烟道气流中氮氧化物的处理制造技术

本发明专利技术涉及用于除去固定污染源燃烧烟道气流中的氮氧化物的方法，其包括将包含过氧化脲和水作为还原剂的试剂或混合物导入。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权要求和交叉参考本申请要求2013年9月13日提交的美国申请号14/026,338和2014年9月15日提交的美国申请号14/486,395的权益，通过引用将其全文明确地纳入本文。专利
本专利技术涉及对来自固定污染源的燃烧烟道气流的处理，从而在气流释放至大气中之前除去氧化氮(NO)。专利技术背景燃料诸如煤、焦炭、天然气或石油的燃烧通常会导致在燃烧烟道气流中存在污染物，该污染物由燃烧工艺造成或源自燃料源中存在的杂质。燃煤的电力公用发电厂是这种燃烧工艺造成空气污染的一个重要来源，但诸如工业锅炉、垃圾焚化炉和制造厂之类的其它固定的燃烧燃料的装置也是污染源。这些固定高温燃烧源产生的空气污染物主要是硫氧化物(例如SO2和SO3)，也被称作SOx气体；以及氮氧化物，也被称作NOx气体，这两种物质都是酸性气体。这些燃烧烟道气中的重要的其他燃烧污染物包括其他酸性气体诸如HC1和HF、Hg(汞)、CO2和微粒。在过去的三十年里，来自固定燃烧源的这些个别污染物组分受到越来越严格的法规要求，并且在将来排放标准可能会收紧。除去或显著减少SOx和NOx污染物以及其他酸性气体和元素汞，需要一种综合的空气污染控制系统。该综合的空气污染控制系统对于下述情形是特别挑战：需要首次设备改装或额外设备改装、或者提高污染控制措施，例如不具备脱硫措施的老式燃煤发电厂、需要改进控制ΝOx气体排放的具备SOx控制的发电厂。氧化氮或一氧化氮(NO)和较少量的二氧化氮(NO2)是化石燃料诸如煤、焦炭和石油的燃烧中产生的NOx污染物的常规组分。排放至大气的烟道气流中的ΝOx的存在会导致“棕色烟羽”，并且是地面臭氧污染(“烟雾”)和酸化硝酸盐沉淀的原因。用于从燃烧烟道气中除去SOx的湿式洗气脱硫技术大多对于还存在的NO的除去是失败的，这是因为后者的水溶性低且不适用于碱水溶液脱硫洗气技术。虽然通过改变燃烧条件能够将NOx的形成控制在一定范围，但用于从燃烧烟道气中除去NOx的现有技术通常利用通过选择性催化还原(SCR)或选择性非催化还原(SNCR)的热烟道气的后燃烧处理。选择催化还原工艺利用催化床或系统处理烟道气流，用于将NOx选择性转化(还原)为N2。该SCR工艺通常利用氨或尿素作为反应物，在该反应物与催化剂接触之前将其注入到烟道气流的上游，商业上使用的SCR系统通常可达到80-90％的NOx去除率，但据报道，改进的催化剂体系可达到90％以上的去除率。上述选择性非催化还原工艺除了在使用氨或尿素将NOx选择性还原为N2的烟道气流的处理中不使用催化剂以外与SCR类似。在不使用SCR系统中使用的催化剂的SNCR中，还原反应需要高的处理温度。对于较小的电力公用发电厂的设备改装而言，SNCR系统因其安装简便和适当的设备需求而受到优待。商业化的SNCR系统的缺点是它们的设备需求非常高，且在较窄的温度范围内有效地将NOx转化为N，这通常会导致不期望的反应副产物，而且它们的NOx去除率仅为30-70％。现有技术中记载了许多单独的方法用于除去特定的SOx和ΝOx组分。在实际的商业实践中，工程技术上的挑战是设计一种综合的空气污染控制系统，该系统能被用于改装现有的需要更新或升级对一种或多种SO2、SO3、NO、NO2、Hg、HCl、HF、CO2和微粒的污染控制的燃烧化石燃料的公用电力发电厂。由于各公用电力发电厂很少相似，因此要求改装系统能适应被改进的公用电力发电厂的具体要求和需要。本专利技术提供一种空气污染改装系统，该系统尤其能很好地适合于(但不限于)提高使用NOx还原试剂的SNCR处理的燃烧烟道气流中的NOx的去除性能。关于本专利技术的新型的NOx处理系统，在现有技术的用于减少燃烧烟道气流中的SOx和NOx污染物的处理中没有给出技术教导。Azuhata等(日立)的美国专利第4213944号公开了一种从包含氮氧化物的热气流中除去氮氧化物的方法，所述方法通过在400-1200℃的温度下将还原试剂、优选氨和过氧化氢添加到热气流中，将氮氧化物分解成氮气和水。上述过氧化氢与氨同时加入，并指出过氧化氢可增加氨的活性，特别是在400-800℃的气体温度下，通过将氨分解以使其与NOx具有反应性。将足够的过氧化氢与氨一起添加，以便过量的未反应的氨也被分解。NOx处理技术与Azuhata的专利中描述类似，涉及使用氨和过氧化氢的包含NOx的燃烧烟道气的处理，并且在D.A.Cooper的“氨和过氧化氢的添加对16MW燃煤流化床燃烧器的烟道气通道中的NOx排放的影响”(《能源学会杂志(JournaloftheInstituteofEnergy)》,第61卷,第447号(1988),第78-84页)中进行了描述。.Jones(Noell)在美国专利第5120508号和第4783325号中公开了通过将包含过氧引发剂(peroxylinitiator)和氧气的气体注入含NO的气流中，从而将烟道气流中的NO转化为NO2的方法。上述过氧引发剂优选为丙烷，但也可以为其他烃类或过氧化氢、或氢。然后对制得的含NO2的气流在吸收区域进行处理，用诸如天然小苏打或者天然碱的干吸着剂除去NOx和SOx，所述干吸着剂装在袋滤室(baghouse)内，然后将处理过的气流排放到大气中。Zamansky等(能源与环境研究(Energy&EnvironmentalResearch))在美国专利第5670122号中揭示了一种从燃烧烟道气中除去NO、SO3、CO、轻质烃类和汞蒸气(Hg)的方法，该方法是将过氧化氢或者过氧化氢与甲醇的混合物的雾化液滴注入所述气流中，将相应的气体污染物转化为NO2、SO2、CO2(对于CO和轻质烃类)和HgO。该处理在约377-827℃的气体温度下进行，然后在下游的洗气操作中除去反应产物。该处理也可以与SNCRNOx还原技术结合进行，经SNCR处理过的燃烧气流在下游通过H2O2或H2O2/CH3OH注入处理进行处理。Zamansky等在论文预印本中也记载了该方法，美国化学会(ACS),燃料化学部；刊物第40卷；发行号4；会议210,ACS国家会议,芝加哥,伊利诺伊州,1995年8月20-25日,第1039-1044页。Cooper等(NASA)在美国专利第6676912号中公开了从固定燃烧气流中除去NO的方法，该方法通过将H2O2注入上述气流中从而将NO氧化为NO2、HNO3和HNO2，这些物质更容易通过水性湿式洗气法来回收。上述含氮酸类和残余的NO2然后经由使用水或碱水溶液介质的湿式洗气法、或者经由将烟道气流通过袋滤室内的微粒状碱性吸着剂而被除去。上述方法可以任选地包括初步的烟道气脱硫洗气步骤，在注入H2O2之前除去SO2。Cooper等的美国专利第6676912号因为公开了H2O2和ΝOx的反应及其相关的反应，所以通过引用将其纳入本文。Pfeffer等(FMC)的美国专利第8147785号记载了除去燃烧烟道气流中存在的残留的未反应的氨(氨逃逸)的方法，上述燃烧烟道气流已通过使用氨或尿素的SCR或SNCRNOx处理系统进行处理。在使用过氧化氢水溶液的SCR或SNCR操作的下游处理上述烟道气流，以除去残留的未反应的氨。本专利技术提供一种在SNCR系统中除去NOx的方法，该方法能够在降低的操作温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从烟道气流中除去氮氧化物的方法，所述方法包括在约300℃～约800℃的温度下，以足以与所述烟道气流中的NO反应的量将包含过氧化脲和水的试剂导入固定污染源含NOx的燃烧烟道气流中，以产生NO浓度降低了的烟道气流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.13 US 14/026,3381.一种从烟道气流中除去氮氧化物的方法，所述方法包括在约300℃～约800℃的温度下，以足以与所述烟道气流中的NO反应的量将包含过氧化脲和水的试剂导入固定污染源含NOx的燃烧烟道气流中，以产生NO浓度降低了的烟道气流。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水是还原工艺中的活性组分，且水和过氧化脲的摩尔比的范围为约5:1～约500:1。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，水和过氧化脲的最佳摩尔比的范围为约50:1～约200:1。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以使所述过氧化脲和所述烟道气流中的所述NO的摩尔比的范围为约0.2:1～约5:1的量，将所述过氧化脲导入所述烟道气流中。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过氧化脲和所述水作为组合水溶液经由一个或多个喷雾喷嘴被导入所述烟道气流中。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述过氧化脲和所述水作为含固体过氧化脲的第一物流和含水的第二物流分别且同时地导入所述烟道气流中。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以与要进行处理的所述烟道气流中的所述NO反应的尿素为至少100ppm的量，将所述试剂导入所述烟...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·A·布洛克，T·赫尔兹，E·比萨诺瓦，J·M·小罗维逊，
申请(专利权)人：过氧化学有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US