CN101940877B - 一种烟气脱硝方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种烟气脱硝方法，其中，该方法包括在烟气选择性非催化还原条件下，将烟气与脱硝剂接触，得到第一混合物，将得到的第一混合物的温度降低，并在烟气选择性催化还原条件下，将第一混合物与催化剂接触。根据本发明的烟气脱硝方法，通过在第一混合物进入催化剂床层之前，降低第一混合物的温度，从而一方面在不增大烟气脱硝设备占用空间的条件下，使得进入催化剂床层的烟气与脱硝剂的混合物的温度满足SCR的要求；另一方面还可以充分利用烟气中的热量。根据本发明的烟气脱硝方法，脱硝效率可以高于65％。

Description

一种烟气脱硝方法

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硝方法。

背景技术

烟气是热电厂的主要排放物之一，通过可燃物在燃烧器(即锅炉)中燃烧产生。由于烟气中通常含有大量的氮氧化物NO_x(如NO)，这些氮氧化物如果直接排放到大气中，会导致腐蚀性很强的酸雨，因此烟气在排放之前必须经过脱氮(即脱硝)处理。

目前，运用比较成熟的烟气脱硝技术主要有两种：选择性催化还原(SCR)工艺和选择性非催化还原脱硝(SNCR)工艺。SCR和SNCR脱硝工艺的化学反应原理都是一样的，都是将脱硝剂(尿素或者氨)与烟气接触，使脱硝剂与烟气中的NO_x进行选择性还原反应生成氮气(N₂)和水蒸气(H₂O)。SNCR工艺一般在锅炉的炉膛内即燃烧区(800-1250℃)内进行。SCR工艺则是在烟道内设置催化剂床层，在280-420℃温度下，在催化剂存在的条件下进行烟气的催化选择性还原反应。

SNCR和SCR各有利弊。SNCR的优点是不需要价格昂贵的催化剂床层，缺点是脱硝效果较差，脱硝率一般不超过40％。SCR的缺点则是需要使用价格昂贵的催化剂床，而且需要有足够的空间来设置催化剂床层，优点则是脱硝效果较SNCR好，脱硝率一般为70％左右。

虽然通过进一步提高催化剂床层的厚度能够稍微提高SCR的脱硝率，但由于催化剂比较昂贵，会导致成本大幅提高。

为此，现有技术一般采用增大脱硝剂的供给量的方法，试图以此来降低SCR处理后的烟气中的氮氧化物NO_x含量。然而，事实上，采用上述增大脱硝剂供给量的方式，不但不能降低SCR处理后的烟气中的氮氧化物NO_x含量，反而还使得处理后的烟气中氨气的量增大了，而且催化剂床层的寿命也降低了。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的烟气脱硝方法存在的SNCR工艺和SCR工艺脱硝效率低的问题，提供一种脱硝率较高的烟气脱硝方法。

本发明的发明人在实践中发现，将SNCR与SCR联用存在一些问题，例如：SNCR通常在800-1250℃的温度下进行，SCR通常在280-420℃的温度下进行，尽管可以通过延长烟道长度，使得进入催化剂床层的烟气和脱硝剂的混合物的温度满足SCR的温度要求，但是这样势必使得烟道更为庞大，一方面提高了烟气脱硝设备的初期投资成本，另一方面也增加了烟气脱硝设备占用的空间，在一些空间受限的应用环境中很难实现将SNCR与SCR联合使用。因此，如何在不增加设备占用空间的条件下，实现SCR与SNCR的联用，是亟待解决的技术问题。

本发明提供了一种烟气脱硝方法，其中，该方法包括在烟气选择性非催化还原条件下，将烟气与脱硝剂接触，得到得到第一混合物，将得到第一混合物的温度降低，并在烟气选择性催化还原条件下，将第一混合物与催化剂接触。

根据本发明的烟气脱硝方法，通过在第一混合物进入催化剂床层之前，降低第一混合物的温度，从而一方面在不增大烟气脱硝设备占用空间的条件下，使得进入催化剂床层的烟气与脱硝剂的混合物的温度满足SCR的要求；另一方面还可以充分利用烟气中的热量。根据本发明的烟气脱硝方法，脱硝效率可以高于65％。

附图说明

图1为根据本发明的烟气脱硝方法中的换热器的一种实施方式的结构示意图；

图2为根据本发明的烟气脱硝方法中的换热器的换热片一种实施方式的结构示意图；

图3为根据本发明的烟气脱硝方法中的换热器的换热片另一种实施方式的结构示意图；

图4为本发明提供的烟气脱硝方法的一种实施方式所用烟气脱硝设备的结构示意图；

图5为显示本发明提供的烟气脱硝方法的一种实施方式所用烟气脱硝设备中扰动装置位置的局部结构示意图；

图6为显示本发明提供的烟气脱硝方法的一种实施方式所用烟气脱硝设备中扰动装置为管状物时，管状物位于烟道中的端口的朝向Y与烟气流动方向X的夹角α的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种烟气脱硝方法，其中，该方法包括在烟气选择性非催化还原条件下，将烟气与脱硝剂接触，得到得到第一混合物，将得到第一混合物的温度降低，并在烟气选择性催化还原条件下，将第一混合物与催化剂接触。

本发明中，降低第一混合物的温度一方面可以充分利用烟气中的热量，另一方面可以对进入催化剂的混合物的温度进行控制，从而使得第一混合物的温度满足烟气选择性催化还原条件的要求。

本发明对降低第一混合物的温度的方法没有特别限定，可以采用本领域技术人员公知的方法来降低第一混合物的温度。优选地，将第一混合物的温度降低的方法包括：将第一混合物与换热器接触，接触使得第一混合物的温度为280-500℃。

所述换热器可以为本领域常用的各种的换热器。从进一步降低烟道的占用空间以及进一步提高换热效率的角度出发，本发明优选采用具有换热管和多个换热片的换热器，其中，所述换热管穿过所述换热片，并且换热管的外壁与换热片紧密接触，换热管内装有用于取热的换热介质，所述换热介质例如可以是除盐水。换热介质的温度只要低于第一混合物的温度即可，例如可以是40-200℃。

图1所示是具有换热管和多个换热片的换热器的一种优选的实施方式。如图1所示，所述多个换热片7平行排列，所述换热管8多次往返地依次穿过多个平行排列换热片7，形成平行的多行和多列的换热管阵列。在另一种优选的实施方式中，多个换热片平行排列，所述换热管为多个，多个换热管依次穿过多个平行排列换热片，形成平行的多行和平行的多列换热管阵列。图2所示是所述换热片7的一种优选的实施方式。如图2所示，所述换热片7上形成有与所述换热管8的尺寸匹配的空间。在另一种实施方式中，每个换热片7包括多个板体，该板体具有凹槽且相邻的两个板体中的凹槽彼此相对，形成与换热管8的形状相适应的空间，所述换热管8穿过该空间与换热片7紧密接触(如图3所示)。

本发明中，所述换热器中的换热片7的大小和数量可以在很大范围内改变，可以根据预期的换热效率进行适当的选择。优选情况下，多个平行排列的换热片7的总厚度可以为单行或单列换热管8长度的10-20％，更优选的情况下，多个平行排列的换热片7中相邻的两个换热片2的距离可以为1-5厘米，多个平行排列的换热片2中每个换热片7的厚度可以为0.5-5厘米。优选情况下，穿过每个所述换热片7的换热管8的总截面积可以占该换热片7单面面积的10-50％。所述换热管8的尺寸没有特别的限定，可以选用各种常规的换热管尺寸，例如，所述换热管8的截面积可以为10-100平方厘米。

此外，在所述换热器中，所述换热管8排列的密度可以在很大范围内改变，优选情况下，平行的多行或多列的换热管8中相邻的两行或两列换热管8的距离可以为5-25厘米。

将第一混合物与换热器进行接触，从而将第一混合物的温度控制为280-500℃可以通过选择换热器的类型以及换热器中的换热介质的种类和温度来实现。

本发明的发明人在实践中发现，造成局部催化剂床层失效加速和/或局部脱硝剂逃逸量超标的主要原因是进入催化剂床层的烟气与脱硝剂的混合物中脱硝剂的分布不均匀，导致催化剂床层中局部脱硝剂浓度过大，从而加速催化剂的失效和/或局部脱硝剂逃逸量超标。本发明的发明人在实践中进一步发现，造成烟气和脱硝剂的混合物中脱硝剂分布不均匀的主要原因在于：尾部烟道的容积较大，同时受锅炉本身结构和位置的限制，脱硝剂的送入位置非常受限，因而使得进入尾部烟道的脱硝剂在尾部烟道的分布通常都不均匀。

因此，在一种优选的实施方式中，本发明的烟气脱硝方法还包括：将第一混合物的温度降低之前，向所述第一混合物中分别补入脱硝剂和注入扰动介质，得到第二混合物。更优选的情况下，先向第一混合物中补入脱硝剂，然后，再注入扰动介质，对补入的脱硝剂和第一混合物进行扰动。

根据本发明的烟气脱硝方法，通过在烟气与脱硝剂的混合物与催化剂接触之前，向烟气与脱硝剂的混合物中注入扰动介质，而将烟气与脱硝剂混合均匀，从而防止由于催化剂床层中局部脱硝剂浓度过大而引起的局部催化剂床层失效加速和/或局部脱硝剂逃逸量超标的问题。

根据本发明提供的方法，所述脱硝剂可以是本领域已知的各种脱硝剂。例如，所述脱硝剂可以为氨或者各种加热后能够产生氨的物质，如尿素。上述脱硝剂优选以其水溶液的形式使用，所述溶液的浓度已为本领域技术人员所公知，可以为脱硝剂所能达到的各种浓度。为了降低脱硝剂的用量，优选所述脱硝剂以其饱和溶液的形式使用。

在采用加热后能够产生氨的物质作为补入的脱硝剂的情况下，虽然只要将该加热后能够产生氨的物质补入所述第一混合物中即可在与催化剂接触时发生选择性催化还原脱硝反应，但是，本发明的发明人发现，当所述加热后能够产生氨的物质补入所述第一混合物中时，如果所述第一混合物的温度比该加热后能够产生氨的物质的分解温度高不足300℃，则该加热后能够产生氨的物质补入所述第一混合物之后分解成氨气的速度较慢，从而使得该加热后能够产生氨的物质得不到充分利用；而如果所述加热后能够产生氨的物质补入的时间至与催化剂接触的时间间隔为小于4秒时，则会导致该加热后能够产生氨的物质分解的氨气与所述第一混合物混合不均匀。而且，本发明的发明人意外地发现，在补入的脱硝剂为加热后能够产生氨的物质的情况下，如果补入脱硝剂时第一混合物的温度比脱硝剂的分解温度至少高300℃，补入脱硝剂的时间至与催化剂接触的时间间隔至少为4秒时，所述加热后能够产生氨的物质能够迅速分解成氨气，并与所述第一混合物均匀混合，而且，在这种情况下，与采用氨水作为补入的脱硝剂的情况相比，可以大大提高脱硝率。优选情况下，在补入的脱硝剂为加热后能够产生氨的物质时，补入脱硝剂时第一混合物的温度比脱硝剂的分解温度至少高600℃，补入脱硝剂的时间至与催化剂接触的时间间隔为4-20秒。在进一步优选情况下，补入脱硝剂时非催化还原脱硝反应产物的温度低于在选择性非催化还原反应条件下烟气与脱硝剂接触的温度，也即低于950℃。

补入的脱硝剂的量以满足SCR反应的要求，优选情况下，补入脱硝剂使得所述第二混合物中以氮元素计，脱硝剂中氮与烟气中NO_x的氮(以NO计)的摩尔比(简称氨氮摩尔比)为0.5-1.1∶1，进一步优选为0.7-1∶1。

所述扰动介质可以是各种能够通过输送管喷出的介质，只要不对烟气与脱硝剂之间的脱硝反应产生不利影响即可。

为了保证与催化剂接触前的第二混合物混合均匀，防止现有技术中由于脱硝剂局部浓度过大或过小导致的催化剂中毒和氨逃逸现象的发生，同时减轻对下述烟道的损伤，优选情况下，所述扰动介质的压力为0.3-5兆帕，更优选为1-2兆帕，更进一步优选为1.4-1.6兆帕；所述扰动介质与所述第一混合物的体积流量比为0.001-0.1∶1，更优选为0.004-0.04∶1；流速比为10-250∶1，更优选为10-230∶1，更优选为10-50∶1，更进一步优选为20-30∶1；扰动介质在脱硝剂和烟气的混合物与催化剂接触前的至少0.1秒钟注入，更优选在在脱硝剂和烟气的混合物与催化剂接触前的0.5-5秒钟注入。通过上述压力与流量和流速的配合，能够保证第二混合物在与催化剂接触前充分混合，从而彻底防止现有技术中由于脱硝剂局部浓度过大或过小导致的催化剂中毒和氨逃逸现象的发生。

根据本发明的一种实施方式，所述扰动介质为不与烟气和脱硝剂反应的惰性介质，根据现场情况和成本核算确定，优选是水蒸气、空气、氮气和元素周期表中第零族元素中的一种或多种，从而不会因扰动而给烟气引入新的杂质，脱硝后的烟气能够直接排放。

根据本发明的另一种实施方式，所述扰动介质为烟气或者脱硝剂和烟气的混合物。所述作为扰动介质的烟气可以是经过脱硝处理或未经脱硝处理的烟气。当使用未经脱硝处理的烟气作为扰动介质时，一方面无需外界供给扰动介质，另一方面还能够使未经脱硝处理的烟气在起到扰动作用后也能获得脱硝效果。而且使用脱硝剂和烟气的混合物时，特别是使用所述第一混合物作为扰动介质时，扰动介质的通入还不会导致第二混合物中脱硝剂浓度的大幅降低。因此本发明优选扰动介质为未经脱硝处理的烟气或者脱硝剂和烟气的混合物，尤其优选扰动介质为所述第一混合物。

根据本发明提供的烟气脱硝方法，其中，烟气选择性非催化还原脱硝的条件包括：烟气与脱硝剂接触的温度可以为800-1300℃，优选为800-1100℃；接触的时间优选为0.1-2秒，更优选为0.5-1秒；以氮元素计，脱硝剂中氮与烟气中NO_x的氮(以NO计)的摩尔比(简称氨氮摩尔比)可以为0.3-1.5∶1，优选为0.3-1∶1。

根据本发明提供的烟气脱硝方法，其中，以氮元素计，第二混合物中的脱硝剂中氮与烟气中NO_x的氮(以NO计)的摩尔比(简称氨氮摩尔比)可以为0.5-1.1∶1，优选为0.7-1∶1。当所述扰动介质为如上所述的烟气或者含脱硝剂和烟气的混合物如第一混合物时，此处脱硝剂的氨与烟气中NO_x的摩尔比(氨氮摩尔比)相应包括扰动介质中的脱硝剂的氨以及NO_x。

根据本发明提供的烟气脱硝方法，其中，烟气选择性催化还原脱硝的条件包括：第二混合物与催化剂接触的温度可以为280-420℃，优选为300-400℃；烟气的体积空速可以为200-20000小时^-1，优选为1000-10000小时^-1。

根据本发明提供的方法，其中，所述催化剂可以是各种能够催化脱硝剂与氮氧化物NO_x反应，使氮氧化物NO_x转化为氮气的催化剂，优选为金属氧化物催化剂。

例如，所述金属氧化物可以是V₂O₅、Fe₂O₃、CuO、Cr₂O₃、Co₃O₄、NiO、CeO₂、La₂O₃、Pr₆O₁₁、Nd₂O₃、Gd₂O₃、Yb₂O₃中的一种或多种，优选V₂O₅。进一步优选所述催化剂是分散在TiO₂上、以V₂O₅为主要活性组分、WO₃或MoO₃为助催化剂的钒钛体系，即V₂O₅-WO₃/TiO₂或V₂O₅-MoO₃/TiO₂。

由于SCR反应中大量飞灰的存在，为防止堵塞、减少压力损失、增加机械强度，优选将上述V₂O₅-WO₃/TiO₂或V₂O₅-MoO₃/TiO₂催化剂固定在不锈钢板表面或制成蜂窝陶瓷状，形成不锈钢波纹板式和蜂窝陶瓷的结构形式，即本发明优选所述催化剂为催化剂床层形式。上述催化剂可以商购得到，例如可以购自日本触媒化成、日立公司、德国雅佶隆公司以及美国的Cormetech公司。

本发明中，所述烟气可以是各种氮氧化物含量需要降低的烟气，例如可以是未经任何处理的来电厂锅炉的烟气或来自炼钢锅炉的烟气。

下面结合附图对本发明的一种实施方式进行详细的说明。

根据本发明的烟气脱硝方法可以在各种烟气脱硝设备中进行。图4所示是本发明提供的烟气脱硝方法的一种实施方式所用烟气脱硝设备的结构示意图。

如图4所示，所述烟气脱硝设备包括烟道1以及沿烟气的流向依次设置在该烟道1内的脱硝剂供给装置2、脱硝剂补给装置3、扰动装置4、换热器6和催化剂床层5，所述脱硝剂补给装置3和扰动装置4依次设置在脱硝剂供给装置2和换热器6之间的烟道1内。所述脱硝剂供给装置2用于向所述烟道1内提供脱硝剂以与烟气接触，从而发生选择性非催化还原反应；所述脱硝剂补给装置3用于向烟气与脱硝剂在选择性非催化还原条件下接触后得到的第一混合物中补入脱硝剂，并通过扰动装置4向烟道1中注入扰动介质，使脱硝剂和烟气在扰动介质的扰动下均匀混合，之后经过换热器6使烟气降温，之后进入催化剂床层5，进行烟气的选择性催化还原反应，得到脱硝后的烟气。

所述烟道1的横截面可以为圆形、椭圆形、矩形、正方形或者各种不规则形状，烟道1本身可以是直行的，也可以是弯形的，根据本发明的一种实施方式，所述烟道包括第一垂直段a、第二垂直段c和位于该两个垂直段之间的一个水平段b，所述水平段b的两端各自与第一垂直段a、第二垂直段c的顶部连通。

根据本发明的一种实施方式，所述脱硝剂供给装置2和脱硝剂补给装置3位于第一垂直段a内，所述催化剂床层5位于第二垂直段c内。优选情况下，脱硝剂供给装置2到该脱硝剂供给装置2所在垂直段的底部的距离A、脱硝剂供给装置2到所述脱硝剂补给装置3的距离B、该脱硝剂补给装置3所在垂直段的底部到顶部的距离C之间优选满足：A∶B∶C＝10-25∶5-15∶30，更优选A∶B∶C＝15-23∶5-13∶30。此时所述脱硝剂补给装置3供给的脱硝剂进入所述烟道的位置对应于使用时所述烟道的温度为800℃左右的区域，有利于脱硝剂为尿素时，使尿素分解为氨。通常情况下，相对于烟道的第一垂直段a的高度为30米、宽度10米、深度10米时，所述脱硝剂补给装置3位于所述第一垂直段a的23-28米的位置，所述脱硝剂供给装置2位于所述第一垂直段a的15-23米的位置。

所述换热器6与所述催化剂床层5之间的距离可以为1-1.5米，优选为1.1-1.3米，从而可以确保与所述换热器6进行接触之后的第二混合物的温度满足烟气选择性催化还原反应的要求。

根据本发明的另一种实施方式，所述脱硝剂供给装置2位于第一垂直段a内，脱硝剂补给装置3位于水平段b内，催化剂床层5位于第二垂直段c内。该实施方式适用于脱硝剂补给装置3补给的脱硝剂为氨水的情况。

根据本发明的另一种实施方式，所述烟气脱硝设备还包括脱硝剂源(未示出)，为脱硝剂供给装置2和脱硝剂补给装置3提供脱硝剂。所述脱硝剂源例如可以是脱硝剂储罐或泵。所述脱硝剂供给装置2和脱硝剂补给装置3的一端端口与脱硝剂源连通，另一端端口则穿过所述烟道1的壁而伸入所述烟道1内。脱硝剂供给装置2和脱硝剂补给装置3可以共用一个脱硝剂源，也可以各自与不同的脱硝剂源连通，由不同的脱硝剂源提供脱硝剂。

在所述烟气脱硝设备中，尽管各种能够用来提供脱硝剂的装置均可作所述脱硝剂供给装置2和所述脱硝剂补给装置3，但优选情况下，所述脱硝剂供给装置2和所述脱硝剂补给装置3各自为管道，该管道穿过烟道1的壁，伸入烟道1中，伸入烟道1中的管道上形成有开口。脱硝剂通过该开口进入烟道内。所述管道优选为多根，例如可以为3-10根。进一步优选情况下，所述多根管道沿烟道1的轴向或周向排列。更优选的情况下，所述多根管道沿烟道1的轴向排列并沿烟道1的径向均匀分布。每根伸入烟道1中的管道上的开口可以为多个，如2-20个。优选每根伸入烟道1中的管道上的多个开口沿所述管道的轴向分布。为了使所述脱硝剂与烟气的接触更加充分，所述开口的方向与烟道1中烟气流动的方向相反，从而烟气与来自所述脱硝剂供给装置2和脱硝剂补给装置3的所述脱硝剂非同向接触，能够更好的获得脱硝效果。在本发明中，所述开口的方向与烟道1中烟气流动的方向相反并非绝对相反，包括所述开口的方向朝下、朝向水平或者向下倾斜1-15°的情况。所述烟道的横截面积与所述脱硝剂供给装置2的开口的总面积之比可以为5000-50000∶1，优选为20000-30000∶1。所述烟道的横截面积与所述脱硝剂补给装置3的开口的总面积之比为5000-50000∶1，优选为20000-30000∶1。

优选情况，如图5所示，所述扰动装置4为管状物，该管状物穿过烟道1的壁，一端端口位于烟道1中。进一步优选情况下，为了更好的获得扰动效果，如图6所示，管状物位于烟道1中的端口的朝向Y与烟气流动方向X的夹角α为70-90°角。

为了使得在第一混合物中分别补入脱硝剂和注入扰动介质后得到的第二混合物进入催化剂床层5之前充分混合均匀，优选情况下，所述管状物位于烟道1中的端口与所述催化剂床层5之间的路程为所述催化剂床层5厚度的5-10倍。其中，所述管状物位于烟道1中的端口与所述催化剂床层5之间的路程指在烟气选择性催化还原脱硝反应过程中，烟气从所述管状物位于烟道1中的端口行进至催化剂床层5的表面实际走过的距离。

所述管状物可以为一个或多个，优选为3-10个。进一步优选所述多个管状物沿烟道1的径向或周向分布。

综合考虑扰动效果和对扰动装置的设备要求，本发明优选所述烟道1的横截面积与所述管状物的位于烟道1中的端口的总面积之比为5000-50000∶1。进一步优选所述烟道1的横截面积与所述管状物的位于烟道1中的端口的总面积之比为20000-30000∶1。

根据本发明的一种实施方式，该设备还包括扰动介质提供装置(未示出)，扰动介质提供装置为扰动装置4提供扰动介质。所述扰动介质提供装置可以是各种能够提供扰动介质的装置，如钢瓶或泵。所述扰动装置4的一端端口与扰动介质提供装置连通，另一端端口则穿过所述烟道1的壁而伸入所述烟道内。

在所述烟气脱硝设备中，所述催化剂床层5为由催化剂形成的催化剂床，所述催化剂床层5的厚度没有特别的限定，优选情况下，所述催化剂床层5的厚度可以为1.5-2米。

为了充分利用烟气中的热，优选情况下，所述烟道1尤其是所述烟道1的脱硝剂供给装置2所在的第一垂直段a、水平段b以及催化剂床层5所在第二垂直段c的催化剂床层5以上(以烟气流向为准)的部分由金属管围成。所述金属管例如可以是碳钢管、不锈钢管、铜管、钛管或者各种金属合金管等。

下面的实施例将对本发明作进一步的说明。以下实施例中，烟气中NO_x的含量采用北京宏昌信科技有限公司销售的在线红外烟气分析仪，产品型号为Gasboard-3000。

实施例1

该实施例用于说明本发明提供的烟气脱硝方法。

采用图4所示的烟气脱硝设备实施烟气脱硝，该烟气脱硝设备包括烟道1以及依次设置在烟道1内的脱硝剂供给装置2、脱硝剂补给装置3、扰动装置4和催化剂床层5，其中烟道由直径为60毫米的20G碳钢管围成，烟道的截面为10米×6米的矩形，20G碳钢管内装电站锅炉用除盐水。所述烟道具有第一垂直段a、水平段b和第二垂直段c，所述水平段b的两端分别与第一垂直段a和第二垂直段c的上部的连通，所述第一垂直段a的高度为30米，水平段的宽度为8米，第二垂直段的高度为22米。所述脱硝剂供给装置2到所述第一垂直段a的底部的最小距离A、所述脱硝剂供给装置2到所述脱硝剂补给装置3的最小距离B和所述脱硝剂补给装置3到所述第一垂直段5的顶部的最小距离C的比例为15∶5∶30。所述脱硝剂供给装置2为7根喷射管，喷射管的一端伸入烟道内，另一端与脱硝剂源(浓度为39重量％的尿素水溶液)连通；所述脱硝剂补给装置3为3根喷射管，喷射管的一端伸入烟道内，另一端与脱硝剂源(浓度为39重量％的尿素水溶液)连通。扰动装置4位于距离第二垂直段的最小距离为6米处，包括5根直径为50毫米的管状物，5根管状物沿烟道1的周向均匀排列成一排，所述管状物的一端与1.5MPa的蒸汽源连接，另一端伸入烟道1内，管状物的出口方向与烟气流向垂直。催化剂床层5的厚度为1.8米，催化剂床层5的上表面距离第二垂直段的顶部8米，催化剂床层5由雅佶隆陶瓷产品贸易(上海)有限公司销售的(生产商：Johnson Matthey Catalysts(Germany))GmbH二氧化钛基SCR板式催化剂形成。

换热器6购自北京伯兆枫冷暖设备有限公司的H型鳍片省煤器，具有35行×35列的换热管阵列，平行的多行换热管中相邻的两行换热管的距离为10厘米，平行的多行换热管中相邻的两行换热管的距离为15厘米，换热管的横截面积为80平方厘米；具有280个换热片，换热片的总厚度为单行或单列换热管长度的15％，相邻的两个换热片的距离为20厘米，每个换热片的厚度为5毫米；穿过每个所述换热片的换热管的总截面积占该换热片单面面积的40％。换热器6内装有温度为200℃的电站锅炉用除盐水蒸汽。

通过脱硝剂供给装置2将浓度为39重量％的尿素水溶液送入烟道内，与温度为1000℃、流量为70万立方米/小时的来自电厂锅炉的烟气(氮氧化物的含量为350mg/Nm³)混合，使尿素水溶液与烟气中的氮氧化物的氨氮摩尔比为1∶1，烟气与该尿素水溶液接触的时间为1.1秒钟。并通过脱硝剂补给装置3向上述接触后产生的第一混合物中补入浓度为39重量％的尿素水溶液(此时，上述第一混合物的温度为900℃)，使该混合物中的氨氮摩尔比为0.8∶1。再由上述作为扰动装置4的管状物(各自与压力为1.5兆帕的350℃的水蒸气罐相连通)将作为扰动介质的水蒸气以4.19吨/小时的量送入烟道中，得到第二混合物。其中，每吨水蒸气的体积为2871立方米，因此，通过计算可以得知扰动介质与所述烟气的体积流量比为0.017∶1，流速比为105∶1，烟气通过催化剂床层5的体积空速为6482小时^-1，扰动介质在第二混合物与催化剂接触前的4.32秒钟注入。测得脱硝后的烟气中NO_x的含量为45mg/Nm³，NO_x的转化率为87.1重量％。

实施例2

该实施例用于说明本发明提供的所述烟气脱硝方法。

采用与实施例1相同的烟气脱硝设备实施烟气脱硝，具体地，通过脱硝剂供给装置2将浓度为39重量％的尿素水溶液送入烟道内，与温度为1000℃、流量为77.8万立方米/小时的来自电厂锅炉的烟气(氮氧化物的含量为350mg/Nm³)混合，使尿素水溶液与烟气中的氮氧化物的氨氮摩尔比为0.3∶1，烟气与该尿素水溶液接触的时间为1.2秒钟。并通过脱硝剂补给装置3向上述接触后产生的第一混合物中补入浓度为39重量％的尿素水溶液(此时，上述第一混合物的温度为850℃)，使该混合物中的氨氮摩尔比为1∶1。再由上述作为扰动装置4的管状物(各自与压力为1.5兆帕的350℃的水蒸气罐相连通)将作为扰动介质的水蒸气以5吨/小时的量送入烟道中，得到第二混合物。其中，每吨水蒸气的体积为2871立方米，因此，通过计算可以得知扰动介质与所述烟气的体积流量比为0.018∶1，流速比为113∶1，烟气通过催化剂床层5的体积空速为7204小时-1，扰动介质在脱硝剂和烟气的混合物与催化剂接触前的3.89秒钟注入。经过换热器6使第二混合物的温度降为350℃。测得脱硝后的烟气中NO_x的含量为50mg/Nm³，NO_x的转化率为85.7重量％。

实施例3

该实施例用于说明本发明提供的所述烟气脱硝方法。

采用与实施例1相同的烟气脱硝设备实施烟气脱硝，具体地，通过脱硝剂供给装置2将浓度为39重量％的尿素水溶液送入烟道内，与温度为1100℃、流量为60万立方米/小时的来自电厂锅炉的烟气(氮氧化物的含量为350mg/Nm³)混合，使尿素水溶液与烟气中的氮氧化物的氨氮摩尔比为0.8∶1，烟气与该尿素水溶液接触的时间为0.5秒钟。并通过脱硝剂补给装置3向上述接触后产生的混合物中补入浓度为39重量％的尿素水溶液(此时，上述接触后产生的第一混合物的温度为800℃)，使该混合物中的氨氮摩尔比为0.7∶1。再由上述作为扰动装置4的管状物(各自与压力为1.5兆帕的350℃的水蒸气罐相连通)将作为扰动介质的水蒸气以7吨/小时的量送入烟道中的上述烟气和脱硝剂的混合物中。其中，每吨水蒸气的体积为2871立方米，因此，通过计算可以得知扰动介质与所述烟气的体积流量比为0.033∶1，流速比为205∶1，烟气通过催化剂床层5的体积空速为5556小时^-1，扰动介质在脱硝剂和烟气的混合物与催化剂接触前的5.03秒钟注入。经过换热器6使第二混合物的温度降为400℃。测得脱硝后的烟气中NO_x的含量为45mg/Nm³，NO_x的转化率为91.8重量％。

实施例4

该实施例用于说明本发明提供的所述烟气脱硝方法。

采用与实施例1相同的烟气脱硝设备实施烟气脱硝，不同的是，调整脱硝剂补给装置3的开口在烟道1内的位置，使脱硝剂补给装置3在水平段b内距离第一垂直段a与水平段b相邻位置5米处将浓度为39重量％的尿素水溶液送入烟道内(此时，上述接触后产生的混合物的温度为700℃)，使该混合物中的氨氮摩尔比为0.8∶1。该补入了尿素的混合物在约3.4秒后温度降至约400℃，并在该温度下以6482h^-1的体积空速通过催化剂床层5。测得脱硝后的烟气中NO_x的含量为100mg/Nm³，NO_x的转化率为71.4重量％。

实施例5

采用与实施例1相同的烟气脱硝设备实施烟气脱硝，不同的是，没有启动脱硝剂补给装置3和扰动装置4，即，没有补入脱硝剂也没有加入扰动介质，测得脱硝后的烟气中NO_x的含量为105mg/Nm³，NO_x的转化率为70重量％。

Claims (11)

1.一种烟气脱硝方法，其特征在于，该方法包括在烟气选择性非催化还原条件下，将烟气与脱硝剂接触，得到第一混合物；向所述第一混合物中分别补入脱硝剂和注入扰动介质，得到第二混合物；将所述第二混合物的温度降低，并在烟气选择性催化还原条件下，将降低温度的该第二混合物与催化剂接触；

其中，所述烟气选择性非催化还原脱硝的条件包括：烟气与脱硝剂接触的温度为950-1300℃，接触的时间为0.1-2秒，脱硝剂与烟气中的NO_x的氨氮摩尔比为0.3-1.5：1；

补入脱硝剂时所述第一混合物的温度比脱硝剂的分解温度至少高300℃，补入脱硝剂的时间至第二混合物与催化剂接触的时间间隔至少为4秒；

所述脱硝剂为加热后能够产生氨的物质。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将第二混合物的温度降低的方法包括：将第二混合物与换热器接触，接触使得第二混合物的温度为280-500℃。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述换热器包括换热管、多个换热片以及容纳在换热管内的换热介质，所述换热管穿过所述换热片，并且换热管的外壁与换热片紧密接触。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个换热片平行排列，所述换热管多次往返地依次穿过多个平行排列的换热片，形成平行的多行和多列的换热管阵列。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个换热片平行排列，所述换热管为多个，多个换热管依次穿过多个平行排列的换热片，形成平行的多行和多列的换热管阵列。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，先向第一混合物中补入脱硝剂，然后，再注入扰动介质，对补入的脱硝剂和第一混合物进行扰动。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，补入的脱硝剂的量使得脱硝剂和所述第一混合物中的NO_x的氨氮摩尔比为0.5-1.1:1。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扰动介质的压力为0.3-5兆帕，所述扰动介质与所述第一混合物的体积流量比为0.001-0.1:1，流速比为10-250:1，扰动介质在第二混合物与催化剂接触前的至少0.1秒钟注入。

9.根据权利要求1和6-8中任意一项所述的方法，其中，所述扰动介质为不与脱硝剂和烟气反应的惰性介质。

10.根据权利要求1和6-8中任意一项所述的方法，其中，所述扰动介质为烟气或者第一混合物。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述烟气选择性催化还原脱硝的条件包括：第二混合物与催化剂接触的温度为280-420℃，第二混合物的体积空速为200-20000小时^-1。

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