本發(fā)明屬于煙氣脫硝領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)和脫硝方法。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，天然氣、石油和煤等化石燃料等能源得到更加廣泛的應(yīng)用，使得環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，因此引起了一系列環(huán)境問題，如酸雨、臭氧層破壞、溫室效應(yīng)等，使得我們的生存環(huán)境愈加嚴(yán)峻。我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)決定了我國的氮氧化物和硫氧化物排放量一直處于居高不下的狀況，大量污染性氣體的排放，使得環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，不僅嚴(yán)重影響我國人民的生產(chǎn)生活，而且不利于我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，環(huán)境問題得到了國家越來越多的關(guān)注。

人類活動排放的NO_X90％以上來自燃料燃燒過程。各種工業(yè)爐窯、民用爐灶、機(jī)動車及其他內(nèi)燃機(jī)中的燃料高溫燃燒時(shí)，燃料中的含氮物質(zhì)氧化生成NO_X，參與燃燒的空氣或富氧空氣中的N₂和O₂也會生成NO_X。從能源結(jié)構(gòu)來看，我國的一次能源和發(fā)電能源構(gòu)成中，煤占據(jù)了絕對的主導(dǎo)地位。并且我國80％以上的煤是直接燃燒的，特別是用于電站、工業(yè)鍋爐及民用鍋爐中。因此，相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，煙氣中的NO_X排放是導(dǎo)致我國大氣NO_X污染的一個(gè)主要因素，如何減少固定源排放的NO_X是大氣環(huán)境治理的一個(gè)重要課題。

煙氣脫硝屬于燃燒后處理技術(shù)，許多發(fā)達(dá)國家的排煙系統(tǒng)都需安裝煙氣脫硝裝置。煙氣脫硝方法較多，但目前得到大量工業(yè)應(yīng)用的只有選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法，其他方法目前均處于實(shí)驗(yàn)研究階段或中試階段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出了顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)和脫硝方法，利用該脫硝系統(tǒng)和脫硝方法煙氣無需除塵即可進(jìn)行脫硝反應(yīng)，操作簡單，脫硝效率高。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)，包括：

顆粒物料工業(yè)鍋爐，所述顆粒物料工業(yè)鍋爐的爐膛側(cè)壁上設(shè)置有還原劑噴嘴，所述還原劑噴嘴適于向所述爐膛內(nèi)噴入還原劑，使所述還原劑與顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣在所述爐膛內(nèi)混合并進(jìn)行預(yù)脫硝處理；

旋風(fēng)分離裝置，所述旋風(fēng)分離裝置與所述顆粒物料工業(yè)鍋爐的煙氣出口相連，所述旋風(fēng)分離裝置適于對煙氣進(jìn)行除塵處理；

脫硝裝置，所述脫硝裝置內(nèi)具有脫硝催化劑，所述脫硝裝置與所述旋風(fēng)分離裝置相連，所述脫硝裝置適于對煙氣進(jìn)行脫硝處理；

空預(yù)器，所述空預(yù)器與所述脫硝裝置相連，所述空預(yù)器適于利用煙氣余熱對含氧氣體進(jìn)行預(yù)熱；

脫硫裝置，所述脫硫裝置與所述空預(yù)器相連，所述脫硫裝置適于除去煙氣中的硫氧化物；以及

煙囪，所述煙囪與所述脫硫裝置相連。

由此，利用上述實(shí)施例的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)，將還原劑噴嘴設(shè)置在爐膛側(cè)壁上，進(jìn)而將煙氣與還原劑在爐膛內(nèi)混合進(jìn)行預(yù)脫硝處理，經(jīng)過預(yù)脫硝處理后的煙氣經(jīng)過除塵處理在脫硝裝置內(nèi)再次進(jìn)行還原反應(yīng)進(jìn)行脫硝處理，最后回收煙氣余熱并進(jìn)行脫硫處理。該系統(tǒng)利用爐膛內(nèi)高溫，對煙氣進(jìn)行預(yù)脫硝處理，從而可以部分脫除煙氣中的氮氧化物，減輕后續(xù)脫銷裝置的壓力，減少脫銷催化劑的用量，降低脫銷成本。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述還原劑噴嘴為霧化噴嘴。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述霧化噴嘴為氨水霧化噴嘴或者尿素霧化噴嘴。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述脫硝催化劑為球狀、條狀或蜂窩體狀。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述脫硝催化劑上的通孔呈正方形，所述正方形尺寸為(3-10mm)×(3-10mm)，所述通孔的壁厚為0.5-2mm，所述脫硝催化劑的比表面積大于500。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述空預(yù)器與所述顆粒物料工業(yè)鍋爐的助燃劑入口相連，以便適于將預(yù)熱后的含氧氣體作為助燃劑通入顆粒物料工業(yè)鍋爐內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明還提出了利用前面實(shí)施例所述的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)處理顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣的方法，包括：

通過還原劑噴嘴向顆粒物料工業(yè)鍋爐的爐膛內(nèi)噴入還原劑，使所述還原劑與顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣在所述爐膛內(nèi)混合并進(jìn)行預(yù)脫硝處理；

使從顆粒物料工業(yè)鍋爐內(nèi)排出的混合煙氣進(jìn)入旋風(fēng)分離裝置，以便對混合煙氣進(jìn)行除塵處理；

使經(jīng)過所述除塵處理的混合煙氣進(jìn)入脫硝裝置，以便在脫硝催化劑的作用下使混合煙氣發(fā)生還原反應(yīng)脫除氮氧化物；

使脫除氮氧化物的煙氣進(jìn)入空預(yù)器，以便利用煙氣余熱預(yù)熱含氧氣體；

使通過所述空預(yù)器的煙氣進(jìn)入脫硫裝置進(jìn)行脫硫處理，以便得到凈化后煙氣；

將所述凈化后煙氣由煙囪排出。

由此，利用上述實(shí)施例的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝方法，將還原劑噴嘴設(shè)置在爐膛側(cè)壁上，進(jìn)而將煙氣與還原劑在爐膛內(nèi)混合進(jìn)行預(yù)脫硝處理，經(jīng)過預(yù)脫硝處理后的煙氣經(jīng)過除塵處理在脫硝裝置內(nèi)再次進(jìn)行還原反應(yīng)進(jìn)行脫硝處理，最后回收煙氣余熱并進(jìn)行脫硫處理。該系統(tǒng)利用爐膛內(nèi)高溫，對煙氣進(jìn)行預(yù)脫硝處理，從而可以部分脫除煙氣中的氮氧化物，減輕后續(xù)脫銷裝置的壓力，減少脫銷催化劑的用量，降低脫銷成本。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述實(shí)施例的脫硝方法進(jìn)一步包括，將利用所述空預(yù)器預(yù)熱得到的熱含氧氣體作為助燃劑用于顆粒物料工業(yè)鍋爐，所述熱含氧氣體的溫度為200-400攝氏度。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述混合煙氣發(fā)生還原反應(yīng)的溫度為300-500攝氏度。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述脫硝催化劑以TiO₂-Al₂O₃復(fù)合氧化物為載體，以活性炭為主要活性成分，以V₂O₅-WO₃復(fù)合氧化物為輔助活性成分，以過渡金屬鐵、稀土元素鑭作為助劑，以搪瓷作為添加劑；

其中，基于所述脫硝催化劑總體質(zhì)量，所述TiO₂-Al₂O₃復(fù)合氧化物負(fù)載量為10～60質(zhì)量％，所述活性炭的負(fù)載量為10～50質(zhì)量％，所述V₂O₅-WO₃復(fù)合氧化物的負(fù)載量為5～20質(zhì)量％，所述過渡金屬鐵負(fù)載量為0.1～10質(zhì)量％、所述稀土元素鑭負(fù)載量為0.1～10質(zhì)量％，所述搪瓷的負(fù)載量為1～10質(zhì)量％。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述脫硝催化劑通過下列步驟制備得到：

(1)將鈦源試劑和鋁源試劑分別配制成鈦源水溶液和鋁源溶液，并將所述鈦源水溶液和所述鋁源溶液進(jìn)行共沉淀，以便制備得到氫氧化鈦與氫氧化鋁的沉淀混合物；

(2)將所述沉淀混合物進(jìn)行第一干燥和第一焙燒，以便得到TiO₂-Al₂O₃復(fù)合氧化物載體粉末；

(3)將所述TiO₂-Al₂O₃復(fù)合氧化物載體粉末與活性炭粉末、搪瓷粉末和粘結(jié)劑進(jìn)行擠出成型、定型和干燥，以便得到活性炭/TiO₂-Al₂O₃復(fù)合催化劑；

(4)將偏鎢酸銨、偏釩酸銨溶解于草酸中，以便得到第一浸漬液；

(5)將所述活性炭/TiO₂-Al₂O₃復(fù)合催化劑在所述第一浸漬液中進(jìn)行第一浸漬，完成所述浸漬后進(jìn)行第二干燥和第二焙燒，以便得到V₂O₅-WO₃/活性炭/TiO₂-Al₂O₃復(fù)合催化劑；

(6)將氯化鐵、氯化鑭配制成混合水溶液，以便得到第二浸漬液；以及

(7)將所述V₂O₅-WO₃/活性炭/TiO₂-Al₂O₃復(fù)合催化劑在所述第二浸漬液中進(jìn)行第二浸漬，完成所述第二浸漬后進(jìn)行第三干燥和第三焙燒，以便得到脫硝催化劑。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)，下面參考圖1描述本發(fā)明實(shí)施例的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)，包括：顆粒物料工業(yè)鍋爐100、旋風(fēng)分離裝置200、脫硝裝置300、空預(yù)器400、脫硫裝置500和煙囪600。

其中，顆粒物料工業(yè)鍋爐100的爐膛側(cè)壁上設(shè)置有還原劑噴嘴110，所述還原劑噴嘴110適于向所述爐膛內(nèi)噴入還原劑，使所述還原劑與顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣在所述爐膛內(nèi)混合并進(jìn)行預(yù)脫硝處理；旋風(fēng)分離裝置200與所述顆粒物料工業(yè)鍋爐100的煙氣出口相連，所述旋風(fēng)分離裝置200適于對煙氣進(jìn)行除塵處理；脫硝裝置300內(nèi)具有脫硝催化劑，所述脫硝裝置300與所述旋風(fēng)分離裝置200相連，所述脫硝裝置適于對煙氣進(jìn)行脫硝處理；空預(yù)器400與所述脫硝裝置300相連，所述空預(yù)器400適于利用煙氣余熱對含氧氣體進(jìn)行預(yù)熱；脫硫裝置500與所述空預(yù)器400相連，所述脫硫裝置500適于除去煙氣中的硫氧化物；以及煙囪600與所述脫硫裝置500相連。

由此，利用上述實(shí)施例的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)，將還原劑噴嘴設(shè)置在爐膛側(cè)壁上，進(jìn)而將煙氣與還原劑在爐膛內(nèi)混合進(jìn)行預(yù)脫硝處理，經(jīng)過預(yù)脫硝處理后的煙氣經(jīng)過除塵處理在脫硝裝置內(nèi)再次進(jìn)行還原反應(yīng)進(jìn)行脫硝處理，最后回收煙氣余熱并進(jìn)行脫硫處理。該系統(tǒng)利用爐膛內(nèi)高溫，對煙氣進(jìn)行預(yù)脫硝處理，從而可以部分脫除煙氣中的氮氧化物，減輕后續(xù)脫銷裝置的壓力，減少脫銷催化劑的用量，降低脫銷成本。

下面詳細(xì)描述本發(fā)明具體實(shí)施例的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)。

顆粒物料工業(yè)鍋爐100

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，顆粒物料工業(yè)鍋爐100的爐膛側(cè)壁上設(shè)置有還原劑噴嘴110，還原劑噴嘴110適于向爐膛120內(nèi)噴入還原劑，使還原劑與顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣在爐膛內(nèi)混合并進(jìn)行預(yù)脫硝處理。由此，通過還原劑噴嘴向顆粒物料工業(yè)鍋爐的爐膛內(nèi)噴入還原劑，使還原劑與顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣在爐膛內(nèi)混合并進(jìn)行預(yù)脫硝處理。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原劑噴嘴設(shè)置在爐膛，還原劑噴出后可快速氣化或分解成氣態(tài)氨，并迅速與高溫?zé)煔饣旌希以跔t膛內(nèi)高溫的作用下，煙氣中的氮氧化物與還原劑發(fā)生還原反應(yīng)，可將煙氣中的部分氮氧化物脫除，減輕后續(xù)脫銷裝置的脫銷壓力，減少脫銷催化劑的用量，降低運(yùn)行成本。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，還原劑噴嘴為霧化噴嘴。由此采用氣泡霧化技術(shù)，使用高壓壓縮空氣或富氧空氣作為霧化介質(zhì)，使還原劑噴出的瞬間霧化為小霧滴，霧滴顆?？蛇_(dá)到40μm以下，能夠很好的與煙氣混合均勻。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，霧化噴嘴可以為氨水霧化噴嘴或者尿素霧化噴嘴。由此向爐膛120內(nèi)噴入氨水或尿素作為還原劑。使還原劑與顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣在爐膛內(nèi)混合并進(jìn)行預(yù)脫硝處理，從而提高整體的脫硝效率。

旋風(fēng)分離裝置200

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，旋風(fēng)分離裝置200與顆粒物料工業(yè)鍋爐100的煙氣出口120相連，旋風(fēng)分離裝置200適于對煙氣進(jìn)行除塵處理。由此，使從顆粒物料工業(yè)鍋爐內(nèi)排出的混合煙氣進(jìn)入旋風(fēng)分離裝置，以便對混合煙氣進(jìn)行除塵處理。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，顆粒物料工業(yè)鍋爐所用原料可以為無煙煤、長焰煤、煙煤、褐煤等一種或多種，粒度控制在50～500μm之間。因此，在顆粒物料燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔獾耐瑫r(shí)會伴隨有大量的粉塵產(chǎn)生，并隨著煙氣排出。通過預(yù)先采用旋風(fēng)分離裝置200對煙氣進(jìn)行除塵處理，可以進(jìn)一步提高后續(xù)脫硝裝置的脫硝處理效率。

脫硝裝置300

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，脫硝裝置300內(nèi)具有脫硝催化劑，脫硝裝置300與旋風(fēng)分離器200相連且所適于對煙氣進(jìn)行脫硝處理。由此，使經(jīng)過除塵處理的混合煙氣進(jìn)入脫硝裝置，以便在脫硝催化劑的作用下使混合煙氣發(fā)生還原反應(yīng)脫除氮氧化物。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，脫硝催化劑為球狀、條狀、圓柱體狀或蜂窩體狀。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，脫硝催化劑上的通孔呈正方形，正方形尺寸為(3-10mm)×(3-10mm)，通孔的壁厚為0.5-2mm，脫硝催化劑的比表面積大于500。

所述脫硝催化劑以TiO₂-Al₂O₃復(fù)合氧化物為載體，以活性炭為主要活性成分，以V₂O₅-WO₃復(fù)合氧化物為輔助活性成分，以過渡金屬鐵、稀土元素鑭作為助劑，以搪瓷作為添加劑；

其中，基于所述脫硝催化劑總體質(zhì)量，所述TiO₂-Al₂O₃復(fù)合氧化物負(fù)載量為10～60質(zhì)量％，所述活性炭的負(fù)載量為10～50質(zhì)量％，所述V₂O₅-WO₃復(fù)合氧化物的負(fù)載量為5～20質(zhì)量％，所述過渡金屬鐵負(fù)載量為0.1～10質(zhì)量％、所述稀土元素鑭負(fù)載量為0.1～10質(zhì)量％，所述搪瓷的負(fù)載量為1～10質(zhì)量％。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c設(shè)置在爐膛上的還原劑噴嘴噴出的還原劑混合并發(fā)生還原反應(yīng)部分脫除氮氧化物后，從顆粒物料鍋爐爐膛出來，經(jīng)對流管束后，煙氣溫度降低至300-600℃后經(jīng)旋風(fēng)分離裝置初步除塵后進(jìn)入脫硝裝置。在脫硝裝置內(nèi)具有脫硝催化劑的作用下，煙氣中的氮氧化物與氨氣發(fā)生還原反應(yīng)，脫除氮氧化物，脫除效率可達(dá)98％以上。脫硝后的煙氣經(jīng)空預(yù)器充分回收余熱，然后進(jìn)入煙氣脫硫系統(tǒng)，脫除煙氣中的硫化物后，通過煙囪對外排放。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，煙氣在脫硝裝置內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)的溫度為300-600攝氏度。由此可以進(jìn)一步提高催化脫硝反應(yīng)，提高氮氧化物脫除率。

空預(yù)器400

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，空預(yù)器400與脫硝裝置300相連，空預(yù)器400適于利用煙氣余熱對含氧氣體進(jìn)行預(yù)熱。由此，使脫除氮氧化物的煙氣進(jìn)入空預(yù)器，以便利用煙氣余熱預(yù)熱含氧氣體。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，空預(yù)器與顆粒物料工業(yè)鍋爐的助燃劑入口相連，以便適于將預(yù)熱后的含氧氣體作為助燃劑通入顆粒物料工業(yè)鍋爐內(nèi)。由此可以將利用空預(yù)器預(yù)熱得到的熱含氧氣體作為助燃劑用于顆粒物料工業(yè)鍋爐，熱含氧氣體的溫度為200-400攝氏度。

脫硫裝置500和煙囪600

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，脫硫裝置500與空預(yù)器400相連，脫硫裝置500適于除去煙氣中的硫氧化物；以及煙囪600與脫硫裝置500相連。由此，使經(jīng)過除塵處理后的煙氣進(jìn)入脫硫裝置進(jìn)行脫硫處理，以便得到凈化后煙氣，將凈化后煙氣由煙囪排出。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝方法，該方法利用前面實(shí)施例的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝方法包括：通過還原劑噴嘴向顆粒物料工業(yè)鍋爐的爐膛內(nèi)噴入還原劑，使所述還原劑與顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣在所述爐膛內(nèi)混合并進(jìn)行預(yù)脫硝處理；使從顆粒物料工業(yè)鍋爐內(nèi)排出的混合煙氣進(jìn)入旋風(fēng)分離裝置，以便對混合煙氣進(jìn)行除塵處理；使經(jīng)過所述除塵處理的混合煙氣進(jìn)入脫硝裝置，以便在脫硝催化劑的作用下使混合煙氣發(fā)生還原反應(yīng)脫除氮氧化物；使脫除氮氧化物的煙氣進(jìn)入空預(yù)器，以便利用煙氣余熱預(yù)熱含氧氣體；使通過所述空預(yù)器的煙氣進(jìn)入脫硫裝置進(jìn)行脫硫處理，以便得到凈化后煙氣；將所述凈化后煙氣由煙囪排出。

由此，利用上述實(shí)施例的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝方法，將還原劑噴嘴設(shè)置在爐膛側(cè)壁上，進(jìn)而將煙氣與還原劑在爐膛內(nèi)混合進(jìn)行預(yù)脫硝處理，經(jīng)過預(yù)脫硝處理后的煙氣經(jīng)過除塵處理在脫硝裝置內(nèi)再次進(jìn)行還原反應(yīng)進(jìn)行脫硝處理，最后回收煙氣余熱并進(jìn)行脫硫處理。該系統(tǒng)利用爐膛內(nèi)高溫，對煙氣進(jìn)行預(yù)脫硝處理，從而可以部分脫除煙氣中的氮氧化物，減輕后續(xù)脫銷裝置的壓力，減少脫銷催化劑的用量，降低脫銷成本。

下面參考圖2詳細(xì)描述本發(fā)明具體實(shí)施例的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝方法。

S100：爐膛內(nèi)預(yù)脫硝處理

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過還原劑噴嘴向顆粒物料工業(yè)鍋爐的爐膛內(nèi)噴入還原劑，使還原劑與顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣在爐膛內(nèi)混合并進(jìn)行預(yù)脫硝處理。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原劑噴嘴設(shè)置在爐膛，還原劑噴出后可快速氣化或分解成氣態(tài)氨，并迅速與高溫?zé)煔饣旌?，且在爐膛內(nèi)高溫的作用下，煙氣中的氮氧化物與還原劑發(fā)生還原反應(yīng)，可將煙氣中的部分氮氧化物脫除，減輕后續(xù)脫銷裝置的脫銷壓力，減少脫銷催化劑的用量，降低運(yùn)行成本。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，還原劑噴嘴為霧化噴嘴。由此采用氣泡霧化技術(shù)，使用高壓壓縮空氣或富氧空氣作為霧化介質(zhì)，使還原劑噴出的瞬間霧化為小霧滴，霧滴顆?？蛇_(dá)到40μm以下，能夠很好的與煙氣混合均勻。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，霧化噴嘴可以為氨水霧化噴嘴或者尿素霧化噴嘴。由此向爐膛120內(nèi)噴入氨水或尿素作為還原劑。使還原劑與顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣在爐膛內(nèi)混合并進(jìn)行預(yù)脫硝處理，從而提高整體的脫硝效率。

S200：除塵處理

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使從顆粒物料工業(yè)鍋爐內(nèi)排出的混合煙氣進(jìn)入旋風(fēng)分離裝置，以便對混合煙氣進(jìn)行除塵處理。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，顆粒物料工業(yè)鍋爐所用原料可以為無煙煤、長焰煤、煙煤、褐煤等一種或多種，粒度控制在50～500μm之間。因此，在顆粒物料燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔獾耐瑫r(shí)會伴隨有大量的粉塵產(chǎn)生，并隨著煙氣排出。通過預(yù)先采用旋風(fēng)分離裝置對煙氣進(jìn)行除塵處理，可以進(jìn)一步提高后續(xù)脫硝裝置的脫硝處理效率。

S300：還原反應(yīng)脫除氮氧化物

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使經(jīng)過所述除塵處理的混合煙氣進(jìn)入脫硝裝置，以便在脫硝催化劑的作用下使混合煙氣發(fā)生還原反應(yīng)脫除氮氧化物。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，脫硝催化劑為球狀、條狀、圓柱體狀或蜂窩體狀。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，脫硝催化劑上的通孔呈正方形，正方形尺寸為(3-10mm)×(3-10mm)，通孔的壁厚為0.5-2mm，脫硝催化劑的比表面積大于500。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，脫硝催化劑以TiO₂-Al₂O₃復(fù)合氧化物為載體，以活性炭為主要活性成分，以V₂O₅-WO₃復(fù)合氧化物為輔助活性成分，以過渡金屬鐵、稀土元素鑭作為助劑，以搪瓷作為添加劑；

其中，基于脫硝催化劑總體質(zhì)量，TiO₂-Al₂O₃復(fù)合氧化物負(fù)載量為10～60質(zhì)量％，活性炭的負(fù)載量為10～50質(zhì)量％，V₂O₅-WO₃復(fù)合氧化物的負(fù)載量為5～20質(zhì)量％，過渡金屬鐵負(fù)載量為0.1～10質(zhì)量％、稀土元素鑭負(fù)載量為0.1～10質(zhì)量％，搪瓷的負(fù)載量為1～10質(zhì)量％。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c設(shè)置在爐膛上的還原劑噴嘴噴出的還原劑混合并發(fā)生還原反應(yīng)部分脫除氮氧化物后，從顆粒物料鍋爐爐膛出來，經(jīng)對流管束后，煙氣溫度降低至300-600℃后經(jīng)旋風(fēng)分離裝置初步除塵后進(jìn)入脫硝裝置。在脫硝裝置內(nèi)具有脫硝催化劑的作用下，煙氣中的氮氧化物與氨氣發(fā)生還原反應(yīng)，脫除氮氧化物，脫除效率可達(dá)98％以上。脫硝后的煙氣經(jīng)空預(yù)器充分回收余熱，然后進(jìn)入煙氣脫硫系統(tǒng)，脫除煙氣中的硫化物后，通過煙囪對外排放。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，煙氣在脫硝裝置內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)的溫度為300-500攝氏度。由此可以進(jìn)一步提高催化脫硝反應(yīng)，提高氮氧化物脫除率。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，脫硝催化劑通過下列步驟制備得到：

(1)將鈦源試劑和鋁源試劑分別配制成鈦源水溶液和鋁源溶液，并將鈦源水溶液和鋁源溶液進(jìn)行共沉淀，以便制備得到氫氧化鈦與氫氧化鋁的沉淀混合物；

(2)將沉淀混合物進(jìn)行第一干燥和第一焙燒，以便得到TiO₂-Al₂O₃復(fù)合氧化物載體粉末；

(3)將TiO₂-Al₂O₃復(fù)合氧化物載體粉末與活性炭粉末、搪瓷粉末和粘結(jié)劑進(jìn)行擠出成型、定型和干燥，以便得到活性炭/TiO₂-Al₂O₃復(fù)合催化劑；

(4)將偏鎢酸銨、偏釩酸銨溶解于草酸中，以便得到第一浸漬液；

(5)將活性炭/TiO₂-Al₂O₃復(fù)合催化劑在第一浸漬液中進(jìn)行第一浸漬，完成浸漬后進(jìn)行第二干燥和第二焙燒，以便得到V₂O₅-WO₃/活性炭/TiO₂-Al₂O₃復(fù)合催化劑；

(6)將氯化鐵、氯化鑭配制成混合水溶液，以便得到第二浸漬液；以及

(7)將V₂O₅-WO₃/活性炭/TiO₂-Al₂O₃復(fù)合催化劑在第二浸漬液中進(jìn)行第二浸漬，完成第二浸漬后進(jìn)行第三干燥和第三焙燒，以便得到脫硝催化劑。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，脫硝催化劑的制備方法具體包括：

(1)載體的制備

取一定量的鈦源試劑硫酸氧鈦和鋁源試劑氯化鋁，分別溶解于適量的去離子水中，攪拌均勻，分別制得鈦源和鋁源溶液，兩者濃度之比為1：(0.01～2)。將鈦源溶液、鋁源溶液、氨水通過并流的方式，按一定流速滴入裝有少量去離子水的反應(yīng)釜中，該反應(yīng)釜中設(shè)有攪拌裝置，保證溶液混合均勻、反應(yīng)充分。鈦源溶液與鋁源溶液滴入速度相同，控制氨水的滴入速度，將反應(yīng)液的PH值控制在9～11之間，共沉淀得到氫氧化鈦與氫氧化鋁的沉淀混合物。將該沉淀物抽濾、洗滌，反復(fù)數(shù)次，直至PH值至7左右。然后在85～115℃條件下干燥8～15h后，在350～600℃條件下焙燒5～8h，得到TiO₂-Al₂O₃復(fù)合氧化物載體。

(2)活性組分負(fù)載

將活性組分活性炭粉末、搪瓷粉末與上述步驟得到的載體粉末混合均勻，加入添加劑搪瓷、粘結(jié)劑甘油攪拌均勻后，進(jìn)行壓制或擠出成型，可以為球狀、條狀或蜂窩體狀等。然后將此部分在95～115℃條件下進(jìn)行定型、干燥，得到活性炭/TiO₂-Al₂O₃復(fù)合催化劑。

然后將一定量的偏鎢酸銨、偏釩酸銨試劑溶解于適量的草酸中，將上一步驟得到的活性炭/TiO₂-Al₂O₃復(fù)合催化劑浸于等體積的該溶液中，其中該溶液中釩鎢的摩爾比為1：(0.1～5)。浸漬溫度為常溫，浸漬時(shí)間5～8h，浸漬完成后在85～115℃條件下干燥8～15h后，在350～600℃條件下焙燒5～8h。

(3)助劑負(fù)載

將一定量的氯化鐵(FeCl₃·6H₂O)、氯化鑭(LaCl₃·7H₂O)溶解于適量的去離子水中，并將上述得到的催化劑前軀體浸于等體積的該溶液中，浸漬溫度為常溫，浸漬時(shí)間5～8h，浸漬完成后在85～115℃條件下干燥8～15h后，在350～600℃條件下焙燒5～8h，得到陶瓷為添加劑的脫硝催化劑成品。

S400：煙氣余熱利用

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使脫除氮氧化物的煙氣進(jìn)入空預(yù)器，以便利用煙氣余熱預(yù)熱含氧氣體。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述脫硝方法進(jìn)一步包括，將利用空預(yù)器預(yù)熱得到的熱含氧氣體作為助燃劑用于顆粒物料工業(yè)鍋爐，熱含氧氣體的溫度為200-400攝氏度。由此充分利用燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥酂?，高效?jié)能，能源利用率高。

S500：脫硫處理

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使經(jīng)過除塵處理后的煙氣進(jìn)入脫硫裝置進(jìn)行脫硫處理，以便得到凈化后煙氣；將凈化后煙氣由煙囪排出。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明上述實(shí)施例的顆粒物料工業(yè)鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)和脫硝方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)之一：

(1)采用含搪瓷的脫硝催化劑，催化劑表面光滑、耐磨，脫硝工藝簡便可行，操作簡單，脫硝效率高。

(2)燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)對流管束后溫度降低至300-600℃，進(jìn)入脫硝系統(tǒng)進(jìn)行脫硝處理后，充分回收余熱，然后經(jīng)脫硫后通過煙囪對外排放，降低了排煙溫度，減少了排煙損失，降低了氮氧化物排放量，高效節(jié)能、環(huán)保。

(3)空氣/富氧空氣通過空預(yù)器被加熱至200～400℃后參與燃燒，充分利用燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥酂?，高效?jié)能，能源利用率高。

(4)將還原劑噴嘴設(shè)置在爐膛，還原劑在爐膛內(nèi)的高溫作用下，與燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵械牡趸锇l(fā)生還原反應(yīng)，可以部分脫除煙氣中的氮氧化物，減輕后續(xù)脫銷裝置的壓力，減少脫銷催化劑的用量，降低脫銷成本。

實(shí)施例

將破碎至6mm以下的無煙煤通過給料裝置入鍋爐爐膛內(nèi)，與通過鼓風(fēng)機(jī)送入爐膛內(nèi)的空氣混合后進(jìn)行燃燒，爐膛內(nèi)溫度可達(dá)1250℃。設(shè)置于爐膛的霧化還原劑噴嘴噴出尿素霧滴，在爐膛內(nèi)高溫的作用下，尿素快速分解出氨，氨與燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵械牡趸锇l(fā)生還原反應(yīng)，部分脫除氮氧化物的高溫?zé)煔饨?jīng)設(shè)置在爐膛煙氣出口處的對流管束，溫度降低至350℃以下的煙氣經(jīng)旋風(fēng)除塵裝置初步除塵后進(jìn)入脫硝系統(tǒng)。在脫銷催化劑的作用下，煙氣中的氮氧化物與氨氣發(fā)生還原反應(yīng)，進(jìn)一步脫除氮氧化物，脫除效率可達(dá)98％。脫硝后的煙氣經(jīng)空預(yù)器充分回收余熱，然后進(jìn)入煙氣脫硫系統(tǒng)，脫除煙氣中的硫化物后，通過煙囪對外排放。

上述通過鼓風(fēng)機(jī)送入爐膛的空氣經(jīng)過空預(yù)器預(yù)熱至200-400℃后送入爐膛與原料煤混合后進(jìn)行燃燒，可以有效提高燃燒效率，節(jié)省原料用量，降低運(yùn)營成本。

該脫硝催化劑的具體配比如下：以催化劑整體質(zhì)量為基準(zhǔn)，其中TiO₂-Al₂O₃復(fù)合氧化物載體的質(zhì)量負(fù)載量為48％，活性炭的質(zhì)量負(fù)載量為27％，V₂O₅-WO₃復(fù)合氧化物活性組分的質(zhì)量負(fù)載量為15％，助劑鐵、鑭助劑的質(zhì)量負(fù)載量分別為1％、4％，添加劑搪瓷的質(zhì)量負(fù)載量為5％。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。