[發明專利]處理廢氣的方法和裝置

有效

• 申請號: 201380070941.6
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN104918684B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發明（設計）人: 貝恩德·馮德海德
• 申請（專利權）人: 梅爾道&斯坦法斯環境科技有限公司
• 主分類號: B01D53/56
• 分類號: B01D53/56
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 王金雙

技術領域

本發明涉及廢氣處理技術領域，特別是涉及包含氮氧化物的廢氣的處理。

本發明特別涉及以除去和/或分離氮氧化物為目的，和/或以通過化學還原氮氧化物的方式減少氮氧化物含量為目的，來處理來自工藝過程的含氮氧化物廢氣(例如，煙氣)的方法。特別地，本發明涉及來自大型技術設備，例如發電廠，特別是熱電聯產廠或垃圾焚燒設備的廢氣的脫硝方法。

此外，本發明涉及以除去和/或分離氮氧化物為目的，和/或以通過化學還原氮氧化物的方式減少氮氧化物含量為目的，處理來自工藝過程的含氮氧化物廢氣(例如煙氣)的裝置。

此外，本發明涉及從來自工藝過程的含氮氧化物廢氣(特別是煙氣)中除去和/或分離氮氧化物的裝置的應用，并涉及選擇性冷卻來自工藝過程的廢氣，特別是煙氣的裝置的應用。

最后，本發明涉及處理來自工藝過程的廢氣，特別是煙氣的方法。優選處理冷卻氣體的目的，特別是作為從來自工藝過程的廢氣中除去和/或分離氮氧化物的方法的一部分。

背景技術

在空氣存在的燃燒反應中，會形成亞穩態的、通常有毒的和有活性的氧化氮，即所謂的氮氧化物。正如大型燃燒裝置如熱電聯產廠或廢物焚燒裝置中所發生的一樣，氮氧化物的形成能夠通過有機和無機含氮化合物的燃燒、熱解或高溫分解而加劇。

氮氧化物，特別是已知屬于“亞硝氣”且簡稱為NOx的一氧化氮和二氧化氮，不僅有毒且能夠刺激呼吸器官和導致損傷，而且當它們與水分反應時可形成酸，促進了酸雨的形成。

然而，氮氧化物的排放仍是環保問題的原因。首先，其能夠促進煙霧和危險的地面臭氧的形成；其次其可作為溫室氣體，加劇全球變暖。

因為氮氧化物對健康和環境的不利影響，以及由此導致的經濟損失，人們長時間以來已經嘗試最小化，或阻止燃燒過程中氮氧化物的釋放。例如，在客運汽車中，已通過使用催化轉換器來實現，其能夠允許氮氧化物幾乎能夠完全地從廢氣中除去。

為減少來自大型設備，特別是大型工業燃燒設備的氮氧化物排放，出于對各地法律狀況和商業的考慮，已開發出了多種不同的用于脫氮或脫硝(DeNOx)的方法，脫氮或脫硝方法的單獨使用或結合使用可有效的減少或者消除廢氣(特別是煙氣)中的氮氧化物。

在此情況下，減少廢氣(特別是煙氣)中氮氧化物含量的方法和措施可分成主要措施和次要措施：

在主要措施中，通過控制燃燒過程以使廢氣中氮氧化物的最終含量盡可能低；事實上，首要目的是使氮氧化物不出現。主要措施包括：例如煙道氣體再循環，將煙道氣體再次導入燃燒區域以及空氣和燃料平臺，其中，控制燃燒以便實現不同的燃燒區域中氧氣濃度不同。此外，也可通過加入添加劑或通過淬火，也就是說通過注射水達到在燃燒過程中降溫的目的，減少煙氣中氮氧化物的形成。

與旨在阻止氮氧化物形成的主要措施相比，使用次要措施旨在減少廢氣(特別是煙氣)中氮氧化物的濃度。次要措施包括：例如分離的方法，通過化學反應結合或減少煙道氣流中的氮氧化物。然而，分離方法的缺陷是會產生大量廢棄物，如工藝水，其通常進一步的被煙氣成分污染并須用昂貴的代價處理。

因此，在現代大型技術設備中，次要措施通常使用基于還原氮氧化物，以形成氮元素且僅產生少量廢棄物的方法，其中通常僅在于催化方法和非催化的方法之間的區別。

氮氧化物的選擇性催化還原(SCR)是在金屬催化劑的催化作用下，轉換氮氧化物以形成氮元素的催化方法。盡管使用催化劑使得該方法費用更高、經濟可行性降低，但通過使用SCR方法，通?？傻玫阶罴训拿撓跣Ч４送?，因為敏感催化轉換器在短時間間隔內就必須需要維護或替換，執行SCR方法的設備不僅在購買方面，而且在維護方面都極其昂貴。特別是在大型燃燒設備，例如垃圾焚燒設備中，燃料組合物通常不會充分精確地加以確定，煙氣中的污染物總會使催化轉換器面臨中毒的風險。而該風險僅可通過實施額外昂貴的措施來降低。

與之相比，選擇性非催化還原(SNCR)是基于含氮化合物，特別是氨或尿素的熱解，其與氮氧化物發生歸中反應形成氮元素。

選擇性非催化還原比選擇性催化還原實施的費用低很多：SNCR設備購買和維護的費用僅僅是相應的SCR設備費用的10％到20％。

然而，SNCR方法的問題是其有效性無法與催化方法相匹配，導致，例如對廢氣(特別是煙氣)中氮氧化物在法律許可的極限值進一步減少情況下，大部分SNCR設備將不允許再繼續運行。