适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置
技术领域
1.本实用新型涉及环保技术领域，尤其涉及一种适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置。
背景技术：2.随着水泥工业大气污染物排放标准愈加严格，水泥窑及窑尾烟气氮氧化物排放限制与火电行业超低排放限制趋近。水泥窑尾烟气氮氧化物治理采用scr工艺技术可稳定满足最严格排放要求。scr是在水泥窑预热器出口处安装催化反应器，在反应器前喷入还原剂(如氨水或尿素)，在适当的温度(300-400℃)和催化剂作用下，将烟气中的氮氧化物还原成氮气和水。这种方式不需要再热消耗大量能源，但面临烟气中高达60-120g/m3的粉尘、c1预热器所处位置均在高空，且常规火电scr脱硝反应器对催化剂首层上方流场要求较高，对喷氨均匀性要求也严格。为降低实际应用中的技术要求，通过改进反应器形式、进气方式、喷氨方式、烟气与氨气混合方式，以及催化剂形式，适应水泥窑尾高尘烟气的实际工况要求。
3.从目前scr脱硝技术的发展情况来看，均沿用了火电领域scr脱硝方形反应器形式，配合在挂壁烟道安装aig完成喷氨、挂壁烟道内安装静态混合器完成烟气/氨气混合，采用蜂窝式或平板式催化剂完成脱硝反应，在反应器侧壁安装声波吹灰器或蒸汽耙式吹灰器完成清灰。
4.在scr脱硝技术革新方面，多集中于喷氨形式、吹灰器、脱硝催化剂配方等形式等方面。较少的采用将烟气进行旋转方式，改进脱硝催化剂进行革新的装置或方法。中国专利《一种旋流板式scr脱硝塔及其脱硝方法》(201510765741.3)和中国专利《一种旋流雾化scr脱硝方法及其装置》(cn201510768406.9)公开了采用波纹板式催化剂处理旋转上升气流的脱硝方式，并在脱硝塔壁安装自下而上分布多层沿切圆方向喷射的多个旋流雾化喷嘴，以加强烟气与氨气的混合。该装置和方法是巨大的革新，但由于该装置仍需要配置导流均流板，对烟气量的变化使用仍受限。且上升气流形式难以适应高粉尘情况。
5.采综上所述，探索和开发能切实解决水泥窑尾高温高尘烟气条件下scr脱硝用装置，克服高尘影响、满足下降流烟气走向、适用变化烟气流量及烟气与氨气混合，适用于水泥窑尾烟气的高尘scr脱硝迫在眉睫。
技术实现要素：6.有鉴于此，本实用新型提供一种适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置，至少部分解决现有技术中存在的问题。
7.为了实现上述目的，本实用新型的技术方案提供了一种适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置，包括：
8.烟气供应系统，所述烟气供应系统具有烟气入口管道和烟气出口管道；
9.旋风脱硝塔，所述旋风脱硝塔上侧的进气口与所述烟气入口管道连通，所述旋风脱硝塔下侧的出气口与所述烟气出口管道连通；
10.涡旋板式催化剂模块，设置在所述旋风脱硝塔内且位于所述旋风脱硝塔的进气口和出气口之间，所述涡旋板式催化剂模块形成有旋涡形催化剂通道，所述旋涡形催化剂通道涡旋流向与所述旋风脱硝塔内的气流旋转方向一致；
11.喷氨装置，用于向未流入所述旋涡形催化剂通道的烟气中喷氨。
12.在上述技术方案中，优选地，还包括：
13.声波吹灰器，固设于所述旋风脱硝塔的内且位于所述旋风脱硝塔的进气口的上侧。
14.在上述任一技术方案中，优选地，所述涡旋板式催化剂模块包括：
15.呈筒体的涡旋板式催化剂模块外壳，与所述旋风脱硝塔内的支撑模块配合，以固定在所述旋风脱硝塔内；
16.涡旋板式催化剂，固设在所述涡旋板式催化剂模块外壳内，所述涡旋板式催化剂形成有所述旋涡形催化剂通道。
17.上述任一技术方案中，优选地，所述烟气供应系统还包括：
18.预热器和主下降烟道，所述预热器的出口与所述主下降烟道的进气口以及所述烟气入口管道的进气口连通，所述主下降烟道的出气口和所述烟气出口管道的出气口连通。
19.在上述任一技术方案中，优选地，所述烟气入口管道设置烟气入口挡板门、所述主下降烟道设置有主下降烟道挡板门且所述烟气出口管道设置有烟气出口挡板门。
20.在上述任一技术方案中，优选地，所述涡旋板式催化剂模块与所述旋风脱硝塔的进气口在竖直方向上的间距为1-2m。
21.在上述任一技术方案中，优选地，所述喷氨装置设置在所述旋风脱硝塔内，或所述喷氨装置设置在所述烟气入口管道内。
22.在上述任一技术方案中，优选地，涡旋板式催化剂模块外径与旋风脱硝塔内径的间距10-30mm。
23.在上述任一技术方案中，优选地，所述旋风脱硝塔入口的烟气流速为12-18m/s，所述旋风脱硝塔入口的截面尺寸高/宽比为1.5:1-2.5:1，所述旋风脱硝塔的下锥段收口角度15-35
°
。
24.本实用新型的技术方案具有如下技术效果：
25.(1)烟气侧向进入旋风脱硝塔，使得烟气旋转，放弃任何的导流均匀措施，不依赖导流均流的完成烟气与氨气的充分混合，烟气与催化剂的充分接触。
26.(2)在烟气进入旋风脱硝塔之前喷氨，充分利用烟气热量经脱硝氨水蒸发，在利用烟气旋转特性，充分混合。
27.(3)采用独特的涡旋板式催化剂，配合旋风脱硝塔的旋转流场，可自清洁催化剂表面，不积灰无堵塞。
28.(4)通过烟气出口处的粉尘收集装置设置，可实现一定程度的除尘作用。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其
它的附图。
30.图1是根据本实用新型的一个实施例的适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置的结构示意图；
31.图2是根据本实用新型的一个实施例的适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置旋风脱硝塔的结构示意图；
32.图3是根据本实用新型的一个实施例的适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置旋风脱硝塔的结构示意图；
33.图4是根据本实用新型的一个实施例的适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置涡旋板式催化剂模块的结构示意图；
34.图5是根据本实用新型的一个实施例的适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置涡旋板式催化剂模块的安装示意图。
35.其中，图1至图5中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
36.1旋风脱硝塔，1.1旋风脱硝塔入口，1.2旋风脱硝塔出口，1.3支撑模块，2涡旋板式催化剂模块，2.1涡旋板式催化剂模块外壳，2.2涡旋板式催化剂，3声波吹灰器，4预热器，5.1烟气入口管道，5.2主下降烟道，5.3烟气出口管道，6.1烟气入口挡板门，6.2主下降烟道挡板门，6.3烟气出口挡板门，7喷氨装置
具体实施方式
37.下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。
38.需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
39.需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
40.下面参照图1至图4描述根据本实用新型的一些实施例。
41.参照图1至图5，本实用新型的实施例提供了一种适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置，包括：烟气供应系统，烟气供应系统具有烟气入口管道5.1和烟气出口管道5.3；旋风脱硝塔1，旋风脱硝塔1上侧的进气口与烟气入口管道5.1连通，旋风脱硝塔1下侧的出气口与烟气出口管道5.3连通；涡旋板式催化剂模块2，设置在旋风脱硝塔1内且位于旋风脱硝塔1的进气口和出气口之间，涡旋板式催化剂模块2形成有旋涡形催化剂通道，旋涡形催化剂通道涡旋流向与旋风脱硝塔1内的气流旋转方向一致；喷氨装置7，用于向未流入旋涡形催化剂通道的烟气中喷氨。
42.本方案中，烟气侧向进入旋风脱硝塔1，使得烟气旋转，不依赖导流均流的完成烟气与氨气的充分混合，烟气与催化剂的充分接触，以便于提高反应效率，便于脱硝。同时，在
烟气进入旋风脱硝塔1之前喷氨，充分利用烟气热量经脱硝氨水蒸发，在利用烟气旋转特性，充分混合。
43.在上述实施例中，优选地，还包括：声波吹灰器3，固设于旋风脱硝塔1的内且位于旋风脱硝塔1的进气口的上侧。
44.本方案中，声波吹灰器3通过声波能转化为动能，清除粘附在催化剂表面的积灰。
45.在上述任一实施例中，优选地，涡旋板式催化剂模块2包括：呈筒体的涡旋板式催化剂模块外壳2.1，与旋风脱硝塔1内的支撑模块1.3配合，以固定在旋风脱硝塔1内；涡旋板式催化剂2.2，固设在涡旋板式催化剂模块外壳2.1内，涡旋板式催化剂2.2形成有旋涡形催化剂通道。
46.在上述任一实施例中，优选地，烟气供应系统还包括：预热器4和主下降烟道5.2，预热器4的出口与主下降烟道5.2的进气口以及烟气入口管道5.1的进气口连通，主下降烟道5.2的出气口和烟气出口管道5.3的出气口连通。
47.在上述任一实施例中，优选地，烟气入口管道5.1设置烟气入口挡板门6.1、主下降烟道5.2设置有主下降烟道挡板门6.2且烟气出口管道5.3设置有烟气出口挡板门6.3。
48.在上述任一实施例中，优选地，涡旋板式催化剂模块2与旋风脱硝塔1的进气口在竖直方向上的间距为1-2m。
49.在上述任一实施例中，优选地，喷氨装置7设置在旋风脱硝塔1内，或喷氨装置7设置在烟气入口管道5.1内。
50.在上述任一实施例中，优选地，涡旋板式催化剂模块2外径与旋风脱硝塔1内径的间距10-30mm。
51.在上述任一实施例中，优选地，旋风脱硝塔入口1.1的烟气流速12-18m/s，旋风脱硝塔入口1.1的截面尺寸高/宽比1.5:1-2.5:1，旋风脱硝塔1的下锥段收口角度15-35
°
。
52.在一种优选的实施方式中，由多个预热器4顶部流出的烟气汇合进入主下降烟道5.2后，烟气采用下降流方式，由上至下流动，经过余热锅炉，利用热量后进入生料磨等后续工段。预热器4出口的烟气温度在300-350℃之间，适合scr脱硝反应。在预热器4烟气出口至余热锅炉的主下降烟道5.2间，安装scr脱硝反应器，并设置相应的烟气连接烟道及烟气挡板门，实现烟气可进入scr脱硝反应器或者不进入。
53.主要设备安装于旋风脱硝塔1。旋风脱硝塔1采用侧向烟气流入方式，水平进入脱硝塔，在塔结构的作用下使待脱硝烟气在脱硝塔内旋转向下，不断流经涡旋板式脱硝催化剂，烟气中的氨气和氮氧化物在催化剂的作用下完成脱硝反应后，由下降出口烟道流出，返回主下降烟道5.2进入后续设备。
54.在旋风脱硝塔1入口安装喷氨用喷枪，可采用双流体雾化器形式，将脱硝用氨水雾化后，使得氨水在高温作用下不断蒸发，并在与烟气的强烈旋转扰流状态下充分混合，完成氨气在烟气中的均匀分布，有利于接下来的脱硝反应。另外旋风脱硝塔1内的流场整体保持充分的强烈旋转，不存在脱硝不均匀情况的发生。
55.如图1所示：当烟气不需要脱硝时，烟气入口挡板门6.1关闭，烟气出口挡板门6.3关闭，主下降烟道挡板门6.2开启，烟气由预热器4流出经由主下降烟道5.2进入下游设备。当烟气进行脱硝时，烟气入口挡板门6.1开启，烟气出口挡板门6.3开启，主下降烟道挡板门6.2关闭，烟气由预热器4流出经由烟气入口管道5.1进入旋风脱硝塔1，经脱硝处理后的烟
气经由烟气出口管道5.3返回主下降烟道6.2下游的主下降烟道5.2，再进入下游设备。在烟气进行脱硝反应时，安装在旋风脱硝塔1入口及烟气入口管道5.1上的氨水喷射器7，将脱硝用氨水雾化后在高温烟气中蒸发成氨气，参与脱硝反应。
56.如图2所示：旋风脱硝塔1塔顶安装声波吹灰器3，以满足均匀布置、有利于清灰为原则，可采用圆形或梅花型布置1个或多个声波吹灰器。
57.如图3所示：待脱硝烟气由旋风脱硝塔入口1.1进入旋风脱硝塔1内，在塔体结构的作用下，烟气产生轴向向内旋转并伴随下降运动，流经催化剂后由旋风脱硝塔出口1.2流出。涡旋板式催化剂模块安装于脱硝塔内、居中布置在安装模块1.3之上。
58.如图4所示：将板式催化剂2.2按照脱硝塔内气流旋转的轨迹，制作成涡旋状，安装于催化剂外壳2.1内。
59.如图5所示：涡旋板式催化剂2外径φ2d2与1脱硝塔内径φ2d1之间的间距2w1保持在10-30mm之间，便于模块安装和更换。
60.在一种具体实施方式中，采用本实用新型应用于某水泥窑尾高温烟气scr脱硝侧线中试，处理烟气量2500m3/hr，烟气温度300-350℃，烟气粉尘含量95g g/m3，原始nox浓度144mg/m3(以no2计)。旋风脱硝塔入口尺寸226
×
80mm，脱硝塔内径434，圆筒直段高度1500mm，安装1层涡旋板式催化剂，催化剂体积1.1m3。催化剂模块外径414mm，与脱硝塔内壁间距20mm。脱硝塔顶部安装1台75hz声波吹灰器，间隔10min运行15sec。整套系统顺利通过168hr性能考虑，在nh3/nox摩尔比脱硝1.21时，出口nox浓度44mg/m3，出口nh3浓度5.5mg/m3。运行30d后检查催化剂表层无机会和堵塞。
61.在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
62.本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。
63.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
64.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
技术特征：1.一种适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置，其特征在于，包括：烟气供应系统，所述烟气供应系统具有烟气入口管道和烟气出口管道；旋风脱硝塔，所述旋风脱硝塔上侧的进气口与所述烟气入口管道连通，所述旋风脱硝塔下侧的出气口与所述烟气出口管道连通；涡旋板式催化剂模块，设置在所述旋风脱硝塔内且位于所述旋风脱硝塔的进气口和出气口之间，所述涡旋板式催化剂模块形成有旋涡形催化剂通道，所述旋涡形催化剂通道涡旋流向与所述旋风脱硝塔内的气流旋转方向一致；喷氨装置，用于向未流入所述旋涡形催化剂通道的烟气中喷氨。2.根据权利要求1所述的适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置，其特征在于，还包括：声波吹灰器，固设于所述旋风脱硝塔的内且位于所述旋风脱硝塔的进气口的上侧。3.根据权利要求1所述的适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置，其特征在于，所述涡旋板式催化剂模块包括：呈筒体的涡旋板式催化剂模块外壳，与所述旋风脱硝塔内的支撑模块配合，以固定在所述旋风脱硝塔内；涡旋板式催化剂，固设在所述涡旋板式催化剂模块外壳内，所述涡旋板式催化剂形成有所述旋涡形催化剂通道。4.根据权利要求1至3中任一项所述的适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置，其特征在于，所述烟气供应系统还包括：预热器和主下降烟道，所述预热器的出口与所述主下降烟道的进气口以及所述烟气入口管道的进气口连通，所述主下降烟道的出气口和所述烟气出口管道的出气口连通。5.根据权利要求4所述的适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置，其特征在于，所述烟气入口管道设置烟气入口挡板门、所述主下降烟道设置有主下降烟道挡板门且所述烟气出口管道设置有烟气出口挡板门。6.根据权利要求1至3中任一项所述的适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置，其特征在于，所述涡旋板式催化剂模块与所述旋风脱硝塔的进气口在竖直方向上的间距为1-2m。7.根据权利要求1至3中任一项所述的适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置，其特征在于，所述喷氨装置设置在所述旋风脱硝塔内，或所述喷氨装置设置在所述烟气入口管道内。8.根据权利要求1至3中任一项所述的适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置，其特征在于，涡旋板式催化剂模块外径与旋风脱硝塔内径的间距10-30mm。9.根据权利要求1至3中任一项所述的适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风scr脱硝装置，其特征在于，所述旋风脱硝塔入口的烟气流速为12-18m/s，所述旋风脱硝塔入口的截面尺寸高/宽比为1.5:1-2.5:1，所述旋风脱硝塔的下锥段收口角度为15-35
°
。
技术总结本实用新型涉及环保技术领域，具体涉及一种适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风SCR脱硝装置。本实用新型的适用于水泥窑尾高尘烟气的旋风SCR脱硝装置，包括：烟气供应系统，其具有烟气入口管道和烟气出口管道；旋风脱硝塔，旋风脱硝塔上侧的进气口与烟气入口管道连通，旋风脱硝塔下侧的出气口与烟气出口管道连通；旋板式催化剂模块，设置在旋风脱硝塔内且位于旋风脱硝塔的进气口和出气口之间，涡旋板式催化剂模块形成有旋涡形催化剂通道，旋涡形催化剂通道涡旋流向与旋风脱硝塔内的气流旋转方向一致；喷氨装置，用于向未流入旋涡形催化剂通道的烟气中喷氨。如此，不依赖导流均流的完成烟气与氨气的充分混合，烟气与催化剂的充分接触，便于脱硝。便于脱硝。便于脱硝。
技术研发人员：周欣 曹春苗 刘丹丹 桑晓兵
受保护的技术使用者：北京清新环境技术股份有限公司
技术研发日：2021.10.12
技术公布日：2022/7/5
