CN104383808A - 一种利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝的工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝的工艺及装置，将有机脱硝还原剂喷入烟温为500~950℃的反应区内并发生气化，与烟气中的NOx发生选择性非催化反应，进而达到脱硝目的。该工艺核心装置为高度集成的一体化设备，按单元制设计，主要包括：脱硝剂输送供应***、计量分配***、射流***、气送***、化学剂喷射***、在线监测***。本发明固态有机脱硝剂的烟气脱硝技术不需要对锅炉做任何改动，只需在锅炉烟气出口与过热器间烟温为500~950℃位置增加喷射***即可，同时具有运行成本低、安全性高、脱硝效果显著等特点。
Description
技术领域
本发明涉及工业烟气脱硝技术领域，提供一种利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝的工艺及装置。
背景技术
以煤为主的能源结构是影响我国大气环境质量的主要因素，燃煤型污染是大气污染的主要特征。随着人们环保意识的提高以及政府对锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度政策的颁布和实施，对烟气中的SO2和NOx进行控制已是非常紧迫的任务。
根据最新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)要求，自 2014年7月1日起，现有燃煤火力发电锅炉氮氧化物污染物排放量标准定为100mg/m3，对火电厂三大最重要排放指标：氮氧化物、二氧化硫和烟尘的排放规定，都达到甚至超过发达国家和地区的要求。环保厅要求，各级环保局要列出辖区内执行新标准的企业清单。对不能达标排放的企业要实施不超过3个月的限产治理，仍不达标的坚决停产。
目前，工业烟气脱硝技术主要采用选择性催化还原法（SCR法）及选择性非催化还原法（SNCR法），二者对锅炉燃烧工况有所要求，导致传统技术对链条炉来讲还处于技术盲区。SCR法适合大型煤粉炉，使用催化剂进行脱硝，长期使用易导致空预器堵塞。该法通常需要对引风机、空预器进行改造，因安装位置在省煤器与空预器之间，受条件制约较多，且对烟气流场的要求较高，具有投资、运行成本高，占地面积大、***运行、维护复杂等缺点。SNCR法适合循环流化床锅炉，需要较高的温度（900~1100℃），其投资成本较低，但氨逃逸率较大，脱硝效率相对较低，不能满足要求达标排放。传统脱硝工艺通常采用氨水或尿素作为还原剂，其储存、运输安全性低，氨逃逸率较大，加大水耗的同时为随后的废水处理带来较大难题。另一方面，烟气处理期间随之产生的硫酸铵（气溶胶）以及大量水形成的饱和蒸汽所吸附的固体颗粒物都会影响后续的除尘装置，并且影响过风量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的传统工业烟气脱硝技术的上述缺陷，提供一种利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝的工艺及装置，该烟气高效脱硝工艺及装置脱硝效果显著，安全性高，且结构简单，易于实施。
一种利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝工艺，包括以下步骤：
（1）将固态有机脱硝剂喷入温度为500~950℃的脱硝反应区内，使之气化并与烟气中的NOx发生选择性非催化还原反应，其产物为N2和H2O。
所述固态有机脱硝剂包括有机组分、碳酸氢铵、活性碳酸钙，其中有机组分为乙酰胺和柠檬酸三铵的一种或两种。
（2）还原剂与烟气中NOx进行还原反应后，最终产物仅为N2和H2O，未参与还原反应的有机脱硝剂及其余产物，由于易燃易分解，均在烟道内燃烧成为灰分，它们直接从烟气中向环境泄漏的机会很少。该反应无副产物，对环境不会产生二次污染。所述脱硝工艺使烟气中大部分NOx被还原为N2，脱硝率可达90%以上，同时氨逃逸率可控制在2ppm以下。
所述步骤（1）中固态有机脱硝剂为固态粉末状，该药剂脱硝效果显著，兼具脱硫作用，其脱硫效率为25%~50%。
所述固态有机脱硝剂喷入速度优选10 m/s~15m/s，脱硝剂喷入量与烟气中的NOx的质量比为1.1:1~2.8:1。
所述步骤（1）中固态有机脱硝剂与烟气中NOx的最佳反应温度为850~950℃，温度过高或过低都会导致脱硝剂的损失和脱硝效率的降低。
本发明提供一种用于实现上述锅炉烟气高效脱硝工艺的装置，该装置为高度集成的一体化设备，其规格为20尺标准集装箱，包括脱硝剂输送供应***、计量分配***、射流***、气送***、化学剂喷射***、在线监测***。
固态有机脱硝剂储存于料斗中，通过自动上料提升机进入耐腐蚀不锈钢材质储料仓中，经可调节的旋转等量计量供料器后在料口卸出，随后进入文丘里气料混合加速室并按照设定的速度、时间喷出。所述文丘里气料混合加速室出口端连接有若干路计量分配装置，每一路计量分配装置对应一个喷射***。所述的锅炉水平烟道设有还原剂喷枪，经文丘里气料混合加速室喷出的气料混合物通过上述还原剂喷枪进入反应区内，迅速气化与烟气中的NOx反生还原反应。所述在线监测***对烟气排放情况进行实时监测，所得监测数据传递给中央控制模块时，中央控制模块指令电子控制给料器对所需投入还原剂的量进行调整，同时指令中央风泵调整气流压力与风量。所述***装置均采用智能控制***进行实时调控。
所述脱硝剂输送供应***设有料位计，可对还原剂加料量及加料时间进行有效调控。
所述气送***采用高效开关磁阻电机，以双级鼓风机组为气源，产生高压气体连续压送物料。
所述的还原剂喷枪采用耐高温、不锈钢固定喷管（带有管座的套管结构），优选设置在烟温为850~950℃位置。
所述的喷射***切入点根据锅炉形式不同有所差异，链条炉优选炉膛上方与过热器间烟温为850~950℃位置作为切入点，根据工况负荷不同切入点高低有所差异。循环流化床锅炉优选烟温为850~950℃的水平烟道段作为切入点。
适用范围：本发明涉及的工艺及装置适用于循环流化床锅炉及链条炉等燃煤、燃气、生物质燃料锅炉的烟气脱硝工程。
有益效果：
本发明工艺和装置与现有的技术相比较具有以下突出优点：
安全性高：本发明采用固态有机脱硝剂代替液氨作为脱硝还原剂，安全性高，保证了操作人员的人身健康安全，对环境不会造成二次污染。
效果显著：本发明脱硝率远远高于现有传统技术，其脱硝率高达90%以上。该技术采用的固态有机脱硝还原剂在脱硝的基础上还可以与烟气中的SO2发生反应，具有一定的脱硫作用，脱硫效率为25%~50%。
投资成本低：本发明克服了现有工艺中高耗水、高耗电等缺陷，在降低能耗的同时提高脱硝效率，设备工艺先进，在节能减排方面达到了国内先进水平，大大减少了工艺后期处理费用。
安装简便：本发明装置安装简单，占地面积小，该技术不需要改变原有锅炉装置，只需要在现有基础上增加喷射***即可。***结构简单，操作简捷，建设周期短。
不会对下游设备产生影响：本发明降低了氨逃逸率，避免了硫酸铵（气溶胶）以及饱和蒸汽所吸附的固体颗粒物对下游除尘设备的堵塞。该工艺采用固态有机脱硝剂去除烟气中的NOx，在降低水耗的同时不会产生二次污染，有效的减轻了后续废水处理负荷。
附图说明
附图1为循环流化床锅炉利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝的工艺装置示意图。
具体实施方法
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明：
如附图所示的烟气脱硝装置，当控制烟气中氧含量在6%条件下，通过中高温段（500℃~800℃）或者高温段（800℃~950℃）喷入固态有机脱硝剂，药剂/NOx质量比为1.1:1~2.8:1。
实施例1：
待处理烟气中NOx的初始浓度为450 mg/m3，烟温在850℃~950℃范围内，每小时向烟道反应器中喷入固态有机脱硝剂53.30kg，其具体成分为乙酰胺34.65kg，碳酸氢铵5.33kg，活性碳酸钙13.32kg，与NOx的质量比按1.2:1进行反应，处理后烟气进入在线监测***进行实时监测。
表1不同时段烟气脱硝效率
实施例2：
如实例1所述，所不同的是：烟温在650℃~800℃范围内，每小时向烟道反应器中喷入固态有机脱硝剂63.79kg，其具体成分为柠檬酸三铵41.46kg，碳酸氢铵6.38kg，活性碳酸钙15.95kg，与NOx的质量比按1.5:1进行反应，处理后烟气进入在线监测***进行实时监测。
表2不同时段烟气脱硝效率
实施例3：
待处理烟气中NOx的初始浓度为750 mg/m3，烟温在850℃~950℃范围内，每小时向烟道反应器中喷入固态有机脱硝剂232.88kg，其具体成分为乙酰胺151.37kg，碳酸氢铵23.29kg，活性碳酸钙58.22kg，与NOx的质量比按1.5:1进行反应，处理后烟气进入在线监测***进行实时监测。
表3不同时段烟气脱硝效率
实施例4：
如实例3所述，所不同的是：烟温在650℃~800℃范围内，每小时向烟道反应器中喷入固态有机脱硝剂273.24kg，其具体成分为乙酰胺106.57kg，柠檬酸三铵71.04kg，碳酸氢铵27.32kg，活性碳酸钙68.31kg，与NOx的质量比按1.8:1进行反应，处理后烟气进入在线监测***进行实时监测。
表4不同时段烟气脱硝效率
Claims (12)
1.本发明提供一种固态有机脱硝剂，其特征在于：该脱硝剂组成为有机组分、碳酸氢铵、活性碳酸钙，其中有机组分为乙酰胺和柠檬酸三铵的一种或两种。
2.本发明提供一种锅炉烟气高效脱硝工艺及装置，其特征在于：***装置为高度集成一体化设备，其规格为20尺标准集装箱，包括脱硝剂输送供应***、计量分配***、射流***、气送***、化学剂喷射***、在线监测***。
3.根据权利1所述的固态有机脱硝剂，其特征在于，其脱硝效率高达90%以上，兼具脱硫作用，脱硫效率为25%~50%。
4.根据权利要求1或2所述的利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝的工艺，其特征在于，以固态有机脱硝剂作为本工艺中的还原剂喷入温度为500~950℃脱硝反应区内，其喷入速度优选10m/s~15m/s，喷入量与烟气中的NOx的质量比为1.1:1~2.8:1，最佳反应温度为850~950℃，同时氨逃逸率可控制在2ppm以下。
5.根据权利要求1或2所述的利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝的工艺，其特征在于，所述工艺及装置在运行期间，降低用电量的同时并无水耗，达到节能减排要求。
6.根据权利要求1或2所述的利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝的工艺及装置，其特征在于，所述脱硝剂输送供应***设置有料位计，可对还原剂加料量及加料时间进行有效调控。
7.根据权利要求1或2所述的利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝的工艺及装置，其特征在于，所述文丘里气料混合加速室出口端连接有若干路计量分配装置，每一路计量分配装置对应一个喷射***。
8.根据权利要求1或2所述的利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝的工艺及装置，其特征在于，所述在线监测***对烟气排放情况进行实时监测。
9.根据权利要求1或2所述的利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝的工艺及装置，其特征在于，所述气送***采用高效开关磁阻电机，以双级鼓风机组为气源，产生高压气体连续压送物料。
10.根据权利要求1或2所述的利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝的工艺及装置，其特征在于，所述的还原剂喷枪采用耐高温、不锈钢固定喷管（带有管座的套管结构）。
11.根据权利要求1或2所述的利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝的工艺及装置，其特征在于，所述的喷射***切入点根据锅炉形式不同有所差异，链条炉优选炉膛上方与过热器间烟温为850~950℃位置作为切入点，循环流化床锅炉优选烟温为850~950℃的水平烟道段作为切入点。
12.根据权利要求1或2所述的利用固态有机脱硝剂进行烟气脱硝的工艺及装置适用于循环流化床锅炉、链条炉等燃煤、燃气、生物质燃料锅炉的烟气脱硝工程。
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