，所述沉降腔室位于所述高溫蓄熱體的下方。由此可以利用煙氣的自用重力作用，使煙氣中的部分顆粒煙塵沉降。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，第一開口為工業(yè)爐的高溫?zé)煔饨涌凇?/p>

通常工業(yè)爐物料為經(jīng)煤基直接還原轉(zhuǎn)底爐處理的黑色、有色或非金屬球團礦，700℃熱裝或冷裝的金屬化球團(DRI)，因此，在物料受熱發(fā)生還原反應(yīng)的同時會伴隨有大量的粉塵產(chǎn)生。該類粉塵含量較高的煙氣的蓄熱可以采用上述實施例的呈“U”型布置的蓄熱式裝置。由此可以利用第一蓄熱部內(nèi)具有沉降腔室沉降煙氣中的部分煙塵。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，蓄熱式裝置內(nèi)蓄熱體分高、低溫兩段優(yōu)選“U”型布置，且蓄熱式裝置下部設(shè)置沉降室，含塵煙氣經(jīng)兩次自然沉降，蓄熱體及催化劑使用壽命長，節(jié)能效果顯著，脫硝效率高，適用于采用蓄熱式高溫空氣燃燒用工業(yè)爐。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，“n”型布置為，圖2所示，第一開口12位于所述第一蓄熱部10的下方，所述第二開口24位于所述第二蓄熱部20的下方，且所述第一蓄熱部10頂端與所述第二蓄熱部20的頂端相連通。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，“S”型布置分為兩種，圖3所示，第一種是第一開口12位于所述第一蓄熱部10的上方，所述第二開口24位于所述第二蓄熱部20的下方，且所述第一蓄熱部10底端與所述第二蓄熱部20的頂端相連通。圖4所示，第二種是第一開口12位于所述第一蓄熱部10的下方，所述第二開口24位于所述第二蓄熱部20的上方，且所述第一蓄熱部10頂端與所述第二蓄熱部20的底端相連通。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，蓄熱式裝置的上述幾種布置方式可以根據(jù)具體處理的煙氣的類型和成分等進(jìn)行選擇。其中的脫硝催化劑的種類和尺寸等參數(shù)也同樣可以根據(jù)處理煙氣的性質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)和選擇。

不同而有所改變或帶脫硝功能的蓄熱體布置方式也隨處理對象和脫硝催化劑種類、尺寸等參數(shù)的不同而有所改變。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，還原劑噴嘴包括多個，還原劑噴嘴為霧化噴嘴。由此采用氣泡霧化技術(shù)，使用高壓壓縮空氣作為霧化介質(zhì)，使還原劑噴出的瞬間霧化為小霧滴，霧滴顆粒可達(dá)到40μm以下，能夠很好的與煙氣混合均勻。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，霧化噴嘴為氨水霧化噴嘴或者尿素霧化噴嘴。由此向煙氣中噴入氨水或尿素作為還原劑。可以有效地還原煙氣中的氧化物或者金屬堿性化合物。根據(jù)本實用新型的具體實施例，當(dāng)霧化噴嘴為尿素霧化噴嘴時，即采用尿素作為還原劑，需要將還原劑噴最設(shè)置在第一蓄熱部內(nèi)且位于高溫蓄熱體下游。尿素溶液需蒸汽作為霧化及輸運介質(zhì)。由此將原劑噴最設(shè)置在第一蓄熱部內(nèi)且位于高溫蓄熱體下游，可以借助高溫氣體顯熱對尿素溶液加熱霧化，霧化噴嘴需采用耐高溫材料，且噴嘴噴孔角度，孔徑等參數(shù)影響霧化效果。

通過采用本實用新型上述實施例的蓄熱式裝置，該蓄熱式裝置既蓄熱和脫硝功能于一體化，高溫?zé)煔饨?jīng)過蓄熱回收降溫至200-400℃后進(jìn)入脫硝催化劑進(jìn)行脫硝處理，充分回收余熱后再進(jìn)行脫硝處理，高效節(jié)能、環(huán)保低成本。另外，將低溫蓄熱體式設(shè)置在脫硝催化劑的上游，煙氣與還原劑的混合氣體經(jīng)過二次自然沉降除塵后，在低溫蓄熱體內(nèi)均勻混合，進(jìn)入脫硝催化劑，取消了噴氨格柵等裝置，提高了脫硝效率，延長了蓄熱體及催化劑使用壽命。

實施例

工業(yè)爐為氣體燃料燃燒直接加熱方式，爐內(nèi)原料為經(jīng)煤基直接還原轉(zhuǎn)底爐處理低品位鐵礦石粉料與碳、粘結(jié)劑等壓合而成的金屬化球團，工業(yè)爐運行溫度為1600℃。氣體燃料通過設(shè)置在爐體側(cè)墻的噴口噴入爐內(nèi)燃燒，爐內(nèi)物料受熱熔融并進(jìn)行渣鐵分離，將渣中的鐵或其他金屬元素控制在2％以下。物料內(nèi)的殘?zhí)寂c金屬化球團進(jìn)一步反應(yīng)后生成CO，保證了工業(yè)爐內(nèi)部還原性氣氛，與氣體燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣一起流經(jīng)蓄熱裝置進(jìn)行煙氣余熱回收和氮氧化物脫除處理后排出爐外。

以“U”型布置為例，且以一側(cè)的蓄熱裝置為例進(jìn)行說明，120Nm³/h天然氣，配備1500Nm3/h空氣，爐膛內(nèi)部溫度1600℃左右，煙氣中氮氧化物含量為500mg/m³左右；所述爐膛內(nèi)部高溫?zé)煔鈴墓I(yè)爐側(cè)墻上布置的噴口出來，進(jìn)入第一蓄熱部內(nèi)，經(jīng)所述高溫蓄熱體蓄熱后，溫度從1500℃左右降低至700℃～800℃后在所述還原劑噴口噴入還原劑的條件下進(jìn)入所述低溫蓄熱體，完成均勻混合及粉塵的沉降，煙氣溫度在500℃以下進(jìn)入所述脫硝催化劑，進(jìn)行脫硝反應(yīng)去除氮氧化物后經(jīng)所述煙氣出口經(jīng)換向閥進(jìn)入煙氣管道，煙氣中氮氧化物含量80mg/m³，溫度低于150℃外排。所述還原劑通過布置在蓄熱裝置上還原劑噴嘴噴出，與經(jīng)高溫蓄熱體回收余熱后的煙氣混合后，一起進(jìn)入低溫蓄熱體4并在該低溫蓄熱體內(nèi)完成均勻混合，以及粉塵的沉降，得到較為純凈的煙氣(無粉塵)與還原劑的混合氣體。該部分混合氣體經(jīng)脫硝催化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，脫除氮氧化物，脫除效率可達(dá)90％以上。

所述蓄熱式裝置內(nèi)蓄熱體分高、低溫兩段呈“U”型布置，且所述蓄熱式裝置下部設(shè)置沉降室；

所述蓄熱式裝置內(nèi)脫硝催化劑安裝在低溫段蓄熱體之上；煙氣與還原劑的混合氣體經(jīng)過二次自然沉降除塵后，在低溫蓄熱體內(nèi)均勻混合，進(jìn)入脫硝催化劑，取消了噴氨格柵等裝置，提高了脫硝效率，延長了蓄熱體及催化劑使用壽命。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，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(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，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(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；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(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。