RU2550864C2 - Method for high-temperature non-catalytic removal of nitrogen oxides from combustion products with multi-zone input of reducing agent - Google Patents
Method for high-temperature non-catalytic removal of nitrogen oxides from combustion products with multi-zone input of reducing agent Download PDFInfo
- Publication number
- RU2550864C2 RU2550864C2 RU2013143540/05A RU2013143540A RU2550864C2 RU 2550864 C2 RU2550864 C2 RU 2550864C2 RU 2013143540/05 A RU2013143540/05 A RU 2013143540/05A RU 2013143540 A RU2013143540 A RU 2013143540A RU 2550864 C2 RU2550864 C2 RU 2550864C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reducing agent
- zone
- nitrogen oxides
- temperature
- combustion products
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Description
Область использованияArea of use
Изобретение относится к высокотемпературной очистке продуктов сгорания всех видов органического топлива от оксидов азота (NOx) путем их селективного некаталитического восстановления (СНКВ) и может быть использовано для уменьшения выброса NOx в атмосферу с дымовыми газами тепловых агрегатов различного назначения, преимущественно паровых котлов тепловых электростанций.The invention relates to high-temperature purification of combustion products of all types of fossil fuels from nitrogen oxides (NO x ) by selective non-catalytic reduction (SNCR) and can be used to reduce the emission of NO x into the atmosphere with flue gases of thermal units for various purposes, mainly steam boilers of thermal power plants .
Уровень техникиState of the art
Очистка дымовых газов путем СНКВ проводится обычно вводом в газы аммиаксодержащего восстановителя. Известны способы высокотемпературной очистки продуктов сгорания от оксидов азота путем их СНКВ (US 4208386, B01D 53/56, 1980; US 4325924, B01D 53/56, 1982 [1]), использующие в качестве восстановителя карбамид. При этом температурный интервал газового потока, в зону которого вводят восстановитель, составляет 1900…2500°F (1000…1350°C). Недостатком указанных способов является низкая эффективность процесса очистки газового потока из-за существенной температурной зависимости эффективности восстановления оксидов азота внутри указанного интервала. Кроме того, снижение или повышение температуры внутри указанного интервала относительно оптимальной приводит и к увеличению свыше допустимых пределов содержания в очищенных газах вторичного загрязнителя - аммиака. Дело в том, что в процессе эксплуатации тепловых агрегатов происходят значительные колебания их тепловой нагрузки, а следовательно, и температуры очищаемого газового потока. В случае снижения температуры газового потока в зоне ввода восстановителя снижается эффективность процесса СНКВ. Для решения этой проблемы используют добавки к восстановителю, снижающие температуру процесса восстановления NOx, например, кислородсодержащие органические соединения: альдегиды, кетоны, этиленгликоль (US 4719092, B01D 53/56 [2]) или водородсодержащие неорганические соединения: гуанидин, меламин и другие (US 4751065; US 4770863; US 4927612; US 4119702 (все - B01D 53/56) [3]). Однако ввод указанных добавок, снижающих температуру хода эффективного процесса восстановления NOx, тем не менее, не обеспечивает достаточной эффективности процесса очистки при колебаниях нагрузки тепловых агрегатов, а в ряде случаев приводит к образованию вторичных загрязнителей.Flue gas purification by SNCR is usually carried out by introducing an ammonia-containing reducing agent into the gases. Known methods for high-temperature purification of combustion products from nitrogen oxides by their SNCR (US 4208386, B01D 53/56, 1980; US 4325924, B01D 53/56, 1982 [1]), using urea as a reducing agent. In this case, the temperature range of the gas stream into the zone of which the reducing agent is introduced is 1900 ... 2500 ° F (1000 ... 1350 ° C). The disadvantage of these methods is the low efficiency of the gas stream purification process due to the significant temperature dependence of the efficiency of the reduction of nitrogen oxides within the specified interval. In addition, a decrease or increase in temperature within the indicated range is relatively optimal and leads to an increase above the permissible limits of the content of the secondary pollutant in the purified gases - ammonia. The fact is that during the operation of thermal units there are significant fluctuations in their heat load, and therefore the temperature of the gas stream being cleaned. If the temperature of the gas stream in the input zone of the reducing agent decreases, the efficiency of the SNCR process decreases. To solve this problem, reducing agents are used to reduce the temperature of the NO x reduction process, for example, oxygen-containing organic compounds: aldehydes, ketones, ethylene glycol (US 4719092, B01D 53/56 [2]) or hydrogen-containing inorganic compounds: guanidine, melamine and others ( US 4751065; US 4770863; US 4927612; US 4119702 (all B01D 53/56) [3]). However, the introduction of these additives, which reduce the temperature of the effective NO x reduction process, nevertheless, does not provide sufficient efficiency of the cleaning process under load fluctuations of thermal units, and in some cases leads to the formation of secondary pollutants.
Известен принятый в качестве прототипа изобретения способ высокотемпературной очистки продуктов сгорания в газоходе теплового агрегата от оксидов азота путем их селективного некаталитического восстановления, заключающийся в том, что в ограниченные температурным диапазоном 850…1100°C выбранные зоны газохода между расположенными в нем поверхностями нагрева вводят аммиаксодержащий восстановитель (Zellinger G., Tauschitz J. Betrieb-serfahrungen mit der nichtkatalytischen Stickstoffoxidreduktion in den Dampfkraftwerken der Osterreichischen Draukraftwerke AG // VGB Kraftwerkstechnik, 1989, Bd. 69, H. 12, S.1194-2000 [4]). Согласно [4] каждая из указанных зон предназначена для работы при определенной тепловой нагрузке агрегата, при которой температура дымовых газов наиболее близка к оптимальной для СНКВ. Недостатками такого технического решения являются сложность регулировочного процесса выбора рабочей зоны с переключением работы соответствующего оборудования, а также возможность загрязнения дымовых газов аммиаком из-за необходимости работы с максимально высоким коэффициентом расхода восстановителя по отношению к его стехиометрическому значению.A known method of high-temperature purification of combustion products in a gas duct of a thermal unit from nitrogen oxides by selective non-catalytic reduction, which consists in the fact that ammonia-containing reducing agent is introduced into the selected gas duct between the heating surfaces located in it in a temperature range of 850 ... 1100 ° C, is adopted (Zellinger G., Tauschitz J. Betrieb-serfahrungen mit der nichtkatalytischen Stickstoffoxidreduktion in den Dampfkraftwerken der Osterreichischen Draukraftwerke AG // VGB Kraftwerkstechnik, 1989, Bd. 69, H. 12, S.1194-2000 [4]. According to [4], each of these zones is designed to operate at a specific heat load of the unit, at which the temperature of the flue gases is closest to optimal for SNCR. The disadvantages of this technical solution are the complexity of the regulatory process for selecting a working area with switching the operation of the corresponding equipment, as well as the possibility of flue gas pollution with ammonia due to the need to work with the highest possible ratio of reducing agent relative to its stoichiometric value.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей изобретения является повышение эффективности очистки дымовых газов от оксидов азота при исключении выброса в атмосферу вторичного загрязнителя в виде избытка восстановителя, а техническим результатом - обеспечение максимальной степени восстановления NOx без превышения стехиометрического соотношения расхода восстановителя.The objective of the invention is to increase the efficiency of purification of flue gases from nitrogen oxides while eliminating the emission of a secondary pollutant into the atmosphere in the form of an excess of a reducing agent, and the technical result is to ensure the maximum degree of reduction of NO x without exceeding the stoichiometric ratio of the reducing agent consumption.
Решение указанной задачи и достижение указанного технического результата обеспечиваются тем, что при осуществлении способа высокотемпературной очистки продуктов сгорания в газоходе теплового агрегата от оксидов азота путем их СНКВ, заключающегося в том, что в ограниченные температурным диапазоном 850…1100°C выбранные зоны газохода между расположенными в нем поверхностями нагрева вводят аммиаксодержащий восстановитель согласно изобретению восстановитель вводят одновременно во все указанные выбранные зоны, причем в каждую из этих зон его подают с коэффициентом расхода по отношению к стехиометрическому расходу, меньшим единицы. При этом число зон ввода восстановителя преимущественно составляет 2…5; коэффициент расхода восстановителя, подаваемого в каждую зону очистки, устанавливают в диапазоне 0,2…0,8; в качестве восстановителя используют аммиак или карбамид.The solution of this problem and the achievement of the specified technical result are ensured by the fact that when implementing the method of high-temperature cleaning of the combustion products in the duct of the thermal unit from nitrogen oxides by their SNCR, which consists in the fact that, in the temperature range of 850 ... 1100 ° C, the selected zone of the duct between located in the heating surfaces are used to introduce an ammonia-containing reducing agent according to the invention, the reducing agent is introduced simultaneously to all of these selected zones, and to each of these zones it is supplied with a flow coefficient with respect to a stoichiometric flow rate of less than one. The number of input zones of the reducing agent is mainly 2 ... 5; the flow coefficient of the reducing agent supplied to each cleaning zone is set in the range of 0.2 ... 0.8; ammonia or urea is used as a reducing agent.
Причинно-следственная связь между указанным техническим результатом и отличительными признаками изобретения состоит в следующем. Известно, что оптимальная температура, соответствующая максимальной степени восстановления оксидов азота с использованием в качестве восстановителя аммиаксодержащего соединения, находится в диапазоне 900…1000°C, тогда как практический температурный диапазон продуктов сгорания в возможной области их обработки более широк и составляет 850…1100°C. Этот температурный диапазон имеет место практически во всех тепловых агрегатах при работе на различных нагрузках. Но целесообразно осуществлять ввод восстановителя не в одной узкой температурной зоне с оптимальными условиями для восстановительного процесса, а во всем возможном температурном диапазоне, в котором может протекать СНКВ-процесс.The causal relationship between the specified technical result and the distinguishing features of the invention is as follows. It is known that the optimum temperature corresponding to the maximum degree of reduction of nitrogen oxides using an ammonia-containing compound as a reducing agent is in the range of 900 ... 1000 ° C, while the practical temperature range of the combustion products in the possible processing area is wider and amounts to 850 ... 1100 ° C . This temperature range occurs in almost all thermal units when operating at various loads. But it is advisable to introduce the reducing agent not in one narrow temperature zone with optimal conditions for the recovery process, but in the entire possible temperature range in which the SNCR process can occur.
Эффективность очистки газов в каждой зоне при многозонном вводе восстановителя может быть меньше по сравнению с эффективностью однозонной схемы ввода. Это объясняется тем, что температура дымовых газов в каждой зоне ввода восстановителя различна и может отличаться от оптимальной температуры процесса. Однако суммарная эффективность многозонной схемы очистки будет выше по сравнению с однозонной. Это связано с тем, что увеличивается протяженность пути газов, на котором в них происходит процесс восстановления, а также увеличивается время реакции для данного объема газов. Кроме того, при реализации многозонного ввода восстановителя сокращается количество выброса вторичного загрязнителя также за счет увеличения объема и времени реакции.The efficiency of gas purification in each zone with a multi-zone input of the reducing agent may be less than the efficiency of a single-zone input scheme. This is because the temperature of the flue gases in each input zone of the reducing agent is different and may differ from the optimum process temperature. However, the total efficiency of the multi-zone cleaning scheme will be higher compared to single-zone. This is due to the fact that the length of the gas path on which the reduction process takes place in them increases, and the reaction time for a given volume of gases also increases. In addition, when implementing a multi-zone input of a reducing agent, the amount of emission of a secondary pollutant is also reduced by increasing the volume and time of the reaction.
Восстановитель подается в каждую зону очистки с коэффициентом расхода (отношение действительного расхода восстановителя к стехиометрически необходимому) меньшим единицы. При этом общее количество подаваемого восстановителя должно быть достаточным для восстановления оксидов азота (не менее стехиометрически необходимого количества), содержащихся в дымовых газах.The reducing agent is supplied to each cleaning zone with a flow coefficient (the ratio of the actual reducing agent consumption to stoichiometrically necessary) of less than one. In this case, the total amount of reducing agent supplied must be sufficient for the reduction of nitrogen oxides (not less than the stoichiometrically necessary amount) contained in the flue gases.
Краткое описание чертежаBrief Description of the Drawing
На чертеже представлена принципиальная технологическая схема одного из возможных примеров реализации способа высокотемпературной очистки продуктов сгорания от оксидов азота согласно изобретению.The drawing shows a schematic flow diagram of one of the possible examples of the implementation of the method of high-temperature purification of combustion products from nitrogen oxides according to the invention.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Способ согласно изобретению иллюстрируется примером представленной на чертеже принципиальной технологической схемы. На участке газохода 1 теплового агрегата, в рассматриваемых ниже примерах - пылеугольного энергетического парового котла, с начальной температурой газов на этом участке приблизительно 1100°C, установлены поверхности нагрева, в том числе первый ширмовый пароперегреватель (ШПП) 2, вторая ступень 3 второго ШПП и первая ступень 4 второго ШПП, за которым продукты сгорания органического топлива охлаждаются до температуры 850°C. Для высокотемпературной очистки продуктов сгорания от содержащихся в них оксидов азота в свободном от поверхностей нагрева 2-4 пространстве газохода 1 выбраны три температурные зоны А, В, С, для ввода в которые восстановителя предусмотрена арматура соответственно 5-8. Восстановитель в чистом виде (аммиак, карбамид) или в смеси с водяным паром в качестве носителя одновременно вводят в начальные участки всех указанных зон с помощью арматуры 5-8, при этом коэффициент расхода восстановителя, подаваемого в каждую зону очистки, устанавливают в диапазоне 0,2…0,8. При смешении восстановителя с продуктами сгорания происходит реакция восстановления оксидов азота. Результаты опытной проверки указанной технологической схемы приведены ниже для четырех различных примеров. В первых двух примерах используется только одна зона, в двух последующих - три. Содержание оксидов азота и аммиака после очистки измерялось в охлажденных продуктах сгорания (дымовых газах) на выходе из котла перед их выбросом в дымовую трубу.The method according to the invention is illustrated by the example shown in the drawing, a flow chart. In the
Пример 1. Расход очищаемых газов через газоход 1 составлял 1100000 нм3/ч. При стопроцентной нагрузке в зону B газохода 1, расположенную в рассечке между ступенями 3, 4 второго ШПП, подавали предварительно полученную с использованием 40%-го раствора карбамида парогазовую восстановительную смесь. Температура продуктов сгорания в этой зоне составляла в среднем 1006°C. Коэффициент расхода карбамида был равен 1. Результаты испытаний приведены в таблице 1.Example 1. The flow rate of the purified gases through the
Пример 2. Объем очищаемых газов 800000 нм3/ч. При нагрузке 70% в высокотемпературную зону котла, расположенную в зоне В, подавали предварительно полученную с использованием 40%-го раствора карбамида парогазовую восстановительную смесь. Температура продуктов сгорания в этой зоне составляла в среднем 860°C. Коэффициент расхода карбамида был равен 1. Результаты испытаний приведены в таблице 2.Example 2. The volume of purified gases 800000 nm 3 / h At a load of 70%, the vapor-gas recovery mixture previously obtained using a 40% carbamide solution was fed into the high-temperature zone of the boiler located in zone B. The temperature of the combustion products in this zone averaged 860 ° C. The urea flow rate was 1. The test results are shown in table 2.
Пример 3. При стопроцентной нагрузке восстановительная смесь подавалась одновременно в три зоны А, В, С очистки. Температура продуктов сгорания в первой зоне A составляла в среднем 1049°C, во второй зоне B - в среднем 1006°C, в третьей зоне C - в среднем 963°C. Коэффициент расхода карбамида в каждой зоне очистки составлял от 0,2 до 0,5. Остальные условия испытаний аналогичны приведенным в примере 1. Результаты испытаний приведены в таблице 3.Example 3. At one hundred percent load, the recovery mixture was supplied simultaneously to three zones A, B, C of treatment. The temperature of the combustion products in the first zone A was on average 1049 ° C, in the second zone B - on average 1006 ° C, in the third zone C - on average 963 ° C. The urea consumption coefficient in each treatment zone ranged from 0.2 to 0.5. The remaining test conditions are similar to those in example 1. The test results are shown in table 3.
Пример 4. При нагрузке 70% восстановительная смесь подавалась одновременно в три зоны А, В, С очистки. Температура продуктов сгорания в зоне A составляла в среднем 1045°C, в зоне B - в среднем - 933°C, в зоне C - в среднем 890°C. Коэффициент расхода карбамида в каждой зоне очистки составлял от 0,2 до 0,6. Остальные условия испытаний аналогичны приведенным в примере 1. Результаты испытаний приведены в таблице 4.Example 4. At a load of 70%, the reducing mixture was supplied simultaneously to three zones A, B, C of treatment. The temperature of the combustion products in zone A averaged 1045 ° C, in zone B - an average of 933 ° C, in zone C - an average of 890 ° C. The urea consumption coefficient in each treatment zone ranged from 0.2 to 0.6. The remaining test conditions are similar to those in example 1. The test results are shown in table 4.
Анализ приведенных в таблицах 1-4 результатов очистки отходящих продуктов сгорания от оксидов азота показал значительное повышение степени очистки газов при многоступенчатом вводе восстановителя по сравнению с одноступенчатым, существенное снижение содержания аммиака в очищенных дымовых газах, а также стабильно высокую степень очистки газов при изменении нагрузки котла.An analysis of the results of purification of combustion exhaust products from nitrogen oxides shown in Tables 1-4 showed a significant increase in the degree of gas purification during multi-stage introduction of a reducing agent compared with a single-stage one, a significant decrease in the ammonia content in the treated flue gases, and also a consistently high degree of gas purification when the boiler load changes .
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143540/05A RU2550864C2 (en) | 2013-09-27 | 2013-09-27 | Method for high-temperature non-catalytic removal of nitrogen oxides from combustion products with multi-zone input of reducing agent |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143540/05A RU2550864C2 (en) | 2013-09-27 | 2013-09-27 | Method for high-temperature non-catalytic removal of nitrogen oxides from combustion products with multi-zone input of reducing agent |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013143540A RU2013143540A (en) | 2015-04-10 |
RU2550864C2 true RU2550864C2 (en) | 2015-05-20 |
Family
ID=53282279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013143540/05A RU2550864C2 (en) | 2013-09-27 | 2013-09-27 | Method for high-temperature non-catalytic removal of nitrogen oxides from combustion products with multi-zone input of reducing agent |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2550864C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2742174C1 (en) * | 2020-07-24 | 2021-02-02 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ") | Method of purification from nitrogen oxides of fuel combustion products in gas duct of thermal unit and installation for its implementation |
RU2793175C1 (en) * | 2020-07-10 | 2023-03-29 | Чжуне Чантянь Интернешнал Энджиниринг Ко., Лтд | Waste gas treatment method and treatment system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4777024A (en) * | 1987-03-06 | 1988-10-11 | Fuel Tech, Inc. | Multi-stage process for reducing the concentration of pollutants in an effluent |
RU2113890C1 (en) * | 1997-05-20 | 1998-06-27 | Государственная академия нефти и газа им.И.М.Губкина | Method of removing nitrogen oxides from flue gases |
RU2271856C2 (en) * | 2004-02-25 | 2006-03-20 | Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина | Method of purification of flue gases from nitrogen oxide |
RU2403081C1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина | Method of uncatalysed flue gas purification of nitrogen oxides |
-
2013
- 2013-09-27 RU RU2013143540/05A patent/RU2550864C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4777024A (en) * | 1987-03-06 | 1988-10-11 | Fuel Tech, Inc. | Multi-stage process for reducing the concentration of pollutants in an effluent |
RU2113890C1 (en) * | 1997-05-20 | 1998-06-27 | Государственная академия нефти и газа им.И.М.Губкина | Method of removing nitrogen oxides from flue gases |
RU2271856C2 (en) * | 2004-02-25 | 2006-03-20 | Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина | Method of purification of flue gases from nitrogen oxide |
RU2403081C1 (en) * | 2009-06-30 | 2010-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина | Method of uncatalysed flue gas purification of nitrogen oxides |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793175C1 (en) * | 2020-07-10 | 2023-03-29 | Чжуне Чантянь Интернешнал Энджиниринг Ко., Лтд | Waste gas treatment method and treatment system |
RU2742174C1 (en) * | 2020-07-24 | 2021-02-02 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ") | Method of purification from nitrogen oxides of fuel combustion products in gas duct of thermal unit and installation for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013143540A (en) | 2015-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN203944290U (en) | A kind of SCR flue gas denitrification system | |
RU2502883C2 (en) | Method of processing nox components and electric power generation system | |
KR102098759B1 (en) | Gas denitrification process and equipment | |
CN104772018A (en) | Flue gas desulfurization and denitration system and flue gas desulfurization and denitration method in thermal power plant | |
CN101569834A (en) | Enhancement of conventional scr and sncr processes with ammonia destruction catalyst | |
CN107281915B (en) | SNCR and SCR combined denitration system and denitration method for alumina roasting flue gas | |
CN109862956A (en) | The method that denitrification is removed from gas using the zeolite catalyst that iron exchanges | |
KR101495087B1 (en) | Combustion system | |
CN103196134A (en) | Natural-circulation drum boiler with flue heating system | |
JP5721605B2 (en) | Power plant | |
RU2550864C2 (en) | Method for high-temperature non-catalytic removal of nitrogen oxides from combustion products with multi-zone input of reducing agent | |
CN106215672A (en) | A kind of modified model SNCR SCR combined denitration device | |
JP2019535516A (en) | Removal of impurities from process streams by contact with oxidants and water streams | |
AU2017204427A1 (en) | Acid-gas capturing apparatus and acid gas capturing method | |
US4521388A (en) | NOx reduction in flue gas | |
CN110030566B (en) | Comprehensive treatment method for waste gas and waste water | |
RU2403081C1 (en) | Method of uncatalysed flue gas purification of nitrogen oxides | |
CN109908753B (en) | Selective denitration agent and denitration treatment process and system thereof | |
Li et al. | Research of the SNCR Process and its Application | |
CN108636072A (en) | A kind of equipment for denitrifying flue gas based on low-temperature plasma | |
CN111068512B (en) | Integrated catalytic conversion system and method for reducing exhaust ammonia emission | |
CN103343953A (en) | Forced circulation drum boiler with smoke temperature rising system | |
KR102186251B1 (en) | method for recycling of desulfurization process water | |
CN110433621B (en) | Method and device for reduction denitration of kiln flue gas carbon | |
CN209985193U (en) | Low-temperature SCR flue gas denitration system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner |