蓄热元件耦合催化剂氧化脱硝的回转式空气预热器及方法技术

本发明专利技术公开一种蓄热元件耦合催化剂氧化脱硝的回转式空气预热器及方法，通过将空气预热器蓄热元件在二氧化钛催化剂浆液中浸渍、干燥、焙烧，实现了催化剂和蓄热元件的耦合，将环保的双氧水氧化剂在回转式空气预热器之前的烟道上蒸发喷入烟道中，在蓄热元件表面上将NO

【技术实现步骤摘要】
蓄热元件耦合催化剂氧化脱硝的回转式空气预热器及方法
本专利技术涉及烟气污染物治理
，尤其涉及一种蓄热元件耦合催化剂氧化脱硝的回转式空气预热器及方法。
技术介绍
目前，我国燃煤电厂脱除NOX主要采用SCR、SNCR和SCR/SNCR技术，以SCR技术居多，该技术的核心是在回转式空气预热器与省煤器之间350～410℃烟温区域内布置一个SCR脱硝反应器，在反应器的全截面上布置V‐Ti‐W系脱硝催化剂，烟气在进入反应器之前被喷入氨或氨水，在催化剂的作用下，氨和NOX发生反应，将NOX还原成N2，从而脱除NOX，是目前NOX脱除效率最高的处理方式。尽管如此，SCR催化脱硝技术也存在如下严重的问题：(1)需要在回转式空气预热器之前和省煤器之后加装巨大的SCR脱硝反应器，尺寸庞大，占据有效空间；(2)烟道需要多次转弯、催化剂阻力大，造成火电厂烟气系统阻力增加，显著增加引风机的功率和电耗；(3)增设脱硝反应器后，空气预热器出口段烟气负压增加较多，使得空气预热器漏风差压升高，降低锅炉热效率；(4)一般情况下脱硝效率越高，在催化剂的作用下SO2向SO3的转换率也越高，导致烟气中的酸露点温度有所提高，当空气预热器蓄热元件的金属温度低于硫酸露点温度时就会发生硫酸蒸汽凝结，并与积灰耦合，进而加剧空气预热器冷端腐蚀和堵塞。(5)为提高脱硝效率，必须使用过量的氨，引起氨逃逸，众所周知，氨是重雾霾形成物质，氨逃逸加重了我国雾霾的严重程度；(6)V‐Ti‐W系脱硝催化剂本身是有毒物质，属于危险废物，一般催化剂运行3‐4年后就会中毒失效，其后，或更换，或清洗，迟早都需要危废后续处理，是巨大的安全隐患。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术的目的在于提出了蓄热元件耦合催化剂氧化脱硝的回转式空气预热器及方法，应用的氧化脱硝反应，反应温度高于烟气中的酸露点，烟气中的固有的少量SO3基本不会凝结在空气预热器表面导致粘性积灰和腐蚀，保证了空气预热器的长期稳定运行。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：蓄热元件耦合催化剂氧化脱硝的回转式空气预热器，包括外壳1，设置在外壳1内部与外壳1相连且可转动的转子2，沿转子2径向方向安装的蓄热元件3，安装在外壳1的径向、轴向及环向的密封装置4，与转子2相连的驱动装置5，设置在外壳1上部的空气出口7和烟气入口8，下部的空气入口6和烟气出口9；所述蓄热元件3包括定位板3‐3，与定位板3‐3连接的波纹板3‐2，均匀覆盖在定位板3‐3和波纹板3‐2表面的氧化脱硝催化剂层3‐1，所述氧化脱硝催化剂层3‐1为二氧化钛氧化脱硝催化剂，其脱硝温度窗口介于160℃～220℃之间，恰好位于回转式空气预热器蓄热元件的冷端的工作温度区间内；所述蓄热元件3上端的波纹板3‐2和定位板3‐3为热端，下端的波纹板3‐2和定位板3‐3为冷端，所述热端的波纹板3‐2和定位板3‐3表面覆盖或不覆盖氧化脱硝催化剂层3‐1，冷端的波纹板3‐2和定位板3‐3表面覆盖氧化脱硝催化剂层3‐1。所述热端的波纹板3‐2和定位板3‐3的版型为DU型或CU型，冷端的波纹板3‐2和定位板3‐3版型采用NF型、耐腐蚀合金材料或涂搪瓷。所述波纹板3‐2和定位板3‐3在覆盖氧化脱硝催化剂层3‐1前，均需进行表面预处理，去除表面油、锈、水及杂质，使其更容易和氧化脱硝催化剂结合。所述空气入口6与空气出口7都为矩形，等大且位于所述外壳1上下部相对应的位置；所述烟气入口8与烟气出口9都为矩形，等大且位于所述外壳1上下部相对应的位置。所述蓄热元件耦合催化剂氧化脱硝的回转式空气预热器的脱硝方法，将所述波纹板3‐2与定位板3‐3浸润到氧化脱硝催化剂浆液中，以使氧化脱硝催化剂浆液附着在所述波纹板3‐2与定位板3‐3表面，并经过加工形成具有一定的强度的氧化脱硝催化剂层3‐1；启动所述驱动装置5的驱动转子2在外壳1内部转动，进而带动安装在转子2上的蓄热元件3转动；烟气与氧化剂混合后，通过所述烟气入口8进入外壳1内部，在经过转动的蓄热元件3时，既与蓄热元件3进行换热，将热量传递到蓄热元件3，又在氧化脱硝催化剂层3‐1的催化下，利用氧化剂将烟气中的NOX催化氧化成高价态氮氧化物，再从烟气出口9流出；冷空气从所述空气入口6进入外壳1内部，在经过转动的蓄热元件3时，从蓄热元件3中得到热量，升高温度，再从空气出口7流出；由烟气中的NOX催化氧化生成的高价态氮氧化物，从所述烟气出口9流出，进而在后续设备中脱除。制作所述氧化脱硝催化剂层3‐1的浆液是将氧化脱硝催化剂在研钵中研磨均匀，与适量去离子水混合并搅拌均匀得到的。将表面处理后的所述波纹板3‐2和定位板3‐3浸渍到氧化脱硝催化剂浆液中，使氧化脱硝催化剂充分依附后，通过干燥、焙烧得到氧化脱硝催化剂层3‐1。所述氧化剂选用过氧化氢，在回转式空气预热器之前的烟道上蒸发进入烟道中。所述烟气中的NOX在空气预热器中被氧化为高价态氮氧化物，高价态氮氧化物溶于水，通过设置碱液喷淋装置完成吸收过程，实现脱硝。本专利技术与现有技术相比，优势在于：(1)本专利技术的应用性强。相较于传统单独建造脱硝装置的设计，本专利技术在现有设备上进行改造，不需额外占用空间，大大减小了改造难度，降低了改造成本，具有广泛的应用前景；(2)本专利技术去除了单独存在的脱硝装置，消除了脱硝装置造成的烟道阻力增大，减小了引风机压力，降低了电耗成本；(3)本专利技术所应用的二氧化钛氧化脱硝反应使用的催化剂在160～220℃温度下可发挥最好作用，恰好位于回转式空气预热器蓄热元件的冷端，十分适合氧化脱硝反应的高效运行，解决了SCR和SNCR技术要求温度在工业过程中没有合适场所能满足的问题；(4)本专利技术将催化剂与空预器蓄热元件耦合，将空预器波纹板作为脱硝反应场所，波纹板具有比面积大的特点，为氧化脱硝提供了充足的反应空间。同时空预器内的烟气流速约为10～14m/s，且氧化脱硝的反应时间极短，则烟气充分进行反应；(5)本专利技术应用的氧化脱硝反应，反应温度高于烟气中的酸露点，烟气中的固有的少量SO3基本不会凝结在空气预热器表面导致粘性积灰和腐蚀，保证了空气预热器的长期稳定运行；(6)本专利技术的氧化催化反应中也无氨气参加，避免了氨逃逸的发生，有利于雾霾的控制；(7)本专利技术所应用的钛系、铁钛系氧化脱硝催化剂不具有毒性，使用安全，且具有制造成本低廉的优点。附图说明图1是蓄热元件耦合催化剂氧化脱硝的回转式空气预热器的结构示意图。图2是本专利技术涂覆氧化脱硝催化剂层的蓄热元件，其中图2(a)为冷端未覆盖覆氧化脱硝催化剂层示意图，图2(b)为蓄热元件热端示意图。图中：1、外壳；2、转子；3、蓄热元件；4、密封装置；5、传动装置；6、空气入口；7、空气出口；8、烟气入口；9、烟气出口；3‐1、氧化脱硝催化剂层；3‐2、波纹板；3‐3、定位板。具体实施方式下面结合附图详细描述本专利技术。如图1所示，本专利技术蓄热元件耦合催化剂氧化脱硝的回转式空气预热器，主要包括外壳1、转子2、蓄热元件3、密封装置4、驱动装置5；所述外壳1上部设有空气出口7、烟气入口8，下部设有空气入口6、烟气出口9。所述转子2置于所述外壳1内部，与所述外壳1相连且可转动；所述蓄热元件3沿转子2径向方向安装在转子2上；所述蓄热元件3包括氧化脱硝催化剂层3‐1、波纹板3‐2和定位板本文档来自技高网...

【技术保护点】
蓄热元件耦合催化剂氧化脱硝的回转式空气预热器，包括外壳(1)，其特征在于：设置在外壳(1)内部与外壳(1)相连且可转动的转子(2)，沿转子(2)径向方向安装的蓄热元件(3)，安装在外壳(1)的径向、轴向及环向的密封装置(4)，与转子(2)相连的驱动装置(5)，设置在外壳(1)上部的空气出口(7)和烟气入口(8)，下部的空气入口(6)和烟气出口(9)；所述蓄热元件(3)包括定位板(3‑3)，与定位板(3‑3)连接的波纹板(3‑2)，均匀覆盖在定位板(3‑3)和波纹板(3‑2)表面的氧化脱硝催化剂层(3‑1)，所述氧化脱硝催化剂层(3‑1)为二氧化钛氧化脱硝催化剂，其脱硝温度窗口介于160℃～220℃之间，恰好位于回转式空气预热器蓄热元件的冷端的工作温度区间内；所述蓄热元件(3)上端的波纹板(3‑2)和定位板(3‑3)为热端，下端的波纹板(3‑2)和定位板(3‑3)为冷端，所述热端的波纹板(3‑2)和定位板(3‑3)表面覆盖或不覆盖氧化脱硝催化剂层(3‑1)，冷端的波纹板(3‑2)和定位板(3‑3)表面覆盖氧化脱硝催化剂层(3‑1)。

【技术特征摘要】
1.蓄热元件耦合催化剂氧化脱硝的回转式空气预热器，包括外壳(1)，其特征在于：设置在外壳(1)内部与外壳(1)相连且可转动的转子(2)，沿转子(2)径向方向安装的蓄热元件(3)，安装在外壳(1)的径向、轴向及环向的密封装置(4)，与转子(2)相连的驱动装置(5)，设置在外壳(1)上部的空气出口(7)和烟气入口(8)，下部的空气入口(6)和烟气出口(9)；所述蓄热元件(3)包括定位板(3-3)，与定位板(3-3)连接的波纹板(3-2)，均匀覆盖在定位板(3-3)和波纹板(3-2)表面的氧化脱硝催化剂层(3-1)，所述氧化脱硝催化剂层(3-1)为二氧化钛氧化脱硝催化剂，其脱硝温度窗口介于160℃～220℃之间，恰好位于回转式空气预热器蓄热元件的冷端的工作温度区间内；所述蓄热元件(3)上端的波纹板(3-2)和定位板(3-3)为热端，下端的波纹板(3-2)和定位板(3-3)为冷端，所述热端的波纹板(3-2)和定位板(3-3)表面覆盖或不覆盖氧化脱硝催化剂层(3-1)，冷端的波纹板(3-2)和定位板(3-3)表面覆盖氧化脱硝催化剂层(3-1)。2.根据权利要求1所述的蓄热元件耦合催化剂氧化脱硝的回转式空气预热器，其特征在于：所述热端的波纹板(3-2)和定位板(3-3)的版型为DU型或CU型，冷端的波纹板(3-2)和定位板(3-3)版型采用NF型、耐腐蚀合金材料或涂搪瓷。3.根据权利要求1所述的蓄热元件耦合催化剂氧化脱硝的回转式空气预热器，其特征在于：所述波纹板(3-2)和定位板(3-3)在覆盖氧化脱硝催化剂层(3-1)前，均需进行表面预处理，去除表面油、锈、水及杂质，使其更容易和氧化脱硝催化剂结合。4.根据权利要求1所述的蓄热元件耦合催化剂氧化脱硝的回转式空气预热器，其特征在于：所述空气入口(6)与空气出口(7)都为矩形，等大且位于所述外壳(1)上下部相对应的位置；所述烟气入口(8)与烟气...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵钦新，徐志文，陈磊，王云刚，梁志远，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61