[發明專利]一種對燃燒系統所產生廢氣的脫硝方法及其裝置

無效

• 申請號: 201210188832.1
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102688672A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 熊靚
• 申請（專利權）人: 深圳市泓耀環境科技發展股份有限公司
• 主分類號: B01D53/76
• 分類號: B01D53/76;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 胡堅

技術領域

本發明申請涉及一種含NO_x氣體的凈化工藝，可用于電廠煙道氣、內燃機尾氣及其它工業化過程所產生的含NO_x廢氣的污染治理。

背景技術

眾所周知，燃燒過程會產生大量的含NO_x的氣體，NO_x的濃度可達到幾百甚至上千ppmg。NO_x是所有氮氧化合物的總稱，其中約90%為NO。NO_x被釋放到大氣中會導致酸雨的形成、空氣的污濁，NO如進入大氣平流層還會造成臭氧層的破壞。煙氣/尾氣中的NO_x主要來自燃料中的含氮化合物的氧化，也有一部分來自空氣中的分子氮的氧化。除了燃料中含氮化合物的濃度，鍋爐的負荷、燃燒溫度、空氣的富余量以及燃燒停留時間等因素也是決定煙氣中NO_x濃度的重要因素。如在實際的電廠中，僅僅鍋爐負荷的變化就可以造成NO_x的排放量波動高達4倍左右。世界上的主要國家都對煙氣中NO_x的排放實行限制，其排放標準有逐步嚴格的趨勢，這對煙氣中的NO_x處理會提出越來越高的要求。

現有煙氣的脫NO_x技術包括已經商業化的選擇性催化還原法（SCR）和選擇性非催化還原法（SNCR）。選擇性催化還原法在煙氣中注入以氨氣（NH₃）和氨水為主的化合物，氨在催化劑的作用下還原NO并生成無害的氮氣和水。氨還有助于后續的電除塵中飛灰的收集從而提高該裝置的運行效率。此反應必須在大約300-450?℃之間進行，溫度太低則反應效率大大降低，而太高則會使得催化劑失效。為了利用煙氣中的余熱，在發電廠，SCR反應裝置通常設在鍋爐出口后二次空氣預熱器之前。SNCR法采取與SCR類似的還原反應，還原劑一般采用尿素，不用催化劑催化而是選擇在高溫條件如1000-1200?°C下進行反應，因此使用SNCR法時還原劑一般添加到鍋爐內接近出口部位具有所需要高溫的區段內。

由于氨氣是不穩定的危險氣體，有刺激性氣味，因此在制備、運輸和儲存氨氣上有安全隱患，氨通常必須以液氨或氨水的形式儲存。為了保證較高的NO_x去除率，在發電廠氨的投加量一般要適當過量，這樣就會造成氨泄漏的危險。氨除了有刺激性氣味，對動物和環境也有毒害作用。為了避免使用氨所帶來的一系列問題，研究人員提出了許多變通的SCR或SNCR法。最為重要的變通方法是使用氨的替代物質，最為常用的氨的替代物質是尿素。尿素在常溫下呈固體狀，非常穩定，其運輸和儲存都比較方便。然而，由于是固體，尿素的計量和投加比較困難，為了投加均勻并且形成很小的顆粒，工程中常常將尿素先溶于水配成20?%的溶液，然后把溶液噴入煙氣中。由于水在攝氏1000多度高溫下揮發成氣體需要吸收熱量，因此將尿素配置成溶液來投加的方法會造成能量上的大量浪費。

美國專利（US7，008，603B2）揭示了一種把尿素先水解轉化成氨氣然后再投加的方法和裝置，其反應方程如下：

NH₂CONH₂?→NH₄OCN

NHOCN?←→NH₃?+?HNCO

HNCO?+?H₂O?+?熱量?→NH₃?+?CO₂

總反應式為：?NH₂CONH₂?+?H₂O?+熱量→2NH₃?+?CO₂

該反應必須在高溫（大于145?°C，最佳溫度171?°C左右）和一定壓力（如數百psig）下才能進行，在某些酸和強堿作用下反應速率會大大加快，像磷酸那樣的高階無機酸是該反應的良好的催化劑。在磷酸作用下的催化反應方程為：

NH₂CONH₂?+?2H₃PO₄?+熱量→2NH₄H₂PO₄?+?CO₂

2NH₄H₂PO₄?→2NH₃?+?2H₃PO₄