CN102091511A - 选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置及其方法 - Google Patents

选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置及其方法 Download PDF

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赵冬贤
孟德润
崔旭东
邵小珍
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Abstract

选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置及其方法，涉及化石燃料燃烧烟气中氮氧化物的脱除技术。本发明方案一的脱硝装置包括炉膛内分层次安装的多组喷射还原剂的喷枪和烟道内顺着烟气流动方向依次布置的省煤器、中温的催化剂、空气预热器。同现有技术相比，本发明以SNCR系统的脱硝能力为主，以SCR系统为辅，具有脱硝效率高、氨逃逸率低、节省设备、节省投资、节省空间等特点。

Description

选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置及其方法
技术领域
本发明涉及化石燃料燃烧烟气中氮氧化物的脱除方式，特别是选择性非催化还原SNCR反应与选择性催化还原SCR反应耦合的烟气脱硝装置及其方法。
背景技术
化石燃料燃烧产生的烟气中含有大量的氮氧化物，作为酸性气体，氮氧化物是形成酸雨和酸雾的大气污染物之一，对生态环境和人体健康有巨大的危害。烟气中的氮氧化物在一定的条件下，能与含氮的还原剂发生还原反应，生成对环境不造成二次污染的水和氮气。该还原反应可以发生在相对的高温情况下，而不需要催化剂催化即可进行，该工艺叫做选择性非催化还原技术(SNCR)；该还原反应也可以发生在相对低一些的温度，但是需要在催化剂的催化作用才能反应，该工艺叫做选择性催化还原技术(SCR)。
SNCR技术具有安装方便，设备简单，投资费用低的优点，但存在着脱硝效率低、氨逃逸率高、造成二次污染等缺点。而SCR技术具有脱硝效率高、氨逃逸率低的优点，但需要大量的催化剂且催化剂价格昂贵，还需要较大的安装空间、投资和运行费用高。另外，由于原有锅炉场地的限制，旧锅炉改造SCR难度很大。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺点，本发明提供一种选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置及其方法。它以SNCR系统的脱硝能力为主，以SCR系统为辅，具有脱硝效率高、氨逃逸率低、节省设备、节省投资、节省空间等特点。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：
选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置，其结构特点是，它包括炉膛内分层次安装的多组喷射还原剂的喷枪和烟道内顺着烟气流动方向依次布置的省煤器、中温的催化剂、空气预热器。
选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置，其结构特点是，它包括炉膛内分层次安装的多组喷射还原剂的喷枪和烟道内顺着烟气流动方向依次布置的省煤器、空气预热器、低温的催化剂。
选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置，其结构特点是，它包括炉膛内分层次安装的多组喷射还原剂的喷枪、烟道内的省煤器、SCR反应器内的中温的催化剂和烟道内的空气预热器。烟道内省煤器和空气预热器之间置有隔板。
选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置，其结构特点是，它包括炉膛内分层次安装的多组喷射还原剂的喷枪、烟道内的省煤器、SCR反应器内的中温的催化剂和烟道内的空气预热器。烟道内省煤器和空气预热器之间置有隔板，SCR反应器的进气管腔内置有加热器。
如上所述的选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置的脱硝方法，它的炉膛内包括多组喷枪、省煤器、催化剂和空气预热器，其步骤为：
1)由炉膛内的多组喷枪将还原剂溶液液滴喷入炉膛内，还原剂与烟气发生SNCR反应还原烟气中部分氮氧化物；
2)还原剂中未反应的氨随烟气向烟道流动，并不断的传质交换和混合；
3)在催化剂的作用下，未反应的氨继续与氮氧化物发生SCR反应，进一步还原烟气中的氮氧化物。
在上述脱硝方法中，所述还原剂包括尿素、尿素分解的一种或多种产物、有机酸铵盐溶液、碳酸氢氨溶液、氨水和液氨。其中尿素、氨水、碳酸氢氨溶液的浓度为5～70％。液氨作为还原剂时，还原剂混合气中还原剂的浓度为10～50％。
在上述脱硝方法中，所述还原剂与烟气中氮氧化物的摩尔浓度比在1∶10～10∶1范围之间。
在上述脱硝方法中，所述喷射还原剂喷枪位置的烟气温度范围为300～1200℃，还原剂液滴粒度小于500微米。根据锅炉负荷大小的变化，投入部分或者全部数量的喷枪。
在上述脱硝方法中，所述催化剂处的烟气温度范围为150～500℃，达到该烟气温度采用的加热方式采用烟气换热和燃烧器加热。
同现有技术比较，本发明的优点在于：将SNCR系统与SCR系统相结合，以SNCR的脱硝能力为主，SCR系统布置少量催化剂。并利用SNCR系统喷入的过量还原剂，这些还原剂产生的未反应的氨与烟气在流动中充分混合，既减少了SCR系统所需还原剂供应系统、喷氨格栅和静态混合器等设备，又因前面SNCR系统的脱硝作用，在保证系统综合脱硝效率的前提下，减少催化剂的用量，减少整个系统的投资和运行费用。同时，由于减少了氨蒸发、热解系统和催化剂的用量，将会节约大量的空间，有利于现场空间的利用。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明方案一的装置示意图；
图2为本发明方案二的装置示意图；
图3为本发明方案三的装置示意图；
图4为本发明方案四的装置示意图；
图5为本发明方法流程图。
具体实施方式
参看图1，本发明方案一的烟气脱硝装置包括炉膛内分两层安装的多组喷射还原剂的喷枪1和烟道内顺着烟气流动方向依次布置的省煤器2、中温的催化剂3、空气预热器4。
参看图2，本发明方案二的烟气脱硝装置包括炉膛内分两层安装的多组喷射还原剂的喷枪1和烟道内顺着烟气流动方向依次布置的省煤器2、空气预热器4、低温的催化剂3。
参看图3，本发明方案三的烟气脱硝装置包括炉膛内分两层安装的多组喷射还原剂的喷枪1、烟道内的省煤器2、SCR反应器6内的中温的催化剂3和烟道内的空气预热器4。烟道内省煤器2和空气预热器4之间置有隔板5。
参看图4，本发明方案四的烟气脱硝装置包括炉膛内分两层安装的多组喷射还原剂的喷枪1、烟道内的省煤器2、SCR反应器6内的中温的催化剂3和烟道内的空气预热器4。烟道内省煤器2和空气预热器4之间置有隔板5，SCR反应器6的进气管腔内置有加热器7。
参看图5，本发明装置的脱硝方法步骤为：
1)由炉膛内的多组喷枪1将还原剂溶液以粒度小于500微米的液滴喷入炉膛内，还原剂与烟气发生SNCR反应还原烟气中部分氮氧化物，还原剂与烟气中氮氧化物的摩尔浓度比在1∶10～10∶1范围之间。喷射还原剂喷枪1位置的烟气温度范围为300～1200℃。根据锅炉负荷大小的变化，投入部分或者全部数量的喷枪1。还原剂包括尿素、尿素分解的一种或多种产物、有机酸铵盐溶液、碳酸氢氨溶液、氨水和液氨。其中，尿素、氨水、碳酸氢氨溶液的浓度为5～70％。液氨作为还原剂时，还原剂混合气中还原剂的浓度为10～50％。
2)还原剂中未反应的氨随烟气向烟道流动，并不断的传质交换和混合，在最终达到催化剂3以前完全混合均匀。
3)在催化剂3的作用下，未反应的氨继续与氮氧化物发生SCR反应，进一步还原烟气中的氮氧化物。提高整个装置的脱硝效果，并将氨逃逸率降低到排放标准允许的范围内。催化剂3处的烟气温度范围为150～500℃，达到该烟气温度采用的加热方式采用烟气换热和燃烧器加热。

Claims (9)

1.选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置，其特征在于，它包括炉膛内分层次安装的多组喷射还原剂的喷枪(1)和烟道内顺着烟气流动方向依次布置的省煤器(2)、中温的催化剂(3)、空气预热器(4)。
2.选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置，其特征在于，它包括炉膛内分层次安装的多组喷射还原剂的喷枪(1)和烟道内顺着烟气流动方向依次布置的省煤器(2)、空气预热器(4)、低温的催化剂(3)。
3.选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置，其特征在于，它包括炉膛内分层次安装的多组喷射还原剂的喷枪(1)、烟道内的省煤器(2)、SCR反应器(6)内的中温的催化剂(3)和烟道内的空气预热器(4)，烟道内省煤器(2)和空气预热器(4)之间置有隔板(5)。
4.选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置，其特征在于，它包括炉膛内分层次安装的多组喷射还原剂的喷枪(1)、烟道内的省煤器(2)、SCR反应器(6)内的中温的催化剂(3)和烟道内的空气预热器(4)，烟道内省煤器(2)和空气预热器(4)之间置有隔板(5)，SCR反应器(6)的进气管腔内置有加热器(7)。
5.如权利要求1、2、3或4所述的选择性非催化还原与催化还原耦合的烟气脱硝装置的脱硝方法，它的炉膛内包括多组喷枪、省煤器、催化剂和空气预热器，其步骤为：
1)由炉膛内的多组喷枪将还原剂溶液液滴喷入炉膛内，还原剂与烟气发生SNCR反应还原烟气中部分氮氧化物；
2)还原剂中未反应的氨随烟气向烟道流动，并不断的传质交换和混合；
3)在催化剂的作用下，未反应的氨继续与氮氧化物发生SCR反应，进一步还原烟气中的氮氧化物。
6.根据权利要求5所述的脱硝方法，其特征在于，所述还原剂包括尿素、尿素分解的一种或多种产物、有机酸铵盐溶液、碳酸氢氨溶液、氨水和液氨，其中尿素、氨水、碳酸氢氨溶液的浓度为5～70％，液氨作为还原剂时，还原剂混合气中还原剂的浓度为10～50％。
7.根据权利要求5或6所述的脱硝方法，其特征在于，所述还原剂与烟气中氮氧化物的摩尔浓度比在1∶10～10∶1范围之间。
8.根据权利要求7所述的脱硝方法，其特征在于，所述喷射还原剂喷枪位置的烟气温度范围为300～1200℃；还原剂液滴粒度小于500微米；根据锅炉负荷大小的变化，投入部分或者全部数量的喷枪。
9.根据权利要求8所述的脱硝方法，其特征在于，所述催化剂处的烟气温度范围为150～500℃，达到该烟气温度采用的加热方式采用烟气换热和燃烧器加热。
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