[0001] 本发明涉及烟气脱硝设备技术领域，特别涉及一种热处理车间烟气中氮氧化物处理设备及其使用方法。

[0002] 热处理车间在金属加工过程中扮演着重要的角色，通过如退火、淬火、回火等工艺改善材料的机械性能和物理性质。然而，这些高温处理过程通常会排放出含有氮氧化物
（NOx）的烟气，对环境造成严重污染。氮氧化物是一类主要的大气污染物，能形成烟雾、酸雨和光化学烟雾，对人体健康和生态系统造成危害。

[0003] 目前，针对热处理车间烟气中氮氧化物的处理，普遍采用的技术为选择性催化还原（SCR），选择性催化还原技术（SCR）主要针对烟气中的氮氧化物的处理工艺，在催化剂的
作用下，排气温度在300℃至450℃温度时，向烟气中喷入还原剂尿素，把烟气中的NOx还原
成N2和H2O。催化剂采用蜂窝陶瓷表面涂敷钒基或分子筛构型，200‑300目结构，空速可以达
到15000 h‑1，转化率在90%以上。

[0004] 现有的烟气处理设备通常都是直接将烟气汇集到SCR催化还原装置中，处理后向室外排放。这一类烟气处理设备在安装调试或管道清洁维修时，都需要在车间内热处理炉
停机状态下进行，实际情况是热处理炉每一次升温都要消耗大量的能源，所以通常都是24
小时连续工作，而烟气处理设备又是需要定期清洁检修并调试稳定后才能有效地处理烟气
中的氮氧化物，使其符合排放标准。

[0005] 因此，开发一种经济高效、稳定可靠的氮氧化物处理设备，才能够真正解决热处理车间烟气的治理难题。

[0020] 以下结合附图和具体实施例对本发明作出的进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使
用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

[0021] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为
对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多
个”的含义是两个或两个以上。

[0022] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语
在本发明中的具体含义。

[0023] 除此之外，说明书中所描述的特点、操作以及特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。一样的，方法中描述的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能
轻而易举看见的方式进行顺序调整。因此，说明书、附图内的各种顺序只是为了描述清楚某
一个实施例，而不是必须如此的顺序，除非另有说明说时其中某个顺序是必须遵循的。

[0024] 实施例一本发明提供了一种热处理车间烟气中氮氧化物处理设备，请参阅图1‑4，包括：总
烟管1，热处理车间内多台热处理炉所产生的烟气汇集于所述总烟管1内流动；SCR催化还原
装置2，所述SCR催化还原装置2与所述总烟管1之间通过导烟管连通；风机3，设置于所述SCR
催化还原装置2与所述总烟管1之间，从而将所述总烟管1中的烟气引入所述SCR催化还原装
置2中；前挡板阀4，安装于所述SCR催化还原装置2与所述总烟管1之间的导烟管上，用于控
制导烟管中烟气的通断；四通换向阀5，所述四通换向阀5有四个烟管接口，第一烟管接口与
所述总烟管1连通，第二烟管接口与SCR催化还原装置2的后端导烟管6连通，第三烟管接口
与室外排放管7连通，第四烟管接口与室内排放管8连通；所述四通换向阀5至少有两个档
位，通过切换不同的档位，实现氮氧化物处理设备的多种运行模式。

[0025] 具体的，请参阅图5‑7，所述四通换向阀5包括筒型阀体501，在所述筒型阀体501侧壁设有四个与所述筒型阀体501内腔连通的烟管接口502，而在所述筒型阀体501内部设有
换向阀板503，所述换向阀板503中间通过驱动转轴504与所述筒型阀体501转动连接。

[0026] 进一步的，所述四通换向阀5还配置有驱动气缸505，所述驱动气缸505的伸缩杆与所述驱动转轴504之间通过曲柄连杆连接，随着所述驱动气缸505活塞杆的伸缩，曲柄连杆
带动所述驱动转轴504以及与所述驱动转轴504相连的换向阀板503转动，从而切换所述四
通换向阀5的不同档位。

[0027] 进一步的，如图8所示，所述四通换向阀5具有两个档位，分别为A档和B档；所述四通换向阀5的其中一个烟管接口502始终与SCR催化还原装置2的后端导烟管6连通，而所述
换向阀板503在所述驱动气缸505的作用下旋转90度，在A档和B档之间切换，从而连通另外
三个烟管接口502中的两个。

[0028] 具体的，请参阅图9和图10，所述室内排放管8上设有后挡板阀9，用于控制所述室内排放管8内气体的通断。

[0029] 进一步的，所述后挡板阀9包括挡板阀体901，所述挡板阀体901底部进气口902，侧壁开设有多个出气口903；而所述挡板阀体901内的挡板阀阀板904在阀板气缸905的作用下
上下升降。

[0030] 当所述挡板阀阀板904下行至下方密封圈处时，实现所述后挡板阀9的关闭；当所述挡板阀阀板904上行至上方密封圈处时，实现所述后挡板阀9的开启。

[0031] 具体的，请参阅图11，所述前挡板阀4安装于所述总烟管1与所述风机3之间的导烟管上，用于控制该处导烟管中烟气的通断；所述前挡板阀4上还开设有外通道401；当所述前
挡板阀4处于打开状态时，所述风机3将所述总烟管1中的烟气引入所述SCR催化还原装置2
中，当所述前挡板阀4处于关闭状态时，所述风机3通过所述外通道401将外部空气引入所述
SCR催化还原装置2中。

[0032] 具体的，请参阅图12‑14，所述SCR催化还原装置2包括沿烟气流动方向依次设置的静态混合区201、烟气加热区202以及SCR反应区203。

[0033] 所述静态混合区201内设有尿素喷头2011，用于喷洒作为还原剂尿素与烟气进行混合。

[0034] 在一些实施例中，所述尿素喷头2011设有两组，其中一组正常喷洒尿素，另一组备用。

[0035] 所述烟气加热区202内沿烟气流动方向依次设置多道加热管2021，通过所述加热管2021加热烟气。

[0036] 所述SCR反应区203内设有催化剂载体2031，在SCR催化剂的作用下，尿素分解并与氮氧化物发生化学反应，有效减少烟气中的有害物质。

[0037] 具体的，请参阅图15，所述SCR催化还原装置2与所述风机3之间通过组合式导烟管连接，所述组合式导烟管包括主导烟管10和旁通导烟管11，所述主导烟管10的管径大于所
述旁通导烟管11管径，且所述主导烟管10和所述旁通导烟管11两端分别连通所述SCR催化
还原装置2与所述风机3，均能够将烟气从所述风机3处引入所述SCR催化还原装置2中。

[0038] 所述主导烟管10靠近所述风机3的一端设置有第一电动蝶阀12，用于控制所述主导烟管10内烟气的通断；所述旁通导烟管11靠近所述风机3的一端设置有第二电动蝶阀13，
用于控制所述旁通导烟管11内烟气的通断。

[0039] 当所述总烟管1内的烟气流量较大时，打开所述第一电动蝶阀12，关闭所述第二电动蝶阀13，使得烟气从所述主导烟管10引入所述SCR催化还原装置2中；当所述总烟管1内的
烟气流量较小时，关闭所述第一电动蝶阀12，打开所述第二电动蝶阀13，使得烟气从所述旁
通导烟管11引入所述SCR催化还原装置2中，以保证进入所述SCR催化还原装置2烟气的流
速。

[0040] 进一步的，所述主导烟管10上安装有孔板流量计14，用于监测所述主导烟管10内烟气的流量；所述旁通导烟管11上安装有气体流量计15，用于监测所述旁通导烟管11内烟
气的流量；所述主导烟管10上安装有压力变送器16，用于监测所述主导烟管10内烟气的气
体压力。

[0041] 所述主导烟管10靠近所述SCR催化还原装置2的一端设有氮氧传感器检测点17，用于检测烟气在处理前的氮氧化物含量，并且与所述SCR催化还原装置2后端的氮氧传感器检
测点检测的烟气氮氧化物含量对比计算后控制尿素的喷洒量。

[0042] 实施例二本发明还提供了一种热处理车间烟气中氮氧化物处理设备的使用方法，包括如下
步骤：
步骤A：首先将多台热处理炉的烟气收集管接入总烟管1，且总烟管1上接出两路支
管，其中一路支管接入前挡板阀4，另一路支管接入四通换向阀5，通过控制前挡板阀4、后挡
板阀9的通断以及四通换向阀5的档位切换，实现以下几种模式；
步骤B：正常模式，用于常规状态下的烟气催化还原处理；
步骤B1：如图16所示，在该模式下，前挡板阀4处于开启状态，后挡板阀9处于关闭
状态，四通换向阀5切换至B档；
步骤B2：总烟管1中的烟气在风机3的作用下，经前挡板阀4以及组合式导烟管后引
入SCR催化还原装置2后，经四通换向阀5排放室外；
步骤B3：烟气在进入SCR催化还原装置2中时，首先在静态混合区201与尿素喷头
2011喷洒的尿素进行混合，接着在经过烟气加热区202的多道加热管2021进行加热，然后在
SCR反应区203与催化剂载体2031中的SCR催化剂发生化学反应，将烟气中的氮氧化物还原
成氮气和水；
步骤B4：当孔板流量计14和压力变送器16监测到的烟气流量与压力数值小于额定
值时，关闭第一电动蝶阀12的同时开启第二电动蝶阀13，此时烟气经旁通导烟管11引入SCR
催化还原装置2中，以提高进入SCR催化还原装置2烟气的流速，从而节约尿素的用量，降低
整体设备的使用成本；
步骤B5：当气体流量计15监测到的烟气流量数值大于额定值时，关闭第二电动蝶
阀13的同时开启第一电动蝶阀12，此时烟气经主导烟管10引入SCR催化还原装置2中，以降
低进入SCR催化还原装置2烟气的流速，从而提高催化还原反应的效果；
步骤C：调试模式，在热处理炉不停机的状态下进行设备调试；
步骤C1：如图17所示，在该模式下，前挡板阀4处于关闭状态，后挡板阀9处于开启
状态，四通换向阀5切换至A档；
步骤C2：在风机3的作用下将室内的空气引入SCR催化还原装置2中后，经四通换向
阀5以及后挡板阀9排放室内，而总烟管1中的烟气经四通换向阀5排放室外；
步骤D：超越模式，在热处理炉不停机的状态下，提高室内氮氧化物的浓度，以供调
试时检测SCR催化还原装置2的催化还原效果；
步骤D1：如图18所示，在该模式下，前挡板阀4处于关闭状态，后挡板阀9处于开启
状态，四通换向阀5切换至B档；
步骤D2：在风机3的作用下将室内的空气引入SCR催化还原装置2中后，经四通换向
阀5排放室外，而总烟管1中的烟气经四通换向阀5以及后挡板阀9排放室内；
步骤E：管排空模式，快速排空管道中的烟气，对设备进行维修保养；
步骤E1：如图19所示，在该模式下，前挡板阀4处于开启状态，后挡板阀9处于开启
状态，四通换向阀5切换至A档；
步骤E2：总烟管1中的烟气一路在风机3的作用下，经前挡板阀4以及组合式导烟管
后引入SCR催化还原装置2后，经四通换向阀5以及后挡板阀9排放室内；同时，总烟管1中的
烟气另一路经四通换向阀5排放室外。

[0043] 采用本发明的热处理车间烟气中氮氧化物处理设备能够实现正常、调试、超越以及管排空四种模式的切换，从而满足烟气催化还原处理、热处理炉不停机的状态下进行设
备调试、提高室内氮氧化物的浓度，以供调试时检测SCR催化还原装置的催化还原效果以及
快速排空管道中的烟气、对设备进行维修保养等四种场景下的切换使用。

[0044] 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护
范围。