CN103908892B - 一种回转式hc-scr脱硝反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种回转式HC-SCR脱硝反应器，包括催化剂本体结构和催化剂本体结构外面的壳体，催化剂本体结构为圆柱形，包括中心轴转子、可绕中心轴转子旋转的多层圆形催化剂层，多层圆形催化剂层由径向密封板和轴向密封板分割为吸附区和还原区，吸附区和还原区之间有过渡区，吸附区、还原区、过渡区在每层圆形催化剂层上表现为不同的扇形区域，各层圆形催化剂层的吸附区上下相通，各层圆形催化剂层的还原区上下相通，壳体上设有与吸附区和还原区分别对应的进风口、出风口。吸附区和还原区的分离有利于分别提高吸附和还原过程的效率，进而提高整个反应器的脱硝效率。
Description
技术领域
本发明涉及电厂或其它燃煤锅炉的烟气处理设备，具体涉及一种回转式HC-SCR脱硝反应器，属于燃煤烟气污染物减排技术创新领域。
背景技术
氮氧化物（NOx）是主要大气污染物之一，能形成酸雨或酸雾与碳氢化合物结合形成光化学烟雾，破坏臭氧层等。目前，60%以上的氮氧化物来自于煤燃烧产生的烟气。目前世界上应用最多、最为成熟且最有成效的一种烟气脱硝技术是以氨为还原剂的选择催化还原NOx技术（NH3-SCR)。NH3-SCR技术脱硝效率高，成熟可靠，适应性强，特别适合煤质多变、机组负荷变动频繁以及对空气质量要求较敏感的区域的燃煤机组上使用。但是SCR技术由于采用喷入氨为还原剂，会对管道产生腐蚀；控制不当易使氨逃逸产生二次污染及造成空气预热器的堵塞等问题。
作为NH3-SCR的替代技术，以碳氢化合物为还原剂的SCR脱硝技术（HC-SCR）正成为国内研究的热点。还原剂可以选用甲烷，乙烷，乙烯，乙醇，丙烷，丙烯等一系列碳氢化合物之一或几种。总的脱硝反应方程如式（1）所示。以碳氢化合物作为还原剂可以有效的避免氨逃逸问题，同时还原剂成本低廉，有着更广阔的市场前景。
NO+HC+O2→N2+CO2+H2O （1）
目前，影响HC-SCR技术脱硝效率的一个重要原因是烟气中的氧气对NOx还原反应的负面影响。对多数HC-SCR反应而言，比较公认的反应机理为：首先，烟气中的NO被氧气氧化成NO2，同时被吸附到催化剂表面。被吸附到催化剂表面的NO2被碳氢化合物还原，生成N2、CO2和H2O。与此同时，作为还原剂的碳氢化合物还可以被烟气中的O2氧化成CO2和H2O，这样就大大减少了可以有效用于还原NOx的还原剂份额。所以烟气中的氧气浓度越高，被氧气氧化的碳氢化合物的份额就越多，碳氢化合物就越不能有效利用于还原NOx，整体的脱硝效率就会越低。因此，需要一种新型HC-SCR脱硝反应器，合理避免氧气对NOx还原反应的抑制作用，提高整体脱硝效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种回转式HC-SCR脱硝反应器，以碳氢化合物为还原剂，该反应器可以消除烟气中的氧气对HC-SCR脱硝反应的抑制作用，提高脱硝反应器的整体脱硝效率。
本发明采用的技术方案为：
一种回转式HC-SCR脱硝反应器，包括催化剂本体结构和催化剂本体结构外面的壳体，催化剂本体结构为圆柱形，包括中心轴转子、可绕中心轴转子旋转的多层圆形催化剂层，多层圆形催化剂层由径向密封板和轴向密封板分割为吸附区和还原区，吸附区和还原区之间有过渡区，吸附区、还原区、过渡区在每层圆形催化剂层上表现为不同的扇形区域，各层圆形催化剂层的吸附区上下相通，各层圆形催化剂层的还原区上下相通，壳体上设有与吸附区和还原区分别对应的进风口、出风口。
所述的圆形催化剂层为圆形框架上装载着能上下通气的蜂窝状催化剂层。所述催化剂采用Fe或Cu等非贵金属催化剂，该金属可负载于分子筛、氧化铝等硅铝氧化物载体，成本较低。
所述圆形催化剂层上吸附区的扇形区域为180°-240°，还原区的扇形区域为120°-160°，过渡区的扇形区域为30°。
所述催化剂本体结构的驱动方式可以采用周边驱动或中心轴驱动。
所述的吸附区通烟气。
所述的还原区通入还原剂，还原剂可采用甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、丙烷（C3H8）、丙烯（C3H6）、丁烷（C4H10）、丁烯（C4H8）等一系列碳氢化合物（CnHm）之一或几种的组合，该还原剂可以用氮气加以稀释，碳氢化合物的浓度范围为1-20%。
所述的还原剂与烟气的体积流量比范围为1:20～1:400。烟气的进口温度为200～500℃。还原剂进口温度和进口烟气温度相同或略高，与烟气的温度差范围为0～50℃。
装载催化剂的催化剂本体结构持续旋转，在吸附区和还原区的交替循环。催化剂首先旋转至吸附区，烟气中的NOx在吸附区被吸附在催化剂表面。催化剂继续选择至还原区，还原剂将吸附在催化剂表面的NOx还原并从催化剂表面脱除。脱除NOx的催化剂将随反应器继续旋转回吸附区，进行下一轮吸附-还原过程。轴向密封板和径向密封板可减小各区域之间的漏风。
本发明的反应器中吸附区流通烟气，进行NOx的吸附；还原区流通还原剂，进行NOx的还原反应，此过程中的反应氛围可控，可以达到最佳反应状况。吸附区和还原区的分离有利于分别提高吸附和还原过程的效率，进而提高整个反应器的脱硝效率，预期效果为常规反应器的1.5～2倍，整体脱硝效率可达到85%～100%。
附图说明
图1为本发明脱硝反应器的结构剖视图；
图2为本发明脱硝反应器的结构俯视图；
图3为圆形催化剂层分布。
其中，1.壳体，2.中心轴转子，3.径向密封板，4.圆形催化剂层，5.吸附区，6.过渡区，7.还原区，8.烟气进风口，9.烟气出风口，10.还原剂进风口，11.还原剂出风口。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进一步说明。
一种回转式HC-SCR脱硝反应器，包括催化剂本体结构和催化剂本体结构外面的壳体1，催化剂本体结构为圆柱形，包括中心轴转子2、可绕中心轴转子2旋转的多层圆形催化剂层4，多层圆形催化剂层4由径向密封板3和轴向密封板分割为吸附区5和还原区7，吸附区5和还原区7之间有过渡区6，吸附区5、还原区7、过渡区6在每层圆形催化剂层4上表现为不同的扇形区域，各层圆形催化剂层的吸附区上下相通，各层圆形催化剂层的还原区上下相通，壳体上设有与吸附区和还原区分别对应的进风口、出风口，如图中烟气进风口8，烟气出风口9，还原剂进风口10，还原剂出风口11。
圆形催化剂层为圆形框架上装载着能上下通气的蜂窝状催化剂层。吸附区通烟气，还原区通入还原剂，还原剂可采用甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、丙烷（C3H8）、丙烯（C3H6）、丁烷（C4H10）、丁烯（C4H8）等一系列碳氢化合物（CnHm）之一或几种的组合，该还原剂可以用氮气加以稀释，碳氢化合物的浓度范围为1-20%。
还原剂与烟气的体积流量比范围为1:20～1:400。烟气的进口温度为200～500℃。还原剂进口温度和进口烟气温度相同或略高，与烟气的温度差范围为0～50℃。
装载催化剂的催化剂本体结构持续旋转，在吸附区和还原区的交替循环。
Claims (5)
1.一种回转式HC-SCR脱硝反应器，其特征是，包括催化剂本体结构和催化剂本体结构外面的壳体，催化剂本体结构为圆柱形，包括中心轴转子、可绕中心轴转子旋转的多层圆形催化剂层，多层圆形催化剂层由径向密封板和轴向密封板分割为吸附区和还原区，吸附区和还原区之间有过渡区、吸附区、还原区、过渡区在每层圆形催化剂层上表现为不同的扇形区域，各层圆形催化剂层的吸附区上下相通，各层圆形催化剂层的还原区上下相通，壳体上设有与吸附区和还原区分别对应的进风口、出风口。
2.根据权利要求1所述的一种回转式HC-SCR脱硝反应器，其特征是，所述的圆形催化剂层为圆形框架上装载着能上下通气的蜂窝状催化剂层。
3.根据权利要求1或2所述的一种回转式HC-SCR脱硝反应器，其特征是，所述圆形催化剂层上吸附区的扇形区域为180°-240°，还原区的扇形区域为120°-160°，过渡区的扇形区域为30°。
4.根据权利要求1所述的一种回转式HC-SCR脱硝反应器，其特征是，所述催化剂本体结构的驱动方式采用周边驱动或中心轴驱动。
5.根据权利要求1所述的一种回转式HC-SCR脱硝反应器，其特征是，所述的吸附区通烟气，所述的还原区通入还原剂，还原剂与烟气的体积流量比范围为1:20～400。
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