CN104324591A - 炼焦过程中去除氮氧化物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种炼焦过程中去除氮氧化物的方法，该方法通过直接向焦炉蓄热室内由燃烧室排出的高温烟气中喷入氨，发生选择性非催化还原反应，去除一部分氮氧化物；利用蓄热室中烟气以紊流方式运动的特性使未反应的氮氧化物和氨充分混和；通过蓄热室后的烟气温度降低至适当的温度后通过催化剂床层，发生选择性催化还原反应进一步除去烟气中的氮氧化物。通过以上三个阶段处理，使烟气中的氮氧化物还原为无毒无害的氮气，从而实现焦炉废气中氮氧化物的达标排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼焦废气的脱硝的方法，主要用于炼焦行业产生的含氮氧化物废气的净化处理。
背景技术
当今炼焦行业生产在满足人类不断增长的物质需求的同时，也造成了资源、能源的大量消耗，给自然环境带来了严重的污染，使得人类赖以生存的环境面临严重破坏的境地。
捣固炼焦属于高耗能行业，不仅能耗高，污染也非常严重。我国炼焦行业发展历史悠久，但是对此行业的污染控制却不够重视，尤其是焦炉氮氧化物的污染问题始终未能得到解决。在2012年刚刚实施的《炼焦化学工业污染物排放标准》中规定在2015年后新建的炼焦炉氮氧化物排放浓度不得超过500 mg/m3，而火电行业氮氧化物最高排放浓度为100 mg/m3。要实现上述目标，必须采取有力治理措施，减少炼焦过程中产生的氮氧化物的排放量。
发明内容
为了解决焦过程中产生的氮氧化物排放浓度过高的问题，本发明的目的在于提供一种炼焦过程中去除氮氧化物的方法，用于净化处理炼焦企业焦炉运行过程中产生的含氮氧化物的废气。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种炼焦过程中去除氮氧化物的方法，主要在炼焦设备蓄热室及烟道中运用了SCR/SCNR联合脱硝技术，通过三个阶段对烟气中的氮氧化物进行还原为无毒无害的氮气和水。所谓三阶段即蓄热室顶部SNCR反应阶段、充分混合阶段和SCR反应阶段。
一种炼焦过程中去除氮氧化物的方法，主要在炼焦蓄热室及烟道中运用了SCR/SCNR联合脱硝技术，通过下述三个阶段对焦炉蓄热室烟气中的氮氧化物进行还原为无毒无害的氮气和水，净化了烟气：
a. 焦炉蓄热室顶部SNCR反应阶段
焦炉燃烧室内排出的高温废气经过斜道进入蓄热室内，此时蓄热室顶部烟气温度为1000℃左右，由焦炉蓄热室顶部氨气喷嘴将氨气喷入焦炉蓄热室内，与蓄热室内高温烟气进行初步混合并进行SNCR反应，去除一部分氮氧化物；
该阶段发生的反应为：
4NH3 + 4NO+ O2 =4N2 +6H2O
4NH3 + 2NO+ 2O2 =3N2 +6H2O
8NH3 + 6NO2 =7N2 +12H2O；
b. 焦炉蓄热室底部氨气与烟气混合阶段
去除一部分氮氧化物后，焦炉蓄热室内烟气温度迅速降低，当温度低于850℃后SNCR反应将停止，焦炉蓄热室通过内部装有格子砖及篦子砖，提高焦炉蓄热室内烟气温度，烟气在焦炉蓄热室内由于砖块堆叠的结构产生紊流流动，与未反应的氮氧化物和氨充分混和，除去一部分氮氧化物；
C.烟道内SCR反应阶段
烟气通过各个蓄热室后大量的热量留在焦炉蓄热室内，低温烟气汇入总烟道内，此时烟气温度为280-380℃，烟气与喷入的氨气充分混合，混合气体通过安装在烟道内部的催化剂床层，含氮氧化物的烟气在催化剂的作用下与氨气发生SCR反应，进一步去除烟气中的氮氧化物，降低氮氧化物排放浓度。该阶段发生的反应为：
4NH3+6NO=5N2+6H2O
8NH3+6NO2=7N2+12H2O
4NH3+3O2=2N2+6H2O
4NH3+5O2=4NO+6H2O。
本发明的优点是：
本发明通过三个阶段对焦炉蓄热室烟气进行净化，第一阶段直接向焦炉蓄热室内由燃烧室排出的高温烟气中喷入氨，发生选择性非催化还原反应，去除一部分氮氧化物；第二阶段利用蓄热室中烟气以紊流方式运动的特性使未反应的氮氧化物和氨充分混和；第三阶段通过蓄热室后的烟气温度降低至适当的温度后通过催化剂床层，发生选择性催化还原反应进一步除去烟气中的氮氧化物。通过以上三个阶段处理，使烟气中的氮氧化物还原为无毒无害的氮气，从而实现焦炉废气中氮氧化物的达标排放。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案再作进一步的说明：
如图1所示，一种炼焦过程中去除氮氧化物的方法是通过脱硝系统完成的。该系统是由制氨系统1、氨气控制系统2、氨气喷嘴3、焦炉蓄热室4、蓄热室底部支烟道5、主烟道6、催化剂床7以及烟囱8组成。含氮氧化物的烟气由焦炉顶部燃烧室产生后直接经由燃烧室下方斜道进入蓄热室4中，此时烟气温度约为1000℃，氨气经制氨系统1产生经由氨喷头3由蓄热室4顶部喷入蓄热室4内。氨气喷入量、喷入哪一组蓄热室，由氨气控制系统2进行自动控制。氨喷头3设置于氨气控制系统2两个进气口之间，这样设计是为了使含氮氧化物的烟气在进入蓄热室4的第一时间就可以与喷入的氨气混合并发生SNCR反应。去除一部分氮氧化物；烟气与氨气初步混合后进入蓄热室4的格子砖内进行换热，在烟气温度降低至850℃之前SNCR反应可以持续进行。
当焦炉蓄热室4内高温烟气与氨气进行初步混合并进行SNCR反应，去除一部分氮氧化物后，焦炉蓄热室4内烟气温度迅速降低，当温度低于850℃后SNCR反应将停止。焦炉蓄热室4设置格子砖及篦子砖，通过焦炉蓄热室4内部装有格子砖及篦子砖，烟气通过砖块及篦子砖将热量传导给砖块，以提高焦炉蓄热室4内烟气温度，从而达到蓄热的目的。由于焦炉蓄热室4呈砖块堆叠的结构，烟气在焦炉蓄热室4内呈紊流流动，焦炉蓄热室4中烟气以紊流方式运动的特性与未反应的氮氧化物和氨充分混和，除去一部分氮氧化物；
焦炉蓄热室4中烟气以紊流方式运动与未反应的氮氧化物和氨充分混和，除去一部分氮氧化物；烟气由焦炉蓄热室4底部支烟道5排出，并进入主烟道6中，此时经过焦炉蓄热室4换热的烟气温度为300摄氏度。烟气与喷入的氨气充分混合，混合气体通过安装在烟道内部的催化剂床层7，处于该温度阶段的含氮氧化物的烟气在催化剂的作用下，经过蜂窝状催化剂床层7发生SCR反应。催化剂为TiO2与V2O5的混合材料，TiO2作为骨架材料。将催化剂材料加工压缩成蜂窝状方形柱体，柱体高度为1m，催化剂柱体截面为均匀排布的5×5的正方形小孔，方孔壁厚1mm。经过催化反应烟气中的氮氧化物与氨气反应，使烟气中的氮氧化物还原为无毒无害的氮气和水，净化完成的烟气由烟囱8排放。从而实现烟气的达标排放。
催化剂床层7会被烟气中的灰分覆盖影响SCR反应效果，需要定期对催化剂床层进行吹灰。由于机械磨损或催化剂中毒等影响，催化效率会逐渐降低，所以每隔2-3年需要对催化剂床层7进行更换。
Claims (1)
1.一种炼焦过程中去除氮氧化物的方法，主要在炼焦蓄热室（4）及烟道中运用了SCR/SCNR联合脱硝技术，通过下述三个阶段对烟气中的氮氧化物进行还原为无毒无害的氮气和水：
a. 炼焦蓄热室顶部SNCR反应阶段
焦炉燃烧室内排出的高温废气经过斜道进入炼焦蓄热室（4）内，此时炼焦蓄热室顶部烟气温度为1000℃左右，由炼焦蓄热室顶部氨气喷嘴（3）将氨气喷入炼焦蓄热室（4）内，与炼焦蓄热室（4）内高温烟气进行初步混合并进行SNCR反应，去除一部分氮氧化物；
该阶段发生的反应为：
4NH3 + 4NO+ O2 =4N2 +6H2O
4NH3 + 2NO+ 2O2 =3N2 +6H2O
8NH3 + 6NO2 =7N2 +12H2O；
b. 蓄热室底部氨气与烟气混合阶段
去除一部分氮氧化物后，炼焦蓄热室（4）内烟气温度迅速降低，当温度低于850℃后SNCR反应将停止，炼焦蓄热室（4）通过内部装有格子砖及篦子砖，提高烟气温度，烟气在炼焦蓄热室（4）内的砖块堆叠的结构产生紊流流动，与未反应的氮氧化物和氨充分混和，除去一部分氮氧化物；
c.烟道内SCR反应阶段
烟气通过各个炼焦蓄热室后大量的热量留在炼焦蓄热室（4）内，低温烟气汇入总烟道内，此时烟气温度为280-380℃，烟气与喷入的氨气充分混合，混合气体通过安装在烟道内部的催化剂床层（7），含氮氧化物的烟气在催化剂的作用下与氨气发生SCR反应，进一步去除烟气中的氮氧化物，降低氮氧化物排放浓度，该阶段发生的反应为：
4NH3+6NO=5N2+6H2O
8NH3+6NO2=7N2+12H2O
4NH3+3O2=2N2+6H2O
4NH3+5O2=4NO+6H2O。
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