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)工艺和 选择性非催化还原脱硝(SNCR)工艺。SNCR工艺一般在800-1300°C锅炉的炉膛内喷入脱硝 剂，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),并排出与脱硝剂接触后的烟气。SNCR工艺存在的问题是脱硝 的效率低，一般SNCR脱硝技术的脱硝效率在40%以下。SCR工艺则是在烟道内设置催化剂床层，在280_420°C温度下，在催化剂存在的 条件下进行催化选择性还原反应。SCR工艺的脱硝效率较SNCR相对较高，一般可达到 50-60%。而且，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。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。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中SNCR工艺和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脱硝方法。为了有效提高脱硝率，本发明的发明人试图通过在烟气的非催化还原脱硝区增大 脱硝剂的供给量，并在位于非催化还原脱硝区之后的烟道尾部增加一个催化剂床层，使非 催化脱硝后的烟气直接进行选择性催化还原脱硝，然而却意外地发现，随着烟道内非催化 脱硝区脱硝剂供给量的明显增加，烟气中的氮氧化物NOx的量不但没有降低，反而较脱硝剂 在上述范围内时有所上升，这可能是因为氨被氧化成了 N0X。另外，本发明的发明人还发现， 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也是提高SCR系统脱硝效 率的关键之一所在。为了解决上述问题，本发明的发明人进行了大量的研究，结果发现，通过在烟气的 选择性非催化还原反应过程与烟气的选择性催化还原反应过程区间对脱硝剂进行补给并 对脱硝剂和烟气进行扰动，可以有效解决烟气中NOx含量较高的问题，实现真正意义上的充
3分烟气脱硝。本发明提供了一种烟气脱硝方法，其中，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，得到第一混合物，向第一混合物中分别补入脱硝剂和注入扰动 介质，得到第二混合物，在烟气选择性催化还原条件下，将第二混合物与催化剂接触。按照本发明的烟气脱硝方法，在烟气选择性非催化还原条件下，将烟气与脱硝剂 接触属于SNCR过程，在烟气选择性催化还原条件下，将第二混合物与催化剂接触属于SCR 过程，通过在烟气的SNCR过程和SCR过程区间补入脱硝剂和注入扰动介质，真正实现了烟 气的SNCR和SCR联合脱硝，从而在保证脱硝效率的情况下，减少了催化剂的用量，降低了 成本。本发明的发明人经过分析，认为能够实现如此显著的效果的机理可能是在烟气的 SNCR过程和SCR过程区间补入脱硝剂，补入的脱硝剂能够起到抑制SNCR过程中NOx还原反 应的逆向反应，有效降低进入SCR过程区域的烟气中NOx含量，从而能够减少SCR过程中催 化剂的用量，另一方面补入的脱硝剂能够与烟气一起进入SCR反应区，在催化剂的作用下 进行脱硝反应，进一步提高SCR过程脱硝效率；通过注入扰动介质，使得脱硝剂在进行SCR 反应时均勻分布，从而既避免了局部氨浓度过大导致的催化剂快速失效的问题，也避免了 局部氨浓度过小不能实现充分脱硝的问题，而且还避免了由于脱硝剂分布不均造成氨逃逸 量超标的问题。
图1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2为显示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中扰 动装置位置的局部结构示意图；图3为显示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的夹角α的示意 图。
具体实施例方式根据本发明提供的烟气脱硝方法，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，得到第一混合物，向第一混合物中分别补入脱硝剂和注入扰动介质， 得到第二混合物，在烟气选择性催化还原条件下，将第二混合物与催化剂接触。根据本发明提供的方法，其中，向第一混合物中分别补入脱硝剂和注入扰动介质 的前后顺序没有特别的要求，只要保证扰动的程度使得烟气和脱硝剂混合均勻即可，可以 根据实际情况进行适当选择。在优选的情况下，先向第一混合物中补入脱硝剂，然后，再注 入扰动介质，对补入的脱硝剂和第一混合物进行扰动，这样，通过补入脱硝剂后再注入扰动 介质，能够实现脱硝剂与烟气更加充分地混合均勻。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第二混合物混合均勻，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第一混合物的体积流量比为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 压力与流量和流速的配合，能够保证第二混合物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，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。而且使用脱硝剂和烟气的混合物时， 特别是使用所述第一混合物作为扰动介质时，扰动介质的通入还不会导致第二混合物中脱 硝剂浓度的大幅降低。因此本发明优选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，尤其优选扰动介质为所述第一混合物。根据本发明提供的方法，在采用加热后能够产生氨的物质作为补入的脱硝剂的情 况下，虽然只要将该加热后能够产生氨的物质补入所述第一混合物中即可在与催化剂接触 时发生选择性催化还原脱硝反应，但是，本发明的发明人发现，当所述加热后能够产生氨的 物质补入所述第一混合物中时，如果所述第一混合物的温度比该加热后能够产生氨的物质 的分解温度高不足300°C，则该加热后能够产生氨的物质补入所述第一混合物之后分解成 氨气的速度较慢，从而使得该加热后能够产生氨的物质得不到充分利用；而如果所述加热 后能够产生氨的物质补入的时间至与催化剂接触的时间间隔为小于4秒时，则会导致该加 热后能够产生氨的物质分解的氨气与所述第一混合物混合不均勻。而且，本发明的发明人 意外地发现，在补入的脱硝剂为加热后能够产生氨的物质的情况下，如果补入脱硝剂时第 一混合物的温度比脱硝剂的分解温度至少高300°C，补入脱硝剂的时间至与催化剂接触的 时间间隔至少为4秒时，所述加热后能够产生氨的物质能够迅速分解成氨气，并与所述第 一混合物均勻混合，而且，在这种情况下，与采用氨水作为补入的脱硝剂的情况相比，可以 大大提高脱硝率。优选情况下，在补入的脱硝剂为加热后能够产生氨的物质时，补入脱硝剂 时第一混合物的温度比脱硝剂的分解温度至少高600°C，补入脱硝剂的时间至与催化剂接 触的时间间隔为4-20秒。在进一步优选情况下，补入脱硝剂时非催化还原脱硝反应产物的 温度低于在选择性非催化还原反应条件下烟气与脱硝剂接触的温度，也即低于950°C。补入的脱硝剂的量以满足SCR反应的要求，优选情况下，补入脱硝剂使得所述第 二混合物中以氮元素计，脱硝剂中氮与烟气中NOx的氮(以NO计)的摩尔比(简称氨氮摩 尔比)为 0. 5-1. 1:1。本发明主要涉及在烟气的SNCR过程和SCR过程区间补入脱硝剂和注入扰动介质， 因此对烟气和脱硝剂之间的选择性非催化还原反应和选择性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选择性非催化还原反应条件和选择性催
5化还原反应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，但优选情况下，如上所述，补入的脱硝剂为尿素溶液。另外，在烟气选择性非催化还 原条件下与烟气接触的脱硝剂与向第一混合物中补入的脱硝剂可以相同或不同，例如可以 为尿素或氨。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。根据本发明提供的方法，其中，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，即本发明优选所述催化剂为催化剂床层形 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。根据本发明提供的烟气脱硝方法，其中，烟气选择性非催化还原脱硝的条件包 括烟气与脱硝剂接触的温度可以为800-1300°C，优选为800-1100°C ；接触的时间优选为 0. 1-2秒，更优选为0. 5-1秒；以氮元素计，脱硝剂中氮与烟气中NOx的氮(以NO计)的摩 尔比(简称氨氮摩尔比)可以为0.3-1. 5 1，优选为0.3-1. 1 1。根据本发明提供的烟气脱硝方法，其中，以氮元素计，第二混合物中的脱硝剂中氮 与烟气中NOx的氮(以NO计)的摩尔比(简称氨氮摩尔比)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如第一混合 物时，此处脱硝剂的氨与烟气中NOxW摩尔比(氨氮摩尔比)相应包括扰动介质中的脱硝 剂的氨以及NOx。根据本发明提供的烟气脱硝方法，其中，烟气选择性催化还原脱硝的条件包括第 二混合物与催化剂接触的温度可以为280-420°C，优选为300-400°C ；烟气的体积空速可以 为200-20000小时勺，优选为1000-10000小时人本发明中，所述烟气可以是各种氮氧化物含量需要降低的烟气，例如可以是未经 任何处理的来电厂锅炉的烟气或来自炼钢锅炉的烟气。下面结合附图对本发明的一种实施方式进行详细的说明。根据本发明的一种实施方式，本发明提供的烟气脱硝方法可以采用如图1所示的 烟气脱硝设备来实现。如图1所示，所述烟气脱硝设备包括烟道1以及沿烟气的流向依次设置在该烟道1 内的脱硝剂供给装置2和催化剂床层5，以及脱硝剂补给装置3和扰动装置4，所述脱硝剂 补给装置3和扰动装置4依次设置在脱硝剂供给装置2和催化剂床层5之间的烟道1内。 所述脱硝剂供给装置2用于向所述烟道1内提供脱硝剂以与烟气接触，从而发生选择性非催化还原反应；所述脱硝剂补给装置3用于向烟气与脱硝剂在选择性非催化还原条件下接 触后得到的第一混合物中补入脱硝剂，并通过扰动装置4向烟道1中注入扰动介质，使脱硝 剂和烟气在扰动介质的扰动下均勻混合，之后经过催化剂床层5，进行烟气的选择性催化还 原反应，得到脱硝后的烟气。所述烟道1的横截面可以为圆形、椭圆形、矩形、正方形或者各种不规则形状，烟 道1本身可以是直行的，也可以是弯形的，根据本发明的一种实施方式，所述烟道包括第一 垂直段a、第二垂直段c和位于该两个垂直段之间的一个水平段b，所述水平段b的两端各 自与第一垂直段a、第二垂直段c的顶部连通。根据本发明的一种实施方式，所述脱硝剂供给装置2和脱硝剂补给装置3位于第 一垂直段a内，所述催化剂床层5位于第二垂直段c内。优选情况下，脱硝剂供给装置2 到该脱硝剂供给装置2所在垂直段的底部的距离A、脱硝剂供给装置2到所述脱硝剂补给 装置3的距离B、该脱硝剂补给装置3所在垂直段的底部到顶部的距离C之间优选满足 A B C = 10-25 5-15 30，更优选 A !BiC= 15-23 5-13 30。此时所述脱 硝剂补给装置3供给的脱硝剂进入所述烟道的位置对应于使用时所述烟道的温度为800°C 左右的区域，有利于脱硝剂为尿素时，使尿素分解为氨。通常情况下，相对于烟道的第一垂 直段a的高度为30米、宽度10米、深度10米时，所述脱硝剂补给装置3位于所述第一垂直 段a的23-28米的位置，所述脱硝剂供给装置2位于所述第一垂直段a的15-23米的位置。根据本发明的另一种实施方式，所述脱硝剂供给装置2位于第一垂直段a内，脱硝 剂补给装置3位于水平段b内，催化剂床层5位于第二垂直段c内。该实施方式适用于脱 硝剂补给装置3补给的脱硝剂为氨水的情况。根据本发明的另一种实施方式，所述烟气脱硝设备还包括脱硝剂源(未示出)，为 脱硝剂供给装置2和脱硝剂补给装置3提供脱硝剂。所述脱硝剂源例如可以是脱硝剂储罐 或泵。所述脱硝剂供给装置2和脱硝剂补给装置3的一端端口与脱硝剂源连通，另一端端 口则穿过所述烟道1的壁而伸入所述烟道1内。脱硝剂供给装置2和脱硝剂补给装置3可 以共用一个脱硝剂源，也可以各自与不同的脱硝剂源连通，由不同的脱硝剂源提供脱硝剂。在所述烟气脱硝设备中，尽管各种能够用来提供脱硝剂的装置均可作所述脱硝剂 供给装置2和所述脱硝剂补给装置3，但优选情况下，所述脱硝剂供给装置2和所述脱硝剂 补给装置3各自为管道，该管道穿过烟道1的壁，伸入烟道1中，伸入烟道1中的管道上形成 有开口。脱硝剂通过该开口进入烟道内。所述管道优选为多根，例如可以为3-10根。进一 步优选情况下，所述多根管道沿烟道1的轴向或周向排列。更优选的情况下，所述多根管道 沿烟道1的轴向排列并沿烟道1的径向均勻分布。每根伸入烟道1中的管道上的开口可以 为多个，如2-20个。优选每根伸入烟道1中的管道上的多个开口沿所述管道的轴向分布。 为了使所述脱硝剂与烟气的接触更加充分，所述开口的方向与烟道1中烟气流动的方向相 反，从而烟气与来自所述脱硝剂供给装置2和脱硝剂补给装置3的所述脱硝剂非同向接触， 能够更好的获得脱硝效果。在本发明中，所述开口的方向与烟道1中烟气流动的方向相反 并非绝对相反，包括所述开口的方向朝下、朝向水平或者向下倾斜1-15°的情况。所述烟道 的横截面积与所述脱硝剂供给装置2的开口的总面积之比可以为5000-50000 1，优选为 20000-30000 1。所述烟道的横截面积与所述脱硝剂补给装置3的开口的总面积之比为 5000-50000 1，优选为 20000-30000 1。
优选情况，如图2所示，所述扰动装置4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，如图3所示，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。为了使得在第一混合物中分别补入脱硝剂和注入扰动介质后得到的第二混合物 进入催化剂床层5之前充分混合均勻，优选情况下，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1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4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4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内。在所述烟气脱硝设备中，所述催化剂床层5为由催化剂形成的催化剂床，所述催 化剂床层5的厚度没有特别的限定，优选情况下，所述催化剂床层5的厚度可以为1. 5-2米。为了充分利用烟气中的热，优选情况下，所述烟道1尤其是所述烟道1的脱硝剂供 给装置2所在的第一垂直段a、水平段b以及催化剂床层5所在第二垂直段c的催化剂床 层5以上(以烟气流向为准)的部分由金属管围成。所述金属管例如可以是碳钢管、不锈 钢管、铜管、钛管或者各种金属合金管等。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所述烟气脱硝方法。采用图1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、脱硝剂补给装置3、扰动装置4和催化剂床层5，其 中烟道由直径为60毫米的20G碳钢管围成，烟道的截面为10米X 6米的矩形，20G碳钢管 内装电站锅炉用除盐水。所述烟道具有第一垂直段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的底部的最小距离A、所述脱硝剂供给装置2到所述脱硝剂补给装置3的最小距离B 和所述脱硝剂补给装置3到所述第一垂直段5的顶部的最小距离C的比例为15 5 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；所述脱硝剂补给装置3为3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4位于距离第二垂直段的最小距离为6米处，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的上表 面距离第二垂直段的顶部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。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 900°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，烟气与该尿素水溶液接触 的时间为1. 1秒钟。并通过脱硝剂补给装置3向上述接触后产生的第一混合物中补入浓度 为39重量％的尿素水溶液(此时，上述第一混合物的温度为850°C )，使该混合物中的氨氮 摩尔比为0.8 1。再由上述作为扰动装置4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，得到第二 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、扰动介质在第二混合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45mg/Nm3，NOx的转化率为87. 1重量％。对比例1按照实施例1的方法实施烟气脱硝，不同的是，通过脱硝剂供给装置2送入烟道1 内的39重量％的尿素水溶液的量为实施例1中通过脱硝剂供给装置2和脱硝剂补给装置3 送入烟道1中的尿素水溶液的总量，且不通过脱硝剂补给装置3向烟道1中输送尿素水溶 液。最后测得脱硝后的烟气中NOx的含量为200mg/Nm3，NOx的转化率为42. 9重量％。对比例2按照实施例1的方法实施烟气脱硝，不同的是，不通过扰动装置4向烟道1中送入 水蒸气。测得脱硝后的烟气中NOx的含量为180mg/Nm3，NOx的转化率为48. 6重量％。实施例2该实施例用于说明本发明提供的所述烟气脱硝方法。采用与实施例1相同的烟气脱硝设备实施烟气脱硝，具体地，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1000°C、流量为77. 8万立方米 /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0.3 1，烟气与该尿素水溶液接触的时间为1.2秒钟。并通 过脱硝剂补给装置3向上述接触后产生的第一混合物中补入浓度为39重量％的尿素水溶 液(此时，上述第一混合物的温度为850°C)，使该混合物中的氨氮摩尔比为1 1。再由上 述作为扰动装置4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5吨/小时的量送入烟道中，得到第二混合物。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0.018 1， 流速比为113 1，烟气通过催化剂床层5的体积空速为7204小时-1，扰动介质在脱硝剂和 烟气的混合物与催化剂接触前的3. 89秒钟注入。测得脱硝后的烟气中NOx的含量为50mg/ Nm3, NOx的转化率为85. 7重量％。
实施例3该实施例用于说明本发明提供的所述烟气脱硝方法。采用与实施例1相同的烟气脱硝设备实施烟气脱硝，具体地，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60万立方米 /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0.8 1，烟气与该尿素水溶液接触的时间为0.5秒钟。并 通过脱硝剂补给装置3向上述接触后产生的混合物中补入浓度为39重量％的尿素水溶 液(此时，上述接触后产生的第一混合物的温度为800°C )，使该混合物中的氨氮摩尔比为 0.7 1。再由上述作为扰动装置4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7吨/小时的量送入烟道中的上述烟气和脱硝剂的混 合物中。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0.033 1，流速比为205 1，烟气通过催化剂床层5的体积空速为 5556小时、扰动介质在脱硝剂和烟气的混合物与催化剂接触前的5. 03秒钟注入。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所述烟气脱硝方法。采用与实施例1相同的烟气脱硝设备实施烟气脱硝，不同的是，调整脱硝剂补给 装置3的开口在烟道1内的位置，使脱硝剂补给装置3在水平段b内距离第一垂直段a与 水平段b相邻位置5米处将浓度为39重量％的尿素水溶液送入烟道内(此时，上述接触后 产生的混合物的温度为700°C)，使该混合物中的氨氮摩尔比为0.8 1。该补入了尿素的 混合物在约3. 4秒后温度降至约400°C，并在该温度下以64821Γ1的体积空速通过催化剂床 层5。测得脱硝后的烟气中NOx的含量为100mg/Nm3，NOx的转化率为71. 4重量％。
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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，得到第一混合物，向第一混合物中分别补入脱硝剂和注入扰动介质，得到第二混合物，在烟气选择性催化还原条件下，将第二混合物与催化剂接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，先向第一混合物中补入脱硝剂，然后，再注入扰 动介质，对补入的脱硝剂和第一混合物进行扰动。
3.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 质与所述第一混合物的体积流量比为0.001-0. 1 1，流速比为10-250 1，扰动介质在第 二混合物与催化剂接触前的至少0. 1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第一混合物。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脱硝剂为氨或者加热后能够产生氨的物质， 并且补入脱硝剂时第一混合物的温度比脱硝剂的分解温度至少高300°C，补入脱硝剂的时 间至与催化剂接触的时间间隔至少为4秒。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其中，补入的脱硝剂的量使得第二混合物中的脱硝 剂和烟气中的NOxW氨氮摩尔比为0.5-1. 1 1。
9.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脱硝的条件包括烟 气与脱硝剂接触的温度为950-1300°C，接触的时间为0. 1-2秒，脱硝剂与烟气中的NOx的氨 氮摩尔比为0.3-1. 5 1。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述烟气选择性催化还原脱硝的条件包括第 二混合物与催化剂接触的温度为280-420°C，烟气的体积空速为200-20000小时人
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化剂为含有金属氧化物的板式催化剂 或蜂窝状催化剂，所述金属氧化物为 V205、Fe203、CuO, Cr2O3> Co3O4, NiO、CeO2, La2O3, Pr6O11, Nd2O3, Gd2O3, Yb2O3中的一种或多种，以催化剂的总量为基准，所述金属氧化物的含量为1-5 重量％。
全文摘要
本发明提供了一种烟气脱硝方法，其中，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，得到第一混合物，向第一混合物中分别补入脱硝剂和注入扰动介质，得到第二混合物，在烟气选择性催化还原条件下，将第二混合物与催化剂接触。本发明通过在烟气的选择性非催化还原反应过程与烟气的选择性催化还原反应过程区间对脱硝剂进行补给并对脱硝剂和烟气进行扰动，可以有效解决烟气中NOx含量较高的问题，实现真正意义上的充分烟气脱硝。
文档编号B01D53/56GK101940878SQ201010229710
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