CN106925112B - 焚烧炉尾气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环境保护领域，公开了一种焚烧炉尾气处理系统。焚烧炉尾气处理系统包括：反应塔、反应塔内的VOC催化反应腔与SCR脱硝反应腔，VOC催化反应腔用于将尾气中的有机物质催化成氮氧化物，SCR脱硝反应用于将催化处理后的氮氧化物催化成氮气；SCR脱硝反应腔内设置有用于承载SCR催化剂的SCR承载体，焚烧炉尾气处理系统还包括用于安装SCR承载体的夹持装置；夹持装置能够带动SCR承载体沿反应塔的高度方向运动，并到达VOC催化反应腔内。该焚烧炉尾气处理系统具有易于维护的优势。

Description

焚烧炉尾气处理系统
技术领域
本发明涉及一种环境保护领域，尤其涉及一种焚烧炉尾气处理系统。
背景技术
工业在国民经济中占主导地位，随着工业的发展，工业燃料燃烧时排放的氮氧化物是大气污染的成因之一，氮氧化物与空气中的水结合转化成硝酸呈强酸性、强腐蚀性，随着降水从空气中落到地面，严重破坏生态环境，危害人体健康。
控制氮氧化物的排放主要有两种技术手段，一是通过降低燃烧过程中的氮氧化物生成量，一是通过降低尾气中已生成的氮氧化物含量，即尾气脱硝技术。就目前而言，选择性催化还原法(SCR)的应用已经十分普及。
SCR(Selective Catalytic Reduction)是在环境温度为300℃至450℃时，将尾气与还原剂气相氨进行催化还原的一种脱硝反应，用于促使尾气中的氮氧化物转化为氮气和水，以达到氮氧化物的排放标准自然排放。脱硝反应在反应塔内进行，反应塔内设置有两层腔体，这两层腔体分别为：位于下层的，与焚烧炉的尾气出口相连接的VOC催化反应腔，用于将尾气中的有机物质催化成氮氧化物；位于上层的，与VOC催化反应腔相连接的SCR脱硝反应腔，用于将经VOC催化反应炉处理后的氮氧化物催化成氮气。
在现有的技术中，SCR脱硝反应通常设置有SCR承载体承载脱硝反应的催化剂。在SCR催化剂老化达到使用寿命时，需要重新喷涂催化剂，或更换SCR承载体。尾气在腔体内流动时，由于尾气的杂质含量较高，长期使用灰尘堆积，易使设置在SCR承载体上的网孔堵塞，因此需要定期对SCR承载体进行维护。通常，为了合理利用空间，反应塔较高，SCR承载体又分布于反应塔的内部。
值得一提，当反应塔内交错设置有多个SCR承载体时，往往导致部分SCR承载体设置在反应塔内部的高处，高处的SCR承载体在更换时难以触及，且塔外机械设备难以进入，更换维护困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焚烧炉尾气处理系统，具有易于维护的优势。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种焚烧炉尾气处理系统，包括：
反应塔，反应塔内设置有两层腔体，这两层腔体分别为：
位于下层的，与焚烧炉的尾气出口相连接的VOC催化反应腔，用于将尾气中的有机物质催化成氮氧化物；
位于上层的，与VOC催化反应腔相连接的SCR脱硝反应腔，用于将经VOC催化反应炉处理后的氮氧化物催化成氮气；
SCR脱硝反应腔内设置有用于承载SCR催化剂的SCR承载体，焚烧炉尾气处理系统还包括用于安装SCR承载体的夹持装置；
夹持装置能够带动SCR承载体沿反应塔的高度方向运动，并到达VOC催化反应腔内。
相对现有技术而言，本发明在反应塔内设置的两层腔体，使尾气经VOC催化反应生成的氮氧化物能够顺畅地进入SCR脱硝反应腔，SCR承载体在夹持装置的带动下能够沿反应塔高度方向运动，使得设置在高处的SCR承载体得以下降，更换SCR承载体的高处作业转化为低处作业，便于拆装和维护。
作为优选，夹持装置包括升降电机、与升降电机传动连接的升降传动组件和与升降传动组件连接的夹具，SCR承载体可拆卸地安装在夹具上；
升降电机通过升降传动组件带动夹具沿反应塔的高度方向运动。夹持装置设置有升降电机，使得SCR承载体在升降电机的控制下沿高度方向运动，省力方便。
进一步地，作为优选，夹具包括与用于安装SCR承载体的头部、与头部相连接的颈部以及与颈部相互垂直连接的连杆部。
连杆部沿反应塔的高度方向设置，并在连杆部的尾端设置有齿；
升降传动组件包括与连杆部连接的齿轮和与齿轮相连接的传动轴，传动轴与升降电机传动连接。
其中，传动轴至少有部分穿过所述反应塔的侧壁并位于所述反应塔的外部，与同样位于反应塔的外部的升降电机传动连接。
反应塔内环境温度较高，将升降电机设置在反应塔的外部，能够有效保护升降电机，延长升降电机的使用寿命，工作时具有更高的可靠性。升降电机通过传动轴带动齿轮转动，齿轮与连杆部上的齿作用带动SCR承载体在高度方向上移动，且齿轮传动寿命较长，传动工作的可靠性高。连杆部设置于SCR脱硝反应腔内、SCR承载体外，利用齿轮优良的任意角交错轴传动性，能够有效控制SCR承载体在高度方向上移动。
进一步地，作为优选，SCR承载体的腰部横截面为圆形；
头部为环形，且与SCR承载体的腰部相连接。
SCR承载体的腰部横截面设置为圆形，圆截面受力均衡，有利于夹具固定SCR承载体。
进一步地，作为优选，SCR承载体为圆柱体且SCR承载体的内部形成蜂巢状的孔隙，SCR脱硝反应的催化剂分布在这些孔隙内。
SCR承载体为圆柱体，相对于立方体而言，相同数量的材料圆柱体的容积更大，能够使尾气在SCR脱硝反应时反应充分，同时，SCR承载体内部设置有孔隙，使催化剂与尾气的接触面积增大，能够加快氮氧化物转化成氮气和水，实现自然排放。SCR承载体内的催化剂一般为均质催化剂，催化剂均匀地涂布在孔隙内，能够有效保证尾气与催化剂混合的均匀性，使反应达到理想的效果。
另外，作为优选，颈部内形成有电机腔体，电机腔体内设置有旋转电机，旋转电机与SCR承载体传动连接，并用于带动SCR承载体以自身轴线为旋转轴线旋转。旋转电机带动SCR承载体旋转，使尾气与催化剂的混合更加均匀，SCR承载体的旋转造成气体扰动，可以使得SCR承载体内催化剂的损耗均匀化，提高催化剂的利用率，延长SCR承载体的使用寿命。
进一步地，作为优选，头部内形成有环形轨道，并在环形轨道内设置有环形圈，SCR承载体可拆卸地安装在环形圈上，旋转电机用于带动齿条或链条沿环形轨道旋转。SCR承载体可拆卸地安装在环形圈上，维护检修时操作方便。SCR承载体在旋转电机的作用下旋转，提高了尾气与催化剂混合的均匀性，有利于SCR脱硝反应的充分进行。
进一步地，作为优选，环形圈的外层设置有齿，SCR承载体的腰部上设置有套环，套环与环形圈的侧壁通过螺栓相互固定。套环与环形圈的侧壁通过拆装方便的螺栓固定，加强了SCR承载体连接的可靠性，环形圈设置有齿，能够有效带动SCR承载体旋转，使尾气与催化剂充分混合。
另外，作为优选，反应塔的外壳在VOC催化反应腔的位置开有塔门。塔门打开时能够快速运输问题SCR承载体，且相对在SCR反应腔开设塔门，在VOC催化反应腔的位置开设的塔门，有利于SCR承载体的输送，维护便捷。
进一步地，作为优选，焚烧炉尾气处理系统还包括传送带，传送带用于将SCR承载体送出反应塔。传送带运行可靠省力，对货载的磨损较小，便于输送维护。
附图说明
图1是本发明第一实施方式反应塔的正视剖视示意图；
图2是本发明第二实施方式夹持装置的放大示意图；
图3是本发明第三实施方式SCR脱硝反应腔的俯视剖视示意图；
图4是本发明第四实施方式夹具的放大示意图；
图5是本发明第四实施方式SCR承载体的俯视剖视示意图；
图6是本发明第五实施方式反应塔的正视剖视示意图。
附图标记说明：
1-反应塔；2-尾气出口；3-VOC催化反应腔；4-SCR脱硝反应腔；5-SCR承载体；51-孔隙；52-套环；521-螺栓；6-夹持装置；61-升降电机；62-升降传动组件；621-齿轮；622-传动轴；63-夹具；631-头部；6311-环形圈；632-颈部；6321-旋转电机；633-连杆部；7-塔门；8-传送带。
具体实施方式
实施方式一
本发明的第一实施方式提供了一种焚烧炉尾气处理系统，参见图1，包括：
反应塔1，反应塔1内设置有两层腔体，这两层腔体分别为：
位于下层的，与焚烧炉的尾气出口2相连接的VOC催化反应腔3，用于将尾气中的有机物质催化成氮氧化物；
位于上层的，与VOC催化反应腔3相连接的SCR脱硝反应腔4，用于将经VOC催化反应炉处理后的氮氧化物催化成氮气；
SCR脱硝反应腔4内设置有用于承载SCR催化剂的SCR承载体5，焚烧炉尾气处理系统还包括用于安装SCR承载体5的夹持装置6；
夹持装置6能够带动SCR承载体5沿反应塔1的高度方向运动，并到达VOC催化反应腔3内。
具体来说，反应塔1由隔板分割成两层腔体，VOC催化反应腔3内设置有对应的VOC承载体，VOC催化反应腔3与SCR脱硝反应腔4之间通过管道连接。在需要维护SCR承载体时，首先取出VOC承载体，然后取下隔板，将SCR承载体5通过夹持装置6，沿反应塔1的高度方向向下运动，再取出SCR承载体5，即可进行维护。
相对现有技术而言，本发明在反应塔1内设置的两层腔体，使尾气经VOC催化反应生成的氮氧化物能够顺畅地进入SCR脱硝反应腔4，SCR承载体5在夹持装置6的带动下能够沿反应塔1高度方向运动。当SCR催化剂老化，SCR承载体5需要维护时，将VOC承载体优先地移出反应塔1，SCR承载体5能够直接通过夹持装置6移动到VOC承载体高度并移出反应塔1，使得设置在高处的SCR承载体5得以下降，更换SCR承载体5的高处作业转化为低处作业，便于拆装和维护。
实施方式二
本发明的第二实施方式提供了一种焚烧炉尾气处理系统。第二实施方式是第一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第二实施方式中提供了一种夹持装置6，参见图2所示，夹持装置6包括升降电机61、与升降电机61传动连接的升降传动组件62和与升降传动组件62连接的夹具63，SCR承载体5可拆卸地安装在夹具63上。
夹具63则包括与用于安装SCR承载体5的头部631、与头部631相连接的颈部632以及与颈部632相互垂直连接的连杆部633。连杆部633沿反应塔1的高度方向设置，并在连杆部633的尾端设置有齿。
升降传动组件62包括与连杆部633连接的齿轮621和与齿轮621相连接的传动轴622，传动轴622与升降电机61传动连接。
其中，传动轴622至少有部分穿过所述反应塔1的侧壁并位于所述反应塔1的外部，与同样位于反应塔1的外部的升降电机61传动连接。优选地，升降传动组件62包括与所述升降电机61相连接的滑轮组，滑轮组设置在反应塔1外部。设置滑轮组可以改善升降电机61的力矩输出，降低对升降电机61的需求。
升降电机61通过升降传动组件62带动夹具63沿反应塔1的高度方向运动。夹持装置6设置有升降电机61，使得SCR承载体5在升降电机61的控制下沿高度方向运动，配合使用设置在反应塔1外部的滑轮组，更加省力方便。优选地，在本实施方式中，承载体的升降可以通过丝杠结构实现。
反应塔1内环境温度较高，将升降电机61设置在反应塔1的外部，能够有效保护升降电机61，延长升降电机61的使用寿命，工作时具有更高的可靠性。升降电机61通过传动轴622带动齿轮621转动，齿轮621与连杆部633上的齿作用带动SCR承载体5在高度方向上移动，且齿轮621传动寿命较长，传动工作的可靠性高。连杆部633设置于SCR脱硝反应腔4内、SCR承载体5外，利用齿轮621优良的任意角交错轴传动性，能够有效控制SCR承载体5在高度方向上移动。
实施方式三
本发明的第三实施方式提供了一种焚烧炉尾气处理系统。第三实施方式是第二实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第三实施方式中，参见图3所示，SCR承载体5的腰部横截面为圆形；
头部631为环形，且与SCR承载体5的腰部相连接。
SCR承载体5的腰部横截面设置为圆形，圆截面受力均衡，有利于夹具63固定SCR承载体5。
在本实施方式中，SCR承载体5为圆柱体且SCR承载体5的内部形成蜂巢状的孔隙51，SCR脱硝反应的催化剂分布在这些孔隙51内。
SCR承载体5为圆柱体，相对于立方体而言，相同数量的材料圆柱体的容积更大，能够使尾气在SCR脱硝反应时反应充分，同时，SCR承载体5内部设置有孔隙51，使催化剂与尾气的接触面积增大，能够加快氮氧化物转化成氮气和水，实现自然排放。
其中，SCR承载体5有多种方案制备。例如，可以以TiO2为基材，以V2O5为主要活性成份，以WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份，将TiO2、V2O5、WO3等混合物通过一种陶瓷挤出设备，制成截面为150mm×150mm，长度不等的催化剂元件，然后组装成标准的圆柱体SCR承载体5。当然，实际使用时也可以不限于这一方案。SCR承载体5内的催化剂一般为均质催化剂，催化剂均匀地涂布在孔隙51内，能够有效保证尾气与催化剂混合的均匀性，使反应达到理想的效果。
实施方式四
本发明的第四实施方式提供了一种焚烧炉尾气处理系统。第四实施方式是第三实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第四实施方式中，结合图4、图5所示，颈部632内形成有电机腔体，电机腔体内设置有旋转电机6321，旋转电机6321与SCR承载体5传动连接，并用于带动SCR承载体5以自身轴线为旋转轴线旋转。旋转电机6321带动SCR承载体5旋转，使尾气与催化剂的混合更加均匀，SCR承载体5的旋转造成气体扰动，可以使得SCR承载体5内催化剂的损耗均匀化，提高催化剂的利用率，延长SCR承载体5的使用寿命。
进一步地，作为优选，头部631内形成有环形轨道，并在环形轨道内设置有环形圈6311，环形圈6311可以齿状结构，也可以在其内壁设置有凹槽。
SCR承载体5可拆卸地安装在环形圈6311上，旋转电机6321用于带动齿条或链条沿环形轨道旋转。SCR承载体5可拆卸地安装在环形圈6311上，维护检修时操作方便。SCR承载体5在旋转电机6321的作用下旋转，提高了尾气与催化剂混合的均匀性，有利于SCR脱硝反应的充分进行。
环形圈6311的外层设置有齿，SCR承载体5的腰部上设置有套环52，套环52与环形圈6311的侧壁通过螺栓521相互固定。套环52与环形圈6311的侧壁通过拆装方便的螺栓521固定，加强了SCR承载体5连接的可靠性，环形圈6311设置有齿，能够有效带动SCR承载体5旋转，使尾气与催化剂充分混合。
在本实施方式中，参见图5所示，SCR承载体5与套环52通过16个对称分布的螺栓521固定，套环52与环形圈6311也通过16个对称分布的螺栓521连接，两处螺栓521间隔设置，避免套环52应力集中，提高可靠性。当然，实际使用时，螺栓的数量并不受到本实施方式的限制，而且采用螺栓也并非必然，例如，还可以利用卡扣、铆钉等其它连接方式。
实施方式五
本发明的第五实施方式提供了一种焚烧炉尾气处理系统。第五实施方式是第一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本发明的第五实施方式中，参见图6所示，反应塔1的外壳在VOC催化反应腔3的位置开有塔门7。塔门7打开时能够快速运输问题SCR承载体5，且相对在SCR反应腔开设塔门7，在VOC催化反应腔3的位置开设的塔门7，有利于SCR承载体5的输送，维护便捷。
在本实施方式中，焚烧炉尾气处理系统还包括传送带8，传送带8用于将SCR承载体5送出反应塔1。传送带8运行可靠省力，对货载的磨损较小，便于输送维护。
本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (3)

1.一种焚烧炉尾气处理系统，包括：
反应塔(1)，所述反应塔(1)内设置有两层腔体，这两层腔体分别为：
位于下层的，与焚烧炉的尾气出口(2)相连接的VOC催化反应腔(3)，用于将尾气中的有机物质催化成氮氧化物；
位于上层的，与所述VOC催化反应腔(3)相连接的SCR脱硝反应腔(4)，用于将经所述VOC催化反应腔处理后的氮氧化物催化成氮气；
其特征在于：
所述SCR脱硝反应腔(4)内设置有用于承载SCR催化剂的SCR承载体(5)，所述焚烧炉尾气处理系统还包括用于安装所述SCR承载体(5)的夹持装置(6)；所述夹持装置(6)能够带动所述SCR承载体(5)沿所述反应塔(1)的高度方向运动，并到达所述VOC催化反应腔(3)内；
所述夹持装置(6)包括升降电机(61)、与所述升降电机(61)传动连接的升降传动组件(62)和与所述升降传动组件(62)连接的夹具(63)，所述SCR承载体(5)可拆卸地安装在所述夹具(63)上；
所述升降电机(61)通过所述升降传动组件(62)带动所述夹具(63)沿所述反应塔(1)的高度方向运动；
所述夹具(63)包括与用于安装所述SCR承载体(5)的头部(631)、与所述头部(631)相连接的颈部(632)以及与所述颈部(632)相互垂直连接的连杆部(633)；
所述连杆部(633)沿所述反应塔(1)的高度方向设置，并在所述连杆部(633)的尾端设置有齿；
所述升降传动组件(62)包括与所述连杆部(633)连接的齿轮(621)和与所述齿轮(621)相连接的传动轴(622)，所述传动轴(622)与所述升降电机(61)传动连接；
其中，所述传动轴(622)至少有部分穿过所述反应塔(1)的侧壁并位于所述反应塔(1)的外部，与同样位于所述反应塔(1)的外部的升降电机(61)传动连接；
所述SCR承载体(5)的腰部横截面为圆形；
所述头部(631)为环形，且与所述SCR承载体(5)的腰部相连接；
所述SCR承载体(5)为圆柱体且所述SCR承载体(5)的内部形成蜂巢状的孔隙(51)，SCR脱硝反应的催化剂分布在这些孔隙(51)内；
所述颈部(632)内形成有电机腔体，所述电机腔体内设置有旋转电机(6321)，所述旋转电机(6321)与所述SCR承载体(5)传动连接，并用于带动所述SCR承载体(5)以自身轴线为旋转轴线旋转；
所述头部(631)内形成有环形轨道，并在所述环形轨道内设置有环形圈(6311)，所述SCR承载体(5)可拆卸地安装在所述环形圈(6311)上，所述环形圈(6311)的外层设置有齿，所述旋转电机(6321)用于带动环形圈(6311)在环形轨道中旋转；所述SCR承载体(5)的腰部上设置有套环(52)，所述套环(52)与所述环形圈(6311)的侧壁通过螺栓(521)相互固定。
2.根据权利要求1所述的焚烧炉尾气处理系统，其特征在于：所述反应塔(1)的外壳在所述VOC催化反应腔(3)的位置开有塔门(7)。
3.根据权利要求2所述的焚烧炉尾气处理系统，其特征在于：所述焚烧炉尾气处理系统还包括传送带(8)，所述传送带(8)用于将所述SCR承载体(5)送出所述塔门(7)。
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