一種高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器及用其脫硝的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器及用其脫硝的方法，與煙氣的NOx分離富集裝置聯(lián)用，不僅可以實(shí)現(xiàn)氮氧化物近零排放，也可以避免還原劑排放產(chǎn)生二次污染，屬于燃煤煙氣污染物減排技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氮氧化物(NOx)是主要大氣污染物之一，能形成酸雨或酸霧與碳?xì)浠衔锝Y(jié)合形成光化學(xué)煙霧，破壞臭氧層等。目前，60 %以上的氮氧化物來自于煤燃燒產(chǎn)生的煙氣。
[0003]2012年I月I日實(shí)施的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)中規(guī)定所有新建火電機(jī)組NO排放量達(dá)到100mg/cm3。從2014年I月I日開始，要求重點(diǎn)地區(qū)所有火電投運(yùn)機(jī)組NO X排放量達(dá)到100mg/cm3，而非重點(diǎn)地區(qū)2003年以前投產(chǎn)的機(jī)組達(dá)到200mg/cm3。日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，要求我們必須努力實(shí)現(xiàn)氮氧化物的近零排放。
[0004]目前催化還原NOx技術(shù)(SCR)已成為世界上應(yīng)用最多、最為成熟且最有成效的一種煙氣脫硝技術(shù)。該技術(shù)是把氨作為還原劑，噴入煙道與煙氣充分混合，然后流經(jīng)裝載SCR催化劑的反應(yīng)器中，在催化劑的作用下，煙氣中NOx被還原劑氨還原為無害的氮?dú)狻H3-SCR技術(shù)脫硝效率高，成熟可靠，適應(yīng)性強(qiáng)，特別適合煤質(zhì)多變、機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)頻繁以及對(duì)空氣質(zhì)量要求較敏感的區(qū)域的燃煤機(jī)組上使用。但是氨法脫硝也存在一定問題:采用噴入氨為還原劑，會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕，控制不當(dāng)會(huì)使氨逃逸產(chǎn)生二次污染，產(chǎn)生的銨鹽顆粒會(huì)阻塞下游設(shè)備，同時(shí)制氨成本較高。且SCR催化劑應(yīng)用較多的為貴金屬、金屬氧化物等，成本較高且制作復(fù)雜。
[0005]鐵絲在溫度為600°C?800°C時(shí)，可使一氧化碳與NOx反應(yīng)生成氮?dú)夂投趸肌ｈF絲作為催化劑，CO作為脫硝還原劑，CO可由煤氣化或煤熱解制得，對(duì)燃煤電站而言制備方便，且成本低廉；鐵絲與貴金屬及金屬氧化物相比，易于獲得，經(jīng)濟(jì)性高。但鐵絲為催化劑時(shí)，極易被氧氣氧化，失去催化效果，故在常規(guī)煙氣中此方式不可行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器及用其脫硝的方法，反應(yīng)器與煙氣的NOx分離富集裝置聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)NOx近零排放，選用CO為還原劑，鐵絲為催化劑，成本低廉且避免產(chǎn)生二次污染。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008]一種高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器，其設(shè)置在與爐膛相通的鍋爐煙道內(nèi)，所述的高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器為內(nèi)加載鐵絲網(wǎng)的蛇形金屬管狀風(fēng)道，其入口與煙氣的NOx分離裝置相通，出口與爐膛相通。
[0009]所述的鐵絲網(wǎng)為多層排列。鐵絲網(wǎng)于管道內(nèi)每層間隔20-60mm，鐵絲直徑0.2-1.5mm，網(wǎng)孔間隔 1.5_8mm。
[0010]所述的蛇形金屬管狀風(fēng)道的管道內(nèi)可加微肋片處理，以加強(qiáng)風(fēng)道內(nèi)氣體的換熱。
[0011]所述的蛇形金屬管狀風(fēng)道的管長由風(fēng)道內(nèi)氣體的流量和停留時(shí)間確定，在一定的流量下，停留時(shí)間設(shè)定為5-10秒。
[0012]利用上述高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器進(jìn)行脫硝的方法，NOx和一氧化碳?xì)怏w流入蛇形金屬管狀風(fēng)道，在600-800°C鐵絲網(wǎng)的催化作用下發(fā)生反應(yīng)，將NOx還原，生成無害的氮?dú)夂投趸?，未完全反?yīng)的一氧化碳由風(fēng)道出口噴入爐膛，參與爐膛燃燒，生成無害的二氧化碳。
[0013]所述的NOx和一氧化碳?xì)怏w，其中CO的體積分?jǐn)?shù)為NOx的1.5-3倍。它為可燃?xì)饨?jīng)煙氣的NOx分離裝置分離得到，可燃?xì)鉃镹Ox載氣，主要成分為一氧化碳，可由通過煤氣化或煤熱解技術(shù)由燃煤電站自行制備。
[0014]煙氣的NOx分離裝置，可采用回轉(zhuǎn)式脫硝反應(yīng)器(申請(qǐng)?zhí)?014101535846)或空預(yù)脫硝一體反應(yīng)器(申請(qǐng)?zhí)?014102467723)或其他NOx吸附分離裝置。該類裝置的原理為采用NOx吸附劑吸附煙氣中的NOx，再用一氧化碳?xì)怏w脫附吸附劑表面的NOx，實(shí)現(xiàn)NOx的從煙氣中的分離與富集。
[0015]本發(fā)明結(jié)合煙氣的NOx分離裝置，實(shí)現(xiàn)NOx與一氧化碳的摻混并與煙氣中氧氣的分離，所得氣體在煙道煙氣的高溫及鐵絲網(wǎng)的催化作用下，經(jīng)一定的停留時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)NOx與一氧化碳的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)NOx的高效低成本脫除。
[0016]本發(fā)明高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，加裝方便，成本低廉，與NOx分離富集裝置配合使用可實(shí)現(xiàn)煙氣中NOx在爐膛內(nèi)的高效脫除，作為載氣的一氧化碳?xì)怏w可就地燃燒為二氧化碳，避免二次污染，鐵絲作為催化劑無毒性。同時(shí)可以回收部分熱量。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；其中，a為反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖；b為反應(yīng)器風(fēng)道剖面示意圖。
[0018]圖2為尚溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器布置不意圖。
[0019]其中，I為CO氣體；2為CO+NOx氣體；3為未完全反應(yīng)的⑶氣體；4為煙氣的NOx分離裝置；5為高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器；6為爐膛。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0021]一種高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器，其設(shè)置在與爐膛6相通的鍋爐煙道內(nèi)，所述的高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器為內(nèi)加載鐵絲網(wǎng)的蛇形金屬管狀風(fēng)道，其入口與煙氣的NOx分離裝置4相通，出口與爐膛6相通。
[0022]蛇形金屬管狀風(fēng)道內(nèi)加載多層鐵絲網(wǎng)，也加微肋片以加強(qiáng)換熱，區(qū)域溫度為600°C?800°C附近，可保證鐵絲催化作用下還原劑與NOx反應(yīng)進(jìn)行。高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器5進(jìn)口為CO+NOx氣體2，其來源為下游煙氣的NOx分離裝置4，煙氣的NOx分離裝置可采用回轉(zhuǎn)式脫硝反應(yīng)器(申請(qǐng)?zhí)?014101535846)或其他NOx吸附分離裝置。煙氣的NOx分離裝置4進(jìn)口為CO氣體1，作為載氣的CO體積分?jǐn)?shù)為NOx的1.5-3倍，可由通過煤氣化或煤熱解技術(shù)由燃煤電站自行制備，成本低廉。高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器5未完全反應(yīng)的CO氣體3噴入爐膛6燃燒，避免二次污染。
[0023]高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器與NOx分離裝置聯(lián)用，采用CO為還原劑。鐵絲為催化劑，實(shí)現(xiàn)了煙氣中NOx在爐膛內(nèi)的高效脫除，且成本低廉，不產(chǎn)生二次污染，具有重要意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器，其設(shè)置在與爐膛相通的鍋爐煙道內(nèi)，其特征是，所述的高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器為內(nèi)加載鐵絲網(wǎng)的蛇形金屬管狀風(fēng)道，其入口與煙氣的NOx分離裝置相通，出口與爐膛相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器，其特征是，所述的鐵絲網(wǎng)為多層排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器，其特征是，鐵絲網(wǎng)于管道內(nèi)每層間隔20-60mm，鐵絲直徑0.2-1.5mm，網(wǎng)孔間隔1.5_8mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器，其特征是，所述的蛇形金屬管狀風(fēng)道的管道內(nèi)加微肋片處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器，其特征是，所述的蛇形金屬管狀風(fēng)道的管長由風(fēng)道內(nèi)氣體的流量和停留時(shí)間確定，停留時(shí)間設(shè)定為5-10秒。
6.利用權(quán)利要求1所述的高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器進(jìn)行脫硝的方法，其特征是，NOx和一氧化碳?xì)怏w流入蛇形金屬管狀風(fēng)道，在600-800°C鐵絲網(wǎng)的催化作用下發(fā)生反應(yīng)，將NOx還原，生成無害的氮?dú)夂投趸?，未完全反?yīng)的一氧化碳由風(fēng)道出口噴入爐膛，參與爐膛燃燒，生成無害的二氧化碳。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器進(jìn)行脫硝的方法，其特征是，所述的NOx和一氧化碳?xì)怏w，其中CO的體積分?jǐn)?shù)為NOx的1.5-3倍。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器及用其脫硝的方法，所述的高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器為內(nèi)加載鐵絲網(wǎng)的蛇形金屬管狀風(fēng)道，其入口與煙氣的NOx分離裝置相通，出口與爐膛相通。NOx和一氧化碳?xì)怏w流入蛇形金屬管狀風(fēng)道，在600-800℃鐵絲網(wǎng)的催化作用下發(fā)生反應(yīng)，將NOx還原，生成無害的氮?dú)夂投趸迹赐耆磻?yīng)的一氧化碳由風(fēng)道出口噴入爐膛，參與爐膛燃燒。本發(fā)明高溫風(fēng)道脫硝反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，加裝方便，成本低廉，與煙氣的NOx分離裝置配合使用可實(shí)現(xiàn)煙氣中NOx在爐膛內(nèi)的高效脫除，作為載氣的一氧化碳?xì)怏w可就地燃燒為二氧化碳，避免二次污染，鐵絲作為催化劑無毒性。同時(shí)可以回收部分熱量。
【IPC分類】B01D53-56, B01D53-90
【公開號(hào)】CN104759205
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510119267
【發(fā)明人】程星星, 馬春元, 范燕榮, 王志強(qiáng), 張興宇, 王魯元, 王濤
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月18日