技术领域
[0001] 本
发明提供一种粉焦多层旋流循环耦合微波辅热集成脱硝装置，是集成粉焦多层旋流循环、耦合、微波辅热于一体的脱硝装置，适用于污染物
净化领域，特别适用于低温脱硝领域。
背景技术
[0002] 对于控制
煤炭燃烧生成Nox的技术，主要有三种途径：一是燃烧前控制技术，即
燃料脱氮；二是燃烧中对NOx控制技术，即燃烧中脱氮，这是对燃烧方式和生产工艺进行改进减少Nox的生成量；三是燃烧后Nox控制技术，即烟气脱硝技术，这是对燃烧后生成的烟气中氮
氧化物进行智
力控制，已达到减排的目的。第一种方法研究难度较大，成本高，至今未见商业化运行案例。燃烧中采用分级燃烧和低氮
燃烧器等方式可以有效降低NOx的生成量，但单纯采用这种方式难以满足现在逐渐严格的大气排放标准。
[0003] 燃烧后控制NOx的技术主要包括SNCR和SCR两种，SNCR技术脱硝效率不高，目前主要作为小型
锅炉低NOx控制排放的简单手段，我国燃煤电厂普遍采用SCR技术，该工艺工业运行过程中烟气首先经过省煤器后进入SCR反应器，反应
温度在350-450℃，在此温度区间催化剂经受
烟尘、SO2和H2O等影响而失去活性，需要定期更换催化剂，导致SCR催化剂工艺运行成本较高，同时废催化剂含有V、W、Ti等重金属属于危废，造成环境污染隐患。
[0004] 关于低温不同类型脱硝催化剂研究，国内外已有大量文献报道，目前低温脱除NOx催化剂的反应温度为100-200℃，
吸附剂和催化剂主要有分子筛、活性焦等，国内在太
钢、宝钢等大型钢厂都已建立规整活性焦
脱硫脱硝工业装置，活性焦具有低温脱硝活性，但对入口脱硝浓度有要求。
[0005] 与规整活性焦相比，粉焦(即粉状活性焦的简称)具有更大
比表面积和更快反应特性。本
申请人针对普遍以规整焦为载体的移动床反应装置，提出适应粉焦快速反应特性的多层旋流反应装置，结合微波选择性加热特性，形成一种粉焦多层旋流循环耦合微波辅热集成脱硝装置。
发明内容
[0006] 本发明提供一种粉焦多层旋流循环耦合微波辅热集成脱硝装置，所述装置包括多层旋流床、连接到所述多层旋流床的
增压风机、连接于所述多层旋流床底部的螺旋给料机、位于所述多层旋流床后边的
除尘器、连接于所述多层旋流床底部的输送器和微波装置，所述多层旋流床包括垂直安装的旋流筒和设置在所述旋流筒内部的n层旋流板，n为3-5；所述微波装置与所述多层旋流床相连，所述输送器设有
离心风机。
[0007] 任选地，所述多层旋流床还包括中心筒和设置在所述中心筒上的
导向叶片，所述导向叶片旋转方向与旋流板方向一致，所述旋转方向
角为25°-30°。
[0008] 任选地，所述多层旋流床还包括外置在旋流筒上的多层切向
喷嘴。
[0009] 任选地，所述微波装置为设置在所述多层旋流床的旋流筒壁上的微波发生器，所述微波发生器位于所述旋流板的中间，所述微波发生器用于粉焦加热。
[0010] 任选地，所述微波装置为位于所述多层旋流床与除尘器之间的微波再生装置，所述微波再生装置用于粉焦再生。
[0011] 任选地，所述装置还还包括
氨罐,所述氨罐连接于所述多层旋流床底部。
[0012] 任选地，所述旋流板为3层，所述旋流板包括旋流叶片，所述旋流叶片的仰角为25°-30°，优选30°；所述旋流叶片数目为25-50片。
[0013] 任选地，所述切向喷嘴分为六层，所述切向喷嘴切向角度为30°到60°，优选30°-45°。
[0014] 任选地，所述微波发生器的反应温度为150-450℃，所述微波发生器为按3层等间距分布。
[0015] 任选地，所述微波再生装置内部为多级折流板式。
[0016] 发明有益效果
[0017] 与目前应用技术相比较，本发明一种粉焦多层旋流循环耦合微波辅热集成脱硝装置主要优势具有：
[0018] (1)粉焦低价来源广泛，与SCR催化剂、规整活性焦相比较，粉焦价格低廉，制备工艺简单，不具有二次污染，而且粉状活性焦具有更高比表面积和更快反应特性。
[0019] (2)流场气固
接触强烈，为加强大流场下粉焦与烟气中低浓度污染物及时有效接触，设计强制旋流和多层旋流增强气固接触强度，形成多层气固旋流上升的流场特性。
[0020] (3)微波选择性加热催化，沿流场等效点进行分布微波发生器，进行脱除污染物过程微波诱导催化，同时微波选择性吸收会增加粉焦脱硝效果。控制微波发生功率和分布规律可以控制脱硝效率。
[0021] (4)高通量循环，低温粉焦脱硝效果有限，通过大通量循环粉焦，将反应器内部形成高浓度粉焦区域，形成过量反应，通过大量粉焦捕捉低浓度NO后，在微波作用下进行吸附催化形成N2。
[0022] 综上，一种粉焦多层旋流循环耦合微波辅热集成脱硝装置具有
传热效率高、传质强烈、流场均布、
停留时间可控等优势，在粉焦大比表面积反应快速等方面与其他传统技术上具有明显优势，应用前景广阔，技术
外延应用性强。
附图说明
[0023] 以下，结合附图来详细说明本发明的
实施例，其中：
[0024] 附图1为本发明的实施例1的一种内置中心筒多层旋流耦合微波辅热集成脱硝装置的示意图；
[0025] 附图2为本发明的实施例2的脱硝装置的示意图；
[0026] 附图3为本发明的实施例3的一种外置旋转喷头的脱硝装置的示意图；
[0027] 附图4为本发明的外置喷头布置俯视图；
[0028] 附图5为本发明的电动中心筒旋流反应器示意图；
[0029] 附图6为本发明的微波
辐射布置俯视图；
[0030] 附图7为本发明的旋流板布置图；
[0031] 附图8为本发明的旋流叶片结构示意图；
[0032] 其中附图标记：
[0033] 1、旋流筒 2、旋流板 3、中心筒 4、导向叶片 5、增压风机 6、螺旋给料机 7、除尘器 8、引风机 9、离心风机 10、输送器 11、微波发生器 12、氨罐 13、微波再生装置 14、切向喷嘴 15、
电机 16、旋流叶片具体实施例
[0034] 实施例1：如图1，一种内置中心筒多层旋流耦合微波辅热集成脱硝装置，主要包括设有旋流筒1、旋流板2、中心筒3、导向叶片4的多层旋流床、增压风机5、螺旋给料机6、除尘器7、引风机8、离心风机9、输送器10、微波发生器11、氨罐12。旋流筒1为装置外壁，为粉焦旋流循环提供反应场所，同时起到旋流外壁作用，材质与烟气成分与温度有关，通用为
碳钢。中心筒3的外壁上安装导向旋转叶片4，形状类似螺旋。增压风机5通过管道连接到多层旋流床，螺旋给料机6连接多层旋流床底部，氨罐12连接多层旋流床底部，微波发生器11设置在旋流筒外壁上，通过导波管连接微波发生器与旋流筒，而且微波发生器11位于多层旋流床三层旋流板的中间一层，分三层排布，分布形式俯视图如图6所示。除尘器位于多层旋流床后边，与引风机8相连接。
[0035] 旋流板结构如图7所示，为24片旋流叶片逆
时针排列方式，其叶片平面结构如图8所示。
[0036] 工艺流程为，含氮氧化物烟气经过增压风机5进入多层旋流床，在旋流板2、中心筒3和导向叶片4作用下与通过螺旋给料机6进入的粉焦进行混合并旋流向上，氮氧化物还原剂氨气通过氨罐12的流量控制系统进入多层旋流床，因此，氮氧化物、氨气在粉焦表面进行吸附催化还原反应。在包含粉焦、氨气的烟气经过微波发生器11形成的微波矩阵时，在微波诱导和加热下，吸附在粉焦上的氨气将氮氧化物还原，完成低温催化还原反应。
[0037] 经过还原烟气与粉焦进入除尘器7进行气固分离，气体净化后经过引风机8排入烟囱，分离后的固体粉焦进入输送器10通过离心风机9进行
气力输送进入多层旋流床进行再次脱硝。
[0038] 实施例2：如图2，一种粉焦多层旋流循环耦合微波再生集成脱硝装置，主要包括设有旋流筒1、旋流板2、中心筒3、导向叶片4的多层旋流床、增压风机5、螺旋给料机6、除尘器7、引风机8、离心风机9、输送器10、氨罐12、微波再生装置13。增压风机5通过管道连接到多层旋流床，螺旋给料机6连接多层旋流床底部，氨罐12连接多层旋流床底部，除尘器位于多层旋流床后边，与引风机8相连接，微波再生装置13位于多层旋流床与输送器10之间。
[0039] 工艺流程为，含氮氧化物烟气经过增压风机5进入多层旋流床，在旋流板2、中心筒3和导向叶片4作用下与通过螺旋给料机6进入的粉焦进行混合进行旋流向上，因此，氮氧化物在粉焦表面进行低温吸附，烟气与粉焦进入除尘器7进行气固分离，气体净化后经过引风机8排入烟囱，吸附氮氧化物的固体粉焦通过输送器10进入微波再生装置13进行热态解析，形成氮气和二氧化碳，完成粉焦热态再生。再生后粉焦进入多层旋流床进行二次吸附。
[0040] 实施例3：如图3，一种外置旋转喷头耦合微波辅热集成脱硝装置，主要包括旋流筒1和旋流板2的多层旋流床、增压风机5、螺旋给料机6、除尘器7、引风机8、离心风机9、输送器
10、氨罐12、切向喷嘴14。增压风机5通过管道连接到多层旋流床，螺旋给料机6连接多层旋流床底部，氨罐12连接多层旋流床底部，除尘器位于多层旋流床后边，与引风机8相连接，微波发生器11位于多层旋流床三层旋流板的中间一层，除尘器位于多层旋流床后边，与引风机8相连接。切向喷嘴14为四层六排，它外置在旋流筒1上，切向喷嘴14向多层旋流床中引入切向气体，切向喷嘴14的作用为加强通过旋流板形成的旋转流。
[0041] 工艺流程为，含氮氧化物烟气经过增压风机5进入多层旋流床，在旋流板2、六层切向喷嘴14作用下，与通过螺旋给料机6进入的粉焦进行混合并旋流向上。氮氧化物还原剂氨气通过氨罐12的流量控制系统进入多层旋流床，因此，氮氧化物、氨气在粉焦表面进行吸附催化还原反应，在包含粉焦、氨气的烟气经过微波发生器11形成的微波矩阵时，在微波诱导和加热下，吸附在粉焦上的氨气将氮氧化物还原，完成低温催化还原反应。
[0042] 经过还原烟气与粉焦进入除尘器7进行气固分离，气体净化后经过引风机8排入烟囱，固体粉焦进入输送器10通过离心风机9进行气力输送进入多层旋流床进行再次脱硝。
[0043] 本实施例采用基于切向进气的二次环流，在旋转流延伸处通过二次环流进行旋转
动能加强，使整个塔体内
流体保持旋转特性。切向喷嘴14布置如图4所示。
[0044] 实施例4：如图5，电动中心筒旋流反应器示意图，其余部分与实施例1相同，主要差异在于中心筒3为运动部件，由电机15提供转动能力，通过
变频器进行转速调节，形成强制旋转流。
