CN105080314A - 一种sncr+臭氧烟气脱硝装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种SNCR+臭氧烟气脱硝装置，包括锅炉(1)，锅炉(1)内设有空气预热器(2)和锅炉省煤器(4)，空气预热器(2)设置于锅炉省煤器(4)上方，空气预热器(2)与锅炉省煤器(4)之间设有喷枪区(3)，喷枪区(3)的雾化区域为SNCR反应区，空气预热器(2)的出气口与烟气输送管道(7)相连接，烟气输送管道(7)的另一端连接混合器(5)的进口端一，混合器(5)的进口端二通过臭氧输送管道(8)连接臭氧发生器(6)，混合器(5)的出口端连接反应后气体输送管道(9)；本发明不仅脱硝效率高，所需设备少，投资费用少，而且具有节省投资和不受场地限制的优点，降低了工程造价和运行成本。

Description

一种SNCR+臭氧烟气脱硝装置

[技术领域]

本发明涉及氮氧化物处理技术领域，具体地说是一种SNCR+臭氧烟气脱硝装置。

[背景技术]

目前，烟气脱硝普遍采用的是SCR技术或SNCR技术，尽管其在减排氮氧化物和改善环境方面发挥着积极的作用，但是根据目前的使用情况，已经出现了一些新的问题，如，较高的运行成本与腐蚀性，控制系统复杂，场地要求较高，以及需要较多的钢结构。因此，若能提供一种可降低工程造价和运行成本，且脱硝效率高、所需设备少、投资费用少的烟气脱硝装置，将具有非常重要的意义。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种SNCR+臭氧烟气脱硝装置，不仅脱硝效率高，所需设备少，投资费用少，而且具有节省投资和不受场地限制的优点，降低了工程造价和运行成本。

为实现上述目的设计一种SNCR+臭氧烟气脱硝装置，包括锅炉1，所述锅炉1内设有空气预热器2和锅炉省煤器4，所述空气预热器2设置于锅炉省煤器4上方，所述空气预热器2与锅炉省煤器4之间设有喷枪区3，所述喷枪区3的雾化区域为SNCR反应区，所述空气预热器2的出气口与烟气输送管道7相连接，所述烟气输送管道7的另一端连接混合器5的进口端一，所述混合器5的进口端二通过臭氧输送管道8连接臭氧发生器6，所述混合器5的出口端连接反应后气体输送管道9。

所述SNCR反应区设有均匀分布的雾化喷枪10，所述雾化喷枪10上设有还原剂输送口11、压缩空气输送口12和冷却风输送口13，所述还原剂输送口11与雾化喷枪10的喷嘴相连通，所述压缩空气输送口12设置于还原剂输送口11处，所述冷却风输送口13设置于压缩空气输送口12与喷嘴之间的位置处。

所述雾化喷枪10的喷嘴锥角为0-150度，所述雾化喷枪10的雾化粒度为180-220um。

所述SNCR反应区的还原剂采用氨水溶液，所述氨水溶液通过雾化喷枪10上的还原剂输送口11喷入锅炉1内，所述氨水溶液喷入锅炉1内炉膛温度为850-1050℃的区域，所述氨水溶液蒸发和热分解后与烟气中的氮氧化物进行SNCR反应生成N₂。

所述氨水溶液蒸发和热分解成NH₃，所述NH₃与烟气中的氮氧化物进行选择性反应，其反应式为4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O。

所述SNCR反应区的还原剂采用尿素溶液，所述尿素溶液通过雾化喷枪10上的还原剂输送口11喷入锅炉1内，所述尿素溶液喷入锅炉1内炉膛温度为850-1050℃的区域，所述尿素溶液蒸发和热分解后与烟气中的氮氧化物进行SNCR反应生成N₂。

所述尿素溶液蒸发和热分解成CO(NH₂)₂，所述CO(NH₂)₂与烟气中的氮氧化物进行选择性反应，其反应式为 $2NO+CO{\left({\mathrm{NH}}_2\right)}_2+\frac{1}{2}{O}_2\→2N_2+{\mathrm{CO}}_2+2H_{2}O.$

所述混合器5内O₃将烟气中难溶于水的NO氧化成NO₂,其反应式为NO+O₃→NO₂+O₂，再用碱性溶液将高价态的氮氧化物吸收，其反应式为HNO₃+NaOH→NaNO₃+H₂O，最后将生成的硝酸盐经浓缩处理或排放。

本发明同现有技术相比，由于结合了SNCR技术投资省、臭氧技术简单等特点，主要具有如下优点：

(1)脱硝效率高，单一的SNCR工艺脱硝效率低，该SNCR+臭氧工艺大于80％以上；

(2)采用了SNCR初步脱硝，所需设备少，投资费用少；

(3)SNCR装置所需体积小，空间适应性强，不需要复杂的钢结构，同时还具有节省投资；

(4)臭氧反应器占地体积小，空间适应性强，同时还具有节省投资和不受场地限制；

(5)简化了还原剂喷射系统，加大了炉膛还原剂的喷入区间，提高了SNCR阶段的脱硝效率；

(6)可以方便地使用更为安全的尿素和臭氧作为脱硝还原剂；

(7)降低了工程造价和运行成本，有利于实现达标排放，满足国家的节能减排指标。

[附图说明]

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中雾化喷枪的结构示意图；

图3是本发明中混合器的连接示意图；

图中：1、锅炉2、空气预热器3、喷枪区4、锅炉省煤器5、混合器6、臭氧发生器7、烟气输送管道8、臭氧输送管道9、反应后气体输送管道10、雾化喷枪11、还原剂输送口12、压缩空气输送口13、冷却风输送口。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作以下进一步说明：

如附图所示，本发明包括：锅炉1，锅炉1内设有空气预热器2和锅炉省煤器4，空气预热器2设置于锅炉省煤器4上方，空气预热器2与锅炉省煤器4之间设有喷枪区3，喷枪区3的雾化区域为SNCR反应区，空气预热器2的出气口与烟气输送管道7相连接，烟气输送管道7的另一端连接混合器5的进口端一，混合器5的进口端二通过臭氧输送管道8连接臭氧发生器6，混合器5的出口端连接反应后气体输送管道9；如附图2所示，烟气输送管道接入混合器，臭氧输送管道也接入混合器，在混合器内，烟气与臭氧反应，反应后的气体通过反应后气体输送管道送出至脱硫工段去除。

本发明中，SNCR反应区设有均匀分布的雾化喷枪10，雾化喷枪10上设有还原剂输送口11、压缩空气输送口12和冷却风输送口13，还原剂输送口11与雾化喷枪10的喷嘴相连通，压缩空气输送口12设置于还原剂输送口11处，冷却风输送口13设置于压缩空气输送口12与喷嘴之间的位置处，雾化喷枪10的喷嘴锥角为0-150度，雾化喷枪10的雾化粒度为180-220um。如附图2所示，通过压缩空气输送口内压缩空气的压力，将还原剂输送口中的还原剂(如，尿素与除盐水混合液)喷入锅炉，在喷枪温度太高的情况下，把冷却风输送口内的冷却风通入，以降温。

本发明中，SNCR反应区的还原剂可以采用氨水溶液，氨水溶液通过雾化喷枪10上的还原剂输送口11喷入锅炉1内，氨水溶液喷入锅炉1内炉膛温度为850-1050℃的区域，氨水溶液蒸发和热分解后与烟气中的氮氧化物进行SNCR反应生成N₂；其中，氨水溶液蒸发和热分解成NH₃，NH₃与烟气中的氮氧化物进行选择性反应，其反应式为4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O。另外，该SNCR反应区的还原剂也可以采用尿素溶液，尿素溶液通过雾化喷枪10上的还原剂输送口11喷入锅炉1内，尿素溶液喷入锅炉1内炉膛温度为850-1050℃的区域，尿素溶液蒸发和热分解后与烟气中的氮氧化物进行SNCR反应生成N₂；其中，尿素溶液蒸发和热分解成CO(NH₂)₂，CO(NH₂)₂与烟气中的氮氧化物进行选择性反应，其反应式为而混合器5内O₃可将烟气中难溶于水的NO氧化成NO₂,其反应式为NO+O₃→NO₂+O₂，再用碱性溶液将高价态的氮氧化物吸收，其反应式为HNO₃+NaOH→NaNO₃+H₂O，最后将生成的硝酸盐经浓缩处理或排放。

本发明烟气脱硝工艺SNCR+臭氧脱硝技术中，设置在锅炉下方的空气预热器和锅炉省煤器均经过改造，喷枪区通过流场模拟，设置了均匀分布的雾化喷枪，每个喷枪有三个接口，每个喷嘴锥角0-150度，雾化粒度为200um左右；臭氧发生器产生的臭氧与烟道来的烟气在混合器内混合反应，在经过喷枪区反应后的烟气进入混合器，烟气中剩余的NO与臭氧发生器通入到混合器内的臭氧反应生成NO₂、N₂O₃、N₂O₅,生成的NO₂、N₂O₃、N₂O₅从混合器进入脱硫段，在脱硫段内去除。

本发明是在单一SNCR、臭氧脱销效率达不到，SCR投资比较大的情况下的一种优化脱销方式，降低了工程造价和运行成本，是一种高效的烟气脱硝工艺。

SNCR技术原理为：选择性非催化还原(SNCR)技术是用氨水溶液等还原剂喷入炉内与NOx进行选择性反应。还原剂喷入炉膛温度为850℃～1050℃的区域，还原剂迅速蒸发和热分解成NH₃，并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N₂，该方法是以炉膛为反应器。

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O(以氨为还原剂)

$2NO+CO{\left({\mathrm{NH}}_2\right)}_2+\frac{1}{2}{O}_2\→2N_2+{\mathrm{CO}}_2+2H_{2}O$ (以尿素为还原剂)

臭氧脱销技术原理为：臭氧脱硝技术是用O₃将烟气中难溶于水的NO氧化成高价态的NO₂,然后用碱性溶液将高价态的氮氧化物吸收。生成的硝酸盐再经浓缩处理或排放。

NO+O₃→NO₂+O₂

HNO₃+NaOH→NaNO₃+H₂O

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种SNCR+臭氧烟气脱硝装置，包括锅炉(1)，所述锅炉(1)内设有空气预热器(2)和锅炉省煤器(4)，所述空气预热器(2)设置于锅炉省煤器(4)上方，其特征在于：所述空气预热器(2)与锅炉省煤器(4)之间设有喷枪区(3)，所述喷枪区(3)的雾化区域为SNCR反应区，所述空气预热器(2)的出气口与烟气输送管道(7)相连接，所述烟气输送管道(7)的另一端连接混合器(5)的进口端一，所述混合器(5)的进口端二通过臭氧输送管道(8)连接臭氧发生器(6)，所述混合器(5)的出口端连接反应后气体输送管道(9)。

2.如权利要求1所述的SNCR+臭氧烟气脱硝装置，其特征在于：所述SNCR反应区设有均匀分布的雾化喷枪(10)，所述雾化喷枪(10)上设有还原剂输送口(11)、压缩空气输送口(12)和冷却风输送口(13)，所述还原剂输送口(11)与雾化喷枪(10)的喷嘴相连通，所述压缩空气输送口(12)设置于还原剂输送口(11)处，所述冷却风输送口(13)设置于压缩空气输送口(12)与喷嘴之间的位置处。

3.如权利要求2所述的SNCR+臭氧烟气脱硝装置，其特征在于：所述雾化喷枪(10)的喷嘴锥角为0-150度，所述雾化喷枪(10)的雾化粒度为180-220um。

4.如权利要求3所述的SNCR+臭氧烟气脱硝装置，其特征在于：所述SNCR反应区的还原剂采用氨水溶液，所述氨水溶液通过雾化喷枪(10)上的还原剂输送口(11)喷入锅炉(1)内，所述氨水溶液喷入锅炉(1)内炉膛温度为850-1050℃的区域，所述氨水溶液蒸发和热分解后与烟气中的氮氧化物进行SNCR反应生成N₂。

5.如权利要求4所述的SNCR+臭氧烟气脱硝装置，其特征在于：所述氨水溶液蒸发和热分解成NH₃，所述NH₃与烟气中的氮氧化物进行选择性反应，其反应式为4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O。

6.如权利要求3所述的SNCR+臭氧烟气脱硝装置，其特征在于：所述SNCR反应区的还原剂采用尿素溶液，所述尿素溶液通过雾化喷枪(10)上的还原剂输送口(11)喷入锅炉(1)内，所述尿素溶液喷入锅炉(1)内炉膛温度为850-1050℃的区域，所述尿素溶液蒸发和热分解后与烟气中的氮氧化物进行SNCR反应生成N₂。

7.如权利要求6所述的SNCR+臭氧烟气脱硝装置，其特征在于：所述尿素溶液蒸发和热分解成CO(NH₂)₂，所述CO(NH₂)₂与烟气中的氮氧化物进行选择性反应，其反应式为

8.如权利要求4至7中任一项所述的SNCR+臭氧烟气脱硝装置，其特征在于：

所述混合器(5)内O₃将烟气中难溶于水的NO氧化成NO₂,其反应式为NO+O₃→NO₂+O₂，再用碱性溶液将高价态的氮氧化物吸收，其反应式为HNO₃+NaOH→NaNO₃+H₂O，最后将生成的硝酸盐经浓缩处理或排放。