| 专利名称： | 一种小型工业锅炉模块化脱硝设备 | ||
| 专利名称(英文)： | A small-sized industrial boiler modular denitration equipment | ||
| 专利号： | CN201610103811.3 | 申请时间： | 20160226 |
| 公开号： | CN105688668A | 公开时间： | 20160622 |
| 申请人： | 东营信拓汽车消声器有限公司 | ||
| 申请地址： | 257335 山东省东营市广饶县大王经济开发区信义集团信拓公司 | ||
| 发明人： | 延晓峰; 周少坤; 杜德亮 | ||
| 分类号： | B01D53/90; B01D53/56; B01J27/199; B01J35/04 | 主分类号： | B01D53/90 |
| 代理机构： | 东营双桥专利代理有限责任公司 37107 | 代理人： | 侯华颂 |
| 摘要： | 本发明公开了一种脱硝设备，特别是一种用于小型工业锅炉易于安装的模块化脱硝设备，采取以选择性催化还原技术为基础，采取将脱硝设备模块化的方式，将整个系统制造成氨水储存模块、氨水喷射控制模块、脱硝反应器模块共3个模块，易于安装维护。其中，氨水储存模块包括：氨水储存罐、氨水装载离心泵、氨水储存模块底部支架、标准DN25法兰接口。氨水喷射控制模块包括：由PLC、离心泵、电磁阀、流量计组成的氨水喷射模块控制系统、氨水喷枪。脱硝反应器模块包括：与锅炉连接的反应器入口、脱硝反应器外壳、脱硝催化剂、与锅炉连接的反应器出口。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses a denitration equipment, in particular to a used for small-scale industrial boiler is easy to install modular denitration equipment, to the basis of selective catalytic reduction technology, the denitration equipment modular way, the whole system into storage module of ammonia water, ammonia water injection control module, denitration reactor modules and 3 a plurality of module, is easy to install and maintain. Wherein ammonia water storage module includes : ammonia-water storage tank, ammonia water-loaded centrifugal pump, ammonia water storage the bottom of the module support, standard DN25 flange interface. Ammonia water injection control module includes : a PLC, centrifugal pump, solenoid valve, flow meter the ammonia injection module control system, ammonia water spray gun. Denitration reactor module includes : the inlet of the connected reactor of the boiler, denitration reactor shell, denitration catalyst, the reactor outlet port connected with the boiler. | ||
1.一种小型工业锅炉模块化脱硝设备，其特征在于：包括氨水储存模块、氨水喷射控制 模块和脱硝反应器模块，其中，氨水储存模块包括氨水储存罐（1）；氨水喷射控制模块（4）包 括由PLC控制器、离心泵、电磁阀、流量计组成的氨水喷射控制系统；脱硝反应器模块包括脱 硝反应器外壳（7）、装置在脱硝反应器外壳（7）内的脱硝催化剂（8）以及与锅炉连接的反应 器入口（6）和反应器出口（10）；氨水储存罐（1）通过管线连接于氨水喷射控制模块（4），氨水 喷射控制模块（4）通过管线连接于反应器入口（6）。
2.根据权利要求1所述的小型工业锅炉模块化脱硝设备，其特征在于：在氨水喷射控制 模块（4）通过管线连接于反应器入口（6）端设有氨水喷枪（5）。
3.根据权利要求1或2所述的小型工业锅炉模块化脱硝设备，其特征在于：氨水储存模 块中还包括与氨水储存罐（1）连接的氨水装载离心泵（2）。
4.根据权利要求3所述的小型工业锅炉模块化脱硝设备，其特征在于所述的脱硝催化 剂（8）包含的组分及质量份为：氧化钒3.0-5.0、氧化钼3.1-5.1、氧化钨0.1-1.0、氧化锰 1.0-3.0、氧化磷0.01-0.1、氧化硼0.01-0.05、氧化铜0.1-1.0和二氧化钛84.75-92.68。
5.根据权利要求4所述的小型工业锅炉模块化脱硝设备，其特征在于所述的脱硝催化 剂的制备方法包括： （1）配置活性组分溶液：将氧化钒的前驱体偏钒酸铵、氧化钼的前驱体仲钼酸铵、氧化 钨的前驱体仲钨酸氨以及硝酸锰按比例偏钒酸铵3.87-6.45质量份、仲钼酸铵3.83-6.30质 量份、仲钨酸铵0.11-1.13质量份、硝酸锰2.89-8.67质量份溶于去离子水中，再加入0.3- 0.8质量份的硝酸铜、0.02-0.1质量份的硼酸和0.03-0.3质量份的磷酸三铵，溶液加热到50 ℃-60℃，再用草酸或柠檬酸调整溶液pH值至2.0-3.0； （2）采用浸渍法负载催化剂：取76.25-88.95质量份的纳米锐钛型二氧化钛，缓慢加入 活性组分溶液，在50℃-60℃溶液中搅拌浸渍2-3小时，利用超声波棒对催化剂进行分散，促 进均化；然后120℃-220℃干燥5-8小时，烘干至含水率为25-35%，成固态； （3）采用挤出成型制备一致性蜂窝型催化剂：将催化剂固体与成型助剂加入混料机内， 用氨水调整pH值至7.7-8.7，混合2-3小时，封存陈腐20-30小时后，利用过滤机进行过滤；过 滤结束后利用挤出机进行挤出成型，在控温控湿干燥室内干燥10-13天，干燥结束后利用网 带窑，在580-620℃对催化剂进行烧结，即可得到要求尺寸的蜂窝型脱硝催化剂。
6.根据权利要求5所述的小型工业锅炉模块化脱硝设备，其特征在于所述成型助剂包 括去离子水30-40质量份、聚氧化乙烯0.5-3质量份、羟丙基甲基纤维素0.5-3质量份、纸浆 纤维0.2-0.8质量份、玻璃纤维2-10质量份、乳酸0.5-3质量份、气相二氧化硅0.1-1.1质量 份。
1.一种小型工业锅炉模块化脱硝设备，其特征在于：包括氨水储存模块、氨水喷射控制 模块和脱硝反应器模块，其中，氨水储存模块包括氨水储存罐（1）；氨水喷射控制模块（4）包 括由PLC控制器、离心泵、电磁阀、流量计组成的氨水喷射控制系统；脱硝反应器模块包括脱 硝反应器外壳（7）、装置在脱硝反应器外壳（7）内的脱硝催化剂（8）以及与锅炉连接的反应 器入口（6）和反应器出口（10）；氨水储存罐（1）通过管线连接于氨水喷射控制模块（4），氨水 喷射控制模块（4）通过管线连接于反应器入口（6）。
2.根据权利要求1所述的小型工业锅炉模块化脱硝设备，其特征在于：在氨水喷射控制 模块（4）通过管线连接于反应器入口（6）端设有氨水喷枪（5）。
3.根据权利要求1或2所述的小型工业锅炉模块化脱硝设备，其特征在于：氨水储存模 块中还包括与氨水储存罐（1）连接的氨水装载离心泵（2）。
4.根据权利要求3所述的小型工业锅炉模块化脱硝设备，其特征在于所述的脱硝催化 剂（8）包含的组分及质量份为：氧化钒3.0-5.0、氧化钼3.1-5.1、氧化钨0.1-1.0、氧化锰 1.0-3.0、氧化磷0.01-0.1、氧化硼0.01-0.05、氧化铜0.1-1.0和二氧化钛84.75-92.68。
5.根据权利要求4所述的小型工业锅炉模块化脱硝设备，其特征在于所述的脱硝催化 剂的制备方法包括： （1）配置活性组分溶液：将氧化钒的前驱体偏钒酸铵、氧化钼的前驱体仲钼酸铵、氧化 钨的前驱体仲钨酸氨以及硝酸锰按比例偏钒酸铵3.87-6.45质量份、仲钼酸铵3.83-6.30质 量份、仲钨酸铵0.11-1.13质量份、硝酸锰2.89-8.67质量份溶于去离子水中，再加入0.3- 0.8质量份的硝酸铜、0.02-0.1质量份的硼酸和0.03-0.3质量份的磷酸三铵，溶液加热到50 ℃-60℃，再用草酸或柠檬酸调整溶液pH值至2.0-3.0； （2）采用浸渍法负载催化剂：取76.25-88.95质量份的纳米锐钛型二氧化钛，缓慢加入 活性组分溶液，在50℃-60℃溶液中搅拌浸渍2-3小时，利用超声波棒对催化剂进行分散，促 进均化；然后120℃-220℃干燥5-8小时，烘干至含水率为25-35%，成固态； （3）采用挤出成型制备一致性蜂窝型催化剂：将催化剂固体与成型助剂加入混料机内， 用氨水调整pH值至7.7-8.7，混合2-3小时，封存陈腐20-30小时后，利用过滤机进行过滤；过 滤结束后利用挤出机进行挤出成型，在控温控湿干燥室内干燥10-13天，干燥结束后利用网 带窑，在580-620℃对催化剂进行烧结，即可得到要求尺寸的蜂窝型脱硝催化剂。
6.根据权利要求5所述的小型工业锅炉模块化脱硝设备，其特征在于所述成型助剂包 括去离子水30-40质量份、聚氧化乙烯0.5-3质量份、羟丙基甲基纤维素0.5-3质量份、纸浆 纤维0.2-0.8质量份、玻璃纤维2-10质量份、乳酸0.5-3质量份、气相二氧化硅0.1-1.1质量 份。
翻译：一技术领域
本发明涉及一种脱硝设备，特别是一种用于小型工业锅炉易于安装的模块化脱硝设 备，脱硝设备采用NH3选择性催化还原SCR脱除NOX的方法。
二技术背景
氮氧化物NOX主要来自化石燃料燃烧产生，不仅可以产生酸雨，还可以与碳氢化合物反 应形成光化学烟雾，是目前pm2.5污染物的主要来源之一，因此有针对性的开发高效NOX排 放控制技术对提高空气质量具有重大意义。
目前，我国存在许多小型燃煤燃气工业锅炉10t/h-30t/h，对环境污染产生较大影 响。SCR脱硝技术是目前主流的脱硝技术，脱硝效率可达90%以上。小型工业锅炉通常建设于 厂房之内，空间较小，普通的SCR脱硝设备结构复杂，不便于安装施工。
三发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种易于安装维护的小型工业锅炉脱 硝设备。
其技术方案是：
一种小型工业锅炉模块化脱硝设备，包括氨水储存模块、氨水喷射控制模块和脱硝反 应器模块，其中，氨水储存模块包括氨水储存罐1；氨水喷射控制模块4包括由PLC控制器、离 心泵、电磁阀、流量计组成的氨水喷射控制系统；脱硝反应器模块包括脱硝反应器外壳7、装 置在脱硝反应器外壳7内的脱硝催化剂8以及与锅炉连接的反应器入口6和反应器出口10； 氨水储存罐1通过管线连接于氨水喷射控制模块4，氨水喷射控制模块4通过管线连接于反 应器入口6。
上述小型工业锅炉模块化脱硝设备还包括：在氨水喷射控制模块4通过管线连接 于反应器入口6端设有氨水喷枪5。氨水储存模块中还包括与氨水储存罐1连接的氨水装载 离心泵2。
上述的小型工业锅炉模块化脱硝设备中的脱硝催化剂8包含的组分及质量份为： 氧化钒3.0-5.0、氧化钼3.1-5.1、氧化钨0.1-1.0、氧化锰1.0-3.0、氧化磷0.01-0.1、氧化硼 0.01-0.05、氧化铜0.1-1.0和二氧化钛84.75-92.68。
所述的脱硝催化剂的制备方法包括：
1配置活性组分溶液：将氧化钒的前驱体偏钒酸铵、氧化钼的前驱体仲钼酸铵、氧化钨 的前驱体仲钨酸氨以及硝酸锰按比例偏钒酸铵3.87-6.45质量份、仲钼酸铵3.83-6.30质量 份、仲钨酸铵0.11-1.13质量份、硝酸锰2.89-8.67质量份溶于去离子水中，再加入0.3-0.8 质量份的硝酸铜、0.02-0.1质量份的硼酸和0.03-0.3质量份的磷酸三铵，溶液加热到50℃- 60℃，再用草酸或柠檬酸调整溶液pH值至2.0-3.0；
2采用浸渍法负载催化剂：取76.25-88.95质量份的纳米锐钛型二氧化钛，缓慢加入活 性组分溶液，在50℃-60℃溶液中搅拌浸渍2-3小时，利用超声波棒对催化剂进行分散，促进 均化；然后120℃-220℃干燥5-8小时，烘干至含水率为25-35%，成固态；
3采用挤出成型制备一致性蜂窝型催化剂：将催化剂固体与成型助剂加入混料机内，用 氨水调整pH值至7.7-8.7，混合2-3小时，封存陈腐20-30小时后，利用过滤机进行过滤；过滤 结束后利用挤出机进行挤出成型，在控温控湿干燥室内干燥10-13天，干燥结束后利用网带 窑，在580-620℃对催化剂进行烧结，即可得到要求尺寸的蜂窝型脱硝催化剂。
所述成型助剂包括去离子水30-40质量份、聚氧化乙烯0.5-3质量份、羟丙基甲基 纤维素0.5-3质量份、纸浆纤维0.2-0.8质量份、玻璃纤维2-10质量份、乳酸0.5-3质量份、气 相二氧化硅0.1-1.1质量份。
本发明的用于小型工业锅炉模块化脱硝设备中，氨水储存模块主要作用是储存脱 硝还原剂氨水，氨水喷射控制模块通过PLC和电磁阀控制氨水喷射流量，脱硝反应器模块是 脱硝反应主要设备，反应器内，在催化剂作用下，氨气还原氮氧化物。三个模块均设置底部 支架底座，便于运输安装。结构复杂安装困难的缺点，采取以选择性催化还原技术为基础， 采取将脱硝设备模块化的方式，将整个系统制造成氨水储存模块、氨水喷射控制模块、脱硝 反应器模块共3个模块，易于安装维护。
此外本发明给出的脱硝催化剂具有：1本发明所提供的催化剂在保持钒/钛催化剂 工业应用优势基础上，显著提高了催化剂的低温SCR活性120℃-300℃，适应于更广泛的应 用。2通过添加一定比例的多种活性物质及助催化物质，有效提高了催化剂的活性。3通过添 加气相二氧化硅，使催化剂在低温烧结过程中形成玻璃相，提高催化剂机械强度及硬度，提 高抗磨损性能。4通过实验研究证明，通过添加多种活性物质，催化剂具有抗二氧化硫、砷中 毒的特性，并使脱硝效率大幅度提升，如在NO浓度在800ppm，NH3/NO=1.1，O25v%，空速 3000h-1条件下，120℃时，脱硝效率达到38.0%，210℃时效率达到了95.1%。已具备较强工业 应用价值，可广泛应用于各种行业的烟气脱硝治理。
四附图说明
图1为本发明专利用于小型工业锅炉模块化脱硝设备的示意图。
附图标识：1-氨水储存罐，2-氨水装载离心泵，3-氨水储存模块底部支架，4-氨水 喷射模块控制系统，5-氨水喷枪，6-反应器入口，7-脱硝反应器外壳，8-脱硝催化剂，9-标准 DN25法兰接口，10、反应器出口。
五具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
一种小型工业锅炉模块化脱硝设备，包括氨水储存模块、氨水喷射控制模块、脱硝 反应器模块共3个模块，其中，氨水储存模块包括：氨水储存罐1、氨水装载离心泵2、氨水储 存模块底部支架3、标准DN25法兰接口9。氨水喷射控制模块包括：由PLC、离心泵、电磁阀、流 量计组成的氨水喷射模块控制系统4、氨水喷枪5。脱硝反应器模块包括：与锅炉连接的反应 器入口6、脱硝反应器外壳7、脱硝催化剂8、与锅炉连接的反应器出口10。
安装流程：三个模块分别将不同零部件安装在底座上，安装时只需将三个模块运 输到锅炉本体现场，经简单的管路连接即可完成安装，使脱硝设备的安装更加简单方便。
工作流程：锅炉烟道中的烟气200℃-420℃，经反应器入口6进入反应器7，通过催 化剂8后从反应器出口10出来，返回锅炉烟道。氨水储罐1中的氨水经氨水喷射模块控制，以 设定流量净氨水喷枪4进入脱硝反应器7，在催化剂的作用下与烟气中的氮氧化物进行反 应，从而达到脱硝目的。
关于脱硝催化剂的实施例一：
（1）配置活性溶液，各组分百分比：偏钒酸铵3%仲钼酸铵4%仲钨酸铵1%硝酸锰4% 硝酸铜0.1%硼酸0.1%磷酸三铵0.3%，二氧化钛87.5%。催化剂最终含有成份与前驱体比 例关系为氧化钒与偏钒酸铵的比例为0.775,氧化钼与仲钼酸铵的比例为0.885，氧化钨与 仲钨酸铵的比例关系为0.81，氧化锰与硝酸锰的比例关系为0.346。
（2）先准备与二氧化钛等质量去离子水，先加入偏钒酸铵、仲钼酸铵、仲钨酸铵，再 加入硝酸铜、硼酸、磷酸三铵，溶液加热到60℃加入草酸，调整pH值到2.0。
（3）浸渍负载催化剂，加入相应比例的二氧化钛粉体，搅拌浸渍2.5小时，同时开启 超声波0.5小时。然后150℃干燥8小时，制成含水率30%的块状催化剂固体。
（4）采用挤出成型制备一致性蜂窝型催化剂，将催化剂粉体与成型助剂（去离子水 10%、聚氧化乙烯1%、羟丙基甲基纤维素1%、纸浆纤维0.5%、玻璃纤维5%、乳酸1%、气相二氧化 硅0.8%）按比例加入混料机内，用氨水调整pH值至8.1，混合2.5小时，用塑料周转箱封存陈 腐24小时。24小时后，利用过滤机进行过滤。过滤结束后利用挤出机进行挤出成型。挤出成 型后，在控温控湿干燥室内干燥10-13天，干燥结束后利用网带窑，在580-620℃对催化剂进 行烧结，烧结完成后，利用锯床按要求尺寸进行切割，制备成150mm×150mm×800mm的蜂窝 陶瓷，其中孔数为18×18，孔径为7.1mm。
脱硝催化剂的实施例二。
（1）配置活性溶液，各组分百分比：偏钒酸铵3.2%仲钼酸铵5%仲钨酸铵0.8%硝 酸锰5%硝酸铜0.1%硼酸0.1%磷酸三铵0.3%，二氧化钛85.5%。催化剂最终含有成份与前 驱体比例关系为氧化钒与偏钒酸铵的比例为0.775,氧化钼与仲钼酸铵的比例为0.885，氧 化钨与仲钨酸铵的比例关系为0.81，氧化锰与硝酸锰的比例关系为0.346。
（2）先准备与二氧化钛等质量去离子水，先加入偏钒酸铵、仲钼酸铵、仲钨酸铵，再 加入硝酸铜、硼酸、磷酸三铵，溶液加热到60℃加入柠檬酸，调整pH值到2.0。
（3）浸渍负载催化剂，加入相应比例的二氧化钛粉体，搅拌浸渍2.5小时，同时开启 超声波0.5小时。然后150℃干燥8小时，制成含水率30%的块状催化剂固体。
（4）采用挤出成型制备一致性蜂窝型催化剂，将催化剂粉体与成型助剂（去离子水 10%、聚氧化乙烯1%、羟丙基甲基纤维素1%、纸浆纤维0.5%、玻璃纤维5%、乳酸1%、气相二氧化 硅0.8%）按比例加入混料机内，用氨水调整pH值至8.1，混合2.5小时，用塑料周转箱封存陈 腐24小时。24小时后，利用过滤机进行过滤。过滤结束后利用挤出机进行挤出成型。挤出成 型后，在控温控湿干燥室内干燥10-13天，干燥结束后利用网带窑，在580-620℃对催化剂进 行烧结，烧结完成后，利用锯床按要求尺寸进行切割，制备成150mm×150mm×800mm的蜂窝 陶瓷，其中孔数为18×18，孔径为7.1mm。
