[发明专利]一种相变控温的高效催化脱硝装置

说明书

本发明涉及一种相变控温的高效催化脱硝装置，包括催化脱硝反应器，上部设置整流单元，整流单元上部设置导流单元，位于整流单元下部的催化脱硝反应器内平行布置若干层蜂窝状催化剂床层，入口烟道的前端设置氨水格栅，导流单元和整流单元的空腔中分别填充第一类固‑液相变储热材料和第二类固‑液相变储热材料，氨水格栅与催化剂床层之间的催化脱硝反应器的烟气管道外围附上固‑固相变蓄热保温层。本发明可有效解决燃煤电厂脱硝反应器内烟温波动大、催化效率低等问题，调温范围大，控温效果佳，能够提高氮氧化物的脱除效率。

技术领域

本发明涉及一种相变控温脱硝装置，具体涉及一种相变控温的高效催化脱硝装置。

背景技术

现阶段选择性催化还原烟气脱硝技术成为火力发电厂脱硝设备的主流技术，电厂锅炉变负荷运行与电网调峰频繁，导致烟气温度出现较大的波动等问题，无法保证脱硝催化剂在最佳活性温度范围内参与催化反应，使得催化效率显著降低甚至失活。同时由于温度降低也导致铵盐的溶解度降低而结块，阻塞蜂窝状催化剂骨架，使烟气流通阻力增加，减少烟气与催化剂的接触面积，进一步降低了催化效率。目前火电厂主要通过拓宽催化剂的反应活性窗口来适应变负荷运行过程中导致的温度波动，或者通过循环水来调节反应器周围温度的做法，但此举主要是回收余热用来提高给水温度。同时也有加装省煤器旁路，以提高SCR脱硝系统入口的烟气温度，用来提高低负荷状态下的催化温度，但存在的问题是部分烟气不经过省煤器必然会导致锅炉效率下降，省煤器旁路烟气与主烟气混合也会引起烟道和脱硝装置内部流场不均匀，压力损失增加。另外流过反应器内的烟气温度较低时，催化剂活性降低，还原剂氨与烟气中的SO₃反应生成硫酸氢氨和硫酸氨会沉积在催化剂上，进一步降低催化剂活性，甚至造成催化剂不可逆转的活性降低。

中国专利CN203829919U提出一种用于燃煤电厂锅炉SCR锅炉脱硝系统的装置，虽然在一定程度上可以调节催化反应的温度，但该方法将固-液相变材料附于蜂窝状催化剂周围，一方面相变材料熔化和凝固需要时间，该布置方式不能充分释放相变潜热，导致烟气温度达不到理想的催化温度，催化效率较低。另一方面相变材料必然会占用烟气流通的空间，使得流过的烟气量减少，增大烟气的流动阻力，极可能改变后续装置的工作环境。再者处于催化剂床层周围的狭小空间填充相变材料，不足以满足大机组低负荷运行时调节脱硝装置内部温度的大热容需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，火电厂尾部烟道的SCR脱硝效率受锅炉负荷的变化而引起温度出现较大波动的问题，提出一种采用高温固-固金属相变材料和高温固-液相变材料温度分级调节的烟气控温催化装置，能够避免催化剂失活以及催化剂表面因沉积铵盐而阻塞，明显提高催化效率，维持脱硝反应器内部烟温处于300℃以上。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种相变控温的高效催化脱硝装置，包括催化脱硝反应器，所述催化脱硝反应器的前端通过入口烟道连接省煤器出口，催化脱硝反应器的后端通过出口烟道连接空气预热器进口，催化脱硝反应器的上部设置整流单元，所述整流单元上部设置导流单元，位于整流单元下部的催化脱硝反应器内平行布置若干层蜂窝状催化剂床层，所述入口烟道的前端设置氨水格栅，与氨水格栅处于同一位置的入口烟道外部设置用于完成氨的输送贮存和气化、氨与空气混合稀释的氨存储与处理单元，所述导流单元和整流单元的空腔中分别填充第一类固-液相变储热材料和第二类固-液相变储热材料，所述氨水格栅与催化剂床层之间的催化脱硝反应器的烟气管道外围附上固-固相变蓄热保温层。

进一步地，所述第一类固-液相变储热材料的相变温度范围为300-305℃，所述第二类相变材料的相变温度范围为305-310℃。

进一步地，所述固-固相变蓄热保温层的相变温度为290-320℃。

进一步地，所述氨存储与处理单元包括液氨储罐和静态混合器。

进一步地，所述导流单元包括若干片导流隔板，所述导流隔板平行间隔安装在固定架上，所述固定架通过螺栓活动连接在催化脱硝反应器内。