CN100377762C - 一种燃煤电站烟气脱除氮氧化物的方法及专用系统 - Google Patents
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Abstract
一种燃煤电站烟气脱除氮氧化物的方法，以氨基物质为还原剂，其特征在于：在燃煤锅炉炉膛上部喷入氨基物质与煤燃烧中产生的氮氧化物部分反应，脱除烟气中35～45%的氮氧化物；含有未完全反应的氨基物质的烟气进入反应器，在催化剂表面，氨基物质再一次与煤燃烧中产生的氮氧化物完全反应，脱除烟气中的氮氧化物。本发明系统简单、操作稳定性好、还原剂适应性强、氮氧化物脱除效率高，可达到90%以上。不论从生产能力方面，还是从工艺流程，生产设备的种类和数量方面都远远优于已有技术，因此具有更为广泛的应用前景。
Description
技术领域：
本发明涉及一种燃煤电站烟气脱除氮氧化物技术，该技术是应用于燃煤火力发电厂尾气污染物氮氧化物的排放控制过程的技术之一，适合于现有、新建大中小机组的脱除氮氧化物技术改造、建设工程。
背景技术：
氮氧化物是酸雨的形成、破坏臭氧层等环境污染问题的主要污染物之一。我国的能源结构中，长期以来燃煤一直占70％以上，在可预见的将来，我国以煤为主要能源的能源结构将随着国民经济的增长而持续增加，煤炭的大量燃用产生大量的氮氧化物等污染物，目前，我国氮氧化物年排放量超过1500万吨，严重影响我国国民经济的可持续发展，并且使我国政府面临很大的国际压力。为实现我国国民经济的可持续发展，改善我国的环境状况和人民的生存环境，我国在燃煤电站烟气NOx排放控制方面，尚处于起步阶段，国内在烟气脱硝技术的研究仅仅限于机理方面。目前我国燃煤电站尚没有采用烟气脱硝装置，也不掌握大型烟气脱硝装置的设计、制造的技术。
烟气脱除氮氧化物在西方发达国家的燃煤发电机组上普遍采用低NOx燃烧技术，烟气脱硝技术也趋于成熟并逐渐得到应用。如：日本从上个世纪80年代初开始商业应用SCR烟气脱硝技术，德国是从上个世纪80年代中开始在中低含硫量的燃煤电站锅炉上采用SCR烟气脱硝技术，美国是从上个世纪90年代开始在使用中高含硫量的燃煤锅炉上进行控制NOx排放的SCR示范项目的研究和商业应用。到上个世纪90年代初，日本和德国的SCR烟气脱硝装置装机容量分别已经超过了30GW，目前SCR烟气脱硝装置发电锅炉单机最大装机容量超过了1000MW。
发明内容：
本发明的目的在于提出一种具有氮氧化物脱除效率高，对设备腐蚀小，不产生二次污染，且适用温度范围宽，适用性更强，应用范围更广的烟气脱除氮氧化物技术。
本发明涉及的技术是烟气脱除氮氧化物的一种，该技术的基本原理基于国外SCR技术与SNCR技术。具体地，本发明提供了一种燃煤电站烟气脱除氮氧化物的方法，以氨基物质为还原剂，其特征在于：
——在燃煤锅炉炉膛上部喷入氨基物质与煤燃烧中产生的氮氧化物部分反应，脱除烟气中35～45％的氮氧化物；
——含有未完全反应的氨基物质的烟气进入反应器，在催化剂表面，氨基物质再一次与煤燃烧中产生的氮氧化物完全反应，脱除烟气中的氮氧化物。
本发明燃煤电站烟气脱除氮氧化物的方法中，在所述部分反应脱除氮氧化物的过程中，要求反应温度在900～1200℃。
本发明燃煤电站烟气脱除氮氧化物的方法中，在所述完全反应脱除氮氧化物的过程中，所用催化剂可以选用蜂巢型网格柱状钛锰硅催化剂，反应温度280～420℃。
本发明燃煤电站烟气脱除氮氧化物的方法中，所述含有未完全反应的氨基物质的烟气最好以均匀流速进入反应器。
本发明燃煤电站烟气脱除氮氧化物的方法中，所述氨基物质最好为液氨或者液态尿素。
本发明燃煤电站烟气脱除氮氧化物的方法中，所述燃煤电站锅炉燃烧生成的烟气中含有浓度为300～1000mg/m3氮氧化物。氨基物质的加入量以与烟气中氮氧化物完全反应生成氮气为宜。
本发明还提供了一种专门上述方法的燃煤电站烟气脱除氮氧化物系统，其特征在于：该系统由氨基物质加入装置(1)、锅炉(2)、分配装置(3)、整流装置(4)、反应器(5)、空气预热器(6)构成；分配装置(3)位于锅炉(2)炉膛上部中，与氨基物质加入装置(1)相连；锅炉(2)、整流装置(4)、反应器(5)与空气预热器(6)顺序连接。
本发明燃煤电站烟气脱除氮氧化物系统中，所述分配装置(3)为任何可将氨基物质在其喷射面上均匀地分散的装置，并且要求该装置在800～1400℃高温不变形、不变质。可以为现有的常规设计装置。
本发明燃煤电站烟气脱除氮氧化物系统中，所述整流装置(4)为任何能使烟气在转向流动时降低阻力，且使烟气分布均匀，平稳地流动的装置。可以为现有的常规设计装置。
本发明燃煤电站烟气脱除氮氧化物系统中，所述反应器(5)中固定1～3层蜂巢型网格柱状钛锰硅催化剂。
本发明具有下述优点：
(1)氮氧化物脱除效率高，可达90％以上脱除效率；
(2)适应温度范围宽；
(3)还原剂严格按照等量反应摩尔比加入，反应完全程度高，不存在氨基物质过量问题；
(4)所采用催化剂中无V2O5成分，烟气中另一污染气体SO2不会被氧化为SO3，对设备不存在腐蚀性；
(5)还原剂严格按照等量反应摩尔比加入，反应完全程度高，无二次污染物产生。
总之，本发明系统简单、操作稳定性好、还原剂适应性强、氮氧化物脱除效率高，可达到90％以上。不论从生产能力方面，还是从工艺流程，生产设备的种类和数量方面都远远优于已有技术，因此具有更为广泛的应用前景。
附图说明：
图1为本发明设备连接示意；图中(1)氨基物质加入装置，(2)锅炉，(3)分配装置，(4)整流装置，(5)反应器，(6)空气预热器。
具体实施方式：
燃煤电站烟气脱除氮氧化物的方法的基本过程如下：
1)燃煤电站锅炉燃烧生成的烟气中含有污染性气体氮氧化物，浓度为300～1000mg/m3；
2)压缩空气将氨基物质分散，经过分配装置把氨基物质均匀地喷入锅炉炉膛上部900～1200℃区域，该区域烟气中35～45％的氮氧化物与氨基物质反应；
3)含有氨基物质和氮氧化物的烟气经过一种整流装置以均匀流速进入空气预热器前的反应器；
4)在温度为280～420℃区域且安装有一种特制的催化剂的反应器内，氮氧化物与氨基物质在催化剂表面反应；
5)在反应器内反应后，脱除氮氧化物的烟气进入空气预热器，烟气中氮氧化物的浓度为30～100mg/Nm3。
采用附图1所示的设备连接，具体流程叙述如下：氨基物质由氨基物质加入装置(1)加入通过分配装置(3)将氨基物质均匀地加入到锅炉(2)炉膛上部的烟气中与烟气中部分氮氧化物反应、未反应的氨基物质与烟气一起经整流装置(4)进入反应器(5)，氨基物质与氮氧化物在反应器(5)中的催化剂表面反应后，烟气进入空气预热器(6)。
实施例1
某燃煤电站锅炉排放烟气17万立方米/小时，烟气中氮氧化物含量400mg/Nm3，反应器内置一层催化剂，预留两层位置。具体流程为：
氨基物质由氨基物质加入装置(1)加入通过分配装置(3)将氨基物质均匀地加入到锅炉炉膛上部(2)的烟气中与烟气中部分氮氧化物反应、未反应的氨基物质与烟气一起经整流装置(4)进入反应器(5)，氨基物质与氮氧化物在反应器(5)中的催化剂表面反应后，烟气进入空气预热器(6)。该系统的设计氮氧化物脱除效率为85％。
实施例2
某燃煤电站锅炉排放烟气48.5万立方米/小时，烟气中氮氧化物含量700mg/Nm3，反应器内置二层催化剂，预留一层位置。具体流程为：
氨基物质由氨基物质加入装置(1)加入通过分配装置(3)将氨基物质均匀地加入到锅炉炉膛上部(2)的烟气中与烟气中部分氮氧化物反应、未反应的氨基物质与烟气一起经整流装置(4)进入反应器(5)，氨基物质与氮氧化物在反应器(5)中的催化剂表面反应后，烟气进入空气预热器(6)。该系统的设计氮氧化物脱除效率为90％。
Claims (9)
1.一种燃煤电站烟气脱除氮氧化物的方法，以氨基物质为还原剂，其特征在于：
——在燃煤锅炉炉膛上部喷入氨基物质与煤燃烧中产生的氮氧化物部分反应，脱除烟气中35～45％的氮氧化物；
——含有未完全反应的氨基物质的烟气进入反应器，反应温度280～420℃，在蜂巢型网格柱状钛锰硅催化剂表面，氨基物质再一次与煤燃烧中产生的氮氧化物完全反应，脱除烟气中的氮氧化物。
2.按照权利要求1所述燃煤电站烟气脱除氮氧化物的方法，其特征在于：在所述部分反应脱除氮氧化物的过程中，反应温度在900～1200℃。
3.按照权利要求1所述燃煤电站烟气脱除氮氧化物的方法，其特征在于：所述含有未完全反应的氨基物质的烟气以均匀流速进入反应器。
4.按照权利要求1所述燃煤电站烟气脱除氮氧化物的方法，其特征在于：所述氨基物质为液氨或者液态尿素。
5.按照权利要求1所述燃煤电站烟气脱除氮氧化物的方法，其特征在于：所述燃煤电站锅炉燃烧生成的烟气中含有浓度为300～1000mg/m3氮氧化物。
6.一种专门用于权利要求1～6之一所述方法的燃煤电站烟气脱除氮氧化物系统，其特征在于：该系统由氨基物质加入装置(1)、锅炉(2)、分配装置(3)、整流装置(4)、反应器(5)、空气预热器(6)构成；分配装置(3)位于锅炉(2)炉膛上部中，与氨基物质加入装置(1)相连；锅炉(2)、整流装置(4)、反应器(5)与空气预热器(6)顺序连接。
7.按照权利要求7所述燃煤电站烟气脱除氮氧化物系统，其特征在于：所述分配装置(3)为将氨基物质在其喷射面上均匀地分散的装置，并且在800～1400℃高温不变形、不变质。
8.按照权利要求7所述燃煤电站烟气脱除氮氧化物系统，其特征在于：所述整流装置(4)为能使烟气在转向流动时降低阻力，且使烟气分布均匀，平稳地流动的装置。
9.按照权利要求7所述燃煤电站烟气脱除氮氧化物系统，其特征在于：所述反应器(5)中固定1～3层蜂巢型网格柱状钛锰硅催化剂。
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