一种烟气选择性催化还原脱硝方法技术

一种烟气选择性催化还原脱硝方法，该方法包括在烟气催化还原脱硝的条件下，将脱硝剂和烟气的混合物与催化剂接触，其特征在于，将脱硝剂和烟气的混合物与催化剂接触之前，向脱硝剂和烟气的混合物中注入扰动介质，对脱硝剂和烟气的混合物进行扰动。本发明专利技术提供的烟气选择性催化还原脱硝方法一方面能够有效地脱除烟气中的氮氧化物，另一方面还能够有效防止氨分布不均导致的逸氨和催化剂过早失活的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
烟气是热电厂的主要排放物之一，通过可燃物在燃烧器(即锅炉)中燃烧产生。由 于烟气中通常含有大量的氮氧化物NOx如N0，这些氮氧化物如果直接排放到大气中，会导致 腐蚀性很强的酸雨，因此烟气在排放之前必须经过脱氮(即脱硝)处理。目前，运用比较成熟的烟气脱硝技术主要有两种选择性催化还原(SCR)脱硝工 艺和选择性非催化还原(SNCR)脱硝工艺。SCR和SNCR脱硝工艺的化学反应原理都是一样 的，都是将脱硝剂(尿素或者氨)与烟气接触，使脱硝剂与烟气中的NOx进行选择性还原反 应生成氮气(N2)和水蒸气(H20)。SNCR工艺一般在锅炉的炉膛内即燃烧区(800-1250°C) 进行选择性还原反应。SCR工艺则是在烟道内设置催化剂床层，在280-42(TC温度下，在催 化剂存在的条件下进行催化选择性还原反应。SNCR和SCR各自有优缺点，SNCR的优点是不需要价格昂贵的催化剂床，缺点是脱 硝效果较差，脱硝率一般不超过40%。SCR的缺点则是需要使用价格昂贵的催化剂床，而且 需要有足够的空间设置催化剂床，优点则是脱硝效果较SNCR好，脱硝率一般为50-60%。尽管SCR脱硝效果较SNCR工艺的好，但如上所述，SCR的脱硝率也仅为60%以下， 有待进一步提高。为此，现有技术一般采用增大脱硝剂的供给量的方法或增加价格昂贵的 催化剂用量，试图以此来降低SCR处理后的烟气中的氮氧化物NOx含量。然而，事实上，采 用上述增大脱硝剂供给量的方式，不但不能降低SCR处理后的烟气中的氮氧化物NOx含量， 反而还使得处理后的烟气中氨气的量增大了，而且催化剂床层的寿命也降低了。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术SCR工艺存在的脱硝率较低的缺点，提供一种 脱硝率较高的烟气选择性催化还原脱硝方法。本专利技术的专利技术人发现，由于尾部烟道的容积较大，同时受锅炉本身结构和位置的 限制，脱硝剂的送入位置非常受限，因而进入尾部烟道的脱硝剂在尾部烟道的分布通常都 不均勻。而脱硝剂的均勻性对于SCR系统的脱硝效率影响很大。如果进入SCR催化剂的氨 分布不均勻，对于氨浓度大的部位将加速催化剂的失效，对于氨浓度小的部位又达不到设 计的脱硝效率，并且氨分布不均将必然造成局部氨逃逸量超标。因此，使氨在尾部烟道的均 勻分布是提高SCR系统脱硝效率的关键所在。本专利技术提供了，该方法包括在烟气催化还原脱 硝的条件下，将脱硝剂和烟气的混合物与催化剂接触，其特征在于，将脱硝剂和烟气的混合 物与催化剂接触之前，向脱硝剂和烟气的混合物中注入扰动介质，对脱硝剂和烟气的混合 物进行扰动。本专利技术提供的烟气选择性催化还原脱硝方法，通过在将脱硝剂和烟气的混合物与催化剂接触之前，向脱硝剂和烟气的混合物中注入扰动介质，对脱硝剂和烟气的混合物进 行扰动，使得脱硝剂在烟道内均勻分布，从而无需增大脱硝剂的用量，既避免了局部氨浓度 过大导致的催化剂快速失效的问题，同时也避免了局部氨浓度过小导致的达不到设计的脱 硝效率的问题，而且也避免了由于氨分布不均造成局部氨逃逸量超标的问题。采用本专利技术提供的烟气选择性催化还原脱硝方法，烟气的脱硝率可以达到 70-82. 5%，甚至更高，而在其他条件相同的情况下，采用现有的催化还原脱硝方法，即不向 脱硝剂和烟气的混合物中注入扰动介质，烟气的脱硝率仅为55. 6%。附图说明图1为本专利技术提供的烟气选择性催化还原脱硝方法的一种实施方式所用烟气脱 硝设备的结构示意图；图2为显示本专利技术提供的烟气脱硝方法的一种实施方式所用烟气脱硝设备中扰 动装置位置的局部结构示意图；图3为显示本专利技术提供的烟气脱硝方法的一种实施方式所用烟气脱硝设备中扰 动装置为管状物时，管状物位于烟道中的端口的朝向Y与烟气流动方向X之间的夹角α的 示意图。具体实施例方式根据本专利技术提供的方法，其中，所述扰动的程度以使烟气和脱硝剂混合均勻为准。所述扰动介质可以是各种能够通过输送管喷出的介质，只要不对烟气与脱硝剂之 间的脱硝反应产生不利影响即可。为了保证与催化剂接触前的脱硝剂和烟气混合均勻，防止现有技术中由于脱硝 剂局部浓度过大或过小导致的催化剂中毒和氨逃逸现象的发生，同时减轻对下述烟道的 损伤，优选情况下，所述扰动介质的压力为0. 3-5兆帕，更优选为1-2兆帕，更进一步优 选为1.4-1. 6兆帕；所述扰动介质与所述烟气的体积流量比为0.001-0. 1 1，更优选为 0. 004-0. 04 1 ；流速比为10-250 1，更优选为10-230 1，更优选为10-50 1，更进 一步优选为20-30 1;扰动介质在脱硝剂和烟气的混合物与催化剂接触前的至少0.1秒 钟注入，更优选在在脱硝剂和烟气的混合物与催化剂接触前的0. 5-5秒钟注入。通过上述 条件的配合，能够保证烟气与脱硝剂在与催化剂接触前充分混合，从而彻底防止现有技术 中由于脱硝剂局部浓度过大或过小导致的催化剂中毒和氨逃逸现象的发生。根据本专利技术的一种实施方式，所述扰动介质为不与烟气和脱硝剂反应的惰性介 质，根据现场情况和成本核算确定，优选是水蒸气、空气、氮气和元素周期表中第零族元素 中的一种或多种，从而不会因扰动而给烟气引入新的杂质，脱硝后的烟气能够直接排放。根据本专利技术的另一种实施方式，所述扰动介质为烟气或者含脱硝剂和烟气的混合 物。所述作为扰动介质的烟气可以是经过脱硝处理或未经脱硝处理的烟气。当使用未经脱 硝处理的烟气作为扰动介质时，一方面无需外界供给扰动介质，另一方面还能够使未经脱 硝处理的烟气在起到扰动作用后也能获得脱硝效果。而使用脱硝剂和烟气的混合物时，特 别是使用氨氮摩尔比符合脱硝反应的脱硝剂和烟气的混合物作为扰动介质时，扰动介质的 通入还不会导致烟气和脱硝剂的混合物中脱硝剂浓度的大幅降低。因此本专利技术优选所述扰动介质为未经脱硝处理的烟气或者含脱硝剂和烟气的混合物，尤其优选所述扰动介质为脱 硝剂和烟气的混合物，更为优选氨氮摩尔比为0.5-1. 1 1的脱硝剂和烟气的混合物。本 专利技术中，所述氨氮摩尔比是指以氮元素计，脱硝剂中氮与烟气中NOx的氮(以NO计)的摩 t匕。本专利技术主要涉及对烟气和脱硝剂混合物在进行烟气的催化脱硝还原时注入扰动 介质，使得烟气和脱硝剂混合更均勻。因此对烟气和脱硝剂之间的催化还原反应的具体条 件和脱硝剂的种类没有特别限定，可以是本领域已知的催化还原反应条件和脱硝剂种类。 例如，所述脱硝剂可以为氨或者各种加热后能够产生氨的物质，如尿素溶液。上述脱硝剂优选以其水溶液的形式使用，所述溶液的浓度已为本领域技术人员所 公知，可以为脱硝剂所能达到的各种浓度。为了降低脱硝剂的用量，优选所述脱硝剂以其饱 和溶液的形式使用。根据本专利技术提供的烟气选择性催化还原脱硝方法，其中，烟气选择性催化还原 脱硝的条件包括，温度可以为280-420 °C，优选为300-400 °C，烟气的体积空速可以为 200-20000小时、优选为1000-10000小时-1，氨氮摩尔比可以为0. 5-1. 1 1，优选为 0.7-1 1。当所述扰动介质为如上所述的烟气或者含脱硝剂和烟气的混合物时，此处脱硝 剂的氨基与烟气中NOxW摩尔比(氨氮摩尔比)相应包括扰动介质中的脱硝剂的氨基以及 NOx。所述催化剂可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟气选择性催化还原脱硝方法，该方法包括在烟气催化还原脱硝的条件下，将脱硝剂和烟气的混合物与催化剂接触，其特征在于，将脱硝剂和烟气的混合物与催化剂接触之前，向脱硝剂和烟气的混合物中注入扰动介质，对脱硝剂和烟气的混合物进行扰动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：周国民，唐建城，李振忠，王松峰，赵海军，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，北京国华电力有限责任公司，神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]