RU113671U1 - INSTALLATION FOR TWO-STAGE NON-CATALYTIC CLEANING OF NITROGEN OXIDES OF FUEL COMBUSTION PRODUCTS IN THE GAS DIRECT OF THE HEAT UNIT - Google Patents

Abstract

1. Установка для некаталитической очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата, содержащая источник восстановительного реагента - водного раствора карбамида, источник перегретого пара, смеситель восстановительного реагента с перегретым паром для подготовки восстановительной смеси, подаваемой в высокотемпературную зону газохода, источник активатора восстановительного реагента, устройство для подготовки активированной восстановительной смеси, подаваемой в низкотемпературную зону газохода, а также линии, соединяющие указанные элементы установки и линии для подачи восстановительной и активированной восстановительной смесей в соответствующие температурные зоны газохода, отличающаяся тем, что в качестве активатора восстановительного реагента выбран озон в виде озоновоздушной смеси, устройство для подготовки активированной восстановительной смеси выполнено в виде первого смесителя, один из входов которого соединен с источником восстановительного реагента, другой - с источником перегретого пара, и второго смесителя, один из входов которого соединен с выходом первого смесителя, другой - с источником активатора восстановительного реагента. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство для подготовки активированной восстановительной смеси дополнительно содержит нагреватель, установленный на линии, соединяющей выход второго смесителя с низкотемпературной зоной теплового агрегата. 1. Installation for non-catalytic purification of nitrogen oxides from fuel combustion products in the gas duct of a thermal unit, containing a source of a reducing reagent - an aqueous solution of urea, a source of superheated steam, a mixer of a reducing reagent with superheated steam to prepare a reducing mixture supplied to the high-temperature zone of the gas duct, a source of a reducing activator reagent, a device for the preparation of an activated reducing mixture supplied to the low-temperature zone of the gas duct, as well as lines connecting the indicated elements of the installation and lines for supplying the reducing and activated reducing mixtures to the corresponding temperature zones of the gas duct, characterized in that ozone is selected as an activator of the reducing agent in in the form of an ozone-air mixture, a device for preparing an activated reducing mixture is made in the form of a first mixer, one of the inputs of which is connected to a source of a reducing reagent, the other - with a source of superheated steam, and the second mixer, one of the inputs of which is connected to the output of the first mixer, the other - to the source of the activator of the reducing reagent. ! 2. Installation according to claim 1, characterized in that the device for preparing the activated reducing mixture further comprises a heater installed on the line connecting the outlet of the second mixer with the low-temperature zone of the heating unit.

Description

Полезная модель относится к селективной некаталитической очистке дымовых газов от оксидов азота с использованием карбамида и предназначена для снижения их содержания в продуктах сгорания тепловых агрегатов различного назначения при сжигании любых видов органического топлива.The utility model relates to selective non-catalytic purification of flue gases from nitrogen oxides using urea and is intended to reduce their content in the combustion products of thermal units for various purposes when burning any type of fossil fuel.

Известна установка для некаталитической очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата, содержащая источник восстановительного реагента - водного раствора карбамида, источник перегретого пара, смеситель восстановительного реагента с перегретым паром для подготовки восстановительной смеси, подаваемой в высокотемпературную зону газохода, источник активатора восстановительного реагента, устройство для подготовки активированной восстановительной смеси, подаваемой в низкотемпературную зону газохода, а также линии, соединяющие указанные элементы установки и линии для подачи восстановительной и активированной восстановительной смесей в соответствующие температурные зоны газохода (RU 2403081, B01D 53/56, 2010 - ближайший аналог). В соответствии с ближайшим аналогом в качестве активатора восстановительной смеси предусматривается использование пероксида водорода. Данное вещество неудобно в эксплуатации, так как оно производится в виде водных растворов на специализированных химических предприятиях с доставкой на электростанцию в больших количествах в специальных емкостях. При использовании раствора пероксида водорода в производстве необходимо соблюдение определенного температурного режима его хранения и особых правил техники безопасности.A known installation for non-catalytic purification of nitrogen oxides of fuel combustion products in the gas duct of a thermal unit, containing a source of a reducing reagent - an aqueous solution of urea, a source of superheated steam, a mixer of a reducing reagent with superheated steam to prepare a reducing mixture supplied to a high-temperature zone of a gas duct, a source of activator of a reducing reagent , device for preparing activated reduction mixture supplied to the low-temperature zone of gas and, as well as lines connecting these elements and setting line for supplying the reducing and reducing the activated mixture to the corresponding temperature zone flue (RU 2403081, B01D 53/56, 2010 - closest analog). In accordance with the closest analogue, hydrogen peroxide is provided as an activator of the reducing mixture. This substance is inconvenient in use, since it is produced in the form of aqueous solutions at specialized chemical enterprises with delivery to the power plant in large quantities in special containers. When using a hydrogen peroxide solution in production, it is necessary to observe a certain temperature regime for its storage and special safety regulations.

Целью полезной модели является улучшение технологических и эксплуатационных характеристик установки, включая безопасные условия работы персонала, достигаемым техническим результатом - создание установки, позволяющей обеспечивать более высокую и стабильную степень очистки дымовых газов от оксидов азота.The purpose of the utility model is to improve the technological and operational characteristics of the installation, including safe working conditions for personnel, the technical result achieved is the creation of the installation, which allows for a higher and more stable degree of purification of flue gases from nitrogen oxides.

Это обеспечивается тем, что в установке для некаталитической очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата, содержащей источник восстановительного реагента - водного раствора карбамида, источник перегретого пара, смеситель восстановительного реагента с перегретым паром для подготовки восстановительной смеси, подаваемой в высокотемпературную зону газохода, источник активатора восстановительного реагента, устройство для подготовки активированной восстановительной смеси, подаваемой в низкотемпературную зону газохода, а также линии, соединяющие указанные элементы установки и линии для подачи восстановительной и активированной восстановительной смесей в соответствующие температурные зоны газохода, согласно полезной модели в качестве активатора восстановительного реагента выбран озон в виде озоно-воздушной смеси, устройство для подготовки активированной восстановительной смеси выполнено в виде первого смесителя, один из входов которого соединен с источником восстановительного реагента, другой - с источником перегретого пара, и второго смесителя, один из входов которого соединен с выходом первого смесителя, другой - с источником активатора восстановительного реагента. При этом устройство для подготовки активированной восстановительной смеси дополнительно может содержать нагреватель, установленный на линии, соединяющей выход второго смесителя с низкотемпературной зоной теплового агрегата.This is ensured by the fact that in the installation for the non-catalytic purification of nitrogen products of fuel combustion in the gas duct of a thermal unit containing a source of a reducing reagent - an aqueous solution of urea, a source of superheated steam, a mixer of a reducing reagent with superheated steam to prepare a reducing mixture supplied to the high temperature zone , a source of activator of a reducing reagent, a device for preparing an activated reducing mixture supplied to a low temperature According to the utility model, ozone in the form of an ozone-air mixture, a device for preparing an activated reduction mixture, are selected as an activator of a reducing reagent, and a device for preparing an activated reducing mixture made in the form of a first mixer, one of the inputs of which is connected to a source of reducing reagent, the other to a source of superheated steam And a second mixer one input of which is connected to the output of the first mixer and the other - with a source of reducing agent activator. Moreover, the device for preparing the activated reduction mixture may further comprise a heater mounted on a line connecting the output of the second mixer to the low-temperature zone of the thermal unit.

На чертеже схематически изображена установка согласно полезной модели.The drawing schematically shows the installation according to the utility model.

Установка для некаталитической очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата, в данном случае энергетического котла 1, содержит источник 2 восстановительного реагента - водного раствора карбамида, источник 3 перегретого пара, смеситель 4 восстановительного реагента, соединенный линией 5, оборудованной насосом-дозатором 6, с источником 2 восстановительного реагента и паропроводами 7, 8 - с источником 3 перегретого пара. Линией 9 смеситель 4 соединен с раздающим устройством 10, установленным в высокотемпературной зоне газохода котла 1. Установка содержит также источник активатора восстановительного реагента - генератор 11 озоно-воздушной смеси и устройство 12 для подготовки активированной восстановительной смеси, выполненное в виде первого смесителя 13, один из входов которого соединен линией 14, оборудованной насосом-дозатором 15, с источником 2 восстановительного реагента, другой - паропроводами 7, 16 с источником 3 перегретого пара, и второго смесителя 17, один из входов которого соединен с выходом первого смесителя 13, другой - с генератором 11 озоно-воздушной смеси. Линией 18 выход смесителя 17 соединен с раздающим устройством 19, установленным в низкотемпературной зоне газохода по ходу газов перед регенеративным воздухоподогревателем 20 и дымососом 21. На линии 18 перед газоходом установлен нагреватель 22.Installation for non-catalytic purification of nitrogen oxides of fuel combustion products in the gas duct of a heat unit, in this case energy boiler 1, contains a source 2 of a reducing reagent - an aqueous urea solution, a source 3 of superheated steam, a mixer 4 of a reducing reagent connected by a line 5 equipped with a metering pump 6, with a source 2 of reducing reagent and steam lines 7, 8 - with a source 3 of superheated steam. By line 9, mixer 4 is connected to a distributing device 10 installed in the high-temperature zone of the gas duct of boiler 1. The installation also contains a source of activator of a reducing reagent — an ozone-air mixture generator 11 and a device 12 for preparing an activated reducing mixture, made in the form of a first mixer 13, one of the inputs of which are connected by a line 14, equipped with a metering pump 15, to a source of 2 reagent, the other to steam lines 7, 16 with a source 3 of superheated steam, and a second mixer 17, one from the inputs of which are connected to the output of the first mixer 13, the other to the generator 11 of the ozone-air mixture. The outlet 18 of the mixer 17 is connected to a distributing device 19 installed in the low-temperature zone of the gas duct along the gases in front of the regenerative air heater 20 and the exhaust fan 21. On line 18, a heater 22 is installed in front of the gas duct.

Описание работы установкиInstallation Description

В котле 1 при сжигании топлива в продуктах его сгорания образуются оксиды азота. Для уменьшения их содержания в выбрасываемых через дымовую трубу (на чертеже не показана) дымовых газах в высокотемпературной (900…1000 ºС) и низкотемпературной (300…500 ºС) зонах газохода указанного котла проводят очистку газообразных продуктов сгорания путем обработки их восстановительной реагентной смесью. Для этого отдельно для каждой из указанных температурных зон готовят свою восстановительную реагентную смесь. В частности, для высокотемпературной зоны восстановительную реагентную смесь, подаваемую через раздающее устройство 10, готовят в смесителе 4 куда из источника 2 подают водный раствор карбамида необходимой концентрации и из источника 3 (коллектор острого пара котла 1) перегретый пар. При этом их смешение производят при температуре в диапазоне 150…500 ºС, давлении 3…10 атм., в течение 0,5…5,0 с. Для низкотемпературной зоны реагентную смесь, подаваемую через раздающее устройство 19, готовят последовательно в смесителе 13, куда из источника 2 подают водный раствор карбамида и из источника 3 перегретый пар (смешение производят при тех же параметрах, что и в смесителе 4), после чего полученную смесь направляют во второй смеситель 17, где ее смешивают с активатором карбамида озоном в виде озоно-воздушной смеси, подаваемой из ее генератора 11. При этом массовое отношение озон: карбамид составляет 0,01…1,0. Для интенсификации процесса очистки отходящих газов от оксидов азота в низкотемпературной зоне газохода восстановительная реагентная смесь, полученная в смесителе 17, перед вводом ее в газоход для повышения химической активности может быть подогрета в нагревателе 22 до температуры 150-200 ºС.In boiler 1, during the combustion of fuel, nitrogen oxides are formed in the products of its combustion. To reduce their content in the flue gases emitted through the chimney (not shown in the drawing) in the high-temperature (900 ... 1000 ºС) and low-temperature (300 ... 500 ºС) zones of the gas duct of the specified boiler, the gaseous products of combustion are purified by treating them with a reducing reagent mixture. To do this, separately for each of these temperature zones prepare their own reducing reagent mixture. In particular, for the high-temperature zone, the reagent reagent mixture supplied through the distributing device 10 is prepared in the mixer 4, where from the source 2 an aqueous urea solution of the required concentration is supplied and from the source 3 (the boiler direct steam collector 1) superheated steam. Moreover, their mixing is carried out at a temperature in the range of 150 ... 500 ºС, a pressure of 3 ... 10 atm., For 0.5 ... 5.0 s. For the low-temperature zone, the reagent mixture supplied through the distributing device 19 is prepared sequentially in the mixer 13, where from the source 2 an aqueous urea solution is supplied and from the source 3 superheated steam (mixing is carried out at the same parameters as in the mixer 4), after which the resulting the mixture is sent to the second mixer 17, where it is mixed with the urea activator ozone in the form of an ozone-air mixture supplied from its generator 11. The mass ratio of ozone: urea is 0.01 ... 1.0. In order to intensify the process of purification of exhaust gases from nitrogen oxides in the low-temperature zone of the gas duct, the reducing reagent mixture obtained in the mixer 17 can be heated in the heater 22 to a temperature of 150-200 ºС before entering it into the gas duct.

Использование озона в качестве активатора карбамида позволяет получать активатор в виде озоно-воздушной смеси с помощью соответствующего генератора 11 непосредственно в месте его технологического применения, что исключает необходимость дорогостоящей и опасной транспортировки активатора. Кроме того, химическая активность озоно-воздушной смеси значительно выше по сравнению с пероксидом водорода.The use of ozone as an activator of urea allows you to get the activator in the form of an ozone-air mixture using the appropriate generator 11 directly in the place of its technological application, which eliminates the need for expensive and dangerous transportation of the activator. In addition, the chemical activity of the ozone-air mixture is significantly higher compared to hydrogen peroxide.

Claims (2)

1. Установка для некаталитической очистки от оксидов азота продуктов сгорания топлива в газоходе теплового агрегата, содержащая источник восстановительного реагента - водного раствора карбамида, источник перегретого пара, смеситель восстановительного реагента с перегретым паром для подготовки восстановительной смеси, подаваемой в высокотемпературную зону газохода, источник активатора восстановительного реагента, устройство для подготовки активированной восстановительной смеси, подаваемой в низкотемпературную зону газохода, а также линии, соединяющие указанные элементы установки и линии для подачи восстановительной и активированной восстановительной смесей в соответствующие температурные зоны газохода, отличающаяся тем, что в качестве активатора восстановительного реагента выбран озон в виде озоновоздушной смеси, устройство для подготовки активированной восстановительной смеси выполнено в виде первого смесителя, один из входов которого соединен с источником восстановительного реагента, другой - с источником перегретого пара, и второго смесителя, один из входов которого соединен с выходом первого смесителя, другой - с источником активатора восстановительного реагента.1. Installation for non-catalytic purification of nitrogen oxides of fuel combustion products in the gas duct of a heat unit, containing a source of a reducing reagent - an aqueous urea solution, a source of superheated steam, a reducing reagent mixer with superheated steam to prepare a reducing mixture supplied to the high-temperature zone of the flue, a source of a reducing activator reagent, a device for preparing an activated recovery mixture supplied to the low-temperature zone of the duct, and the lines connecting the indicated elements of the installation and the lines for supplying the reducing and activated reducing mixtures to the corresponding temperature zones of the duct, characterized in that ozone in the form of an ozone-air mixture is selected as an activator of the reducing reagent, the device for preparing the activated reducing mixture is made in the form of a first mixer, one of the inputs of which is connected to a source of reducing reagent, the other to a source of superheated steam, and a second mixer, one of one of which is connected to the outlet of the first mixer, the other to the source of the activator of the reducing reagent. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство для подготовки активированной восстановительной смеси дополнительно содержит нагреватель, установленный на линии, соединяющей выход второго смесителя с низкотемпературной зоной теплового агрегата.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the device for preparing the activated reduction mixture further comprises a heater mounted on a line connecting the output of the second mixer to the low-temperature zone of the thermal unit.