CN102210974A - 一种直接喷射尿素溶液的选择性催化还原装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种直接喷射尿素溶液的选择性催化还原装置及其方法，涉及环保技术领域。本发明装置包括设置在SCR反应器前入口烟道处的多组喷射尿素溶液的喷枪和顺着烟气流动方向依次布置的混合器、催化剂。所述各喷枪经计量分配器与装有尿素的溶液罐相连。同现有技术相比，本发明直接向烟道内喷射尿素溶液热解供氨，降低了运行成本和设备投资，并且节省空间，使用安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，特别是直接喷射尿素溶液的选择性催化还原装置及其方法。
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低一些的温度，但是需要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，目前SCR烟气脱硝技术在国内外电站锅炉烟气脱硝中已得到了广泛应用。
现有技术中，SCR系统中使用的含氮还原剂主要分为尿素、氨水和液氨三种，其中尿素因为其使用、运输方便、较好的实用性和安全性能被广泛使用。尿素制氨的方法主要有水解和热解两种，水解技术因需要高压水解器而不被客户欢迎。而尿素热解技术的缺点是：需要热解炉，热解炉中的高温气体需要由油、气燃烧或电加热供应，由于热解炉高昂的投资和需要燃气、燃油或电加热的高运行成本给用户造成了巨大的经济压力，并占用了较大的空间，对于改造项目空间的利用极为不利。另外为了保证安全，需要将热解产生氨的浓度利用热空气稀释到5％以下，增加了后继设备的投资。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的是提供一种直接喷射尿素溶液的选择性催化还原装置及其方法。它直接向烟道内喷射尿素溶液热解供氨，降低了运行成本和设备投资，并且节省空间，使用安全可靠。
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：
一种直接喷射尿素溶液的选择性催化还原装置，其结构特点是，它包括设置在SCR反应器前入口烟道处的多组喷射尿素溶液的喷枪和顺着烟气流动方向依次布置的混合器、催化剂。所述各喷枪经计量分配器与装有尿素的溶液罐相连。
在上述烟气脱硝装置中，所述各喷枪布置在烟道壁上或者烟道腔内。
在上述烟气脱硝装置中，所述混合器的数量采用一级或者一级以上，两级及两级以上的混合器之间要保持一定距离。
上述选择性催化还原的烟气脱硝装置的脱硝方法，它包括多组喷枪、混合器和催化剂，其步骤为：
1)由多组喷枪将尿素溶液雾化后喷入烟气高于250℃的烟道内；
2)尿素溶液在烟道中停留与烟气传质、传热，尿素溶液通过蒸发、熔融、热解为氨；
3)产生的氨与烟气一起在混合器中充分混合，混合气在催化剂表面与烟气中的氮氧化物发生SCR反应，生成氮气与水。
在上述方法中，所述尿素溶液的浓度为5％至70％，尿素溶液以小于500微米的液滴尺寸喷射，尿素溶液在烟气中停留1至15秒。
在上述方法中，所述喷射尿素溶液的量按照尿素溶液与烟气中氮氧化物的摩尔浓度比在1∶10～10∶1之间进行喷射。
同现有技术相比，本发明的优点在于：本发明省掉了尿素水解和热解的大部分主要设备，如水解槽、热解炉、稀释风机等。本发明不需要水解和热解所必须的专门热源，取消了喷氨格栅，降低了投资和运行费用，节省了设备空间。本发明直接在需要脱除氮氧化物的大量烟气中热解，保证了尿素的充分热解，产生的氨浓度在爆炸极限以外，使用安全可靠。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明脱硝方法流程图。
具体实施方式
参考图1，本发明包括设置在SCR反应器前入口烟道处的多组喷射尿素溶液的喷枪2和顺着烟气流动方向依次布置的混合器4、催化剂5。各喷枪2布置在烟道壁上或者烟道腔内，各喷枪2经计量分配器与装有尿素的溶液罐3相连。混合器4的数量采用一级或者一级以上，两级及两级以上的混合器4之间要保持一定距离。
参看图2，本发明装置脱硝时的方法步骤为：
1)将一定数量的喷枪2布置在SCR反应器前的烟道壁上或者烟道腔内，此处的烟气1温度在250℃以上。按照尿素溶液与烟气中氮氧化物为1∶10～10∶1的摩尔比，将溶液罐3内5％-70％浓度的尿素溶液经计量分配器输送到各喷枪2处，尿素溶液以小于500微米的液滴尺寸均匀喷入烟道内。
2)尿素溶液在烟气中停留1至15秒，与烟气传质、传热，尿素溶液通过蒸发、熔融、热解为氨。
3)热解产生的氨与烟气通过一级以上的混合器4，充分混合后达到催化剂5表面，在催化剂的催化作用下与烟气中的氮氧化物发生催化还原反应，生成氮气与水。
Claims (6)
1.一种直接喷射尿素溶液的选择性催化还原装置，其特征在于，它包括设置在SCR反应器前入口烟道处的多组喷射尿素溶液的喷枪(2)和顺着炉膛内烟气流动方向依次布置的混合器(4)、催化剂(5)，所述各喷枪(2)经计量分配器与装有尿素的溶液罐(3)相连。
2.根据权利要求1所述的直接喷射尿素溶液的选择性催化还原装置，其特征在于，所述各喷枪(2)布置在烟道壁上或者烟道腔内。
3.根据权利要求1所述的直接喷射尿素溶液的选择性催化还原装置，其特征在于，所述混合器(4)的数量采用一级或者一级以上，两级及两级以上的混合器(4)之间要保持一定距离。
4.根据权利要求1所述的直接喷射尿素溶液的选择性催化还原装置的方法，它包括多组喷枪、混合器和催化剂，其步骤为：
1)由多组喷枪将尿素溶液雾化后喷入温度高于250℃的烟道内；
2)尿素溶液在烟道中停留与烟气传质、传热，尿素溶液通过蒸发、熔融、热解为氨；
3)产生的氨与烟气一起在混合器中充分混合，混合气在催化剂表面与烟气中的氮氧化物发生SCR反应，生成氮气与水。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述尿素溶液的浓度为5％至70％，尿素溶液以小于500微米的液滴尺寸喷射，尿素溶液在烟气中停留1至15秒。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述喷射尿素溶液的量按照尿素溶液与烟气中氮氧化物的摩尔浓度比在1∶10～10∶1之间进行喷射。
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