RU2480270C2 - Способ селективного каталитического восстановления nox и устройство, обеспечивающее повышенную газификацию карбамида для образования аммиаксодержащего газа - Google Patents

Способ селективного каталитического восстановления nox и устройство, обеспечивающее повышенную газификацию карбамида для образования аммиаксодержащего газа Download PDF

Info

Publication number
RU2480270C2
RU2480270C2 RU2010150674/05A RU2010150674A RU2480270C2 RU 2480270 C2 RU2480270 C2 RU 2480270C2 RU 2010150674/05 A RU2010150674/05 A RU 2010150674/05A RU 2010150674 A RU2010150674 A RU 2010150674A RU 2480270 C2 RU2480270 C2 RU 2480270C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
urea
chamber
gas distribution
distribution plate
gasification
Prior art date
Application number
RU2010150674/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010150674A (ru
Inventor
Уильям Х. СУН
Рональд А. ЛАУ
Джон М. Бойл
Original Assignee
Фуел Теч, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Фуел Теч, Инк. filed Critical Фуел Теч, Инк.
Publication of RU2010150674A publication Critical patent/RU2010150674A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2480270C2 publication Critical patent/RU2480270C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
    • B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
    • B01B1/005—Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/90—Injecting reactants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/08—Preparation of ammonia from nitrogenous organic substances
    • C01C1/086—Preparation of ammonia from nitrogenous organic substances from urea
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2067—Urea
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/40—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a hydrolysis catalyst
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу газификации карбамида для уменьшения концентрации оксидов азота в газообразных продуктах сгорания, а также к соответствующему устройству для этого. Способ включает подачу карбамида в газификационную камеру и подачу нагретых газов в камеру перед точкой ввода карбамида при помощи инжекторного устройства. Инжекторное устройство выполнено с возможностью распределения карбамида в виде мелких частиц или капель, причем температура нагретых газов перед точкой ввода карбамида составляет, как минимум, 204°С. В камере предусмотрено наличие перфорированной газораспределительной пластины, которая снабжена центральным отверстием и группой меньших отверстий, которые расположены так, чтобы создать более высокую скорость газа поблизости от инжекторного устройства по сравнению с пространством около боковых стенок камеры. Газораспределительная пластина расположена таким образом, чтобы позволить газу течь через центральное отверстие пластины и между инжекторным устройством и пластиной. В результате достигается равномерное распределение газа без засорения оборудования. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.

Description

Перекрестные ссылки на родственные заявки
Данная заявка испрашивает приоритет и частично является продолжением заявки на Временный патент США №61056121, зарегистрированный 27 мая 2008 г., полное раскрытие которого включено посредством ссылки.
Область техники
Изобретение, в основном, относится к эффективному использованию карбамида для таких целей, как селективное каталитическое восстановление (SCR) NOx, а более конкретно, к подаче карбамида в камеру, предназначенную для эффективной и полной газификации (путем пиролиза и/или гидролиза) карбамида для подачи в установку SCR.
Уровень техники
Существует множество способов, в которых используется аммиак в потоке нагретого газа. В случае борьбы с загрязнением воздуха примерами являются обработка газообразных продуктов сгорания, включающая впрыскивание небольшого количества аммиака, и система SCR, зависящая от аммиака в относительно больших количествах. Вместе с тем, следствием использования аммиака в горячем газовом потоке является потребность в снижении опасности и расходов, связанных с обращением с аммиаком как таковым.
Способ SCR доказал свою высокую эффективность при восстановлении NOx, при этом установки SCR в большинстве случаев можно свести к масштабу, соответствующему требуемым размерам. Для установок SCR в качестве восстановительного реагента обычно требуется аммиак, при этом общей их проблемой являются сложность и опасность хранения аммиака, особенно в населенных районах - использование карбамида и генераторов аммиака согласно патенту США №7090810 (Сан и др.), патенту США №6077491 (Купер и др.) часто является эффективным, однако возможность полной газификации карбамида на стандартной основе при ненадлежащем выполнении работ может вызвать проблемы.
При использовании карбамида в газификационной камере или другого аналогичного химического вещества в иной промышленной установке для эффективной эксплуатации без засорения оборудования требуется однородное распределение и быстрый пиролиз и/или гидролиз. Надлежащее распределение скоростей горячего воздуха перед и после введения карбамида очень важно для работы такой газификационной камеры. Несмотря на то что для обеспечения однородности потока перед инжекцией карбамида для обеспечения желаемого характера подачи газа при распространении карбамида была предложена идея перфорированного листа, на практике такие устройства могут вызвать ненадлежащий обратный поток или рециркуляцию реагента, что может привести к оседанию твердого карбамида на листе, стенках камеры или около насадок, вызывая закупорку и аналогичные проблемы. Следовательно, было бы желательно избежать закупорки, особенно насадок.
В настоящее время существует потребность в способе, оборудовании и системе для эффективного использования карбамида для таких целей, как селективное каталитическое восстановление (SCR) NOx, а более конкретно, в газификационном оборудовании, способе и системах, которые обеспечивают подачу карбамида в камеру, предназначенную для эффективной и полной газификации карбамида (путем пиролиза и/или гидролиза) для обеспечения подачи аммиака в установку SCR.
Существует особенная необходимость в такой системе, которая преобразует карбамид в аммиак, а также обеспечивает возможность полностью контролировать выработку аммиака без закупорки оборудования или избыточного потребления реагентов или потери эффективности борьбы с загрязнением окружающей среды.
Краткое изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение распространяется на способ введения аммиака в поток нагретого газа без фактического хранения или обращения с аммиаком в объемном виде.
Настоящее изобретение распространяется также на способ, установку и систему для газификации карбамида с целью уменьшения концентрации оксидов азота в газообразных продуктах сгорания.
Одним из объектов изобретения является способ, который включает в себя подачу карбамида в газификационную камеру, подачу нагретых газов в газификационную камеру перед точкой ввода карбамида при помощи инжекторных устройств, способных распылять карбамид в виде мелких частиц или капель, наличие газораспределительной пластины в камере рядом с инжекторными устройствами, расположение отверстий и промежутка между ними в газораспределительной пластине таким образом, чтобы обеспечить более высокую скорость газа рядом с инжекторными устройствами по сравнению со стенками камеры, и эффективную регулировка интенсивности подачи карбамида и нагретых газов для газификации карбамида перед выходом из камеры. Карбамид предпочтительно использовать в виде водного раствора.
Другим из объектов изобретения является устройство, которое включает в себя газификационную камеру с нижней, верхней и боковыми стенками, инжекторные устройства для подачи карбамида в газификационную камеру, способных распылять карбамид внутри камеры в виде мелких частиц или капель, каналы для подачи нагретых газов в газификационную камеру перед инжекторными устройствами, газораспределительную пластину в камере рядом с инжекторными устройствами, при этом в указанной пластине отверстия расположены и отстоят друг от друга таким образом, чтобы эффективно обеспечивать более высокую скорость газа рядом с инжекторными устройствами по сравнению со стенками камеры, и устройство для выхода газа для отвода из камеры нагретых газов, содержащих газифицированный карбамид.
Предпочтительно, чтобы способ и установка для селективного каталитического восстановления NOx использовались в сочетании с катализатором.
Также предусмотрены системы, в которых используется способ и устройство, раскрытое в данном изобретении.
Прочие и предпочтительные варианты изобретения описаны ниже.
Описание чертежей
Прилагаемые чертежи составляют неотъемлемую часть описания, иллюстрируют предпочтительные в настоящее время варианты осуществления изобретения, и вместе с общим описанием, представленным выше, и подробным описанием, представленным ниже, служат для объяснения принципа реализации изобретения. Как видно из чертежей, одинаковые номера обозначают одинаковые или соответствующие детали.
На Фиг.1 показан схематичный вид сбоку предпочтительного осуществления способа и системы по данному изобретению.
Фиг.2 - схематичный вид сверху системы, изображенной на Фиг.1.
Фиг.3 - схематический вид сверху предпочтительной конструкции распределительной пластины для использования в системе, изображенной на Фиг.1.
Подробное изложение сущности изобретения
В описании данного изобретения ссылка делается на чертежи, если имеется предпочтительное с изобретение, изображенное схематично на Фиг.1. Чертежи и способ, которые они представляют, будут сокращенно описаны ниже без избыточного перечисления различных компонентов, описанных в патенте США №7090810, который полностью включен в состав данной заявки и описывает газификацию карбамида, использующую воздух или комбинацию газов.
Термин "карбамид" подразумевает под собой реагенты, которые приравниваются к карбамиду в том смысле, что они при нагревании выделяют аммиак и HNCO, вне зависимости от того, содержат ли они большое количество химически чистого карбамида в представленных формах; однако реагенты, которые приравниваются к карбамиду, обычно содержат заметные количества карбамида в торговых сортах и, таким образом, образуют карбамид. Среди восстановителей NOx, которые могут быть газифицированы, находятся восстановители, которые выбирают из группы, в состав которой входят: аммелид; аммелин; карбонат аммония; бикарбонат аммония; карбомат аммония; цианат аммония; соли аммония от неорганических кислот, включая серную и фосфорную кислоту; соли аммония от органических кислот, включая муравьиную и уксусную кислоту; биурет, триурет и циануровая кислота; изоциануровая кислота; карбамид-формальдегид; меламин; трицианокарбамид и смеси этих веществ в любых количествах. Кроме того, имеются другие восстановители, которые не образуют HNCO, а разлагаются на смесь газов, включая углеводороды. В состав этой группы входят различные амины и их соли (в особенности карбонаты), включая гуанидин, карбонат гуанидина, метил амин карбонат, этил амин карбонат, диметил амин карбонат, гексаметиламин, карбонат гексаметиламина; и побочные продукты химической промышленности, содержащие карбамид. Амины с высоким содержанием алкилов могут быть применены в объеме, при котором высвобождающиеся компоненты не угнетают реакцию восстановления NOx.
Таким образом, термин "карбамид" охватывает карбамид во всех его торговых и эквивалентных видах. Обычно торговые сорта карбамида в основном состоят из карбамида на 95% по весу и более. Такие относительно чистые виды карбамида являются предпочтительными и имеют несколько преимуществ при использовании в способе, описанном в данном изобретении. Его предпочтительно подавать в процесс в виде водного раствора с концентрацией приблизительно 5-70%, при наиболее типичной концентрация приблизительно 30-60%. Карбамид также можно использовать в виде мелкодисперсных частиц или в виде расплава. Когда какой-то из этих реагентов газифицирован, газ, участвующий в реакции, также будет содержать HNCO, который может реагировать с водой с получением аммиака и двуокиси углерода. Преимущество изобретения заключается в том, что этого можно легко достичь без предварительного гидролиза восстановителя NOx, которому сопутствует риск засорения насадок и другого оборудования. Под термином «газификация» следует подразумевать, что практически весь карбамид превращается в газ, не оставаясь в значительном количестве в растворе или в виде свободных частиц или в виде жидкости для контакта с катализатором SCR.
На Фиг.1 представлена газификационная камера 10, с отверстием для входа газа 12 и отверстием для выхода газа 14, газораспределительной пластиной 16 и инжектором 18 для впрыска водного раствора карбамида, подаваемого по линии 20, в виде аэрозоля 19 из мелкодисперсных частиц (для твердого карбамида) или капель (в случае жидкого карбамида). Предпочтительное расположение отверстия для входа газа 12 и отверстия для выхода газа 14 относительно камеры 10 возможно представить составлением вместе Фиг.1 и Фиг.2. Показана камера 10, состоящая из верхней стенки 102, нижней стенки 104 и боковой стенки 106.
Подробно одно из осуществлений распределительной пластины показано на Фиг.3. На фигуре изображено центральное отверстие 160 и восемь кольцевых групп отверстий меньшего диаметра, 162 и 164. Центральное отверстие 160 имеет диаметр, достаточный для того, чтобы инжектором через него вводить карбамид и чтобы через него проходили нагретые газы в камере 10 со скоростью, которая предотвращает рециркуляцию газа. Предпочтительно, чтобы инжектор был расположен рядом с пластиной. Отверстие инжектора может быть расположено выше, ниже или на уровне пластины в зависимости от конструкции насадок и расхода. Предпочтительно, чтобы насадка была расположена на расстоянии от пластины, чтобы обеспечить прохождение потока сквозь отверстие 160 и между инжектором 18 и пластиной 16. Одно из предпочтительных сочетаний размеров предполагает наличие центрального отверстия диаметром 21/2 дюйма, 6 групп по 16 крупных отверстий 162, расположенных на концентрических окружностях и 4 группы по 36 мелких отверстий 164 диаметром по 1/4 дюйма каждое, равномерно расположенных на концентрических окружностях. Мелкие отверстия 164 расположены со смещением относительно отверстий на соседних окружностях с углом смещения примерно 5°. Угол смещения крупных отверстий 162, расположенных со смещением относительно отверстий на соседних окружностях, составляет 10°. Для типов и размеров отверстий в данном примере осуществления расход раствора карбамида (для 35% раствора) может находиться между приблизительно 0,1 и приблизительно 10 л в минуту, а расход газа может быть между приблизительно 50 и приблизительно 1000 кубических футов в минуту.
Инжектор 18 для карбамида впрыскивает мелкодисперсные частицы или капли. Предпочтительно распыл 19 реализовать конической формы или иной, обеспечивающей равномерное распределение. Для этого могут быть применены подходящие инжекторы или насадки, например, с использованием воздуха, безвоздушные и механические распылители. Для быстрого испарения любой воды и разложения карбамида желательно иметь размеры капель или частиц менее 500 микрон, но обычно их размер составляет менее 100 микрон, а предпочтительно менее 50 микрон. Также при выборе размеров сосуда более желательны капли малого размера, движущиеся медленно, созданные, например, ультразвуковыми насадками, чем большого размера, движущиеся быстро. В качестве распыленного флюида, по желанию, можно использовать пар. Линия для подачи карбамида 20 может образовывать центральный канал для карбамида и окружной кольцевой канал для распыленного флюида, который может защитить карбамид от разложения в линии 20 до выхода из инжектора 18.
Нагретые газы, входящие в камеру 10 через входной отверстие 12 газифицируют карбамид путем пиролиза и/или гидролиза, при этом газы, содержащие превращенный в газ карбамид, выходят из камеры 10 через выходное отверстие 14. Газы предпочтительно вводить в камеру 10 при температуре, по меньшей мере, 400°F, а предпочтительно, чтобы температура была выше 500°F, а еще более предпочтительно, чтобы температура была приблизительно от 600°F до приблизительно 1300°F, например, от приблизительно 700°F до приблизительно 1200°F. В этом случае, температура газов и время до выхода из камеры 10 будут наиболее эффективны для достижения полной газификации. Температура на входе также должна быть достаточно высока, чтобы поддерживать температуру на выходе по меньшей мере приблизительно на уровне 350°F, а предпочтительно по меньшей мере 450°F. Присутствие влаги от входящих газов или раствора карбамида способствует гидролизу, что является желательным, но не обязательным. В изобретении представлена усовершенствованная конструкция камеры разбиения карбамида посредством формирования кривой изменения скорости газа при помощи перфорированной пластины, конструкция которой предусматривает отверстия различных размеров, эффективные для предотвращения обратного потока карбамида или побочных продуктов в направлении насадки и образования корки на насадках.
Для предотвращения выхода из камеры твердых частиц или жидкости, наносящих вред установке SCR, расположенной далее, может быть применен элемент 15. Указанный элемент 15 может быть экраном, группой перегородок или лопаток, фильтром или аналогичным устройством, которое предназначено для задержки твердых частиц или жидкостей при выходе из источника любого характера. Он может дополнительно содержать катализатор для превращения HNCO или карбамида или побочного продукта путем гидролиза в аммиак.
Надлежащее распределение скорости горячего воздуха до и после введения карбамида критично для работы камеры разложения 10 и достижения согласно изобретению. По изобретению предусматривается ввод карбамида в желаемую структуру потока горячего газа для распределения карбамида с целью эффективной газификации, не вызывая при этом засорения насадок и связанных с этим проблем. Эффективное формирование кривой изменения скорости газа достигается за счет использования перфорированной пластины 16 специальной конструкции и надлежащего позиционирования выходного отверстия инжектора 18 для создания графика скорости газа, который почти совпадает с графиком скорости газа с частицами или каплями карбамида около инжектора и обеспечивает уменьшенную скорость газа около стенки 106. Конструктивное решение для отверстий в пластине 16 и параметры потока карбамида и горячих газов могут быть получены путем вычислительной гидродинамики или моделирования холодного потока, или более сложным методом проб и ошибок.
Преимуществом является то, что изобретение обеспечивает формирование кривой изменения скорости газа или жидкости, которая предотвращает возникновение зоны рециркуляции потока вблизи инжектора 18. Рециркуляция около инжектора, возникавшая ранее, является нежелательной, поскольку может вызывать осаждение капель на корпусе инжектора. После осаждения реагент отверждается и со временем накапливается. Эта твердая масса имеет тенденцию к наращиванию в направлении распыления инжектора и в итоге нарушает форму распыла, вызывая появление крупных частиц или капель, которые могут ударяться о стенки камеры. Удары о стенку вызывают образование твердых отложений на стенках. Благодаря приблизительному соответствию скорости газа и скорости распыления, можно избежать появления зоны рециркуляции и ее негативного воздействия.
Другим преимуществом изобретения является то, что формирование кривой изменения скорости уменьшает величину расхода газа через камеру 10. Равномерно высокая скорость газа могла бы уменьшить рециркуляцию около инжектора; однако это потребовало бы большего объема горячего газа, увеличения требований к нагреву и газодувке. Предпочтительно, чтобы изобретение создавало скорость газа, приблизительно равную нулю около стенки, и высокую скорость газа у инжектора в центре, с общим уменьшением требуемого расхода газа. Таким образом, преимущество изобретения состоит в том, что можно получить эффективные величины расхода без увеличения высоты камеры.
Кроме того, другим преимуществом изобретения является то, что формирование кривой изменения скорости стабилизирует режим течения внутри камеры 10. Если подавать газ только около инжектора, то зона рециркуляции около инжектора исчезает, но режим течения ниже по потоку становится нестабильным. Вместо сердцевины со стабильной высокой скоростью в центре, поток будет двигаться ближе к стенке, увеличивая вероятность соударения карбамида со стенкой.
Еще одно преимущество изобретения заключается в том, что формирование кривой изменения скорости позволяет использовать для инжекции большую площадь поперечного сечения. Альтернативным способом стабилизации потока будет формирование камеры в виде перевернутой воронки для того, чтобы принудительно поместить сердцевину в центр. Однако это существенно уменьшило бы зону для химической инжекции и таким образом увеличило бы вероятность столкновения капель со стенкой. Изобретение позволяет избежать проблем с предоставлением зоны для инжекции с большой площадью поперечного сечения.
Предпочтительно, чтобы способ и установка применялись в сочетании с катализатором для селективного каталитического восстановления NOx, для селективного некаталитического восстановления NOx и для других целей, таких как приведение газообразных продуктов сгорания в соответствие с нормами и т.п.
Системы, в которых используется данный способ и установка, сочетают описанные особенности и включают в себя детали, которые необходимы для широкого спектра способов промышленного применения.
Вышеприведенное описание служит для наставления обычных специалистов в данной области техники тому, как использовать данное изобретение на практике. Оно не предназначено для подробного описания всех тех явных модификаций и вариантов исполнения, которые будут очевидны для опытных специалистов после прочтения данного описания. Оно, однако, предназначено для того, чтобы все такие очевидные модификации и варианты исполнения были включены в объем изобретения, который определяется в указанной ниже формуле изобретения. Формула изобретения предназначена для охвата заявленных компонентов и шагов в любой последовательности, которая действительна для достижения целей, для которых предназначено изобретение, если в контексте конкретно не указано иное.

Claims (10)

1. Способ газификации карбамида для уменьшения концентрации оксидов азота в газообразных продуктах сгорания, включающий:
a) подачу карбамида в газификационную камеру с верхней, нижней и боковыми стенками;
b) подачу нагретых газов в газификационную камеру перед точкой ввода карбамида при помощи инжекторного устройства,
c) выполнение инжекторного устройства с возможностью распределения карбамида в виде мелких частиц или капель, где температура нагретых газов перед точкой ввода карбамида составляет как минимум 204°С;
d) наличие газораспределительной пластины в газификационной камере, где газораспределительная пластина снабжена центральным отверстием и группой меньших отверстий, при этом инжекторное устройство расположено рядом, и центрально ориентировано относительно центрального отверстия газораспределительной пластины, и снабжено отверстием, расположенным сверху, снизу или на уровне пластины, что позволяет газу течь через центральное отверстие газораспределительной пластины и между инжекторным устройством и пластиной;
e) обеспечение расположения и размещения меньших отверстий в газораспределительной пластине из условия создания более высокой скорости газа поблизости от инжекторного устройства по сравнению с пространством около боковых стенок камеры, и
f) эффективную регулировку скорости подачи карбамида и нагретых газов для газификации карбамида до выхода из камеры.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расположение и размещение малых отверстий определяют путем расчетной гидродинамики или моделированием холодного потока.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что карбамид вводят в виде водного раствора.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что водный раствор вводят в концентрации от 5 до 70%.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что карбамид вводят в виде высокодисперсного твердого тела.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура нагретых газов перед точкой ввода карбамида составляет от 315°С до 704°С.
7. Способ по п.1, который дополнительно включает прохождение газов, содержащих газифицированный карбамид, через элемент, такой, как решето, группа перегородок или лопаток, фильтр или аналогичное устройство, которое предназначено для задержки твердых или жидких веществ из любого источника.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что элемент содержит катализатор для превращения HNCO, или карбамида, или побочного продукта в аммиак.
9. Способ по п.1, дополнительно включающий прохождение газов из газификационной камеры через катализатор, эффективный при селективном каталитическом восстановлении NOx.
10. Устройство для газификации карбамида для снижения концентрации оксидов азота в газообразных продуктах сгорания, включающее:
a) газификационную камеру с верхней, нижней и боковыми стенками;
b) инжекторное устройство для подачи карбамида в газификационную камеру, выполненное с возможностью распределения карбамида внутри камеры в виде мелких частиц или капель;
c) канал для подачи нагретых газов при температуре как минимум 204°С в газификационную камеру перед инжекторным устройством;
d) перфорированную газораспределительную пластину в газификационной камере, где газораспределительная пластина является перфорированной с различными размерами отверстий, включая центральное отверстие и множество меньших отверстий, а инжекторное устройство расположено рядом, и центрально ориентировано относительно центрального отверстия в газораспределительной пластине, и снабжено отверстием инжектора, расположенным сверху, снизу или на уровне газораспределительной пластины из условия протекания газа через центральное отверстие газораспределительной пластины и между инжектором и газораспределительной пластиной, которая имеет расположение и размещение меньших отверстий, эффективное для обеспечения более высокой скорости газа поблизости от инжекторного устройства по сравнению с пространством около боковых стенок камеры, и
е) устройства для выхода газа для направления нагретых газов, содержащих газифицированный карбамид, из камеры.
RU2010150674/05A 2008-05-27 2009-05-27 Способ селективного каталитического восстановления nox и устройство, обеспечивающее повышенную газификацию карбамида для образования аммиаксодержащего газа RU2480270C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US5612108P 2008-05-27 2008-05-27
US61/056,121 2008-05-27
PCT/US2009/045264 WO2009154972A1 (en) 2008-05-27 2009-05-27 SELECTIVE CATALYTIC NOx REDUCTION PROCESS AND APPARATUS PROVIDING IMPROVED GASIFICATION OF UREA TO FORM AMMONIA-CONTAINING GAS

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010150674A RU2010150674A (ru) 2012-07-10
RU2480270C2 true RU2480270C2 (ru) 2013-04-27

Family

ID=41380110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010150674/05A RU2480270C2 (ru) 2008-05-27 2009-05-27 Способ селективного каталитического восстановления nox и устройство, обеспечивающее повышенную газификацию карбамида для образования аммиаксодержащего газа

Country Status (15)

Country Link
US (1) US8852542B2 (ru)
EP (1) EP2303431B1 (ru)
KR (1) KR101282220B1 (ru)
CN (1) CN102105208B (ru)
AR (1) AR073448A1 (ru)
AU (1) AU2009260566B2 (ru)
BR (1) BRPI0913209A2 (ru)
CA (1) CA2725382C (ru)
CL (1) CL2009001300A1 (ru)
CO (1) CO6331314A2 (ru)
MX (1) MX2010012997A (ru)
MY (1) MY158670A (ru)
RU (1) RU2480270C2 (ru)
TW (1) TWI474858B (ru)
WO (1) WO2009154972A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU171148U1 (ru) * 2017-01-09 2017-05-22 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Чайковский" Устройство для автоматического регулирования содержания оксидов азота в газообразных продуктах сгорания газоперекачивающего агрегата

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2013001990A (es) 2010-08-19 2013-05-09 Dow Global Technologies Llc Metodo y dispositivos para calentar materiales con contenido de urea en un sistema de control de emisiones vehiculares.
KR101057342B1 (ko) * 2010-11-09 2011-08-22 주식회사 기스코 가속 선택적 촉매 환원법을 이용한 저온 탈질 효율 증가 및 가시매연 제거 시스템
RU2474816C2 (ru) * 2010-11-30 2013-02-10 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого ракетного топлива и устройство для его реализации
FR2971546B1 (fr) * 2011-02-10 2015-04-24 Peugeot Citroen Automobiles Sa Ligne d'echappement pour moteur a combustion, dotee d'un organe de guidage d'un melange entre des gaz d'echappement et un agent reducteur
US8734728B2 (en) 2011-06-20 2014-05-27 Honeywell International Inc. NH3 oxidizer gas distributor
RU2475739C1 (ru) * 2011-07-04 2013-02-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Образования И Науки Российской Федерации Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого ракетного топлива и устройство для его реализации
US10738249B2 (en) 2012-01-30 2020-08-11 Aries Gasification, Llc Universal feeder for gasification reactors
US10696913B2 (en) * 2012-01-30 2020-06-30 Aries Gasification, Llc Gasification reactor with pipe distributor
CN102553412A (zh) * 2012-02-10 2012-07-11 山东大学 一种利用高反应活性氨基还原剂进行烟气脱硝的方法
CN104797529B (zh) * 2012-12-21 2018-06-22 澳泽化学股份公司 氨气发生器、用于产生氨的方法及其用于还原废气中的氮氧化物的用途
CN104016374B (zh) * 2014-04-29 2016-09-21 大唐环境产业集团股份有限公司 一种烟气脱硝的尿素热解炉
CN104047684A (zh) * 2014-06-30 2014-09-17 凯龙高科技股份有限公司 一种用于尿素溶液罐的加液装置
JP6381124B2 (ja) * 2014-11-19 2018-08-29 株式会社タクマ 尿素加水分解装置
US11339056B2 (en) 2017-01-05 2022-05-24 Fuel Tech, Inc. Controlled, compact, on-demand ammonia gas generation process and apparatus
SE540842C2 (en) * 2017-03-31 2018-11-27 Scania Cv Ab Method and system for control of at least one of a dosage device and an engine
CN107617332A (zh) * 2017-09-13 2018-01-23 大唐东北电力试验研究所有限公司 解决scr入口温度流场不均的垂直烟道扰流系统及方法
CN109915241A (zh) * 2017-12-13 2019-06-21 北汽福田汽车股份有限公司 导流挡板、氧化催化器和车辆
CN110127723A (zh) * 2019-05-28 2019-08-16 南京杰科丰环保技术装备研究院有限公司 一种防止尾部结晶的尿素热解反应器
CN110422860A (zh) * 2019-07-16 2019-11-08 中国华电科工集团有限公司 一种尿素水解制氨反应装置
CN112933885B (zh) * 2021-03-05 2022-09-06 中北大学 一种超重力非平衡选择性吸收三聚氰胺尾气中氨的方法和装置
KR102519806B1 (ko) * 2021-04-10 2023-04-10 강해문 암모니아 변환 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94010682A (ru) * 1994-03-29 1996-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Чистое будущее" Способ очистки дымовых газов от оксидов азота
RU94020423A (ru) * 1994-06-06 1996-07-27 Государственная академия нефти и газа им. И.М.Губкина Способ очистки дымовых газов от токсичных продуктов сгорания топлива
DE19934413A1 (de) * 1999-07-22 2001-01-25 Siemens Ag Vorrichtung zum Einbringen eines Zuschlagstoffes in ein Abgas
US20040040288A1 (en) * 2002-02-14 2004-03-04 Eberhard Jacob Method and apparatus for producing ammonia (NH3)
US20040126294A1 (en) * 1997-03-21 2004-07-01 Cooper Hal B.H. Methods for the production of ammonia from urea and/or biuret, and uses for NOx and/or particulate matter removal

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3095416A (en) * 1963-06-25 Urea to melamine process
CA976771A (en) * 1972-08-21 1975-10-28 Tenneco Inc. Catalyst device for exhaust system of internal combustion engine
FR2496921A1 (fr) * 1980-12-22 1982-06-25 Motorola Automobile Procede et dispositif d'asservissement
US4626417A (en) 1983-09-29 1986-12-02 Union Oil Company Of California Methods for chemically reducing nitrogen oxides
ATE157901T1 (de) * 1992-02-10 1997-09-15 Man Nutzfahrzeuge Ag Vorrichtung zur katalytischen nox-reduktion
US6048510A (en) * 1997-09-30 2000-04-11 Coal Tech Corporation Method for reducing nitrogen oxides in combustion effluents
JPH11166410A (ja) 1997-12-04 1999-06-22 Hino Motors Ltd 排ガス浄化装置
US6079353A (en) 1998-03-28 2000-06-27 Quester Technology, Inc. Chamber for reducing contamination during chemical vapor deposition
AU2002228791A1 (en) * 2000-12-01 2002-06-11 Fuel Tech. Inc. Selective catalytic reduction of no, enabled by side stream urea decomposition
GB0113226D0 (en) * 2001-06-01 2001-07-25 Nelson Burgess Ltd Catalytic converter
GB2381218B (en) * 2001-10-25 2004-12-15 Eminox Ltd Gas treatment apparatus
JP4262522B2 (ja) * 2003-05-28 2009-05-13 株式会社日立ハイテクノロジーズ エンジン用排気ガス処理装置および排気ガス処理方法
US7284378B2 (en) * 2004-06-04 2007-10-23 General Electric Company Methods and apparatus for low emission gas turbine energy generation
WO2005073526A1 (ja) * 2004-02-02 2005-08-11 Tokyo Roki Co. Ltd. Ｓｃｒマフラー
US7467749B2 (en) * 2004-04-26 2008-12-23 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Methods and apparatus for injecting atomized reagent
JP3892452B2 (ja) * 2004-07-16 2007-03-14 日産ディーゼル工業株式会社 エンジンの排気浄化装置
EP2256313B1 (en) * 2004-07-16 2012-03-14 Nissan Diesel Motor Co., Ltd. Exhaust emission purifying apparatus for engine
US7498009B2 (en) * 2004-08-16 2009-03-03 Dana Uv, Inc. Controlled spectrum ultraviolet radiation pollution control process
EP1715151B1 (de) 2005-04-18 2007-09-19 DBK David + Baader GmbH Heizvorrichtung und thermischer Reaktor zur Erwärmung und Vergasung von Harnstoff
JP3938187B2 (ja) * 2005-05-17 2007-06-27 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP2007032472A (ja) * 2005-07-28 2007-02-08 Hitachi Ltd 尿素水を用いた排気処理装置
JP4877123B2 (ja) * 2007-07-23 2012-02-15 マツダ株式会社 エンジンの排気浄化装置
US8141353B2 (en) * 2008-04-25 2012-03-27 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust gas additive/treatment system and mixer for use therein

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94010682A (ru) * 1994-03-29 1996-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Чистое будущее" Способ очистки дымовых газов от оксидов азота
RU94020423A (ru) * 1994-06-06 1996-07-27 Государственная академия нефти и газа им. И.М.Губкина Способ очистки дымовых газов от токсичных продуктов сгорания топлива
US20040126294A1 (en) * 1997-03-21 2004-07-01 Cooper Hal B.H. Methods for the production of ammonia from urea and/or biuret, and uses for NOx and/or particulate matter removal
DE19934413A1 (de) * 1999-07-22 2001-01-25 Siemens Ag Vorrichtung zum Einbringen eines Zuschlagstoffes in ein Abgas
US20040040288A1 (en) * 2002-02-14 2004-03-04 Eberhard Jacob Method and apparatus for producing ammonia (NH3)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU171148U1 (ru) * 2017-01-09 2017-05-22 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Чайковский" Устройство для автоматического регулирования содержания оксидов азота в газообразных продуктах сгорания газоперекачивающего агрегата

Also Published As

Publication number Publication date
AR073448A1 (es) 2010-11-10
CL2009001300A1 (es) 2009-08-21
CN102105208A (zh) 2011-06-22
MY158670A (en) 2016-10-31
EP2303431A1 (en) 2011-04-06
MX2010012997A (es) 2010-12-21
US8852542B2 (en) 2014-10-07
EP2303431A4 (en) 2012-04-04
KR20110021960A (ko) 2011-03-04
AU2009260566A1 (en) 2009-12-23
EP2303431B1 (en) 2018-08-08
RU2010150674A (ru) 2012-07-10
WO2009154972A1 (en) 2009-12-23
CO6331314A2 (es) 2011-10-20
BRPI0913209A2 (pt) 2019-09-24
TWI474858B (zh) 2015-03-01
TW201004693A (en) 2010-02-01
CA2725382C (en) 2013-04-09
US20090297417A1 (en) 2009-12-03
CN102105208B (zh) 2015-01-07
AU2009260566B2 (en) 2013-08-22
CA2725382A1 (en) 2009-12-23
KR101282220B1 (ko) 2013-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2480270C2 (ru) Способ селективного каталитического восстановления nox и устройство, обеспечивающее повышенную газификацию карбамида для образования аммиаксодержащего газа
CN100443399C (zh) 湿法洗涤设备和用来控制NOx排放的方法
US7731100B2 (en) Joining the mixing and variable gas atomizing of reactive chemicals in flue gas cleaning systems for removal of sulfur oxides, nitrogen oxides and mercury
EP1639296B1 (en) Co-axial rofa injection system
US8726643B2 (en) Injector mounting configuration for an exhaust treatment system
CN101981285B (zh) 一种喷嘴装置
TR200001364T2 (tr) Sürekli döküm ürününe soğutucu sıvı püskürtmek için delikli başlık.
CN102652210A (zh) 用于将尿素基还原剂喷射到排出气流中的方法
JP2005127271A (ja) 尿素水気化器
AU2017262812A1 (en) Submicron particle removal from gas streams
EP0530255B1 (en) Process for minimizing pollutant concentrations in combustion gases
CN102652211A (zh) 用于将尿素基还原剂喷射到排出气流中的喷射模块
KR20200055524A (ko) Scr 시스템의 요소수 혼합 장치
JPH0724798B2 (ja) ノズル組立体
US9656207B2 (en) Selective catalytic NOx reduction apparatus providing improved gasification of urea
JP3499576B2 (ja) 窒素酸化物除去方法およびその装置
US20180142596A1 (en) Injection module and exhaust system having an injection module
KR20210079919A (ko) 암모니아 주입 그리드용 분무노즐
EA041897B1 (ru) Способ очистки потока газа
EA040015B1 (ru) Способ удаления субмикронных частиц из потока газа
WO2013077799A1 (en) Device for injection of reducing agent together with carbon dioxide in an exhaust line

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130119

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20140927

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160528