RU2742174C1 - Method of purification from nitrogen oxides of fuel combustion products in gas duct of thermal unit and installation for its implementation - Google Patents
Method of purification from nitrogen oxides of fuel combustion products in gas duct of thermal unit and installation for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2742174C1 RU2742174C1 RU2020124641A RU2020124641A RU2742174C1 RU 2742174 C1 RU2742174 C1 RU 2742174C1 RU 2020124641 A RU2020124641 A RU 2020124641A RU 2020124641 A RU2020124641 A RU 2020124641A RU 2742174 C1 RU2742174 C1 RU 2742174C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitrogen oxides
- gas duct
- activator
- low
- catalytic oxidation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/56—Nitrogen oxides
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано, в частности, для снижения содержания оксидов азота в продуктах сгорания тепловых агрегатов различного назначения, например, котлов при сжигании различных видов органического топлива.The invention relates to the field of heat power engineering and can be used, in particular, to reduce the content of nitrogen oxides in the combustion products of thermal units for various purposes, for example, boilers when burning various types of organic fuel.
Уровень техникиState of the art
Очистка дымовых газов от оксидов азота, образующихся в результате сжигания угля, мазутов, нефтепродуктов и другого органического топлива является важной задачей ввиду того, что выброшенный в атмосферу оксид азота при реакции с атмосферной водой образует азотную кислоту, которая впоследствии выпадает на землю вместе с атмосферными осадками, отрицательно воздействуя на всех представителей флоры и фауны.Purification of flue gases from nitrogen oxides formed as a result of combustion of coal, fuel oil, oil products and other fossil fuels is an important task due to the fact that nitrogen oxide released into the atmosphere forms nitric acid when it reacts with atmospheric water, which subsequently falls to the ground together with atmospheric precipitation. , negatively affecting all representatives of flora and fauna.
Из уровня техники известен принятый в качестве прототипа первого объекта заявляемого изобретения способ очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата, заключающийся в том, что в качестве восстановительного реагента используют водный раствор карбамида, который смешивают с перегретым паром, и затем подают полученную смесь в высокотемпературную и низкотемпературную зоны газохода, при этом в качестве активатора восстановительного реагента, который добавляют в смесь перегретого пара и водного раствора карбамида, подаваемую в низкотемпературную часть газохода, используют озон в виде озоновоздушной смеси (RU 113671 U1, опубл. 27.02.2012 г. (далее - [1])).From the prior art, adopted as a prototype of the first object of the claimed invention, a method for purifying nitrogen oxides from fuel combustion products in a gas duct of a thermal unit is known, which consists in the fact that an aqueous solution of carbamide is used as a reducing reagent, which is mixed with superheated steam, and then the resulting mixture is fed in the high-temperature and low-temperature zones of the gas duct, while as an activator of the reducing reagent, which is added to the mixture of superheated steam and aqueous solution of urea supplied to the low-temperature part of the gas duct, ozone is used in the form of an ozone-air mixture (RU 113671 U1, publ. 27.02.2012. (hereinafter - [1])).
Из уровня техники известна принятая в качестве прототипа второго объекта заявляемого изобретения установка для очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата, содержащая источник восстановительного реагента - водного раствора карбамида, источник перегретого пара, смеситель восстановительного реагента с перегретым паром для подготовки восстановительной смеси, подаваемой в высокотемпературную зону газохода, источник активатора восстановительного реагента, устройство для подготовки активированной восстановительной смеси, подаваемой в низкотемпературную зону газохода, а также линии, соединяющие указанные элементы установки и линии для подачи восстановительной и активированной восстановительной смесей в соответствующие температурные зоны газохода. При этом в качестве активатора восстановительного реагента выбран озон в виде озоновоздушной смеси, а устройство для подготовки активированной восстановительной смеси выполнено в виде первого смесителя, один из входов которого соединен с источником восстановительного реагента, другой - с источником перегретого пара, и второго смесителя, один из входов которого соединен с выходом первого смесителя, другой - с источником активатора восстановительного реагента ([1]).It is known from the prior art, adopted as a prototype of the second object of the claimed invention, an installation for purifying nitrogen oxides from fuel combustion products in a gas duct of a thermal unit, containing a source of a reducing reagent - an aqueous solution of urea, a source of superheated steam, a mixer of a reducing reagent with superheated steam for preparing a reducing mixture, supplied to the high-temperature zone of the gas duct, a source of the activator of the reducing reagent, a device for preparing the activated reducing mixture supplied to the low-temperature zone of the gas duct, as well as lines connecting the specified elements of the installation and lines for supplying the reducing and activated reducing mixtures to the corresponding temperature zones of the gas duct. In this case, ozone in the form of an ozone-air mixture was selected as an activator of the reducing reagent, and the device for preparing the activated reducing mixture is made in the form of a first mixer, one of the inputs of which is connected to a source of a reducing reagent, the other - to a source of superheated steam, and a second mixer, one of the inputs of which is connected to the output of the first mixer, the other - to the source of the activator of the reducing reagent ([1]).
Недостатками известных из [1] способа и установки являются:The disadvantages of the method and installation known from [1] are:
- использование озона в виде озоновоздушной смеси в качестве активатора окисления оксидов азота, т.к. озон является одним из самых сильных окислителей и в высоких концентрациях он чрезвычайно опасен для людей из-за возможности отравления;- the use of ozone in the form of an ozone-air mixture as an activator of the oxidation of nitrogen oxides, because ozone is one of the most powerful oxidizing agents and in high concentrations it is extremely dangerous for people due to the possibility of poisoning;
- трудность поддержания стабильных концентраций озона из-за его быстрого разложения в воздушной и водной средах, что вызывает значительное неудобство в его эксплуатации;- difficulty in maintaining stable ozone concentrations due to its rapid decomposition in air and water environments, which causes significant inconvenience in its operation;
- использование озона вызывает сильную коррозию оборудования, что приводит к необходимости использования специальных дорогостоящих антикоррозионных материалов;- the use of ozone causes severe corrosion of equipment, which leads to the need to use special expensive anti-corrosion materials;
- высокая энергоемкость процесса получения используемого озона;- high energy intensity of the process of obtaining used ozone;
- необходимость поддержания определенного температурного режима, не допускающего быстрого разложения озона, и соблюдение особых правил техники безопасности при его производстве.- the need to maintain a certain temperature regime that does not allow the rapid decomposition of ozone, and the observance of special safety rules during its production.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей заявляемой группы изобретений является улучшение технологических и эксплуатационных характеристик процесса очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата, снижение энергоемкости процесса очистки дымовых газов от оксидов азота, снижение скорости коррозии оборудования установки и обеспечение безопасных условий при работе персонала с установкой, а техническим результатом - обеспечение более высокой и стабильной степени очистки дымовых газов от оксидов азота.The objective of the claimed group of inventions is to improve the technological and operational characteristics of the process of purification of nitrogen oxides from fuel combustion products in the gas duct of a heating unit, to reduce the energy consumption of the process of purifying flue gases from nitrogen oxides, to reduce the corrosion rate of the equipment of the installation and to ensure safe conditions for personnel working with the installation, and technical the result is a higher and more stable degree of purification of flue gases from nitrogen oxides.
Решение указанной задачи путем достижения указанного технического результата применительно к первому объекту патентуемой группы изобретений, обеспечивается тем, что способ очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата, заключается в том, что в качестве восстановительного реагента используют водный раствор карбамида, который смешивают с перегретым паром, и затем подают первую полученную смесь в высокотемпературную и низкотемпературную зоны газохода. При этом активатор каталитического окисления оксидов азота смешивают с перегретым паром и затем подают вторую полученную смесь в низкотемпературную зону газохода, после чего активатор каталитического окисления оксидов азота выводят из газохода до области его низкотемпературной зоны, в которую подают первую полученную смесь водного раствора карбамида с перегретым паром. При этом в качестве активатора каталитического окисления оксидов азота используется природная руда, содержащая, масс. %: Fe2O3 - 3-29; MnO2 - 7-43; остальное - оксидные минералы до 100%.The solution of this problem by achieving the specified technical result in relation to the first object of the patentable group of inventions is ensured by the fact that the method for purifying nitrogen oxides from fuel combustion products in the gas duct of a thermal unit consists in the fact that an aqueous solution of urea is used as a reducing reagent, which is mixed with superheated steam, and then the first obtained mixture is fed into the high-temperature and low-temperature zones of the gas duct. In this case, the activator for the catalytic oxidation of nitrogen oxides is mixed with superheated steam and then the second obtained mixture is fed into the low-temperature zone of the gas duct, after which the activator for the catalytic oxidation of nitrogen oxides is removed from the gas duct to the region of its low-temperature zone, into which the first obtained mixture of an aqueous solution of urea with superheated steam ... In this case, as an activator of the catalytic oxidation of nitrogen oxides, a natural ore is used, containing, by weight. %: Fe 2 O 3 - 3-29; MnO 2 7-43; the rest is oxide minerals up to 100%.
Причем после вывода активатора каталитического окисления оксидов азота из газохода его повторно смешивают с перегретым паром и подают полученную смесь в газоход до области его низкотемпературной зоны, в которую подают первую полученную смесь водного раствора карбамида с перегретым паром.Moreover, after the activator of catalytic oxidation of nitrogen oxides is withdrawn from the gas duct, it is re-mixed with superheated steam and the resulting mixture is fed into the gas duct to the region of its low-temperature zone, into which the first obtained mixture of an aqueous solution of carbamide with superheated steam is fed.
Решение указанной задачи путем достижения указанного технического результата применительно ко второму объекту патентуемой группы изобретений обеспечивается тем, что установка для очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата, содержит: источник восстановительного реагента - водного раствора карбамида; источник перегретого пара; первый смеситель, первый вход которого соединен с помощью паропровода с источником перегретого пара, а второй вход - с помощью трубопровода, на линии которого установлен насос, с источником восстановительного реагента; первое раздающее устройство, установленное в высокотемпературной зоне газохода, вход которого соединен с помощью трубопровода с выходом первого смесителя; второй смеситель, первый вход которого соединен с помощью паропровода с источником перегретого пара, а второй вход - с помощью трубопровода, на линии которого установлен насос, с источником восстановительного реагента; и второе раздающее устройство, установленное в низкотемпературной зоне газохода, вход которого соединен с помощью трубопровода с выходом второго смесителя. При этом установка также содержит источник активатора каталитического окисления оксидов азота, выход которого соединен с помощью трубопровода с первым входом устройства для подготовки активатора каталитического окисления оксидов азота, второй вход которого соединен с помощью паропровода с источником перегретого пара, а выход - с помощью трубопровода с низкотемпературной зоной газохода перед установленным на ее линии до второго раздающего устройства инерционным улавливателем твердых частиц, линия вывода твердых частиц которого соединена с помощью трубопровода с третьим входом устройства для подготовки активатора каталитического окисления оксидов азота. При этом в качестве активатора каталитического окисления оксидов азота используется природная руда, содержащая, масс. %: Fe2O3 - 3-29; MnO2 - 7-43; остальное - оксидные минералы до 100%.The solution of this problem by achieving the specified technical result in relation to the second object of the patented group of inventions is provided by the fact that the installation for purification of nitrogen oxides from fuel combustion products in the gas duct of the thermal unit contains: a source of reducing reagent - an aqueous solution of urea; superheated steam source; the first mixer, the first inlet of which is connected by means of a steam line to a source of superheated steam, and the second inlet is connected by means of a pipeline on the line of which a pump is installed, with a source of a reducing agent; the first dispenser installed in the high-temperature zone of the gas duct, the inlet of which is connected by means of a pipeline with the outlet of the first mixer; a second mixer, the first inlet of which is connected by means of a steam line to a source of superheated steam, and the second inlet is connected by a pipeline on the line of which a pump is installed, to a source of a reducing agent; and a second dispenser installed in the low temperature zone of the gas duct, the inlet of which is connected by means of a conduit to the outlet of the second mixer. At the same time, the installation also contains a source of an activator for catalytic oxidation of nitrogen oxides, the outlet of which is connected via a pipeline with the first input of a device for preparing an activator for catalytic oxidation of nitrogen oxides, the second input of which is connected using a steam pipeline with a source of superheated steam, and the output is connected with a low-temperature pipeline. zone of the gas duct in front of an inertial particle trap installed on its line to the second distributing device, the solid particles removal line of which is connected by means of a pipeline with the third inlet of the device for preparing an activator for catalytic oxidation of nitrogen oxides In this case, as an activator of the catalytic oxidation of nitrogen oxides, a natural ore is used, containing, by weight. %: Fe 2 O 3 - 3-29; MnO 2 7-43; the rest is oxide minerals up to 100%.
Установка также содержит трубопровод, предназначенный для подачи нагретого воздуха, который присоединен к устройству для подготовки активатора каталитического окисления оксидов азота, и нагреватель, установленный на линии трубопровода, соединяющего выход второго смесителя и вход второго раздающего устройства, установленного в низкотемпературной зоне газохода. Причем установка может содержать как минимум один дополнительный инерционный улавливатель твердых частиц, установленный на линии низкотемпературной зоны газохода до второго раздающего устройства. При этом все инерционные улавливатели твердых частиц на линии низкотемпературной зоны газохода до раздающего устройства устанавливаются последовательно.The installation also contains a pipeline for supplying heated air, which is connected to a device for preparation of an activator for catalytic oxidation of nitrogen oxides, and a heater installed on the pipeline line connecting the outlet of the second mixer and the inlet of the second distributing device installed in the low-temperature zone of the gas duct. Moreover, the installation may contain at least one additional inertial catcher of solid particles installed on the line of the low-temperature zone of the gas duct before the second dispenser. In this case, all inertial collectors of solid particles on the line of the low-temperature zone of the gas duct are installed in series before the distributing device.
Причинно-следственная связь между отличительными признаками заявляемой группы изобретений и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.The causal relationship between the distinctive features of the claimed group of inventions and the achieved technical result is as follows.
Восстановление оксидов азота с помощью восстановителя - аммиака протекает по следующим реакциям:The reduction of nitrogen oxides using a reducing agent - ammonia proceeds according to the following reactions:
Вследствие токсичности и сложности регулирования подачи аммиака, в заявляемой группе изобретений используются нетоксичный и достаточно широко распространенный карбамид (мочевина). Мочевина подается в виде 32,5% (по массе) водного раствора, которая смешивается с перегретым паром, и затем подается в высокотемпературную и низкотемпературную зоны газохода.Due to the toxicity and complexity of regulating the supply of ammonia, in the claimed group of inventions, non-toxic and fairly widespread urea (urea) are used. Urea is supplied in the form of a 32.5% (by weight) aqueous solution, which is mixed with superheated steam, and then fed to the high-temperature and low-temperature zones of the flue.
Эффективность конверсии NOx существенно зависит от отношения NO2/NO и достигает максимума, когда это отношение равняется 1, при этом условии может обеспечиваться снижение выбросов NOx на 76-88%. Такой показатель эффективности высокотемпературного восстановительного процесса очистки явно недостаточен для современных требований в энергетике. Более высокая конечная эффективность может быть обеспечена дополнительной стадией низкотемпературного каталитического восстановления.The efficiency of NO x conversion depends significantly on the NO 2 / NO ratio and reaches a maximum when this ratio is equal to 1, under this condition, a reduction in NO x emissions by 76-88% can be achieved. Such an indicator of the efficiency of the high-temperature reduction purification process is clearly insufficient for the modern requirements in the power industry. Higher final efficiency can be provided by an additional low temperature catalytic reduction step.
На первой стадии очистки осуществляется подача восстановительной смеси в высокотемпературную зону газохода к установленному внутри нее раздающему устройству.At the first stage of cleaning, the reduction mixture is fed into the high-temperature zone of the gas duct to a distributing device installed inside it.
На второй стадии очистки подача восстановительной смеси в низкотемпературную зону газохода к установленному внутри нее раздающему устройству осуществляется через нагреватель после проведения каталитического окисления монооксида азота до диоксида согласно реакции:At the second stage of purification, the supply of the reducing mixture to the low-temperature zone of the gas duct to the dispenser installed inside it is carried out through the heater after catalytic oxidation of nitrogen monoxide to dioxide according to the reaction:
Функцию катализатора в реакции окисления (4) выполняют оксиды железа Fe2O3 и марганца MnO2 в составе оксидной минеральной композиции.The function of a catalyst in the oxidation reaction (4) is performed by oxides of iron Fe 2 O 3 and manganese MnO 2 in the composition of the oxide mineral composition.
Диоксид марганца в виде пиролюзита, как основной окислительный компонент твердой смеси, может взаимодействовать с восстановителем -аммиаком при совместном их введении в очищаемый газовый поток, например, по следующей реакции:Manganese dioxide in the form of pyrolusite, as the main oxidizing component of a solid mixture, can interact with a reducing agent, ammonia, when they are jointly introduced into the gas stream to be purified, for example, according to the following reaction:
Поэтому для наиболее эффективного использования восстановительного реагента его вводят в освобожденный от твердых частиц газовый поток.Therefore, for the most efficient use of the reducing agent, it is introduced into a gas stream freed from solid particles.
Введение в газовый поток реагентов окисления в виде твердофазного компонента железомарганцевой руды с соединениями марганца в виде пиролюзита, выполняющего также и роль катализатора, ускоряющего взаимодействие реагирующих газовых сред посредством дополнительного оборудования ввода, сепарации и рецикла, позволяет повысить эффективность очистки от оксидов азота дымовых газов в целом. Вместе с тем, введение каталитической ступени окисления с дополнительным оборудованием не увеличивает нагрузку на штатный дымосос, так как необходимый напор газовой смеси в газоходе создается давлением воздуха и пара, проходящего через устройство для подготовки активатора каталитического окисления оксидов азота.The introduction of oxidation reagents into the gas stream in the form of a solid-phase component of ferromanganese ore with manganese compounds in the form of pyrolusite, which also acts as a catalyst, accelerating the interaction of reacting gaseous media by means of additional equipment for inlet, separation and recycle, makes it possible to increase the efficiency of purification from nitrogen oxides of flue gases in general ... At the same time, the introduction of a catalytic oxidation stage with additional equipment does not increase the load on the standard exhaust fan, since the necessary pressure of the gas mixture in the gas duct is created by the pressure of air and steam passing through the device for preparing an activator for catalytic oxidation of nitrogen oxides.
Использование в установке инерционного улавливателя твердых частиц, выполняющего функции сепарации и рецикла, обеспечивает снижение расхода твердого активатора каталитического окисления оксидов азота, стабильность и безопасность работы установки.The use of an inertial separator of solid particles in the installation, which performs the functions of separation and recycling, ensures a decrease in the consumption of a solid activator for the catalytic oxidation of nitrogen oxides, and the stability and safety of the installation.
Краткое описание чертежаBrief description of the drawing
На фиг. изображена схема установки для очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата в виде отдельных блоков.FIG. shows a diagram of a plant for purification of nitrogen oxides from fuel combustion products in a gas duct of a heating unit in the form of separate blocks.
Описание позиций чертежаDescription of drawing positions
1 - энергетический котел;1 - power boiler;
2 - источник восстановительного реагента;2 - a source of a reducing agent;
3 - источник перегретого пара;3 - a source of superheated steam;
4 - первый смеситель восстановительного реагента;4 - the first mixer of the reducing agent;
5 - трубопровод;5 - pipeline;
6 - насосы-дозаторы;6 - metering pumps;
7, 8 - паропроводы;7, 8 - steam lines;
9 - трубопровод;9 - pipeline;
10 - первое раздающее устройство;10 - the first dispenser;
11 - источник активатора окисления оксидов азота;11 - a source of an activator for the oxidation of nitrogen oxides;
12 - устройство для подготовки активированной окислительно-восстановительной смеси;12 - device for preparing an activated redox mixture;
13 - инерционный улавливатель твердых частиц;13 - inertial catcher of solid particles;
14 - второе раздающее устройство;14 - second dispenser;
15 - регенеративный воздухоподогреватель;15 - regenerative air heater;
16 - дымосос;16 - smoke exhauster;
17 - второй смеситель восстановительного реагента;17 - the second mixer of the reducing agent;
18 - нагреватель;18 - heater;
19 - трубопровод;19 - pipeline;
20 - паропровод;20 - steam line;
21, 22, 23, 24, 25 - трубопроводы.21, 22, 23, 24, 25 - pipelines.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Ниже приведен частный пример осуществления способа очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата и принцип работы установки для его осуществления.Below is a particular example of a method for purifying nitrogen oxides from fuel combustion products in a gas duct of a heating unit and the principle of operation of the installation for its implementation.
Установка для очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата, в данном примере энергетического котла 1, содержит источник восстановительного реагента 2 - водного раствора карбамида, в качестве которого используется мочевина в виде 32,5% (по массе) водного раствора, источник 3 перегретого пара, первый смеситель восстановительного реагента 4, соединенный с помощью трубопровода 5, оборудованного насосом-дозатором 6, с источником 2 восстановительного реагента и с помощью паропроводов 7, 8 с источником перегретого пара 3, и второй смеситель восстановительного реагента 17, соединенный с помощью трубопровода 19, оборудованного насосом-дозатором 6, с источником восстановительного реагента 2 и с помощью паропроводов 7, 20 с источником перегретого пара 3. С помощью трубопровода 9 первый смеситель 4 соединен с первым раздающим устройством 10, установленным в высокотемпературной зоне газохода энергетического котла 1. С помощью трубопровода 21, на линии которого установлен нагреватель 18, второй смеситель 17 соединен с вторым раздающим устройством 14, установленным в высокотемпературной зоне газохода энергетического котла 1. Установка также содержит источник активатора каталитического окисления оксидов азота 11, оборудованный шнековым питателем (на фиг. не показан), выход которого соединен с помощью трубопровода 22 с первым входом устройства для подготовки активированной окислительно-восстановительной смеси 12, выполненного в виде смесителя, второй вход которого соединен с паропроводом 7 и трубопроводом нагретого воздуха 23, а выход - с помощью трубопровода 25 с низкотемпературной зоной газохода перед установленным на ее линии до второго раздающего устройства 14 инерционным улавливателем твердых частиц 13, линия вывода твердых частиц которого соединена с помощью трубопровода 24 с третьим входом устройства для подготовки активированной окислительно-восстановительной смеси 12. На линии низкотемпературной зоны газохода после второго раздающего устройства 14 установлен регенеративный воздухоподогреватель 15, который нагревает воздух, поступающий через трубопровод для подачи нагретого воздуха 23, и дымосос 16 после него. При этом в качестве активатора каталитического окисления оксидов азота используется порошок природной руды Порожинского месторождения, содержащей, масс. %: Fe2O3 - 3-29; MnO2 - 7-43; остальное - оксидные минералы до 100% (Фиг. ).An installation for purification of nitrogen oxides from fuel combustion products in a gas duct of a thermal unit, in this example, a power boiler 1, contains a source of reducing reagent 2 - an aqueous solution of urea, which is used as urea in the form of 32.5% (by weight) aqueous solution,
Установка для очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата работает следующим образом.Installation for purification of nitrogen oxides from fuel combustion products in the gas duct of the thermal unit operates as follows.
В энергетическом котле 1 при сжигании топлива в продуктах его сгорания образуются оксиды азота. Для уменьшения содержания оксидов азота в выбрасываемых через дымовую трубу (на чертеже не показана) дымовых газах в высокотемпературной (900…1000°С) и низкотемпературной (250…350°С) зонах газохода энергетического котла 1 проводят очистку газообразных продуктов сгорания путем их обработки в каждой зоне реакционной смесью - восстановительным водным раствором карбамида, который разлагается при указанных температурах с образованием восстановителя аммиака, и перегретым паром.In the power boiler 1, when fuel is burned, nitrogen oxides are formed in the products of its combustion. To reduce the content of nitrogen oxides in the flue gases emitted through the chimney (not shown in the drawing) flue gases in the high-temperature (900 ... 1000 ° C) and low-temperature (250 ... 350 ° C) zones of the gas duct of the power boiler 1, the gaseous combustion products are purified by processing them in each zone with a reaction mixture - a reducing aqueous solution of carbamide, which decomposes at the indicated temperatures with the formation of a reductant ammonia, and superheated steam.
Для приготовления реакционной смеси, поступающей в высокотемпературную зону газохода, сначала водный раствор карбамида направляют из источника восстановительного реагента 2 с помощью насоса-дозатора 6 по трубопроводу 5 в первый смеситель 4, в который также поступает перегретый пар из источника 3 по паропроводам 7, 8. При этом смешение водного раствора карбамида и перегретого пара производят при температуре в диапазоне 150…400°С, давлении 0,3…1,0 МПа, в течение 0,5…5,0 с. Затем полученная в первом смесителе 4 реакционная смесь поступает в высокотемпературную зону газохода через трубопровод 9 и первое раздающее устройство 10.To prepare the reaction mixture entering the high-temperature zone of the gas duct, first, an aqueous solution of urea is directed from the source of the reducing reagent 2 using the metering pump 6 through the pipeline 5 to the first mixer 4, which also receives superheated steam from the
Для приготовления реакционной смеси, поступающей в низкотемпературную зону газохода, сначала водный раствор карбамида 32,5% (по массе) водного раствора, направляют из источника восстановительного реагента 2 с помощью насоса-дозатора 6 по трубопроводу 19 во второй смеситель 17, в который также поступает перегретый пар из источника 3 по паропроводам 7, 20. При этом смешение водного раствора карбамида и перегретого пара также производят при температуре в диапазоне 150…400°С, давлении 0,3…1,0 МПа, в течение 0,5…5,0 с. Затем полученная во втором смесителе 17 реакционная смесь поступает в низкотемпературную зону газохода через трубопровод 21 с установленным на его линии нагревателем 18, в котором она нагревается до температуры 250-350°С для повышения химической активности, и второе раздающее устройство 14.To prepare the reaction mixture entering the low-temperature zone of the flue, first an aqueous solution of urea 32.5% (by weight) of an aqueous solution is sent from the source of the reducing reagent 2 using a metering pump 6 through
Для более глубокого восстановления оксида азота аммиаком в вышеуказанных диапазонах температур необходимо его предварительное окисление до диоксида. В процессе окисления участвует газо-твердая каталитическая смесь, состоящая из воздуха, водяного пара и активатора каталитического окисления оксидов азота, в качестве которого используется природная руда, содержащая, масс. %: Fe2O3 - 3-29; MnO2 - 7-43; остальное - оксидные минералы до 100%.For a deeper reduction of nitric oxide with ammonia in the above temperature ranges, it must be pre-oxidized to dioxide. In the oxidation process, a gas-solid catalytic mixture is involved, consisting of air, water vapor and an activator for the catalytic oxidation of nitrogen oxides, which is used as a natural ore containing, wt. %: Fe 2 O 3 - 3-29; MnO 2 7-43; the rest is oxide minerals up to 100%.
Для приготовления газо-твердой каталитической смеси сначала твердый активатор каталитического окисления оксидов азота поступает из источника активатора окисления оксидов азота 11 с помощью шнекового питателя (на фиг. не показан) через трубопровод 22 в устройство для подготовки активированной окислительно-восстановительной смеси 12, в которое также поступает перегретый пар из источника 3 по паропроводу 7 и воздух, нагретый до температуры 250-350°С с помощью регенеративного воздухоподогревателя 15, по трубопроводу 23. Затем полученная в устройстве 12 активированная окислительно-восстановительная смесь поступает в низкотемпературную зону газохода перед установленным на ее линии инерционным улавливателем твердых частиц 13. Оседая на дне инерционного улавливателя 13, твердые частицы вновь поступают через трубопровод линии вывода твердых частиц 24 в устройство 12, либо частично уносятся и улавливаются в фильтрующих устройствах до дымососа (на схеме не показаны). При этом унос твердых частиц компенсируется подачей их из источника активатора окисления оксидов азота 11.To prepare a gaseous-solid catalytic mixture, first, a solid activator for the catalytic oxidation of nitrogen oxides is supplied from a source of an activator for the oxidation of
Подача водного раствора карбамида, смешанного с перегретым паром, и активатора каталитического окисления оксидов азота, смешанного с перегретым паром и нагретым воздухом, может осуществляться одновременно в высокотемпературную и низкотемпературную зоны газохода или последовательно по ходу выброса дымовых газов из газохода энергетического котла.The supply of an aqueous solution of urea mixed with superheated steam and an activator for catalytic oxidation of nitrogen oxides mixed with superheated steam and heated air can be carried out simultaneously into the high-temperature and low-temperature zones of the gas duct or sequentially along the discharge of flue gases from the gas duct of a power boiler.
Использование смеси газа и твердых частиц оксидов металлов позволяет получать взвешенный активатор непосредственно в месте его технологического применения, что исключает необходимость отдельного производства и транспортировки опасного озонового активатора окисления. Кроме того, химическая активность каталитической паровоздушной смеси значительно выше по сравнению с паровой озоновой смесью и позволяет достигать более высокой степени очистки от оксидов азота при прочих равных условиях.The use of a mixture of gas and solid particles of metal oxides makes it possible to obtain a suspended activator directly at the place of its technological application, which eliminates the need for separate production and transportation of a hazardous ozone oxidation activator. In addition, the reactivity of the catalytic vapor-air mixture is significantly higher compared to the vapor ozone mixture and allows achieving a higher degree of purification from nitrogen oxides, all other things being equal.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Способ очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата и установка для его осуществления согласно патентуемой группе изобретений отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертеже достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами на основании современного уровня техники в области теплоэнергетики.A method for purifying nitrogen oxides from fuel combustion products in a gas duct of a thermal unit and an installation for its implementation according to the group of inventions being patented meets the condition of "industrial applicability". The essence of the technical solution is disclosed in the formula, description and drawing clearly enough for understanding and industrial implementation by the relevant specialists on the basis of the state of the art in the field of thermal power engineering.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020124641A RU2742174C1 (en) | 2020-07-24 | 2020-07-24 | Method of purification from nitrogen oxides of fuel combustion products in gas duct of thermal unit and installation for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020124641A RU2742174C1 (en) | 2020-07-24 | 2020-07-24 | Method of purification from nitrogen oxides of fuel combustion products in gas duct of thermal unit and installation for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2742174C1 true RU2742174C1 (en) | 2021-02-02 |
Family
ID=74554647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020124641A RU2742174C1 (en) | 2020-07-24 | 2020-07-24 | Method of purification from nitrogen oxides of fuel combustion products in gas duct of thermal unit and installation for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2742174C1 (en) |
Citations (8)
| 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 |
| JP3869314B2 (en) * | 2002-03-29 | 2007-01-17 | バブコック日立株式会社 | Exhaust gas denitration apparatus and urea vaporizer used therefor |
| US7368094B2 (en) * | 2004-09-23 | 2008-05-06 | General Motors Corporation | Plasma-assisted NOx reduction |
| RU2411065C1 (en) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Российский Государственный Университет Нефти И Газа Им. И.М. Губкина" | Method of removing nitrogen oxides from flue gases |
| RU113671U1 (en) * | 2011-10-31 | 2012-02-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ") | INSTALLATION FOR TWO-STAGE NON-CATALYTIC CLEANING OF NITROGEN OXIDES OF FUEL COMBUSTION PRODUCTS IN THE GAS DIRECT OF THE HEAT UNIT |
| RU2550864C2 (en) * | 2013-09-27 | 2015-05-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" | Method for high-temperature non-catalytic removal of nitrogen oxides from combustion products with multi-zone input of reducing agent |
-
2020
- 2020-07-24 RU RU2020124641A patent/RU2742174C1/en active
Patent Citations (8)
| 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 |
| JP3869314B2 (en) * | 2002-03-29 | 2007-01-17 | バブコック日立株式会社 | Exhaust gas denitration apparatus and urea vaporizer used therefor |
| 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 |
| US7368094B2 (en) * | 2004-09-23 | 2008-05-06 | General Motors Corporation | Plasma-assisted NOx reduction |
| RU2411065C1 (en) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Российский Государственный Университет Нефти И Газа Им. И.М. Губкина" | Method of removing nitrogen oxides from flue gases |
| RU113671U1 (en) * | 2011-10-31 | 2012-02-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" (ОАО "ВТИ") | INSTALLATION FOR TWO-STAGE NON-CATALYTIC CLEANING OF NITROGEN OXIDES OF FUEL COMBUSTION PRODUCTS IN THE GAS DIRECT OF THE HEAT UNIT |
| RU2550864C2 (en) * | 2013-09-27 | 2015-05-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" | Method for high-temperature non-catalytic removal of nitrogen oxides from combustion products with multi-zone input of reducing agent |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101384335B (en) | Reduction of co and nox in regenerator flue gas | |
| US7435330B2 (en) | Heavy oil reforming method, an apparatus therefor, and gas turbine power generation system | |
| US7264710B2 (en) | Process and apparatus for treating heavy oil with supercritical water and power generation system equipped with heavy oil treating apparatus | |
| US8991149B2 (en) | Dry 3-way catalytic reduction of gas turbine NOX | |
| CN101678274B (en) | System and method for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in combustion exhaust gases | |
| CN109442438B (en) | Comprehensive treatment process and system for ammonia-containing organic waste gas and ammonia-containing organic wastewater | |
| GB2234232A (en) | Desulphurizing flue gas with calcium salts | |
| US5055278A (en) | Method for decreasing nitrogen oxides (nox) in waste furnace gases | |
| US7867462B2 (en) | Coal combustion systems with emissions control and fly ash beneficiation and methods thereof | |
| CN113028376A (en) | Ammonia chemical looping combustion power generation system and method | |
| JP2019535516A (en) | Removal of impurities from process streams by contact with oxidants and water streams | |
| RU2742174C1 (en) | Method of purification from nitrogen oxides of fuel combustion products in gas duct of thermal unit and installation for its implementation | |
| CN204267081U (en) | A kind of coal mine gas low emission catalytic oxidation heating system | |
| US9746177B2 (en) | Urea decomposition and improved SCR NOx reduction on industrial and small utility boilers | |
| EP0502156A1 (en) | Catalytic decomposition of cyanuric acid and use of product to reduce nitrogen oxide emissions | |
| CN111836997A (en) | Heat production method of power device | |
| CN212712775U (en) | System for preparing ammonia by pyrolyzing urea with blast furnace gas | |
| CN212594914U (en) | Waste liquid incinerator tail gas CO, NOx integration desorption device | |
| CN111503645B (en) | Flue gas denitration process and flue gas denitration device | |
| KR101096317B1 (en) | The removal system and the method of air pollutants from exhaust gas by using the catalytic converter | |
| Caton et al. | Reduction of nitrogen oxides in engine exhaust gases by the addition of cyanuric acid | |
| CN111359402A (en) | Flue gas desulfurization and denitrification system and method with cooperation of ozone oxidation and multistage absorption | |
| CN220582443U (en) | Device for treating nitrogen oxides in tail gas generated by incinerating ethylene glycol MF (methyl) produced by coal | |
| Kormilitsyn et al. | Studying the removal of nitrogen oxides from boiler flue gases in firing natural gas | |
| CN217163872U (en) | Low-temperature denitration treatment device for industrial furnace flue gas |