[發明專利]一種煙氣脫硝方法

有效

• 申請號: 201010229699.0
• 申請日: 2010-07-13
• 公開（公告）號: CN101940876A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 周國民;唐建城;李振忠;王松峰;趙海軍
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司;北京國華電力有限責任公司;神華國華國際電力股份有限公司北京熱電分公司
• 主分類號: B01D53/90
• 分類號: B01D53/90;B01D53/79;B01D53/56
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 陳小蓮;王鳳桐

技術領域

本發明涉及一種煙氣脫硝方法。

背景技術

煙氣是熱電廠的主要排放物之一，通過可燃物在燃燒器(即鍋爐)中燃燒產生。由于煙氣中通常含有大量的氮氧化物NO_x(如NO)，這些氮氧化物如果直接排放到大氣中，會導致腐蝕性很強的酸雨，因此煙氣在排放之前必須經過脫氮(即脫硝)處理。

目前，運用比較成熟的煙氣脫硝技術主要有兩種：選擇性催化還原(SCR)工藝和選擇性非催化還原脫硝(SNCR)工藝。SCR和SNCR脫硝工藝的化學反應原理都是一樣的，都是將脫硝劑(尿素或者氨)與煙氣接觸，使脫硝劑與煙氣中的NO_x進行選擇性還原反應生成氮氣(N₂)和水蒸氣(H₂O)。SNCR工藝一般在鍋爐的爐膛內即燃燒區(800-1250℃)內進行。SCR工藝則是在煙道內設置催化劑床層，在280-420℃的溫度下，在催化劑存在的條件下進行煙氣的催化選擇性還原反應。

SNCR和SCR各有利弊。SNCR的優點是不需要價格昂貴的催化劑床層，缺點是脫硝效果較差，脫硝率一般不超過40％。SCR的缺點則是需要使用價格昂貴的催化劑床，而且需要有足夠的空間來設置催化劑床層，優點則是脫硝效果較SNCR好，脫硝率一般為60％左右。

雖然通過進一步提高催化劑床層的厚度能夠稍微提高SCR的脫硝率，但由于催化劑比較昂貴，會導致成本大幅提高。

為此，現有技術一般采用增大脫硝劑的供給量的方法，試圖以此來降低SCR處理后的煙氣中的氮氧化物NO_x含量。然而，事實上，采用上述增大脫硝劑供給量的方式，不但不能降低SCR處理后的煙氣中的氮氧化物NO_x含量，反而還使得處理后的煙氣中氨氣的量增大了，而且催化劑床層的壽命也降低了。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的煙氣脫硝方法存在的SNCR和SCR脫硝效率低的問題。

本發明的發明人在實踐中發現，造成局部催化劑床層失效加速和/或局部脫硝劑逃逸量超標的主要原因是進入催化劑床層的煙氣與脫硝劑的混合物中脫硝劑的分布不均勻，導致催化劑床層中局部脫硝劑濃度過大，從而加速催化劑的失效和/或局部脫硝劑逃逸量超標。

本發明的發明人在實踐中進一步發現，造成煙氣和脫硝劑的混合物中脫硝劑分布不均勻的主要原因在于：尾部煙道的容積較大，同時受鍋爐本身結構和位置的限制，脫硝劑的送入位置非常受限，因而使得進入尾部煙道的脫硝劑在尾部煙道的分布通常都不均勻。

本發明的發明人還發現，將SNCR與SCR聯用對煙氣進行脫硝處理，一方面可以提高脫硝效率，另一方面可以降低設備的投資成本。

但是，將SNCR與SCR聯用也存在一些問題，例如：SNCR通常在800-1250℃的溫度下進行，SCR通常在280-420℃的溫度下進行，盡管可以通過延長煙道長度，使得進入催化劑床層的煙氣和脫硝劑的混合物的溫度滿足SCR的溫度要求，但是這樣勢必使得煙道更為龐大，一方面提高了煙氣脫硝設備的初期投資成本，另一方面也增加了煙氣脫硝設備占用的空間，在一些空間受限的應用環境中很難實現將SNCR與SCR聯合使用。

因此，如何在不增加設備占用空間的條件下，實現SCR與SNCR的聯用，是亟待解決的技術問題。

本發明提供了一種煙氣脫硝方法，該方法包括：在煙氣選擇性非催化還原條件下，將煙氣與脫硝劑接觸，所述脫硝劑中的氮與煙氣中的氮的氨氮摩爾比為0.5-2∶1，得到非催化還原脫硝反應產物，向非催化還原脫硝反應產物中注入擾動介質，得到非催化還原脫硝反應產物和擾動介質的混合物，將非催化還原脫硝反應產物或非催化還原脫硝反應產物和擾動介質的混合物的溫度降低，并在煙氣選擇性催化還原條件下，將非催化還原脫硝反應產物和擾動介質的混合物與催化劑接觸。

根據本發明的煙氣脫硝方法，通過在煙氣與脫硝劑的混合物與催化劑接觸之前，向煙氣與脫硝劑的混合物中注入擾動介質，將煙氣與脫硝劑混合均勻，從而防止由于催化劑床層中局部脫硝劑濃度過大而引起的局部催化劑床層失效加速和/或局部脫硝劑逃逸量超標的問題。

根據本發明的煙氣脫硝方法，通過在煙氣與脫硝劑的混合物進入催化劑床層之前，降低煙氣和脫硝劑和混合物的溫度，從而一方面在不增大煙氣脫硝設備占用空間的條件下，使得進入催化劑床層的煙氣與脫硝劑的混合物的溫度滿足SCR的要求；另一方面還可以充分利用煙氣中的熱量。

根據本發明的煙氣脫硝方法，脫硝效率可以高于75％。

附圖說明

圖1為根據本發明的煙氣脫硝方法中的換熱器的一種實施方式的結構示意圖；