CN102114380B

CN102114380B - 脱除烟气中氮氧化物的方法

Info

Publication number: CN102114380B
Application number: CN 200910244567
Authority: CN
Inventors: 王凡; 张凡; 朱金伟; 田刚; 刘宇; 王红梅; 石应杰; 都基俊
Original assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Current assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2029-12-31
Also published as: CN102114380A

Abstract

本发明公开了一种脱除烟气中氮氧化物的方法，其是通过采用氨水或者尿素作为还原剂将烟气中的NO_X还原；其是通过水蒸气输送所述氨水或者尿素，并采用向炉膛内喷入的方法。本发明用锅炉废热蒸汽的内能作为动力源，降低动力消耗；尿素(氨水)在喷入炉膛时经预先加热，提高了还原剂的活性和还原反应速率；烟气中水蒸汽有利于提高SO₂与脱硫剂的反应活性，提高脱硫效率；可提高烟气与还原性气体的混合度，提高还原剂的利用率和脱氮效率，降低氨逃逸率和N₂O的排放量；还原剂经预先加热后，避免过冷的空气喷入炉膛时形成涡流并在水冷壁管和炉壁上结垢。

Description

脱除烟气中氮氧化物的方法

技术领域

本发明涉及一种用SNCR脱除烟气中氮氧化物的新方法，具体地说是一种在SNCR脱氮氧化物工艺中采用水蒸气输送还原剂以达到高效脱除氮氧化物的方法，属环境污染控制技术领域。

背景技术

燃煤烟气脱硝技术主要有选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)，SNCR烟气脱氮技术与SCR技术不同，不需要催化剂，采用用氨水或尿素作为还原剂，在870-1150℃范围内将烟气中的NOx还原剂为N₂。SNCR技术最早由美国的Exxon公司发明并于1974在日本成功投入工业应用，后经美国Fuel Tech公司推广，美国是世界上应用实例最多的国家，目前约有35％左右的烟气脱硝采用SNCR技术。根据美国环保局公布的结果，利用SNCR方法可脱除60％左右的NOx。与SCR烟气脱硝相比，SNCR投资及运行费用低、系统工艺简单、操作方便、占地面积小等优点。

采用氨水作为还原剂时，NH₃量的增加会造成氨气的逃逸，遇到SO₂会产生NH₄HSO₄和(NH₄)₂SO₄，极易附着在空气预热器及下游部件上，并堵塞空气预热器通道及烟道，并有可能腐蚀空气预热器管道。温度过高过NH₃可能直接与烟气中的氧反应生成NO。采用NH₃作为还原剂，反应式如下：

4NH₃+6NO→5N₂+6H₂O

采用尿素作为还原剂，反应式如下：

(NH₂)₂CO→2HN₂+CO

NH₂+NO→N₂+H₂O

NO+CO→N₂+CO₂

两种还原剂受温度的影响较大，脱硝效率一般较低，约为40～60％，同时容易产生腐蚀及二次污染问题。目前SNCR在国内应用较少，关于SNCR脱硝技术的研究成果也很少。

如何改进SNCR技术中的缺陷是目前本领域技术人员研究的热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种可提高SNCR方法还原剂的利用率和NOx的转化率的新方法。

本发明思路为：通过水蒸汽输送尿素(氨水)，向炉膛内喷入的方法脱除NOx，在870～1150℃范围内，最终生成N₂等，可提高SNCR方法还原剂的利用率和NOx的转化率，降低氨的泄漏量。

为实现上述目的，本发明采用如下具体技术方案：

一种脱除烟气中氮氧化物的方法，是通过采用氨水或者尿素作为还原剂将烟气中的NO_X还原；其中水蒸气输送所述的氨水或者尿素，并采用向炉膛内喷入的方法。

所述炉膛内温度为870～1150℃；水蒸气温度为150℃～300℃。

采用尿素作为还原剂时，所述尿素溶液浓度为10％左右。水蒸气与尿素溶液的重量比为1∶10。所述烟气中NH₃/NO_X为1.2～1.5。主要化学反应为：

生成的HNO₃在后部的干法/半干法烟气脱硫部分与脱硫剂反应生成无害的Ca(NO₃)₂。

采用氨水所谓还原剂时，所述氨水溶液浓度为6％～10％。水蒸气与氨水的重量比为1∶10。所述烟气中NH₃/NO_X为1.2～1.5。

4NH₃+6NO→5N₂+6H₂O

上述两种还原剂在应用过程中，烟气含水量为6％～10％效果最佳。

本发明的优点及有益效果：

本发明通过简单的方法有效地解决了现有SNCR技术中残在的问题，优点如下：

1.用锅炉废热蒸汽的内能作为动力源，降低动力消耗；

2.尿素(氨水)在喷入炉膛时经预先加热，提高了还原剂的活性和还原反应速率；

3.烟气中水蒸汽有利于提高SO₂与脱硫剂的反应活性，提高脱硫效率；

4.可提高烟气与还原性气体的混合度，提高还原剂的利用率和脱氮效率，降低氨逃逸率；

5.还原剂经预先加热后，避免过冷的空气喷入炉膛时形成涡流并在水冷壁管和炉壁上结垢。

附图说明

图1为本发明工艺原理示意图；

图2为模拟烟气SNCR脱氮实验实验装置示意图；

图3为脱氮氧化物效率随温度变化示意图；

图4为脱氮氧化物效率随含水量变化示意图。

具体实施方式

实施例1

一种脱除烟气中氮氧化物的方法，其是通过采用氨水或者尿素作为还原剂将烟气中的NO_X还原；通过水蒸气输送所述氨水或者尿素溶液，并采用向炉膛内喷入的方法。

如图1所示，尿素溶液或氨水溶液1通过计量泵2输送至输送器3，水蒸气通过输送器3输送尿素溶液或氨水溶液，在输送器中与水蒸气混合，并采用喷入的方式喷入炉膛4内。尿素溶液或氨水溶液中设置有搅拌器5。

采用尿素作为还原剂时，尿素溶液一般为10％左右，保证烟气中含水量为6～10％范围内，NH₃/NOx摩尔比为1.2～1.5(根据需要去除NOx的效率确定)，采用150～300℃的锅炉废热蒸汽将尿素溶液喷入锅炉炉膛，水蒸汽与尿素溶液的重量比为1∶10左右。喷射口位置的烟气温度为870～1150℃，推荐使用950℃～1050℃。利用本方法在NH₃/NOx摩尔比为1.2时，NOx的去除率可达70％以上。

如果采用氨水作为还原剂，氨水的质量浓度一般在10％左右，NH₃/NOx摩尔比在1.2-1.5(根据需要去除NOx的效率确定)范围内。水蒸汽与氨水溶液的重量比为1∶10左右。采用150～300℃的锅炉废热蒸汽将尿素溶液喷入锅炉炉膛，保证烟气的含水量保持在6～10％的范围内。

通过利用水蒸汽喷吹尿素溶液或氨水的方法，将脱硝还原剂预先加热，可提高烟气与还原性气体的混合度和反应速率，提高还原剂的利用率和脱氮效率，降低氨逃逸率和N₂O的生成率。

实施例2脱硝模拟实验

模拟烟气量为6L/min的SNCR脱硝装置，如图2所示。内径为30mm、长度为760mm的石英玻璃SNCR反应管6，管壁厚度为2mm，SNCR反应管6通过管式电炉7最高加热到1300℃(管式电炉7内设有加热电阻丝71)，由一台程序控制器8调节模拟烟气温度，采用尿素溶液1作为脱硝还原剂。通过改变尿素溶液的浓度和喷入量控制脱氮的水蒸汽的量，模拟烟气NOx的浓度为500mg/Nm³。尿素溶液通过计量泵2打入到模拟烟气中，通过程序控制器8加热后进入反应管。此反应系统还设有烟气分析仪9，配气柜10，活性炭尾气吸附管11以及抽气泵12和通风橱13。

结果如图3和图4所示，图3是不同的NH₃/NOx条件下脱氮效率和温度的关系，模拟烟气中含水量为6％。结果表明，温度为950～1000℃时脱氮效果最佳。在NH₃/NOx为1.2时，分析资料认为，SNCR脱硝效率可达70％左右。

图4是NH₃/NOx为1.2，模拟反应器温度为950℃时脱氮效率随含水量的变化，实验结果表明，模拟烟气含水量为8～10％时脱氮效果较好。表明利用水蒸汽输送SNCR还原剂时不仅节约能耗，预先将脱硝还原剂加热，并可改善SNCR的脱硝氛围，有利于提高提高还原剂的利用率和脱氮效率。

Claims

1.一种脱除烟气中氮氧化物的方法，是通过采用氨水或者尿素溶液作为还原剂将烟气中的NO_X还原；其特征在于，通过水蒸气输送所述氨水或者尿素溶液，并采用喷入方式喷入炉膛内，所述水蒸气温度为150℃～300℃，所述尿素溶液浓度为10％，所述氨气水溶液浓度为8％～10％，所述水蒸气与氨水溶液或尿素溶液的重量比为1∶10。

2.根据权利要求1所述的脱除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于，所述氨水或尿素溶液在输送器中与水蒸气混合，并采用喷入的方式喷入炉膛内。

3.根据权利要求1或2所述的脱除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于，所述炉膛内温度为870℃～1150℃。

4.根据权利要求1或2所述的脱除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于，所述烟气中NH₃/NO_X为1.2～1.5。

5.根据权利要求1或2所述的脱除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于，所述脱除氮氧化物后烟气含水量为6％～10％。