CN103007722B - 干法选择性非催化还原方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种干法选择性非催化还原方法及装置，属于烟气脱硝领域。方法是：尿素颗粒磨碎成尿素粉或加热气化为尿素气或加热液化为尿素熔液，或液氨加热气化为氨气；利用尿素粉、尿素熔液、尿素气或氨气作为还原剂，以空气、烟气或蒸汽作为输送介质，将还原剂喷入高温烟气中，脱除烟气中的氮氧化物；用于上述方法的脱硝装置包括：料仓、给料机、气源、混合器、分料器和喷枪，料仓通过给料机与混合器的入料口连接，气源出口与混合器的入气口连接，混合器的出料口与分料器入口连接，分料器出口和喷枪入口连接。优点：工艺简单可靠，运行费用低廉；克服了湿法水溶液气化造成热耗大、水冷壁腐蚀、飞灰含碳量高三个缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气脱硝方法，尤其涉及一种选择性非催化还原脱硝方法。
背景技术
化石燃料燃烧是目前氮氧化物（NOx）污染物生成的主要来源，目前烟气脱硝主要应用选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）来脱除氮氧化物。此两种方法均主要应用氨或尿素为还原剂，把氮氧化物（NOx）还原为氮气和水。选择性非催化还原方法是将氨或尿素等还原剂喷入850~1100℃的烟气中，实现氮氧化物（NOx）还原。由于选择性非催化还原不使用价格昂贵、寿命很短的催化剂，不需对受热面进行改动，因而得到了广泛的应用。由于尿素稳定性好，无毒无害，安全性高，便于储运，因此尿素作为选择性非催化还原的首选还原剂被广泛使用。由于尿素是固体颗粒，在水中溶解需要吸热，而且具有一定的腐蚀性和再结晶性，因此实际中常用除盐水溶解成10%质量浓度的水溶液，占溶液质量90%的水在炉内汽化吸收了大量的热量，造成了能量的巨大浪费，水溶液喷射点处烟气温度骤降，导致附近未燃尽碳粒子熄灭，造成飞灰含碳量上升、煤耗升高，并且多发水冷壁腐蚀造成爆管，以上三个原因严重制约了尿素选择性非催化还原的使用。由于考虑到氮氧化物的巨大危害，政策制定专家有意或无意的隐瞒了尿素水溶液和氨水溶液中水的汽化潜热造成的巨大能量浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种干法选择性非催化还原方法，所谓干法是指相对于还原剂为水溶液形式的“湿法”，消除了水溶液在烟道内因水的汽化吸热、尿素溶液（或氨水溶液）腐蚀水冷壁和焦碳粒子遇水滴熄灭造成飞灰含碳量升高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括方法，方法是：
将尿素颗粒磨碎成尿素粉或加热气化为尿素气或加热液化为尿素熔液，液氨加热气化为氨气；利用氨气、尿素粉、尿素熔液或尿素气作为还原剂，以空气、烟气或蒸汽作为输送介质，通过气力输送，将还原剂喷入高温烟气中，脱除烟气中的氮氧化物具体步骤如下：
（1）、还原剂为尿素粉时： 将尿素颗粒磨碎成尿素粉装入料仓中，通过给料机将尿素粉输送到混合器中；输送气源送来的空气和给料机送来的尿素粉在混合器中混合为混合气后，通过管道输送到分料器中；在分料器中混合气被分为多股，通过管道输送到喷枪中；混合气通过喷枪喷入到烟道中参与脱硝反应；
（2）、还原剂为氨气、尿素气或尿素熔液时：将尿素颗粒（或液氨）加入到加热器中进行加热液化或气化并增压； 气化或液化后形成后的尿素熔液、尿素气或氨气和输送气源送来的蒸汽在混合器中混合为混合气后，通过管道输送到分料器中；在分料器中混合气被分为多股，通过管道输送到喷枪中；混合气通过喷枪喷入到烟道中参与脱硝反应。
所述的还原剂为氨气、尿素粉、尿素气或尿素熔液四者中的一种。
所述的还原剂喷入点的烟气温度在850~1100℃之间。
所述的喷入烟道的方式为喷枪，喷枪的数量是一支或多支。
所述的输送介质为空气、烟气和蒸汽三者中的一种。
所述的尿素气的温度为131~380℃。
所述的输送气源可以是风机、罗茨风机、压缩机、蒸汽锅炉。
实现本发明方法的装置包括：料仓、给料机、输送气源、混合器、分料器和喷枪，其特征在于：料仓通过给料机与混合器的入料口连接，输送气源与混合器的入气口连接，混合器的出口与分料器入口连接，分料器出口和喷枪入口连接，喷枪出口与烟道连接。
所述的料仓和给料机的入口连接，所述的给料机的出口和混合器的入料口连接，所述的输送气源和混合器的入气口连接，所述的混合器的出口和分料器的入口连接，所述的分料器的出口和喷枪的入口连接，所述的喷枪出口与烟道连接。
所述的进料阀与加热器的入口连接，所述的加热器的出口与出料阀的入口连接，所述的出料阀的出口与混合器的入料口连接，所述的输送气源与混合器的入气口连接，所述的混合器的出口和分料器的入口连接，所述的分料器的出口和喷枪的入口连接，所述的喷枪出口与烟道连接。
有益效果，由于采用了上述方案，由于喷入烟气中的不是水溶液，因此不需要将大量的水加热成蒸汽，还原剂在烟道内不再因水的汽化而吸热；即便选择性非催化还原反应需要水蒸汽参与，因为碳氢燃料燃烧生成的烟气中本身有大量的水蒸汽存在，标准烟气中水蒸汽的质量分数为13%，因此不必担心水蒸汽量不足影响脱硝反应；由于喷入烟气中的不是水溶液，水冷壁不会被水溶液腐蚀爆管；由于喷入高温烟气中的不是水溶液，不会引起喷入点附近烟气温度骤降，喷入点处的碳粒燃烧受到影响小，飞灰含碳量几乎不增加，达到了本发明的目的。
优点：利用气力输送气源将尿素粉吹入高温烟道，或者尿素气化后与水蒸汽混合后喷入高温烟道中进行选择性非催化还原反应，工艺简单可靠，运行费用低廉。
1、烟气不需要将大量的水加热成蒸汽，节约了这部分热量。
2、直接向烟气中喷入尿素，水冷壁不会被尿素溶液腐蚀、爆管。
3、直接喷入高温烟气中的尿素不会使喷入点附近烟气温度骤降，喷入点处的碳粒燃烧受到影响小，飞灰含碳量不会大幅上升。
附图说明
图1是本发明还原剂为尿素粉的干法选择性非催化还原系统图。
图2是本发明还原剂为氨气、尿素气或熔液的干法选择性非催化还原系统图。
图中：1、输送气源；2、料仓；3、给料机；4、混合器；5、分料器；6、喷枪；7、烟道；21、进料阀；22、加热器；23、出料阀。
具体实施方式
实施例1：图1为本发明还原剂为尿素粉的干法选择性非催化还原（Dry SNCR）的方法。
还原剂为尿素粉的干法选择性非催化还原方法是：尿素颗粒磨碎成尿素粉装入料仓中；尿素粉通过给料机输送到混合器中；输送气源送来的空气和给料机输送来的尿素粉在混合器中混合成为混合气；混合气通过管道输送到分料器中，在分料器中混合气被分成多股；分料器出来的混合气通过管道送入到喷枪中；混合气通过喷枪喷入到烟道中；混合气在烟道中参与脱硝反应。
实现本发明的装置包括：料仓、给料机、输送气源、混合器、分料器、喷枪和烟道。
所述的料仓2和给料机3的入口连接，所述的给料机3的出口和混合器4的入料口连接，所述的输送气源1和混合器4的入气口连接，所述的混合器4的出口和分料器5的入口连接，所述的分料器5的出口和喷枪6的入口连接，所述的喷枪6出口与烟道7连接。
还原剂为尿素粉时：所述的料仓2和给料机3的入口连接，所述的给料机3的出口和混合器4的入料口连接，所述的输送气源1和混合器4的入气口连接，所述的混合器4的出口和分料器5的入口连接，所述的分料器5的出口和喷枪6的入口连接，所述的喷枪6的出口与烟道7连接。
所述的输送气源1为混合器4提供一定压力和速度的空气；所述的料仓2为给料机3提供尿素粉；所述的给料机3将料仓2中的尿素粉输送到混合器4中；所述的混合器4将尿素粉和空气均匀混合成混合气；所述的分料器5将混合气分为需要的几股气流；所述的喷枪6的作用是均匀的将混合气喷入到温度适合反应的烟道7中。
所述的还原剂为尿素粉。
所述的还原剂及输送介质在喷入烟道前的温度为0~130℃。
所述的还原剂喷入点的烟气温度为850~1100℃之间。
所述的喷枪的数量是一支或多支。
本发明运用气力输送原理将尿素粉输送到高温烟道内进行反应，一般工程中使用罗茨风机和稀相气力输送即可达到目的，但是并不排除使用压缩空气的稀相输送或是密相输送，甚至是先用其它办法输送，再用气力输送吹入烟道。
上述实施例中输送气源使用了空气，空气来源比较广泛，但本发明仍可使用水蒸汽、烟气和氮气作为输送介质也可以达到相同的效果。
特别指出由于尿素的熔点：131-135℃ 、沸点：196.6°C，尿素的分解温度也较低，为了减少磨粉工序，使用高温蒸汽输送时即存在尿素液化和气化过程，液化和气化后输送管路不再受气固两相流的磨损，因此可将尿素颗粒加热气化后像气体和液体一样输送喷入烟道。
实施例2：图2为本发明的还原剂为氨气、尿素气或尿素熔液的干法选择性非催化还原（Dry SNCR）的方法。此干法选择性非催化还原方法是：
液氨、尿素通过进料阀被装入加热器中加热气化为氨气、尿素气（或液化为尿素熔液）；氨气、尿素气或尿素熔液通过出料阀进入到到混合器中；输送气源过来的蒸汽和出料阀过来的氨气、尿素气或尿素熔液在混合器中混合成为混合气；混合气通过管道输送到分料器中，在分料器中混合气被分成多股；分料器出来的混合气通过管道送入到喷枪中；混合气通过喷枪喷入到烟道中；混合气在烟道中参与脱硝反应。
实现本发明的装置包括：进料阀21、加热器22、出料阀23、输送气源1、混合器4、分料器5、喷枪6和烟道7。
还原剂为氨气、尿素气或尿素熔液时：进料阀21、加热器22、出料阀23、输送气源1、混合器4、分料器5、喷枪6、烟道7；所述的进料阀21与加热器22的入口连接，所述的加热器22的出口与出料阀23的入口连接，所述的出料阀23的出口与混合器4的入料口连接，所述的输送气源1与混合器4的入气口连接，所述的混合器4的出口和分料器5的入口连接，所述的分料器5的出口和喷枪6的入口连接，所述的喷枪6的出口与烟道7连接。
所述的输送气源1为混合器4提供一定压力的蒸汽；所述的加热器将液氨、尿素加热气化为氨气、尿素气（或液化为尿素熔液）；所述的出料阀23将加热器22中的氨气、尿素气（或熔液）输送到混合器4中；所述的混合器4将氨气、尿素气（或尿素熔液）和蒸汽均匀混合成混合气；所述的分料器5将混合气分为需要的几股气流；所述的喷枪6将混合气均匀喷入到温度适合反应的烟道7中。
所述的加热器为蒸汽加热器或电加热器或油浴加热器。
所述的加热器中尿素被加热温度为196.6℃~380℃。
所述的输送气源中的蒸汽温度>196.6℃。
所述的喷枪的数量是一支或多支。
特别指出由于尿素的熔点：131-135℃ 、沸点：196.6℃，温度高于380℃ 本发明虽然设计为气相输送，但如果在加热器中加热温度在131~196.6℃时，本发明仍可使用，喷枪内为气液两相流。本发明虽然设计了蒸汽与还原剂混合后喷入烟道，但蒸汽不是必须的，氨气、或尿素气化后有一定的压力，也可以不用蒸汽来输送，本发明仍可以使用。
本发明针对干法选择性非催化还原（Dry SNCR）技术，但SCR和SNCR联合工艺同样可以应用本发明。
Claims (1)
1. 一种干法选择性非催化还原方法，其特征在于：利用尿素熔液作为还原剂，以空气、烟气或蒸汽作为输送介质，通过气力输送，将还原剂喷入高温烟气中，脱除烟气中的氮氧化物；方法的具体步骤如下：
（1）将尿素颗粒加入到加热器中进行加热得尿素熔液；
（2）尿素熔液和气源过来的蒸汽在混合器中混合为混合气后，通过管道输送到分料器中；
（3）在分料器中混合气被分为多股，通过管道输送到喷枪中；
（4）混合气通过喷枪喷入到烟道中参与脱硝反应；
所述的还原剂喷入点的烟气温度在850~900℃之间；
所述的喷枪的数量是一支或多支。
2.一种干法选择性非催化还原装置，其特征在于：还原装置包括：进料阀（21）、加热器（22）、出料阀（23）、输送气源（1）、混合器（4）、分料器（5）、喷枪（6）和烟道（7）；所述的进料阀（21）与加热器（22）的入口连接，所述的加热器（22）的出口与出料阀（23）的入口连接，所述的出料阀（23）的出口与混合器（4）的入料口连接，所述的输送气源（1）与混合器（4）的入气口连接，所述的混合器（4）的出口和分料器（5）的入口连接，所述的分料器（5）的出口和喷枪（6）的入口连接，所述的喷枪（6）的出口与烟道（7）连接。
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2012
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