[发明专利]一种烟气螺旋扩散脱硝装置和脱硝方法

权利要求书

1.一种烟气螺旋扩散脱硝装置，其特征在于：该烟气螺旋扩散脱硝装置包括管道主体（1），所述管道主体（1）的两端部分别设有烟气入口管道（2）和烟气出口管道（3），从该烟气入口管道（2）至该烟气出口管道（3），该管道主体（1）依次分为导入段（4）、混合段（5）、降温段（6）和反应段（7），所述导入段（4）与烟气入口管道（2）之间设置有燃烧器（8），所述混合段（5）上设置有还原剂喷射装置（9），所述降温段（6）内设置有蒸汽过热器（10），所述反应段（7）内设置有脱硝反应器（11），所述烟气入口管道（2）和烟气出口管道（3）的并排部分设有空气预热器（12）；所述烟气出口管道（3）与烟囱（14）连通，且烟气出口管道（3）与烟囱（14）之间还设置有电除尘器（13）。

2.根据权利要求1所述的一种烟气螺旋扩散脱硝装置，其特征在于：所述烟囱（14）内下部设有一级或数级旋流板（15），所述旋流板（15）下方设有冲洗管（24），所述冲洗管（24）的出水方向与烟囱（14）内的烟气流动方向一致；所述旋流板（15）下方还设有导流槽（25），所述导流槽（25）一端设于旋流板（15）与烟囱（14）内壁的交接处，另一端斜向下偏向烟囱（14）中心。

3.根据权利要求2所述的一种烟气螺旋扩散脱硝装置，其特征在于：所述旋流板（15）包括圆形支架（26），圆形支架（26）中心设有固定圈（27），所述固定圈（27）和圆形支架（26）之间上设有若干叶片（28），所述圆形支架（26）上还设置有连接孔（29），用于将旋流板（15）固定于烟囱（14）中。

4.根据权利要求3所述的一种烟气螺旋扩散脱硝装置，其特征在于：所述烟囱（14）内上部设有换热管（30），所述换热管（30）螺旋设置于所述烟囱（14）内，所述换热管（30）和旋流板（15）之间的烟囱（14）内壁上环形间隔分布有多个倾斜设置的导流片（31），使烟气在烟囱（14）内螺旋流动经过换热管（30），且烟气的螺旋流动方向与换热管（30）的螺旋方向一致。

5.根据权利要求4所述的一种烟气螺旋扩散脱硝装置，其特征在于：所述换热管（30）的下端为热介质入口（32），上端为冷介质出口（33），且所述换热管（30）的两端均穿出烟囱（14），换热管（30）的相邻两螺环之间的距离为50-100mm。

6.根据权利要求1所述的一种烟气螺旋扩散脱硝装置，其特征在于：所述还原剂喷射装置（9）包括氨水储罐（16）、蒸发器（17）、稀释风机（18）和喷嘴（19），所述蒸发器（17）一端通过管道与氨水储罐（16）连通，另一端通过管道与喷嘴（19）连接，所述喷嘴（19）设置于混合段（5）的进口端，用于向所述混合段（5）内喷入还原剂，使烟气与所述还原剂充分混合并进行预脱硝处理，所述稀释风机（18）连接在喷嘴（19）和蒸发器（17）之间，用于鼓入大量空气将氨气稀释。

7.根据权利要求6所述的一种烟气螺旋扩散脱硝装置，其特征在于：在所述导入段（4）与所述混合段（5）之间增设有收缩段（20），以使烟气从导入段（4）经由所述收缩段（20）进入混合段（5）。

8.根据权利要求1所述的一种烟气螺旋扩散脱硝装置，其特征在于：所述降温段（6）和反应段（7）的拐角处设置有烟气导流板（21），以便于优化烟气流场，所述降温段（6）内还设置有省煤器（22），烟气先经过所述蒸汽过热器（10），后流经所述省煤器（22）。

9.根据权利要求1所述的一种烟气螺旋扩散脱硝装置，其特征在于：所述脱硝反应器（11）包括一层或多层垂直层叠的催化剂层（23），所述催化剂层（23）为蜂窝式、平板式或波纹板式，且所述催化剂层（23）上设置有吹灰器，所述吹灰器为过热蒸汽吹灰器或超声波吹灰器。

10.一种利用权利要求1-9任意一项所述的烟气螺旋扩散脱硝装置进行脱硝的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、经过半干法脱硫后的烟气进入到烟气入口管道（2），此时烟气温度为60-80℃，经过空气预热器（12）和燃烧器（8）进行初步预热，烟气温度达到230-250℃；

步骤二、烟气与还原剂喷射装置（9）喷入的还原剂均匀混合，一部分还原剂同与烟气中的NO_x进行高温快速反应，另一部分还原剂随气流向降温段（6）流动；

步骤三、混合后的烟气进入蒸汽过热器（10），蒸汽吸收高温烟气的热量进一步升温后，被送进汽轮机，用于热电联产，烟气从空气预热器（12）排出后进入省煤器（22）加热锅炉给水，提高能源利用效率，将排烟温度降低至180-200℃；

步骤四、烟气从省煤器（22）排出后进入脱硝反应器（11），在低温SCR催化剂作用下进行二次反应，烟气中的NO_x与NH₃反应，生成N₂和H₂O，进行脱销；

步骤五、脱硝后的烟气进入烟气出口管道（3），经过空气预热器（12），将余热传递给烟气出口管道（3）中的烟气，脱硝并降温后的烟气经电除尘器（13）将颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，经电除尘器（13）后的烟气流到烟囱（14）；

步骤六、烟气进入烟囱（14）内时，利用旋流板（15）叶片（28）的离心分离原理，将烟气中的雾滴甩到烟囱（14）内壁或直接挡住雾滴将其与烟气分离，从而使雾滴被拦截，设置的冲洗管（24），能够对叶片（28）进行冲洗；烟气进入导流片（31）中，被导流片（31）分成多层烟气，每层烟气都独立旋转向上，烟气螺旋流动经过换热管（30），烟气在旋转流动的过程中完成换热，烟气在被加热后有最高温度时马上排出烟囱（14）。