本發(fā)明涉及煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種移動床熱燒結(jié)礦脫硝裝置。

背景技術(shù)：

氮氧化物NO_X是主要的大氣污染物之一，對人體健康和生態(tài)環(huán)境有著嚴(yán)重的危害，燃燒過程產(chǎn)生的NO_X主要是NO和NO₂。2012年，國家環(huán)境保護(hù)部頒布了《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定燒結(jié)煙氣NO_X的排放標(biāo)準(zhǔn)限值為300mg/m³，因此開展燒結(jié)煙氣脫硝工作勢在必行。

選擇性催化還原脫硝技術(shù)(SCR)是目前應(yīng)用最多、技術(shù)最成熟的一種煙氣脫硝技術(shù)，SCR是指還原劑(NH₃)在催化劑表面與煙氣中的NO_X發(fā)生還原反應(yīng)生成無害的N₂和水，達(dá)到去除煙氣中NO_X的目的。該反應(yīng)一般在300～450℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，脫硝效率可達(dá)80～90％。目前工程應(yīng)用中常見的催化劑主要存在著以下問題：1)催化劑昂貴(如V₂O₅-WO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂等)；2)催化劑窗口溫度高(一般為320～450℃)。但燒結(jié)煙氣溫度一般為100～200℃，達(dá)不到商用催化劑的窗口溫度，需要消耗大量燃料加熱燒結(jié)煙氣，從而增加了SCR燒結(jié)煙氣脫硝成本。因此開發(fā)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行的燒結(jié)煙氣脫硝技術(shù)迫在眉睫。

燒結(jié)礦的主要成分為鐵基氧化物，而鐵基氧化物(Fe₂O₃或Fe₃O₄)催化劑成本低，來源廣泛、價格低廉等優(yōu)點且在200～500℃下具備較好的NH_3-SCR脫硝性能，作為脫硝催化劑具有優(yōu)越的性價比，目前已成為一大研究熱點。

采用燒結(jié)礦作為催化劑，并利用熱燒結(jié)礦的顯熱加熱脫硫后的燒結(jié)煙氣，在燒結(jié)環(huán)式冷卻機(jī)上實現(xiàn)脫硝是一種可行的技術(shù)。目前試驗研究主要在固定床脫硝裝置上進(jìn)行，主要存在以下問題：1)固定床脫硝裝置難以實現(xiàn)模擬燒結(jié)環(huán)式冷卻機(jī)的運行工況；2)由于燒結(jié)煙氣中含有一定的SO₂等成分，易導(dǎo)致催化劑失活。因此有必要開發(fā)一種移動床熱燒結(jié)礦脫硝裝置，用以模擬燒結(jié)環(huán)式冷卻機(jī)的運行工況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，提供一種移動床熱燒結(jié)礦脫硝裝置，該技術(shù)有望解決目前燒結(jié)煙氣脫硝過程中存在的催化劑昂貴、運行成本高、催化劑活性下降等問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種移動床熱燒結(jié)礦脫硝裝置，由料斗、加熱爐、脫硝反應(yīng)器、固定法蘭、卸料裝置和底座組成；所述加熱爐為設(shè)置在底座上的中空箱體，箱體內(nèi)側(cè)由外向內(nèi)依次設(shè)有保溫層和加熱層，用于加熱脫硝催化劑和反應(yīng)氣體，箱體上下左右箱面均設(shè)有通孔；所述脫硝反應(yīng)器下部穿過所述加熱爐下箱面的通孔，脫硝反應(yīng)器通過法蘭固定在所述加熱爐下箱面上；所述脫硝反應(yīng)器的底端通過法蘭連接卸料裝置，用于連續(xù)排出脫硝催化劑；所述脫硝反應(yīng)器的頂端穿過所述加熱爐上箱面的通孔，并連接料斗，用于裝填脫硝催化劑。

由上，熱燒結(jié)礦從脫硝反應(yīng)器頂部的料斗連續(xù)裝入，從卸料裝置底部連續(xù)排出，形成移動床，解決了燒結(jié)煙氣中含有一定濃度的SO₂在脫硝過程中導(dǎo)致催化劑失活，脫硝效率隨反應(yīng)時間下降的問題；

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述脫硝反應(yīng)器還包括進(jìn)氣氣流分布裝置、出氣氣流分布裝置、進(jìn)氣管、出氣管和反應(yīng)管，所述反應(yīng)管由與漸縮管段上端連接的預(yù)存反應(yīng)管段、和與漸縮管段下端連接的排料管段組成；所述進(jìn)氣氣流分布裝置和出氣氣流分布裝置設(shè)置在所述脫硝反應(yīng)器的中下部；所述進(jìn)氣管穿過所述加熱爐的左或右箱面的通孔與進(jìn)氣氣流分布裝置連接；所述出氣管穿過所述加熱爐的右或左面板的通孔與出氣氣流分布裝置連接。

由上，燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃通過進(jìn)氣管進(jìn)入脫硝反應(yīng)器，燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃在脫硝反應(yīng)器內(nèi)與定向移動的燒結(jié)礦之間以錯流的方式進(jìn)行氣固接觸，煙氣中NO_X的與NH₃反應(yīng)，生成的N₂和水蒸氣隨著脫硝煙氣從出氣管排出。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣氣流分布裝置和出氣氣流分布裝置均由設(shè)置在所述脫硝反應(yīng)器中下部的篩板及連接篩板的管道組成，管道另一端連接法蘭。

由上，進(jìn)氣氣流分布裝置的篩板可使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃均勻的進(jìn)入脫硝反應(yīng)器與催化劑進(jìn)行氣固接觸，出氣氣流分布裝置的篩板可過濾反應(yīng)后混合氣體中的催化劑粉塵。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣管、出氣管分別通過法蘭連接所述進(jìn)氣氣流分布裝置、出氣氣流分布裝置。

由上，由于燒結(jié)煙氣中含有一定濃度的SO₂和H₂0，SO₂在催化劑的作用下易轉(zhuǎn)化為SO₃，脫硝反應(yīng)后的混合氣體中的氨與SO₃及水蒸汽生成硫酸氫氨，硫酸氫氨易與反應(yīng)后混合氣體中的催化劑粉塵粘連，造成出氣管腐蝕和篩板堵塞，進(jìn)氣管和出氣管可拆卸的連接進(jìn)氣氣流分布裝置、出氣氣流分布裝置，方便進(jìn)氣管和出氣管更換及清理篩板。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述進(jìn)氣氣流分布裝置還包括環(huán)形風(fēng)道、活接頭，所述環(huán)形風(fēng)道為兩端設(shè)有通孔的柱狀體；所述脫硝反應(yīng)器穿過所述環(huán)形風(fēng)道的通孔，環(huán)形風(fēng)道外壁連接活接頭。

由上，使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃均勻的進(jìn)入脫硝反應(yīng)器與催化劑進(jìn)行氣固接觸。

進(jìn)一步地，所述脫硝反應(yīng)器位于進(jìn)氣氣流分布裝置處的管段設(shè)有環(huán)形通孔，通孔內(nèi)壁連接環(huán)形遮擋板。

由上，防止催化劑進(jìn)入進(jìn)氣氣流分布裝置。

進(jìn)一步地，所述出氣氣流分布裝置還包括環(huán)形煙道、支撐格柵、錐斗外殼和活接頭，所述環(huán)形煙道為底部設(shè)有通孔的杯狀體，所述脫硝反應(yīng)器穿過通孔，環(huán)形煙道外側(cè)上部連接活接頭，環(huán)形煙道上端與錐斗外殼的上端連接；所述支撐格柵一側(cè)連接在所述脫硝反應(yīng)器外壁上，所述支撐格柵另一側(cè)與所述環(huán)形煙道內(nèi)壁連接；錐斗外殼底部與所述脫硝反應(yīng)器外壁連接；脫硝反應(yīng)器位于出氣氣流分布裝置處的管段設(shè)有環(huán)形通孔。

由上，出氣氣流分布裝置不易被反應(yīng)后混合氣體中的催化劑粉塵堵塞，進(jìn)氣氣流分布裝置和出氣氣流分布裝置錯層分布，使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃在脫硝反應(yīng)器中與催化劑的接觸面積增大，接觸時間變長。且使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃進(jìn)入脫硝反應(yīng)器與催化劑進(jìn)行氣固接觸過程中冷卻催化劑，使卸料裝置排出冷卻后催化劑，減少高溫催化劑對卸料裝置的損壞。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣管、出氣管分別通過活接頭連接所述進(jìn)氣氣流分布裝置、出氣氣流分布裝置。

由上，方便進(jìn)氣管和出氣管更換。

作為優(yōu)化，所述進(jìn)氣管、料斗、脫硝反應(yīng)器和出氣管均由316S不銹鋼板制作而成。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下積極效果：

1)燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃通過進(jìn)氣管進(jìn)入脫硝反應(yīng)器，熱燒結(jié)礦從脫硝反應(yīng)器頂部的料斗連續(xù)輸入，從卸料裝置底部連續(xù)輸出，形成移動床，解決了催化劑活性下降問題；燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃在脫硝反應(yīng)器內(nèi)與定向移動的燒結(jié)礦之間以錯流的方式進(jìn)行氣固接觸，煙氣中NO_X的與NH₃反應(yīng)，生成的N₂和水蒸氣隨著脫硝煙氣由出氣管排出。

2)本發(fā)明采用來源廣泛、價格低廉的燒結(jié)礦作為NH₃-SCR脫硝催化劑，脫硝后的燒結(jié)礦可作為高爐煉鐵的原料，實現(xiàn)催化劑零成本；充分利用燒結(jié)礦顯熱加熱燒結(jié)煙氣，節(jié)省了SCR脫硝過程中加熱煙氣所需的外用熱源和大型設(shè)備，降低了設(shè)備投資和系統(tǒng)運行成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的移動床熱燒結(jié)礦脫硝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖一。

圖2為本發(fā)明的移動床熱燒結(jié)礦脫硝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖二。

圖3為本發(fā)明的移動床熱燒結(jié)礦脫硝裝置的出氣氣流分布裝置的A-A方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)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(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，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

實施例1，如圖1所示，本發(fā)明優(yōu)選實施例的一種移動床熱燒結(jié)礦脫硝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。包括進(jìn)氣管100、料斗200、加熱爐300、脫硝反應(yīng)器500、熱電偶溫度計600、出氣管700、進(jìn)氣氣流分布裝置810、出氣氣流分布裝置820、固定法蘭900、卸料裝置1000和底座1100組成；

優(yōu)選地，所述脫硝反應(yīng)器500為邊長為50mm、高為550mm的方形管501，頂邊長為50mm、底邊長為25mm、高為50mm的方形漸縮管502和邊長為25mm、高為200mm的方形管503上下拼接而成。脫硝反應(yīng)器500的頂部連接正四棱臺狀的料斗200，底部安裝通過法蘭連接卸料裝置1000，脫硝反應(yīng)器500中下部，距離脫硝反應(yīng)器500頂端500mm處左右分別連接進(jìn)氣氣流分布裝置810和出氣氣流分布裝置820，所述進(jìn)氣氣流分布裝置810和出氣氣流分布裝置820均由設(shè)置在所述脫硝反應(yīng)器中下部的篩板803及連接篩板803的漸縮管804組成，漸縮管804另一端連接法蘭805，篩板803上設(shè)有圓形通孔；進(jìn)氣管100和出氣管700分別通過法蘭805連接漸縮管804的法蘭。這樣進(jìn)氣氣流分布裝置810的篩板803可使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃均勻的進(jìn)入脫硝反應(yīng)器500與催化劑進(jìn)行氣固接觸，出氣氣流分布裝置820的篩板803可過濾反應(yīng)后混合氣體中的催化劑粉塵。采用法蘭連接，方便進(jìn)氣管100和出氣管700更換及清理篩板803。所述脫硝反應(yīng)器500連接卸料裝置1000，使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃在脫硝反應(yīng)器500內(nèi)與定向移動的燒結(jié)礦之間以錯流的方式進(jìn)行氣固接觸，不斷更新燒結(jié)礦催化劑，解決了燒結(jié)煙氣中含有一定濃度的SO₂在脫硝過程中導(dǎo)致催化劑失活，脫硝效率隨反應(yīng)時間下降的問題。

優(yōu)選地加熱爐300為設(shè)置在底座上的中空箱體，箱體內(nèi)側(cè)由外向內(nèi)依次設(shè)有保溫層301和加熱層302，用于加熱脫硝催化劑和反應(yīng)氣體，箱體上下左右箱面均設(shè)有通孔,脫硝反應(yīng)器500下部穿過所述加熱爐300的下箱面的通孔，脫硝反應(yīng)器500與通孔接觸處的外管壁焊接固定法蘭900，用于固定脫硝反應(yīng)器500。脫硝反應(yīng)器500的進(jìn)氣管100和出氣管700，分別穿過加熱爐300左右箱面的通孔。

優(yōu)選地，所述進(jìn)氣管100、料斗200、脫硝反應(yīng)器500和出氣管700均由厚度為1mm的316S不銹鋼板制作而成。熱電偶溫度計600安裝在脫硝反應(yīng)器500上。

實施例2，如圖2所示，本發(fā)明優(yōu)選實施例的一種移動床熱燒結(jié)礦脫硝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

包括料斗100、加熱爐300、脫硝反應(yīng)器500、固定法蘭900、卸料裝置1000和底座1100組成；

進(jìn)一步地，加熱爐300為設(shè)置在底座1100上的中空箱體，箱體內(nèi)側(cè)由外向內(nèi)依次設(shè)有保溫層301和加熱層302，用于加熱脫硝催化劑和反應(yīng)氣體，箱體上下左右箱面均設(shè)有通孔；

進(jìn)一步地，脫硝反應(yīng)器500還包括進(jìn)氣氣流分布裝置810、出氣氣流分布裝置820、進(jìn)氣管100、出氣管700和反應(yīng)管，反應(yīng)管由與漸縮管段502上端連接的預(yù)存反應(yīng)管段501、和與漸縮管段502下端連接的排料管段503組成；進(jìn)氣氣流分布裝置810設(shè)置在脫硝反應(yīng)器500漸縮管段502，進(jìn)氣氣流分布裝置810還包括環(huán)形風(fēng)道811、活接頭812，環(huán)形風(fēng)道為兩端設(shè)有通孔的柱狀體；脫硝反應(yīng)器500穿過所述環(huán)形風(fēng)道811的通孔并與脫硝反應(yīng)器500連接，環(huán)形風(fēng)道811外壁連接活接頭812。脫硝反應(yīng)器500上位于進(jìn)氣氣流分布裝置810處的管段設(shè)有環(huán)形通孔，通孔內(nèi)壁連接環(huán)形遮擋板813。這樣使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃均勻的進(jìn)入脫硝反應(yīng)器500與催化劑進(jìn)行氣固接觸，并防止催化劑進(jìn)入進(jìn)氣氣流分布裝置810。

如圖3所示，本發(fā)明優(yōu)選實施例的一種移動床熱燒結(jié)礦脫硝裝置的出氣氣流分布裝置的府視結(jié)構(gòu)示意圖。

出氣氣流分布裝置820設(shè)置在脫硝反應(yīng)器500預(yù)存反應(yīng)管段501中下部，出氣氣流分布裝置820還包括環(huán)形煙道821、支撐格柵822、錐斗外殼823和活接頭824，環(huán)形煙道821為底部設(shè)有通孔的杯狀柱體，所述脫硝反應(yīng)器500穿過通孔，環(huán)形煙道821外側(cè)上部連接活接頭824，環(huán)形煙道821上端與錐斗外殼823的上端連接；支撐格柵822一側(cè)連接在所述脫硝反應(yīng)器500外壁上，支撐格柵822另一側(cè)與所述環(huán)形煙道821內(nèi)壁連接；錐斗外殼823底部連接在所述脫硝反應(yīng)器500外壁上；位于脫硝反應(yīng)器500與錐斗外殼823底部的連接處及與支撐格柵822的連接處之間的所述脫硝反應(yīng)器500外壁上設(shè)有環(huán)形通孔。這樣使出氣氣流分布裝置820不易被反應(yīng)后混合氣體中的催化劑粉塵堵塞，進(jìn)氣氣流分布裝置810和出氣氣流分布裝置820錯層分布，使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃在脫硝反應(yīng)器500中與催化劑的接觸面積增大，接觸時間變長。且使燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃進(jìn)入脫硝反應(yīng)器500與催化劑進(jìn)行氣固接觸過程中冷卻催化劑，使卸料裝置1000排出冷卻后催化劑，減少高溫催化劑對卸料裝置1000的損壞。進(jìn)氣管100穿過加熱爐300的左箱面的通孔通過活接頭812與進(jìn)氣氣流分布裝置810連接；出氣管700穿過加熱爐300的右箱面的通孔通過活接頭824與出氣氣流分布裝置820連接，方便進(jìn)氣管100和出氣管700更換。

進(jìn)一步地，脫硝反應(yīng)器500下部穿過加熱爐300的下箱面的通孔，脫硝反應(yīng)器500與通孔接觸處的外管壁焊接固定法蘭900，用于固定脫硝反應(yīng)器500，脫硝反應(yīng)器500的底端通過法蘭連接卸料裝置1000，用于連續(xù)排出脫硝催化劑；脫硝反應(yīng)器500的頂端穿過所述加熱爐300的上箱面的通孔，并連接正四棱臺狀的料斗200，用于裝填脫硝催化劑。

優(yōu)選地，進(jìn)氣管100、料斗200、脫硝反應(yīng)器500和出氣管700均由316S不銹鋼板制作而成。熱電偶溫度計600安裝在脫硝反應(yīng)器500上。

實施例3，基于鐵基氧化物的燒結(jié)礦催化劑在本發(fā)明優(yōu)選實施例的一種移動床熱燒結(jié)礦脫硝裝置及小型SCR脫硝反應(yīng)裝置中進(jìn)行SCR脫硝反應(yīng)的穩(wěn)定性評價：

取粒徑為0.2～1.0mm燒結(jié)礦催化劑分別送入小型SCR脫硝反應(yīng)裝置中及實施例1中的移動床熱燒結(jié)礦脫硝裝置中，在空速比為3000h^-1，NH3/NO摩爾比為0.5，O₂濃度為15％，NO濃度為400mg/Nm³，SO₂濃度為50/ppm，濕度為6.9％，CO₂濃度為5％的混合氣體中，加熱至300～450℃保溫31分鐘進(jìn)行選擇性催化還原反應(yīng)，考察在該條件下，催化劑的穩(wěn)定性如何。評價結(jié)果如表1。熱燒結(jié)礦從脫硝反應(yīng)器500頂部的料斗200連續(xù)裝入，從卸料裝置1000底部連續(xù)排出，形成移動床，解決了燒結(jié)煙氣中含有一定濃度的SO₂在脫硝過程中導(dǎo)致催化劑失活，脫硝效率隨反應(yīng)時間下降的問題。

表1

由于采用上述技術(shù)方案，本具體實施方式具有如下積極效果：

1)燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃通過進(jìn)氣管100進(jìn)入脫硝反應(yīng)器500，熱燒結(jié)礦從脫硝反應(yīng)器500頂部的料斗200連續(xù)輸入，從卸料裝置1000底部連續(xù)輸出，形成移動床，解決了催化劑活性下降問題；燒結(jié)煙氣和脫硝還原劑NH₃在脫硝反應(yīng)器500內(nèi)與定向移動的燒結(jié)礦之間以錯流的方式進(jìn)行氣固接觸，煙氣中NO_X的與NH₃反應(yīng)，生成的N₂和水蒸氣隨著脫硝煙氣由出氣管700排出。

2)本發(fā)明采用來源廣泛、價格低廉的燒結(jié)礦作為NH₃-SCR脫硝催化劑，脫硝后的燒結(jié)礦可作為高爐煉鐵的原料，實現(xiàn)催化劑零成本；充分利用燒結(jié)礦顯熱加熱燒結(jié)煙氣，節(jié)省了SCR脫硝過程中加熱煙氣所需的外用熱源和大型設(shè)備，降低了設(shè)備投資和系統(tǒng)運行成本。

以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。