专利名称：一种烟气脱硝方法
技术领域：
本发明涉及一种烟气脱硝方法。
背景技术：
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NO)，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)工艺和 选择性非催化还原脱硝(SNCR)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(H2O)。SNCR工艺一般在锅炉的炉膛内即燃烧区(800-1250°C)内进 行。SCR工艺则是在烟道内设置催化剂床层，在280-420°C的温度下，在催化剂存在的条件 下进行烟气的催化选择性还原反应。SNCR和SCR各有利弊。SNCR的优点是不需要价格昂贵的催化剂床层，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 需要有足够的空间来设置催化剂床层，优点则是脱硝效果较SNCR好，脱硝率一般为60%左
右ο虽然通过进一步提高催化剂床层的厚度能够稍微提高SCR的脱硝率，但由于催化 剂比较昂贵，会导致成本大幅提高。为此，现有技术一般采用增大脱硝剂的供给量的方法，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。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的烟气脱硝方法存在的SNCR和SCR脱硝效率低 的问题。本发明的发明人在实践中发现，造成局部催化剂床层失效加速和/或局部脱硝剂 逃逸量超标的主要原因是进入催化剂床层的烟气与脱硝剂的混合物中脱硝剂的分布不均 勻，导致催化剂床层中局部脱硝剂浓度过大，从而加速催化剂的失效和/或局部脱硝剂逃 逸量超标。本发明的发明人在实践中进一步发现，造成烟气和脱硝剂的混合物中脱硝剂分布 不均勻的主要原因在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，因而使得进入尾部烟道的脱硝剂在尾部烟道的分布通常都不均勻。本发明的发明人还发现，将SNCR与SCR联用对烟气进行脱硝处理，一方面可以提 高脱硝效率，另一方面可以降低设备的投资成本。
但是，将SNCR与SCR联用也存在一些问题，例如SNCR通常在800_1250°C的温度 下进行，SCR通常在280-420°C的温度下进行，尽管可以通过延长烟道长度，使得进入催化 剂床层的烟气和脱硝剂的混合物的温度满足SCR的温度要求，但是这样势必使得烟道更为 庞大，一方面提高了烟气脱硝设备的初期投资成本，另一方面也增加了烟气脱硝设备占用 的空间，在一些空间受限的应用环境中很难实现将SNCR与SCR联合使用。因此，如何在不增加设备占用空间的条件下，实现SCR与SNCR的联用，是亟待解决 的技术问题。本发明提供了一种烟气脱硝方法，该方法包括在烟气选择性非催化还原条件下， 将烟气与脱硝剂接触，所述脱硝剂中的氮与烟气中的氮的氨氮摩尔比为0.5-2 1，得到非 催化还原脱硝反应产物，向非催化还原脱硝反应产物中注入扰动介质，得到非催化还原脱 硝反应产物和扰动介质的混合物，将非催化还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝反应产物 和扰动介质的混合物的温度降低，并在烟气选择性催化还原条件下，将非催化还原脱硝反 应产物和扰动介质的混合物与催化剂接触。根据本发明的烟气脱硝方法，通过在烟气与脱硝剂的混合物与催化剂接触之前， 向烟气与脱硝剂的混合物中注入扰动介质，将烟气与脱硝剂混合均勻，从而防止由于催化 剂床层中局部脱硝剂浓度过大而引起的局部催化剂床层失效加速和/或局部脱硝剂逃逸 量超标的问题。根据本发明的烟气脱硝方法，通过在烟气与脱硝剂的混合物进入催化剂床层之 前，降低烟气和脱硝剂和混合物的温度，从而一方面在不增大烟气脱硝设备占用空间的条 件下，使得进入催化剂床层的烟气与脱硝剂的混合物的温度满足SCR的要求；另一方面还 可以充分利用烟气中的热量。根据本发明的烟气脱硝方法，脱硝效率可以高于75%。
图1为根据本发明的烟气脱硝方法中的换热器的一种实施方式的结构示意图；图2为根据本发明的烟气脱硝方法中的换热器的换热片一种实施方式的结构示 意图；图3为根据本发明的烟气脱硝方法中的换热器的换热片的另一种实施方式的结 构示意图；图4为本发明提供的烟气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5为本发明的烟气脱硝方法中的扰动装置的一种实施方式的示意图；图6为显示根据本发明的烟气脱硝方法中扰动装置的端口朝向的示意图。
具体实施例方式本发明提供了一种烟气脱硝方法，该方法包括在烟气选择性非催化还原条件下， 将烟气与脱硝剂接触，所述脱硝剂中的氮与烟气中的氮的氨氮摩尔比为0.5-2 1，得到非 催化还原脱硝反应产物，向非催化还原脱硝反应产物中注入扰动介质，得到非催化还原脱 硝反应产物和扰动介质的混合物，将非催化还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物的温度降低，并在烟气选择性催化还原条件下，将非催化还原脱硝反 应产物和扰动介质的混合物与催化剂接触。由于本发明中，仅向非催化还原脱硝反应产物中注入扰动介质，而不特别补加脱 硝剂，因此，与烟气接触的脱硝剂的量应当足以满足烟气选择性非催化还原反应和后续的 烟气选择性催化还原反应的要求，另外，为了使脱硝后的烟气的氨含量符合环保要求，烟气 与脱硝剂以脱硝剂中的氮与烟气中的氮的氨氮摩尔比为0.5-2 1的比例接触，优选情况 下烟气与脱硝剂以脱硝剂中的氮与烟气中的氮的氨氮摩尔比(以下简称氨氮摩尔比)为 0.8-1.5 1的比例接触。本发明中，所述氨氮摩尔比是以氮元素计，指脱硝剂中的氮与烟 气中的NOx(以NO计)中的氮的摩尔比。所述脱硝剂可以是本领域已知的各种脱硝剂。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。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。所述烟气与所述脱硝剂发生选择性非催化还原反应的条件包括温度可以为 800-1300°C，优选为800-1100°C，在该温度下接触的时间可以为0. 1-2秒，优选为0. 5-1秒。上述温度可以通过选择脱硝剂供给装置的位置从而利用烟气本身的温度来实现， 因而无需额外供热或降温。根据本发明的烟气脱硝方法，该方法包括向非催化还原脱硝反应产物中注入扰动 介质，得到非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物。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局部催化剂床层失效加速以及氨逃逸现象的发生，同时减 轻对烟道的损伤，所述扰动介质的压力可以为0. 3-5兆帕，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可以为0.001-0.1 1，优 选为0.004-0. 04 1 ；所述扰动介质与所述烟气的流速比可以为10-250 1，优选为 10-230 1，更优选为10-50 1，更进一步优选为20-30 1 ；扰动介质在非催化还原脱硝 反应产物和扰动介质的混合物与催化剂接触前的至少0. 1秒钟注入，更优选在非催化还原 脱硝反应产物和扰动介质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，能够保证将烟气与脱硝剂混合均勻，从而彻底防止现有技术中由于脱硝剂局部浓度过 大或过小导致的局部催化剂床层失效加速以及氨逃逸现象的发生。根据本发明的一种实施方式，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，使得脱硝后的烟气能够直接排 放。根据本发明的另一种实施方式，所述扰动介质为烟气或者上述非催化还原脱硝反 应产物。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与非催化还原脱硝反应产物中氨氮摩尔比一致的脱硝剂和烟气 的混合物作为扰动介质时，扰动介质的通入还不会导致非催化还原脱硝反应产物中脱硝剂 浓度的大幅降低。因此，本发明优选所述扰动介质为未经脱硝处理的烟气或者脱硝剂和烟 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与非 催化还原脱硝反应产物中氨氮摩尔比一致的脱硝剂和烟气的混合物。根据本发明的烟气脱硝方法，该方法还包括将非催化还原脱硝反应产物或非催化 还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物的温度降低。本发明中，降低非催化还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝反应产物和扰动介质 的混合物的温度一方面可以充分利用烟气中的热量，另一方面可以对进入催化剂的非催化 还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物的温度进行控制，从而使得非催化还原脱硝反应产 物和扰动介质的混合物的温度满足烟气选择性催化还原条件的要求。由于在使经过烟气非 选择性催化还原的烟气的进入催化剂床层之前，根据本发明的方法还包括向非催化还原脱 硝反应产物中注入扰动介质，为了避免由于注入扰动介质而造成的温度降低，使得非催化 还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物的温度难以满足SCR的要求，根据本发明的方法优 选降低非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物的温度，即，本发明优选在注入扰动 介质后、进入催化剂床层之前进行换热。本发明对降低非催化还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝反应产物和扰动介质 的混合物的温度的方法没有特别限定，可以采用本领域技术人员公知的方法来降低非催化 还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物的温度。优选地，将非 催化还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物的温度降低的方 法包括将非催化还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物与换 热器接触，非催化还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物与换 热器的接触使得非催化还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合 物的温度为280-420°C。更优选地，将非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物与换热 器接触，非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物与换热器的接触使得非催化还原脱 硝反应产物和扰动介质的混合物的温度为280-420°C。所述换热器可以为本领域常用的各种的换热器。从进一步降低烟道的占用空间 以及进一步提高换热效率的角度出发，本发明优选采用具有换热管和多个换热片的换热 器，其中，所述换热管穿过所述换热片，并且换热管的外壁与换热片紧密接触，换热管内装 有用于取热的换热介质，所述换热介质例如可以是除盐水。换热介质的温度只要低于非催 化还原脱硝产物或者非催化还原脱硝产物与扰动介质的混合物的温度即可，例如可以是 40-200 "C。图1所示是具有换热管和多个换热片的换热器的一种优选的实施方式。如图1所 示，所述多个换热片6平行排列，所述换热管7多次往返地依次穿过多个平行排列换热片6， 形成平行的多行和多列的换热管7的阵列。在另一种优选的实施方式中，多个换热片6平 行排列，所述换热管7为多个，多个换热管7依次穿过多个平行排列的换热片6，形成平行的 多行和平行的多列换热管阵列。图2所示是所述换热片6的一种优选的实施方式。如图2 所示，所述换热片6上形成有与所述换热管7的尺寸相适应的管孔的阵列。如图3所示，在 一种更为优选的实施方式中，每个换热片6包括多个板体，该板体具有凹槽且相邻的两个板体中的凹槽彼此相对，形成与换热管7的形状相适应的空间，所述换热管7穿过该空间与 换热片6紧密接触。本发明中，所述换热器中的换热片6的大小和数量可以在很大范围内改变，可以 根据预期的换热效率进行适当的选择。优选情况下，多个平行排列的换热片6的总厚度可 以为单行或单列换热管7长度的10-20%，更优选的情况下，多个平行排列的换热片6中相 邻的两个换热片6的距离可以为1-5厘米，多个平行排列的换热片6中每个换热片6的厚 度可以为0. 5-5厘米。优选情况下，穿过每个所述换热片6的换热管7的总截面积可以占 该换热片5单面面积的10-50%。所述换热管7的尺寸没有特别的限定，可以选用各种常规 的换热管尺寸，例如，所述换热管7的截面积可以为10-100平方厘米。此外，在所述换热器中，所述换热管7排列的密度可以在很大范围内改变，优选情 况下，平行的多行或多列的换热管7中相邻的两行或两列换热管7的距离可以为5-25厘 米。将非催化还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物与 换热器进行接触，从而将非催化还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝反应产物和扰动介质 的混合物的温度控制为280-420°C可以通过选择换热器的类型以及换热器中的换热介质的 种类和温度来实现。根据本发明的烟气脱硝方法包括在烟气选择性催化还原条件下，将非催化还原脱 硝反应产物和扰动介质的混合物与催化剂接触。由于本发明是通过向非催化还原脱硝反应产物中注入扰动介质而使烟气与脱硝 剂混合均勻的，并降低非催化还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的 混合物的温度来使非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物的温度满足烟气选择性 催化还原反应的要求的，因此本发明对于烟气选择性催化还原的条件没有特别限定，可以 采用本领域常用的烟气选择性催化还原反应。具体地，所述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―1，优选为1000-10000小时Λ当所述扰动介质为如上所述的烟气或者非催化还原脱硝 反应产物时，此处脱硝剂中的氮与烟气中以NO计的NOx*的氮的摩尔比(氨氮摩尔比)相 应包括扰动介质中的脱硝剂以及Ν0Χ。所述催化剂可以是各种能够催化脱硝剂与氮氧化物NOx反应，使氮氧化物NOx转化 为氮气的催化剂，优选为金属氧化物催化剂。例如，所述金属氧化物可以是V2O5、Fe203、Cu0、Cr2O3、Co304、Ni0、CeO2、La2O3、Pr6O11、 Nd203、Gd203、Yb2O3中的一种或多种，优选V205。进一步优选所述催化剂是分散在TiO2上、 以V2O5为主要活性组分、WO3或MoO3为助催化剂的钒钛体系，即V205-W03/Ti02或V2O5-MoO3/ Ti02。由于SCR反应中大量飞灰的存在，为防止堵塞、减少压力损失、增加机械强度，优 选将上述V2O5-WOZTiO2或V2O5-M0OZTiO2催化剂固定在不锈钢板表面或制成蜂窝陶瓷状， 形成不锈钢波纹板式和蜂窝陶瓷的结构形式。上述催化剂可以商购得到，例如可以购自日 本触媒化成、日立公司、德国雅佶隆公司以及美国的Cormetech公司。本发明中，所述烟气可以是各种氮氧化物含量需要降低的烟气，所述锅炉可以是 电厂用锅炉，也可以是冶炼用锅炉。
根据本发明的烟气脱硝方法可以在各种烟气脱硝设备中进行。图4所示是本发明 提供的烟气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。如图4所示，该烟气脱硝设备包括烟道1以及沿烟气流动方向依次设置在该烟道 1内的脱硝剂供给装置2、扰动装置3、换热器4和催化剂床层5，所述烟道1包括第一垂直 段a、第二垂直段c和水平段b，所述水平段b的两端分别与第一垂直段a和第二垂直段c 的上部连通，所述脱硝剂供给装置2位于第一垂直段a内，所述换热器4和催化剂床层5位 于第二垂直段c内，所述扰动装置3位于水平段b (如图4所示)或第一垂直段a (未示出) 内，所述脱硝剂供给装置2的位置使得所述烟气可以与脱硝剂进行烟气选择性非催化还原 反应，具体地，所述脱硝剂供给装置2到第一垂直段a的底部的距离A与所述第一垂直段a 的顶部到底部的距离B的比值可以为10-25 30，优选为15-23 30。所述换热器4的底 部与所述催化剂床层5的上表面之间的距离可以为1-1. 5米，优选为1. 1-1. 3米，从而可以 确保与所述换热器4进行接触之后的非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物的温 度满足烟气选择性催化还原反应的要求。通过脱硝剂供给装置2将脱硝剂供给至烟道1中，与烟气在烟道1中混合，并进行 烟气选择性非催化还原反应，得到非催化还原脱硝反应产物；然后，通过扰动装置3向烟道 1中注入扰动介质，将非催化还原脱硝反应产物中的脱硝剂与烟气混合均勻，得到非催化还 原脱硝反应产物和扰动介质的混合物；得到的非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合 物与换热器4接触从而降低温度，并接着进入催化剂床层5，与催化剂接触，进行烟气的选 择性催化还原反应，得到脱硝后的烟气。优选情况下，如图5所示，所述扰动装置3为管状物，该管状物穿过烟道1的壁，一 端端口位于烟道1中。进一步优选情况下，为了更好的获得扰动效果，管状物位于烟道1中 的端口的朝向Y与烟气流动方向X的夹角α为70-90°角(如图6所示)。为了使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，所述管状物位于烟道 1中的端口与所述催化剂床层5之间的路程为所述催化剂床层5厚度的5-10倍。其中，所 述管状物位于烟道1中的端口与所述催化剂床层5之间的路程指在烟气选择性催化还原脱 硝反应过程中，烟气从所述管状物位于烟道1中的端口行进至催化剂床层5的表面实际走 过的距离。所述管状物可以为一个或多个，优选为3-10个。进一步优选所述多个管状物沿烟 道4的径向或周向分布。综合考虑扰动效果和对扰动装置的设备要求，本发明优选所述烟道1的横截面积 与所述管状物的位于烟道1中的端口的总面积之比为5000-50000 1。进一步优选所述烟 道1的横截面积与所述管状物的位于烟道1中的端口的总面积之比为20000-30000 1。根据本发明的一种实施方式，该设备还包括扰动介质提供装置(未示出)，扰动介 质提供装置为扰动装置3提供扰动介质。所述扰动介质提供装置可以是各种能够提供扰动 介质的装置，如钢瓶或泵。所述扰动装置3的一端端口与扰动介质提供装置连通，另一端端 口则穿过所述烟道1的壁而伸入所述烟道1内。所述脱硝剂供给装置2和脱硝剂供给方式以及烟道1和烟气的供给方式已为本领 域技术人员所公知，本发明在此不再赘述。
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采用本发明的方法对于含氮量较高的烟气的脱硝率可以达到75%以上，对于含氮 量较低的烟气，则通常考虑脱硝成本，实际的脱硝率以满足环保排放要求(NOx含量不超过 100mg/Nm3)为准。下面的实施例将对本发明作进一步的说明。以下实施例中，烟气中NOx的含量采 用北京宏昌信科技有限公司销售的在线红外烟气分析仪，产品型号为Gasboard-3000。实施例1该实施例用于说明本发明提供的烟气脱硝方法。采用图4所示的烟气脱硝设备实施烟气脱硝，该烟气脱硝设备包括烟道1以及依 次设置在烟道1内的脱硝剂供给装置2、扰动装置3、换热器4和催化剂床层5，其中烟道1 由直径为60毫米的20G碳钢管围成，烟道1的截面为10米X6米的矩形，20G碳钢管内装 电站锅炉用除盐水。所述烟道1具有第一垂直段a、水平段b和第二垂直段c，所述水平段b 的两端分别与第一垂直段a和第二垂直段c的上部的连通，所述第一垂直段a的高度为30 米，水平段的宽度为8米，第二垂直段的高度为22米。所述脱硝剂供给装置2到所述第一 垂直段a的底部的距离A与所述第一垂直段a的顶部到底部的距离B的比例为15 30。 所述脱硝剂供给装置2为7根喷射管，喷射管的一端伸入烟道内，另一端与脱硝剂源(浓度 为39重量％的尿素水溶液)连通。扰动装置3位于水平段b内，包括5根直径为50毫米 的管状物，5根管状物沿烟道1的周向均勻排列成一排，所述管状物的一端与1. 5MPa的蒸汽 源连接，另一端伸入烟道1内，管状物的出口方向与烟气流向垂直。催化剂床层5的厚度为 1. 8米，催化剂床层5由雅佶隆陶瓷产品贸易(上海)有限公司销售的(生产商Johnson Matthey Catalysts (Germany)) GmbH 二氧化钛基 SCR 板式催化剂形成。 换热器4位于第二垂直段c内，为购自北京伯兆枫冷暖设备有限公司的H型鳍片 省煤器，具有35行X 35列的换热管阵列，平行的多行换热管中相邻的两行换热管的距离为 10厘米，平行的多行换热管中相邻的两行换热管的距离为15厘米，换热管的横截面积为80 平方厘米；具有280个换热片，换热片的总厚度为单行或单列换热管长度的15%，相邻的两 个换热片之间的距离为2. 5厘米，每个换热片的厚度为5毫米；穿过每个所述换热片的换热 管的总截面积占该换热片单面面积的40%。换热器6内装有温度为200°C的电站锅炉用除 盐水蒸汽。催化剂床层5的上表面与第二垂直段c的顶部的距离8米，与换热器4的底部 的距离为1.5米。通过脱硝剂供给装置2将浓度为39重量％的尿素水溶液送入烟道内，与温度为 1100°C、流量为70万立方米/小时的来自电厂锅炉的烟气(氮氧化物的含量为350mg/Nm3) 混合，使尿素水溶液与烟气中的氮氧化物的氨氮摩尔比为1. 1 1，烟气与该尿素水溶液 接触的时间为1. 1秒钟，得到非催化还原脱硝反应产物。由上述作为扰动装置3的管状物 (各自与压力为1. 5兆帕的350°C的水蒸气罐相连通)将作为扰动介质的水蒸气以4. 19吨 /小时的量送入烟道中，得到非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物。其中，每吨水 蒸气的体积为2871立方米，因此，通过计算可以得知扰动介质与所述烟气的体积流量比为 0.017 1，流速比为105 1，烟气通过催化剂床层5的体积空速为6482小时-1，扰动介 质在非催化还原脱硝反应产物与催化剂接触前的4. 32秒钟注入。测得脱硝后的烟气中NOx 的含量为48mg/Nm3，NOx的转化率为86. 3重量％。对比例1
按照实施例1的方法对烟气进行脱硝，不同的是，不向烟气和脱硝剂的混合物中 送入水蒸气，测得脱硝后的烟气中NOx的含量为110mg/Nm3，明显高于实施例1 ；NOx的转化率 为68. 6重量％，明显低于实施例1。对比例2按照实施例1的方法对烟气进行脱硝，不同的是，所述非催化还原脱硝反应产物 和扰动介质的混合物不经换热，结果催化剂床层入口处的非催化还原脱硝反应产物和扰动 介质的混合物的温度为650°C，无法满足烟气选择性催化还原反应的要求。实施例2该实施例用于说明本发明提供的烟气脱硝方法。按照实施例1的方法对烟气进行脱硝，不同的是，尿素水溶液与烟气中的氮氧化 物的氨氮摩尔比为0.8 1，350°C的水蒸气以5吨/小时的量送入烟气和脱硝剂的混合物 中，其中，扰动介质与所述烟气的体积流量比为0.02 1，流速比为125 1。测得脱硝后 的烟气中NOx的含量为51mg/Nm3，NOx的转化率为85. 4重量％。实施例3该实施例用于说明本发明提供的烟气脱硝方法。按照实施例1的方法对烟气进行脱硝，不同的是，烟气的氮氧化物的含量为 550mg/Nm3，脱硝剂为浓度为25重量％的氨水溶液，氨水溶液与烟气中的氮氧化物的氨氮摩 尔比为1.5 1，350°C的水蒸气以7吨/小时的量送入烟气和脱硝剂的混合物中，其中，扰 动介质与所述烟气的体积流量比为0.029 1，流速比为175. 5 1，氨水溶液的流量使得 脱硝剂与烟气中的NOx的氨氮摩尔比为1. 2 1。测得脱硝后的烟气中NOx的含量为45mg/ Nm3, NOx的转化率为91. 8重量％。实施例4该实施例用于说明本发明提供的烟气脱硝方法。按照实施例1的方法对烟气进行脱硝，不同的是，350°C的水蒸气以1吨/小时的 量送入烟气和脱硝剂的混合物中，其中，扰动介质与所述烟气的体积流量比为0.004 1， 流速比为25. 1 1。测得脱硝后烟气中N0J々含量为74. 4mg/Nm3，NOx的转化率为78. 7重量％。
权利要求
一种烟气脱硝方法，其特征在于，该方法包括在烟气选择性非催化还原条件下，将烟气与脱硝剂接触，所述脱硝剂中的氮与烟气中的氮的氨氮摩尔比为0.5 2∶1，得到非催化还原脱硝反应产物，向非催化还原脱硝反应产物中注入扰动介质，得到非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物，将非催化还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物的温度降低，并在烟气选择性催化还原条件下，将非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物与催化剂接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扰动介质的压力为0.3-5兆帕，所述扰动介 质与所述非催化还原脱硝反应产物的体积流量比为0.001-0. 1 1，流速比为10-250 1， 扰动介质在非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物与催化剂接触前的至少0. 1秒 钟注入。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述扰动介质的压力为1-2兆帕，所述扰动介质 与所述非催化还原脱硝反应产物的体积流量比为0.004-0. 04 1，流速比为20-230 1， 扰动介质在非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物与催化剂接触前的0. 5-5秒钟注入。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述扰动介质为不与脱硝剂和烟 气反应的惰性介质。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述扰动介质为水蒸气、空气和氮气中的一种或 多种。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述扰动介质为烟气或者所述非 催化还原脱硝反应产物。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，将非催化还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝 反应产物和扰动介质的混合物的温度降低的方法包括将非催化还原脱硝反应产物或非催 化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物与换热器接触，非催化还原脱硝反应产物或非催 化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物与换热器的接触使得非催化还原脱硝反应产物 或非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物的温度为280-420°C。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，将非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合 物与换热器接触，非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物与换热器的接触使得非催 化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物的温度为280-420°C。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述换热器包括换热管、多个换热片以及容 纳在换热管内的换热介质，所述换热管穿过所述换热片，并且换热管的外壁与换热片紧密 接触。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多个换热片平行排列，所述换热管多次往 返地依次穿过多个平行排列的换热片，形成平行的多行和多列的换热管阵列。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多个换热片平行排列，所述换热管为多 个，多个换热管依次穿过多个平行排列的换热片，形成平行的多行和多列的换热管阵列。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述烟气选择性非催化还原条件包括温度为 800-1300°C，烟气与脱硝剂的接触时间为0. 1-2秒；所述烟气选择性催化还原条件包括温 度为280-420°C，烟气的体积空速为200-20000小时-1。
全文摘要
本发明提供了一种烟气脱硝方法，该方法包括在烟气选择性非催化还原条件下，将烟气与脱硝剂接触，所述脱硝剂中的氮与烟气中的氮的氨氮摩尔比为0.5-2∶1，得到非催化还原脱硝反应产物，向非催化还原脱硝反应产物中注入扰动介质，得到非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物，将非催化还原脱硝反应产物或非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物的温度降低，并在烟气选择性催化还原条件下，将非催化还原脱硝反应产物和扰动介质的混合物与催化剂接触。根据本发明的烟气脱硝方法，能够有效防止由于催化剂床层中局部脱硝剂浓度过大而引起的局部催化剂床层失效加速和/或局部脱硝剂逃逸量超标，并且脱硝效率可以高于75％。
文档编号B01D53/56GK101940876SQ201010229699
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年5月21日
发明者周国民, 唐建城, 李振忠, 王松峰, 赵海军 申请人: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