[发明专利]脱除烟道气中有害气体组份的工艺和设备

说明书

本发明是关于脱除燃烧过程中所产生的烟道气中有害气体组份的工艺，过程中烟道气被冷却，如果需要时将进行预净化和脱除SO₂以及实行本工艺时所需要的设备。

脱除燃气中有害气体组份的工艺具有与日俱增的意义。燃气或烟道气一般由含碳燃料，如油，煤或天然气，也可能是氢气，在空气存在下燃烧形成。脱除可能含有的硫化物，特别是对于二氧化硫可在冷却后-如果需要-进行预净化。（特别是在脱除析出的灰尘和煤烟，有时可能含有HCl时采用预净化法）。采用一种物理吸附效果好的吸附剂是比较有利的方法。通过这种方法几乎可将烟道气中所含的二氧化硫全洗去。在DE-OS2848721或DE-OS32373中对这种工艺有叙述。

但是，这种已知的工艺只用于脱除二氧化硫上。在很多情况下烟道气中还含有某些在大气中没有的组份，如氧化氮。

为了脱除氧化氮，可采用已知的催化方法，NO₂和NO与氨下式反应：

4NH₃+4NO+O₂催化剂/→4N₂+6H₂O以及

4NH₃+4NO₂+O₂催化剂/→3N₂+6H₂O

在大约为300℃至450℃之间的高温下，将氮氧化合物还原成为允许排放的无毒的N₂和水。

通常是将催化剂安装在粗的烟道气气流中，也就是说，将其处于灰尘含量高，SO₂-和SO₂含量高的状态中。为了脱除这种气体中NOx组份，必须将蜂窝状催化剂床安装在容器中。催化剂在有杂质下其使用寿命是很短的。已知工艺的另一个缺点是，脱除NOx时，当其负荷处于峰值时，NH₃的加入量是很难调节的。另外，当烟道气数量改变时，催化剂床的温度也随之波动，从而影响到催化剂的选择性。因此，本发明的任务是改进消除烟道气中有害成份的工艺，克服过去工艺中的缺点，同时降低能耗。

本发明对上述任务的解决是，将预处理的烟道气流经一个以上的热交换器进行加热，并输入到适合于转化氧化氮的催化剂上，热烟道气在这里得到净化，然后再流经热交换器进行冷却后排出。

当烟道气中杂质含量，如SO₂、SO₃、HClHF，灰尘和煤烟越少时，转化氮氧化合物所使用的催化剂的寿命就延长。本发明工艺的第一步是分离烟道气中所含的杂质（假如有时），第二步是分离NOx;当需要分离SO₂时，要求要有一定温度;此温度也是NOx转化时所要求的温度，过程中需将烟道气加热。按照本发明利用不含NOx的烟道气中热量在热交换器中将含NOx的烟道气加热。利用这种方法可以不必消耗很多能量就可以保证充分的加热烟道气。这种方法的优点是经过热交换器加热后的烟道气即可与NH₃作用。

热交换器中如果采用蓄热体时，即更优越。此法的优点是可进行循环切换。也就是说，将含NOx的烟道气流过热交换器使不含NOx的烟道气冷却。此时，蓄热体被重新加热。除通用的换热器外，可以采用有填料的管式热交换器，例如还可采用再生器或旋转式气体预热器。众所周知，当热量传给再生器中蓄热体后（如石粒）。经过一定时间后，可将再生器切换。这时气体由冷端吹入再生器，并且吸收再生器中储蓄的热量。气体预热器的换热片由光滑平板组成，当中装有蓄热体。这种结构与再生器系统相似，热的和冷的气体交替的流过其中。

采用陶瓷物特别好，它能尽量完全的保证热交换。陶瓷物可部分的作为催化剂使用。

然后，将热的烟道气导入催化剂上，受热后发生反应。此时，首先发生前面所讲反应式中第一种反应。由于烟道中NO含量超过90%，剩余的为NO₂。在催化剂上将转化成N₂和水，水在高温下将成为水蒸汽，它们是无毒的，可允许排放到大气中。

热的，净化过的气体循环的流过热交换器后，将热量传给热交换器，此热交换器将为加热烟道气提供热量。按照所讲的程序，每隔1至20分钟，通常是3至5分钟将烟道气流切换到另一个热交换器上。