專利名稱：選擇性非催化還原及添加劑一體化噴射的煙氣脫硝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煙氣脫硝技術(shù)，特別涉及選擇性非催化還原及添加劑一體化噴射的煙氣脫硝裝置。
技術(shù)背景·進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)使得能源消耗量大增，已經(jīng)引起政治、經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)環(huán)境等一系列問(wèn)題。其中，以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)造成的大氣環(huán)境質(zhì)量惡化尤為嚴(yán)重，這主要是因?yàn)樵诿喝紵眠^(guò)程中，燃料中和燃燒空氣中的氮被轉(zhuǎn)化成一氧化氮(NO)、氧化亞氮(N2O)和二氧化氮(NO2)等氮氧化物(NOx )。我國(guó)氮氧化物排放量巨大,僅次于二氧化硫，對(duì)空氣質(zhì)量和地面臭氧濃度的影響越來(lái)越大，氮氧化物已成為空氣中的首要污染物。2011年10月11日環(huán)保部公布上半年全國(guó)主要污染物減排情況1飛月，全國(guó)氮氧化物排放總量1206. 7萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)6. 17%。我國(guó)對(duì)氮氧化物排放的治理尚處于起步階段。從近年來(lái)國(guó)家一系列的政策行為看，脫硝將成為脫硫之后污染治理的又一重點(diǎn)。2003年7月I日開始執(zhí)行的《排污費(fèi)征收使用管理?xiàng)l例》中也規(guī)定，氮氧化物2004年7月I日起按每一污染當(dāng)量0. 63元收費(fèi)，這表明我國(guó)開始采用經(jīng)濟(jì)杠桿來(lái)強(qiáng)化NOx排放的控制治理力度。2008年底《大氣污染防治法(修訂草案)》開始起草，其中將氮氧化物作為二氧化硫治理取得重大成果之后的重要治理領(lǐng)域。2011年3月16日發(fā)布的《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》提出了 “十二五”主要污染物排放總量顯著減少，化學(xué)需氧量、二氧化硫排放分別減少8%，氨氮、氮氧化物排放分別減少10%的約束性指標(biāo)?；痣?、汽車、水泥行業(yè)是我國(guó)氮氧化物三大排放源。在《GB 13223-2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中，將NOx排放標(biāo)準(zhǔn)從之前的450 1100 mg/m3修改為2003年12月31日之前的火力發(fā)電燃煤鍋爐的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)定為200 mg/m3,在此日期之后或環(huán)保要求高的地區(qū)的火力發(fā)電燃煤鍋爐的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)定為100 mg/m3?？梢?，今后我國(guó)對(duì)火電廠的大氣污染物排放的控制將越來(lái)越嚴(yán)格。而針對(duì)水泥行業(yè)的新標(biāo)準(zhǔn)也正在熱烈的討論階段。預(yù)計(jì)將從現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《GB4915-2004水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的800 mg/m3，提高到300 500mg/m3左右o目前國(guó)內(nèi)外控制NOx排放技術(shù)大致分為兩類一類是低NOx燃燒技術(shù)，即通過(guò)鍋爐運(yùn)行方式的優(yōu)化或者對(duì)燃燒過(guò)程進(jìn)行控制，抑制燃燒過(guò)程中NOx的反應(yīng)生成，從而降低NOx的最終排放濃度。另一類是煙氣脫硝技術(shù)，即把已生成的NOx還原為N2,從而脫除煙氣中NOx,主要有選擇性非催化還原技術(shù)SNCR和選擇性催化還原技術(shù)SCR。選擇性非催化還原脫硝技術(shù)(SelectiveNon-Catalytic Reduction, SNCR)是一種成熟的NOx控制處理技術(shù)，成本較低，改造方便，脫硝效率高，是適合我國(guó)國(guó)情的脫硝技術(shù)之一。SNCR技術(shù)主要是將氨或含有氨基的還原劑在900 1100°C的溫度區(qū)域噴入到燃燒后的煙氣中，發(fā)生選擇性還原反應(yīng)，將NO還原成N2。該技術(shù)對(duì)反應(yīng)溫度有嚴(yán)格的要求，相對(duì)較窄的溫度限制是SNCR技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)難點(diǎn)。[0007]循環(huán)流化床鍋爐被廣泛應(yīng)用于熱電行業(yè)，而新型干法水泥窯在水泥行業(yè)中占了70%以上。循環(huán)流化床鍋爐爐膛出口和水泥窯的預(yù)分解爐具有的兩個(gè)共同特點(diǎn)制約了現(xiàn)有的SNCR技術(shù)(1)爐內(nèi)溫度一般在75(T900°C左右；(2)煙氣中灰分含量高。如何提高SNCR技術(shù)在低溫區(qū)域的脫硝率，同時(shí)防止噴槍在高灰分環(huán)境下的磨損和堵塞成為亟待解決的問(wèn)題。在提高SNCR低溫區(qū)脫硝率方面目前已經(jīng)有部分SNCR添加劑相關(guān)的發(fā)明專利。由蔡寧生，張彥文，李振山，胥波等人在2008年提出的“一種促進(jìn)選擇性非催化還原氮氧化物的方法”(專利申請(qǐng)?zhí)朇N200810102373. 4)就涉及一種在電廠鍋爐和工業(yè)爐等燃燒設(shè)備上選擇性非催化還原(SNCR)脫硝過(guò)程中加入添加劑促進(jìn)脫硝過(guò)程的工藝方法，見圖1，該發(fā)明針對(duì)常規(guī)SNCR脫硝技術(shù)應(yīng)用中存在的合適的溫度區(qū)間狹窄和反應(yīng)停留時(shí)間不足的問(wèn)題，公開了一種以超細(xì)煤粉、天然氣或合成氣為添加劑的選擇性非催化還原氮氧 化物的方法，從而提高了脫硝反應(yīng)速率，拓寬了適宜SNCR反應(yīng)的溫度區(qū)間，提高了脫硝率并降低了氨泄漏。由劉輝，邱朋華，焦峰，王啟志，朱贊，楊運(yùn)超，吳少華等人在2008年提出的“添加生物質(zhì)氣化氣的選擇性非催化還原方法及使用的鍋爐”(專利申請(qǐng)?zhí)朇N200810209608.X)表明生物質(zhì)氣化氣作為添加劑可以提高低溫條件下SNCR反應(yīng)的脫硝效率，見圖2。同時(shí)，劉輝，吳少華，曹慶喜，朱舒揚(yáng)，黃霞，蘇俊偉，郭浩然等人在同年還提出“生物質(zhì)氣化氣霧化的選擇性非催化還原方法及使用的鍋爐”(專利申請(qǐng)?zhí)朇N200810209606. 0)，見圖3，將氣體添加劑管道內(nèi)的生物質(zhì)氣化氣與壓縮空氣通過(guò)混氣裝置混合后作為氨基還原劑溶液的霧化介質(zhì)與氨基還原劑溶液一同通過(guò)設(shè)在爐膛和水平煙道上的噴嘴噴入800°C 950°C溫度區(qū)域的爐膛和水平煙道內(nèi)，可以提高脫硝效率，擴(kuò)大溫度窗口。曲萬(wàn)山、任秀琴、曲清亮、曲青青等人在2011年提出的“煙氣脫硝添加劑”(專利申請(qǐng)?zhí)朇N201110023841. 0)涉及一種向濕法脫硫吸收劑中添加的脫硝添加劑，由氫氧化鈣、氫氧化鎂、氧化鎂、氧化鈦、過(guò)氧化鈉、電氣石粉和高嶺土組成。以上專利前三種主要針對(duì)煤粉鍋爐，所以，為了避免還原劑或添加劑與受熱面接觸，添加劑作為霧化介質(zhì)與還原劑在同一通道中噴入爐膛。這種方法使得還原劑的霧化細(xì)度較細(xì)，但卻存在穿透煙氣的剛性不佳的缺點(diǎn)，故不適用于循環(huán)流化床、水泥窯等高灰分含量的煙氣環(huán)境。另一方面，超細(xì)煤粉的管道輸送具有潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，而增加生物質(zhì)氣化裝置設(shè)備操作相對(duì)復(fù)雜。最后一種添加劑與濕法脫硫一同作用，反應(yīng)溫區(qū)在200°C以下，不適用于SNCR技術(shù)。所以，為了解決循環(huán)流化床鍋爐和水泥窯SNCR脫硝的溫區(qū)偏低和高粉塵環(huán)境兩個(gè)問(wèn)題，有必要提出一種新的解決方案。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種簡(jiǎn)單可行、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資成本低、運(yùn)行費(fèi)用低、適用于循環(huán)流化床鍋爐和水泥窯煙氣環(huán)境，又能提高其SNCR脫硝效率的裝置。為解決技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的解決方案如下提供一種選擇性非催化還原及添加劑一體化噴射的煙氣脫硝裝置，包括循環(huán)流化床鍋爐，在循環(huán)流化床鍋爐的旋風(fēng)分離器入口段設(shè)置一體化噴射裝置；該一體化噴射裝置具有內(nèi)通道和外通道，噴口處的外通道套設(shè)于內(nèi)通道的外側(cè)；所述內(nèi)通道是用于噴入還原劑氨水與添加劑碳酸鈉的混合溶液的通道，噴射入爐膛的Na離子在煙氣中體積濃度為5^30 ppm;所述外通道是用于噴入霧化風(fēng)和添加劑甲烷氣體的混合物的通道，甲烷氣體的體積與煙氣中的NO摩爾比為0. 5 2. 5。本實(shí)用新型還提供了一種選擇性非催化還原及添加劑一體化噴射的煙氣脫硝的裝置，包括水泥窯預(yù)分解爐，在水泥窯預(yù)分解爐的縮口部位設(shè)置一體化噴射裝置；該一體化噴射裝置具有內(nèi)通道和外通道，噴口處 的外通道套設(shè)于內(nèi)通道的外側(cè)；所述內(nèi)通道是用于噴入還原劑氨水與添加劑碳酸鈉的混合溶液的通道，噴射入爐膛的Na離子在煙氣中體積濃度為5 30 ppm ;所述外通道是用于噴入霧化風(fēng)和添加劑甲烷氣體的混合物的通道，甲烷氣體的體積與煙氣中的NO摩爾比為0. 5^2. 5。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本實(shí)用新型同時(shí)使用SNCR添加劑碳酸鈉溶液和含甲烷氣體，在其協(xié)同作用下使得SNCR最佳反應(yīng)溫區(qū)下移，并擴(kuò)大了溫度窗口，提高了 75(T900°C這一 SNCR低溫區(qū)的脫硝率；(2)外通道霧化風(fēng)和SNCR添加劑甲烷氣體的混合物同時(shí)又起到保護(hù)噴射器的作用，防止其受到粉塵磨損及堵塞；(2)設(shè)備集成度高，操作運(yùn)行簡(jiǎn)便；(3)投資少，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)中第一種SNCR脫硝裝置。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中第二種SNCR脫硝裝置。圖3為現(xiàn)有技術(shù)中第三種SNCR脫硝裝置。圖4為配置了一體化噴射器的循環(huán)流化床鍋爐。圖5為配置了一體化噴射器的水泥窯預(yù)分解爐。圖6為一體化噴射器的示意圖。圖7為添加劑量對(duì)SNCR反應(yīng)溫區(qū)的影響。圖中附圖標(biāo)記為1、一體化噴射裝置；2、內(nèi)通道；3、外通道；4、循環(huán)流化床鍋爐；5、水泥窯預(yù)分解爐；6、旋風(fēng)分離器的入口段；7、水泥窯預(yù)分解爐的縮口部位。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
加以闡述。本實(shí)用新型的核心是，在循環(huán)流化床鍋爐4的旋風(fēng)分離器入口段6或者在水泥窯預(yù)分解爐5的縮口部位7處設(shè)置一體化噴射裝置I ;該一體化噴射裝置I具有內(nèi)通道2和外通道3，其噴口處的外通道3套設(shè)于內(nèi)通道2的外側(cè)；內(nèi)通道2是用于噴入還原劑氨水與添加劑碳酸鈉的混合溶液的通道，噴射入爐膛的Na離子在煙氣中體積濃度為5 30 ppm ;所述外通道3是用于噴入霧化風(fēng)和添加劑甲烷氣體的混合物的通道，甲烷氣體的體積與煙氣中的NO摩爾比為0. 5 2. 5。[0033]本實(shí)用新型中，運(yùn)行過(guò)程中添加劑的投入以碳酸鈉溶液為主，以甲烷氣體為輔。例如當(dāng)投入爐膛的氨水溶液中含5 30 ppm Na離子時(shí)，有效反應(yīng)溫區(qū)擴(kuò)大至750°C 1200°C，其中最佳反應(yīng)溫區(qū)下移至850°C、50°C，如圖7所示。當(dāng)由于負(fù)荷波動(dòng)等原因爐內(nèi)溫度進(jìn)一步降低的時(shí)候，結(jié)合投入含甲烷氣體，強(qiáng)化溫區(qū)下移效果。本實(shí)用新型中的一體化噴射裝置1專為循環(huán)流化床鍋爐4和水泥窯預(yù)分解爐5設(shè)計(jì)，一般布置在循環(huán)流化床鍋爐4的旋風(fēng)分離器的入口段6或者水泥窯預(yù)分解爐的縮口部位7。這兩個(gè)位置的特點(diǎn)均是截面積較小，有利于噴射器噴射的還原劑充分覆蓋煙氣，從而達(dá)到較高的脫硝效果。外通道中使用的霧化風(fēng)和含甲烷氣體的混合物需起到保護(hù)噴射器的作用，防止噴嘴在高粉塵濃度的環(huán)境下，受到粉塵磨損及堵塞。本實(shí)用新型的SNCR煙氣脫硝技術(shù)具有設(shè)備集成度高，操作運(yùn)行簡(jiǎn)便，有效溫區(qū)廣，低溫區(qū)脫硝效率高等特點(diǎn)，特別適合于循環(huán)流化床鍋爐和新型干法水泥窯。
權(quán)利要求1.一種選擇性非催化還原及添加劑一體化噴射的煙氣脫硝裝置，包括一體化噴射裝置(1)，其特征在于該一體化噴射裝置(I)由內(nèi)通道(2)和外通道(3)組成所述內(nèi)通道(2)是用于通入SNCR還原劑氨水和SNCR添加劑碳酸鈉的混合溶液的通道，噴射入爐膛的Na離子在煙氣中體積濃度為5 30 ppm ;所述外通道(3)是用于通入霧化風(fēng)和SNCR添加劑甲烷氣體的混合物的通道，甲烷氣體的體積與煙氣中的NO摩爾比為0. 5^2. 5。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煙氣脫硝裝置，其特征在于，所述一體化噴射裝置(I)布置在循環(huán)流化床鍋爐(4)的旋風(fēng)分離器入口段(6)，或者水泥窯預(yù)分解爐(5)的縮口部位(7)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及煙氣脫硝技術(shù)，旨在提供一種選擇性非催化還原及添加劑一體化噴射的煙氣脫硝裝置。是在循環(huán)流化床鍋爐的旋風(fēng)分離器入口段或者水泥窯預(yù)分解爐的縮口部位處設(shè)置一體化噴射裝置，該一體化噴射裝置由內(nèi)通道和外通道組成內(nèi)通道是用于通入SNCR還原劑氨水和SNCR添加劑碳酸鈉的混合溶液的通道；外通道是用于通入霧化風(fēng)和SNCR添加劑甲烷氣體的混合物的通道。本實(shí)用新型能同時(shí)使用SNCR添加劑碳酸鈉溶液和甲烷氣體，在其協(xié)同作用下使得SNCR最佳反應(yīng)溫區(qū)下移，并擴(kuò)大了溫度窗口，提高了SNCR低溫區(qū)的脫硝率；外通道氣體混合物同時(shí)又起到保護(hù)噴射器的作用，防止其受到粉塵磨損及堵塞；設(shè)備集成度高，操作運(yùn)行簡(jiǎn)便；投資少，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低。
文檔編號(hào)B01D53/56GK202778261SQ20122045203
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者周俊虎, 劉茂省, 謝斌飛, 陳鎮(zhèn)超, 潘利紅, 楊雪峰 申請(qǐng)人:浙江百能科技有限公司