粉煤工业锅炉烟气脱硝系统和脱硝方法技术方案

本发明专利技术公开了粉煤工业锅炉烟气脱硝系统和脱硝方法，脱硝系统包括：粉煤工业锅炉、旋风分离装置、脱硝装置、空预器、脱硫装置和烟囱，其中，粉煤工业锅炉的炉膛侧壁上设置有还原剂喷嘴，还原剂喷嘴适于向炉膛内喷入还原剂，使还原剂与粉煤工业锅炉烟气在炉膛内混合并进行预脱硝处理；旋风分离装置与粉煤工业锅炉的烟气出口相连；脱硝装置内具有脱硝催化剂，脱硝装置与旋风分离器相连且所适于对烟气进行脱硝处理；空预器与脱硝装置相连，空预器适于利用烟气余热对含氧气体进行预热；脱硫装置与空预器相连；以及烟囱与脱硫装置相连。利用该脱硝系统可以有效地对粉煤工业锅炉烟气进行脱硝处理，脱硝效率显著。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于烟气脱硝领域，具体而言，本专利技术涉及粉煤工业锅炉烟气脱硝系统和脱硝方法。
技术介绍
随着我国经济的飞速发展，天然气、石油和煤等化石燃料等能源得到更加广泛的应用，使得环境问题日益严峻，因此引起了一系列环境问题，如酸雨、臭氧层破坏、温室效应等，使得我们的生存环境愈加严峻。我国以煤炭为主的能源结构决定了我国的氮氧化物和硫氧化物排放量一直处于居高不下的状况，大量污染性气体的排放，使得环境问题日益严峻，不仅严重影响我国人民的生产生活，而且不利于我国经济的可持续发展。因此，环境问题得到了国家越来越多的关注。人类活动排放的NOX90％以上来自燃料燃烧过程。各种工业炉窑、民用炉灶、机动车及其他内燃机中的燃料高温燃烧时，燃料中的含氮物质氧化生成NOX，参与燃烧的空气或富氧空气中的N2和O2也会生成NOX。从能源结构来看，我国的一次能源和发电能源构成中，煤占据了绝对的主导地位。并且我国80％以上的煤是直接燃烧的，特别是用于电站、工业锅炉及民用锅炉中。因此，相当长的时期内，烟气中的NOX排放是导致我国大气NOX污染的一个主要因素，如何减少固定源排放的NOX是大气环境治理的一个重要课题。烟气脱硝属于燃烧后处理技术，许多发达国家的排烟系统都需安装烟气脱硝装置。烟气脱硝方法较多，但目前得到大量工业应用的只有选择性催化还原法和选择性非催化还原法，其他方法目前均处于实验研究阶段或中试阶段。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出了粉煤工业锅炉烟气脱硝系统和脱硝方法，利用该脱硝系统和脱硝方法采用兼具蓄热和脱硝功能的脱硝蓄热体，表面光滑、耐磨，工艺简便可行，烟气无需除尘即可进行脱硝反应，操作简单，脱硝效率高。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了粉煤工业锅炉烟气脱硝系统，包括：粉煤工业锅炉，所述粉煤工业锅炉的炉膛侧壁上设置有还原剂喷嘴，所述还原剂喷嘴适于向所述炉膛内喷入还原剂，使所述还原剂与粉煤工业锅炉烟气在所述炉膛内混合并进行预脱硝处理；旋风分离装置，所述旋风分离装置与所述粉煤工业锅炉的烟气出口相连，所述旋风分离装置适于对烟气进行除尘处理；脱硝装置，所述脱硝装置内具有脱硝催化剂，所述脱硝装置与所述旋风分离器相连且所适于对烟气进行脱硝处理；空预器，所述空预器与所述脱硝装置相连，所述空预器适于利用烟气余热对含氧气体进行预热；脱硫装置，所述脱硫装置与所述空预器相连，所述脱硫装置适于除去烟气中的硫氧化物；以及烟囱，所述烟囱与所述脱硫装置相连。由此，利用上述实施例的粉煤工业锅炉烟气脱硝系统，将还原剂喷嘴设置在炉膛侧壁上，进而将烟气与还原剂在炉膛内混合进行预脱硝处理，经过预脱硝处理后的烟气经过除尘处理在脱硝装置内再次进行还原反应进行脱硝处理，最后回收烟气余热并进行脱硫处理。该系统利用炉膛内高温，对烟气进行预脱硝处理，从而可以部分脱除烟气中的氮氧化物，减轻后续脱销装置的压力，减少脱销催化剂的用量，降低脱销成本。另外，根据本专利技术上述实施例的粉煤工业锅炉烟气脱硝系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述脱硝蓄热体为球状、条状、圆柱体状或蜂窝体状。在本专利技术的一些实施例中，所述脱硝催化剂为蜂窝状且外形呈正方体，所述正方体尺寸为200mm×200mm×200mm，所述脱硝催化剂上通孔的截面为正方形，尺寸为15mm×15mm。在本专利技术的一些实施例中，所述还原剂喷嘴为雾化喷嘴。在本专利技术的一些实施例中，所述雾化喷嘴为氨水雾化喷嘴或者尿素雾化喷嘴。在本专利技术的一些实施例中，所述空预器与所述粉煤工业锅炉的助燃剂入口相连，以便适于将预热后的含氧气体作为助燃剂通入粉煤工业锅炉内。根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提出了利用前面实施例所述的粉煤工业锅炉烟气脱硝系统处理粉煤工业锅炉烟气的方法，包括：通过还原剂喷嘴向粉煤工业锅炉的炉膛内喷入还原剂，使所述还原剂与粉煤工业锅炉烟气在所述炉膛内混合并进行预脱硝处理；使从粉煤工业锅炉内排出的混合烟气进入旋风分离装置，以便对混合烟气进行除尘处理；使经过所述除尘处理的混合烟气进入脱硝装置，以便在脱硝催化剂的作用下使混合烟气发生还原反应脱除氮氧化物；使脱除氮氧化物的烟气进入空预器，以便利用烟气余热预热含氧气体；使经过除尘处理后的烟气进入脱硫装置进行脱硫处理，以便得到净化后烟气；将所述净化后烟气由烟囱排出。由此，利用上述实施例的粉煤工业锅炉烟气脱硝方法，将还原剂喷嘴设置在炉膛侧壁上，进而将烟气与还原剂在炉膛内混合进行预脱硝处理，经过预脱硝处理后的烟气经过除尘处理在脱硝装置内再次进行还原反应进行脱硝处理，最后回收烟气余热并进行脱硫处理。该系统利用炉膛内高温，对烟气进行预脱硝处理，从而可以部分脱除烟气中的氮氧化物，减轻后续脱销装置的压力，减少脱销催化剂的用量，降低脱销成本。另外，根据本专利技术上述实施例的粉煤工业锅炉烟气脱硝方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，上述实施例的脱硝方法进一步包括，将利用空预器预热得到的热含氧气体作为助燃剂用于粉煤工业锅炉，所述热含氧气体的温度为150-300摄氏度。在本专利技术的一些实施例中，所述混合烟气发生还原反应的温度为300-600摄氏度。在本专利技术的一些实施例中，所述脱硝催化剂以TiO2-Al2O3复合氧化物为载体，以活性炭为主要活性成分，以V2O5-WO3复合氧化物为辅助活性成分，以过渡金属铁、稀土元素镧作为助剂，以搪瓷作为添加剂；其中，基于所述脱硝催化剂总体质量，所述TiO2-Al2O3复合氧化物负载量为10～60质量％，所述活性炭的负载量为10～50质量％，所述V2O5-WO3复合氧化物的负载量为5～20质量％，所述过渡金属铁负载量为0.1～10质量％、所述稀土元素镧负载量为0.1～10质量％，所述搪瓷的负载量为1～10质量％。在本专利技术的一些实施例中，所述脱硝催化剂通过下列步骤制备得到：(1)将钛源试剂和铝源试剂分别配制成钛源水溶液和铝源溶液，并将所述钛源水溶液和所述铝源溶液进行共沉淀，以便制备得到氢氧化钛与氢氧化铝的沉淀混合物；(2)将所述沉淀混合物进行第一干燥和第一焙烧，以便得到TiO2-Al2O3复合氧化物载体粉末；(3)将所述TiO2-Al2O3复合氧化物载体粉末与活性炭粉末、搪瓷粉末和粘结剂进行挤出成型、定型和干燥，以便得到活性炭/TiO2-Al2O3复合催化剂；(4)将偏钨酸铵、偏钒酸铵溶解于草酸中，以便得到第一浸渍液；(5)将所述活性炭/TiO2-Al2O3复合催化剂在所述第一浸渍液中进行第一浸渍，完成所述浸渍后进行第二干燥和第二焙烧，以便得到V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3复合催化剂；(6)将氯化铁、氯化镧配制成混合水溶液，以便得到第二浸渍液；以及(7)将所述V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3复合催化剂在所述第二浸渍液中进行第二浸渍，完成所述第二浸渍后进行第三干燥和第三焙烧，以便得到脱硝催化剂。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的粉煤工业锅炉烟气脱硝系统的结构示意图。图2是根据本专利技术一个实施例的粉煤工业锅炉烟气脱硝方法的流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉煤工业锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，包括：粉煤工业锅炉，所述粉煤工业锅炉的炉膛侧壁上设置有还原剂喷嘴，所述还原剂喷嘴适于向所述炉膛内喷入还原剂，使所述还原剂与粉煤工业锅炉烟气在所述炉膛内混合并进行预脱硝处理；旋风分离装置，所述旋风分离装置与所述粉煤工业锅炉的烟气出口相连，所述旋风分离装置适于对烟气进行除尘处理；脱硝装置，所述脱硝装置内具有脱硝催化剂，所述脱硝装置与所述旋风分离器相连且所适于对烟气进行脱硝处理；空预器，所述空预器与所述脱硝装置相连，所述空预器适于利用烟气余热对含氧气体进行预热；脱硫装置，所述脱硫装置与所述空预器相连，所述脱硫装置适于除去烟气中的硫氧化物；以及烟囱，所述烟囱与所述脱硫装置相连。

【技术特征摘要】
1.一种粉煤工业锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，包括：粉煤工业锅炉，所述粉煤工业锅炉的炉膛侧壁上设置有还原剂喷嘴，所述还原剂喷嘴适于向所述炉膛内喷入还原剂，使所述还原剂与粉煤工业锅炉烟气在所述炉膛内混合并进行预脱硝处理；旋风分离装置，所述旋风分离装置与所述粉煤工业锅炉的烟气出口相连，所述旋风分离装置适于对烟气进行除尘处理；脱硝装置，所述脱硝装置内具有脱硝催化剂，所述脱硝装置与所述旋风分离器相连且所适于对烟气进行脱硝处理；空预器，所述空预器与所述脱硝装置相连，所述空预器适于利用烟气余热对含氧气体进行预热；脱硫装置，所述脱硫装置与所述空预器相连，所述脱硫装置适于除去烟气中的硫氧化物；以及烟囱，所述烟囱与所述脱硫装置相连。2.根据权利要求1所述的粉煤工业锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，所述脱硝蓄热体为球状、条状、圆柱体状或蜂窝体状。3.根据权利要求2所述的粉煤工业锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，所述脱硝催化剂为蜂窝状且外形呈正方体，所述正方体尺寸为200mm×200mm×200mm，所述脱硝催化剂上通孔的截面为正方形，尺寸为15mm×15mm。4.根据权利要求1所述的粉煤工业锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，所述还原剂喷嘴为雾化喷嘴，任选地，所述雾化喷嘴为氨水雾化喷嘴或者尿素雾化喷嘴。5.根据权利要求1所述的粉煤工业锅炉烟气脱硝系统，其特征在于，所述空预器与所述粉煤工业锅炉的助燃剂入口相连，以便适于将预热后的含氧气体作为助燃剂通入粉煤工业锅炉内。6.一种利用权利要求1-5任一项所述的粉煤工业锅炉烟气脱硝系统处理烟气的方法，包括：通过还原剂喷嘴向粉煤工业锅炉的炉膛内喷入还原剂，使所述还原剂与粉煤工业锅炉烟气在所述炉膛内混合并进行预脱硝处理；使从粉煤工业锅炉内排出的混合烟气进入旋风分离装置，以便对混合烟气进行除尘处理；使经过所述除尘处理的混合烟气进入脱硝装置，以便在脱硝催化剂的作用下使混合烟气发生还原反应脱除氮氧化物；使脱除氮氧化物的烟气进入空预器，以便利用烟气余热预热含氧气体；使经过除尘处理后的烟气进入脱硫装置进行脱硫处理，以便得到净化后烟气；将...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴道洪，宋敏洁，王东方，田中君，杨玉地，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11