CN103349898B - 一种sncr脱硝装置及脱硝方法 - Google Patents

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本发明涉及一种SNCR脱硝装置及利用该装置进行脱硝的方法,所述装置包括脱硝反应器(1)、燃料喷射控制装置(2)、温度控制装置(3)、还原剂喷射装置(4)、脱硝反应器出口烟道(5)、脱硝反应器进口烟道(6)、燃料系统控制器(8),所述燃料喷射控制装置(2)、温度控制装置(3)、还原剂喷射装置(4)、脱硝反应器出口烟道(5)、脱硝反应器进口烟道(6)均安装在脱硝反应器上(1);所述燃料喷射控制装置(2)通过所述燃料系统控制器(9)与所述温度控制装置(3)相连。本发明提供的脱硝方法利用本发明的脱硝装置进行。本发明的装置效率高、投资少、热回收效益好。

Description

一种SNCR脱硝装置及脱硝方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种脱硝装置及脱硝方法,尤其涉及一种SNCR(选择性非催化还原)脱硝装置及脱硝方法。
背景技术
[0002]国内比较成熟的脱硝技术有选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)两种。
[0003] SCR脱硝技术是指在催化剂作用下和一定温度(320_420°C)下,烟气中的氮氧化物选择性的与还原剂发生反应并生成氮气和水,达到去除氮氧化物的目的。在SCR脱硝技术中,大多使用V2O5为载体的氧化钛基催化剂,其最佳催化温度为302〜402°C,在350°C左右活性最强。玻璃窑排烟气放出温度在450°C左右,故首先应进行换热,把烟温降至355°C左右。另外,SCR脱硝技术中,催化剂费用昂贵,约占整个脱硝系统装置总造价的40〜60%。防止催化剂中毒、堵塞、保持催化剂的活性,延长使用寿命是SCR脱硝系统的又一关键。
[0004]大型玻璃炉窑烟气中的SO2及粉尘对以V2O5为载体的氧化钛基催化剂是非常不利的,容易造成催化剂中毒或堵塞;并且烟气中K、Na含量较多,K、Na在水溶液的状态下能非常容易地进入催化剂的毛细孔,引起堵塞且难以清理。因此,在SCR之前先对烟气进行脱硫和除尘。通常采用的方法干法脱硫+高温静电除尘+SCR氨法脱硝。高温静电除尘国内技术还不成熟,许多关键部件和技术都要从国外引进,这样SCR法脱硫用于玻璃行业成本就大大增加,从而限制了 SCR脱硝技术的应用。
[0005] SNCR法脱硝是指无催化剂的作用下,在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为还原剂还原NOx。还原剂只和烟气中的NOx反应,一般不与氧反应,该技术不采用催化剂,所以这种方法被称为选择性非催化还原法(SNCR)。
[0006] 如CN101890279A公开了一种高效氨法脱硝工艺及其装置,通过一氨气增温增压混合器首先常温预先雾化氨水溶液或尿素溶液,然后高温气化并增压后喷入烟气产生源的脱硝反应区内,使与烟气充分混合并接触反应。CN102274687A公开了一种以尿素为还原剂的SNCR烟气脱硝装置。包括固体尿素罐车、软管、活接头、固体尿素调节阀、固体尿素储罐、固体尿素给料机、压缩空气总管、压缩空气调节阀、搅拌器、尿素溶液制备罐、加热器、工业水总管、工业水调节阀、尿素输送栗、尿素溶液储存罐、尿素喷射栗、混合器、尿素回流调节阀、加压工业水调节阀、工业水栗、尿素稀溶液调节阀、雾化蒸汽调节阀、雾化蒸汽总管、尿素喷射单元。在罐装尿素时,实现全自动连续给料,保证尿素溶液的浓度和均匀性,根据燃烧设备NOx排放量自动调节尿素流量,使得燃烧设备NOx排放量在控制范围内,脱硝效果在60%;在袋装尿素供应时,由人工投入尿素溶液制备罐,尿素制备采用间断运行方式。
[0007]由于SNCR工艺不用催化剂,因此必须在高温区加入还原剂。比如脱硝剂为氨时,反应温度为850-1100°C,当烟气温度大于1050°C时氨就会开始被氧化成N0X,到1100°C氧化的速度就会明显加快,一方面降低了脱硝效率;另一方面增加了还原剂的用量和成本。当烟气的温度低于870°C时,脱硝的反应速度大幅降低。
[0008]由于反应温度窗口的缘故,反应时间以及喷氨点的设置、切换,受锅炉炉膛和受热面布置的限制。脱硝效率较低一般为30%-50%。也就是说采用SNCR方法在炉膛内很难形成稳定的反应温区,反应不彻底造成脱硝效率很低。
发明内容
[0009]针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种SNCR脱硝装置,本发明的另一目的在于提供一种脱硝方法。利用本发明提供的SNCR脱硝装置进行脱硝,投资小、运营成本低、安全高效,在不使用催化剂的情况下取得很高的脱硝效率。
[0010]本发明的脱硝方法的关键是建立一个稳定的高温SNCR反应温区,使脱硝反应能够充分进行,并且余热可以充分利用。
[0011 ]为达此目的,本发明采用如下技术手段:
[0012] —种SNCR的脱硝装置,包括脱硝反应器(1)、燃料喷射控制装置(2)、温度控制装置
(3)、还原剂喷射装置(4)、脱硝反应器出口烟道(5)、脱硝反应器进口烟道(6)、燃料系统控制器(9),所述燃料喷射控制装置(2)、温度控制装置(3)、还原剂喷射装置(4)、脱硝反应器出口烟道(5)、脱硝反应器进口烟道(6)均安装在脱硝反应器上(I);所述燃料喷射控制装置
(2)通过所述燃料系统控制器(9)与所述温度控制装置(3)相连。
[0013]由于脱硝系统使用SNCR法脱硝,因此有必要将脱硝反应器内的温度保持在一个稳定的温区。在本发明的脱硝装置内将燃料喷射控制装置与塔内温度控制装置相连,可通过控制燃料的喷射量来调节脱硝反应器内的温度,最终使温度保持在稳定的区域,即可保证还原剂不被氧化又可获得较高的脱硝效率。
[0014]作为优选技术方案,本发明所述的装置,所述脱硝反应器出口烟道(5)与所述脱硝反应器进口烟道(6)之间设置换热器(7)。
[0015]作为优选技术方案,本发明所述的装置,所述换热器(7)连接余热电站(8)。
[0016]反应后的高温烟气经过热交换器加热未脱硝的原烟气后进入余热电站发电,对余热进行回收利用,可从整体上降低脱硝的成本。余热电站出来的烟气进入脱硫塔脱硫后排入大气。
[0017]作为优选技术方案,本发明所述的装置,所述燃料喷射控制装置(2)与所述温度控制装置(3)相连,所述脱硝反应器出口烟道(5)与所述脱硝反应器进口烟道(6)之间设置换热器(7),所述换热器(7)连接余热电站(8)。
[0018]本发明的另一目的在于提供一种利用本发明所述装置的脱硝方法,所述脱硝反应器(1)内温度为800-1100°(3,例如为820°(3、840°(3、860°(3、875°(3、885°(3、890°(3、920°(3、940°C、970°C、990°C、1020°C、1060°C、1080°C、1095°C 等,当脱硝温度高于 1100°C 时,脱销时使用的还原剂的氧化速度明显加快,不仅降低了脱硝效率,而且增加了还原剂的用量,从而导致成本上升;当温度低于800°C时,脱硝速率大大降低,因此本发明选择脱硝温度为800-1100°C,优选为850-1050°C,进一步优选为950-1050°C。
[0019]作为优选技术方案,本发明所述的方法,所述的还原剂喷射装置(4)中的还原剂为尿素。尿素还原的最佳窗口温度为950-1040°C,高于还原剂为氨水时还原的最佳窗口温度,但是由于其分子动量较大,则更适合于大型工业锅炉的脱硝应用。
[0020]优选地,所述燃料为石油焦粉。
[0021]作为优选技术方案,本发明所述的方法,所述的脱硝反应器出口烟道(5)出来的净烟气加热所述脱硝反应器进口烟道(6)进来的原烟气。
[0022]作为优选技术方案,本发明所述的方法,所述的脱硝反应器出口烟道(5)出来的净烟气温度为900-1100°(3,例如为910°(3、920°(3、935°(3、955°(3、965°(3、980°(3、1050°(3、1070°(3、1090°C等,优选为950-1000°C,进一步优选为1000°C。
[0023]作为优选技术方案,本发明所述的方法,所述的脱硝反应器进口烟道(6)进来的原烟气温度为 350-550°C,例如为 355°C、360°C、380°C、405°C、415°C、430°C、460°C、490°C、505°C、510°C、520°C、535°C、545°C 等,优选为400_500°C,进一步优选为450°C。
[0024]作为优选技术方案,本发明所述的方法,所述脱硝反应器(I)内温度为800-1100°C,优选为850-1050°C,进一步优选为950-1050°C;所述的还原剂喷射装置(4)中的还原剂为尿素;所述的脱硝反应器出口烟道(5)出来的净烟气加热所述脱硝反应器进口烟道(6)进来的原烟气;所述的脱硝反应器出口烟道(5)出来的净烟气温度为900-1100°C;所述的脱硝反应器进口烟道(6)进来的原烟气温度为350-550°C。
[0025]本发明的有益效果:
[0026] 1、效率高,由于温区稳定,氨基可以在高温下与氮氧化物充分反应。
[0027] 2、投资少,设备简单与SCR相比不需设置高温除尘设备和昂贵的催化剂。
[0028] 3、热回收效益好,经过脱硝后的高温烟气可用来余热发电。
附图说明
[0029]图1是本发明的SNCR脱硝装置;
[0030]图2是本发明的SNCR脱硝装置中脱硝反应器局部图。
[0031 ]图中:1-脱硝反应器;2-燃料喷射控制装置;3-温度控制装置;4-还原剂喷射装置;5-脱硝反应器出口烟道;6-脱硝反应器进口烟道;7-换热器;8-余热电站;9-燃料系统控制器;10-除尘器;11-还原剂罐车;12-螺旋输送机;13-星型卸料器;14-还原剂溶液;15-还原剂溶液池;16-溶液栗;17-罗茨风机;18-工业炉窑;19-还原剂储仓。
具体实施方式
[0032]为便于理解本发明,本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅用于帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
[0033]如无具体说明,本发明的各种原料均可以通过市售得到;或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明,本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
[0034]下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准,则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明,否则所有的份数为重量份,所有的百分比为重量百分比。
[0035]以下参考附图及优选实施例进一步详细描述本发明的特点及优点。
[0036] 实施例
[0037]本发明的SNCR的脱硝装置,包括脱硝反应器(1)、燃料喷射控制装置(2)、温度控制装置(3)、还原剂喷射装置(4)、脱硝反应器出口烟道(5)、脱硝反应器进口烟道(6)、燃料系统控制器(9),所述燃料喷射控制装置(2)通过燃料系统控制器(9)与所述温度控制装置(3)相连。
[0038] 本发明的脱硝方法,利用上述脱硝装置,所述脱硝反应器(I)内温度为800-1100°C,优选为850-1050°C,进一步优选为950-1050°C;所述的还原剂喷射装置(4)中的还原剂为尿素;所述的脱硝反应器出口烟道(5)出来的净烟气加热所述脱硝反应器进口烟道(6)进来的原烟气;所述的脱硝反应器出口烟道(5)出来的净烟气温度为900-1100°C;所述的脱硝反应器进口烟道(6)进来的原烟气温度为350-550°C。
[0039]脱硝过程:
[0040]烟气进入脱硝反应器后在石油焦粉的燃烧作用下被持续加热,在升温过程中温度控制器内的热传感器与燃料喷射装置中的增料档相连,当温度达到800-1100°C这一反应区间,热传感器与增料档断开,改到加料匀速档,如果温度超过这一区间,热传感器便改到减料档,目的是使反应区内温度始终保持在这一区间。尿素溶液被喷射进脱硝反应器内,在高温下迅速分解为氨气,氨气选择性的与高温烟气中的氮氧化物发生反应,生成氮气。反应后的烟气经由出口烟道进入热交换器加热进口烟气,以提高进口烟气温度,节省燃料。从热交换器排出的烟气进入余热锅炉进行发电。
[0041]本发明的烟气利用本发明的脱硝装置进行脱硝,其脱硝率可达90%以上,相对于现有的脱硝技术的脱硝率有很大的提升。
[0042]申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程,但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程,即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (6)

1.一种脱硝方法,其特征在于,所用脱硝装置为SNCR脱硝装置,包括脱硝反应器(1)、燃料喷射控制装置(2)、温度控制装置(3)、还原剂喷射装置(4)、脱硝反应器出口烟道(5)、脱硝反应器进口烟道(6)、燃料系统控制器(9),所述燃料喷射控制装置(2)、温度控制装置(3)、还原剂喷射装置(4)、脱硝反应器出口烟道(5)、脱硝反应器进口烟道(6)均安装在脱硝反应器上(I);所述燃料喷射控制装置(2)通过所述燃料系统控制器(9)与所述温度控制装置(3)相连; 所述脱硝反应器出口烟道(5)与所述脱硝反应器进口烟道(6)之间设置换热器(7),所述换热器(7)连接余热电站(8); 所述的脱硝反应器出口烟道(5)出来的净烟气加热所述脱硝反应器进口烟道(6)进来的原烟气; 所述脱硝反应器(I)内温度为800-1100C; 所述的脱硝反应器出口烟道(5)出来的净烟气温度为900-1100°C;所述的脱硝反应器进口烟道(6)进来的原烟气温度为350-550°C。
2.根据权利要求1所述的脱硝方法,其特征在于,所述脱硝反应器(I)内温度为850-1050。。。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的还原剂喷射装置(4)中的还原剂为尿素。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述燃料为石油焦粉。
5.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述的脱硝反应器出口烟道(5)出来的净烟气温度为950-1000°C。
6.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述的脱硝反应器进口烟道(6)进来的原烟气温度为400-500°C。
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