[实用新型]选择性非催化还原及添加剂一体化喷射的烟气脱硝装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及烟气脱硝技术，特别涉及选择性非催化还原及添加剂一体化喷射的烟气脱硝装置。

背景技术

进入新世纪以来，中国经济持续高速增长使得能源消耗量大增，已经引起政治、经济以及生态环境等一系列问题。其中，以煤为主的能源消费结构造成的大气环境质量恶化尤为严重，这主要是因为在煤燃烧利用过程中，燃料中和燃烧空气中的氮被转化成一氧化氮（NO）、氧化亚氮（N₂O）和二氧化氮（NO₂）等氮氧化物（NOx）。我国氮氧化物排放量巨大，仅次于二氧化硫，对空气质量和地面臭氧浓度的影响越来越大，氮氧化物已成为空气中的首要污染物。2011年10月11日环保部公布上半年全国主要污染物减排情况：1~6月，全国氮氧化物排放总量1206.7万吨，同比增长6.17%。

我国对氮氧化物排放的治理尚处于起步阶段。从近年来国家一系列的政策行为看，脱硝将成为脱硫之后污染治理的又一重点。2003年7月1日开始执行的《排污费征收使用管理条例》中也规定，氮氧化物2004年7月1日起按每一污染当量0.63元收费，这表明我国开始采用经济杠杆来强化NOx排放的控制治理力度。2008年底《大气污染防治法（修订草案）》开始起草，其中将氮氧化物作为二氧化硫治理取得重大成果之后的重要治理领域。2011年3月16日发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提出了“十二五”主要污染物排放总量显著减少，化学需氧量、二氧化硫排放分别减少8％，氨氮、氮氧化物排放分别减少10％的约束性指标。

火电、汽车、水泥行业是我国氮氧化物三大排放源。在《GB 13223-2011 火电厂大气污染物排放标准》中，将NOx排放标准从之前的450 ~1100 mg/m³修改为：2003年12月31日之前的火力发电燃煤锅炉的NOx排放标准定为200 mg/m³，在此日期之后或环保要求高的地区的火力发电燃煤锅炉的NOx排放标准定为100 mg/m³。可见，今后我国对火电厂的大气污染物排放的控制将越来越严格。而针对水泥行业的新标准也正在热烈的讨论阶段。预计将从现行标准《GB4915-2004 水泥工业大气污染物排放标准》的800 mg/m³，提高到300~500 mg/m³左右。

目前国内外控制NOx排放技术大致分为两类：一类是低NOx燃烧技术，即通过锅炉运行方式的优化或者对燃烧过程进行控制，抑制燃烧过程中NOx的反应生成，从而降低NOx的最终排放浓度。另一类是烟气脱硝技术，即把已生成的NOx还原为N₂，从而脱除烟气中NOx，主要有选择性非催化还原技术SNCR和选择性催化还原技术SCR。

选择性非催化还原脱硝技术(Selective Non-Catalytic Reduction,SNCR)是一种成熟的NOx控制处理技术，成本较低，改造方便，脱硝效率高，是适合我国国情的脱硝技术之一。SNCR技术主要是将氨或含有氨基的还原剂在900～1100℃的温度区域喷入到燃烧后的烟气中，发生选择性还原反应，将NO还原成N₂。该技术对反应温度有严格的要求，相对较窄的温度限制是SNCR技术应用的一个难点。

循环流化床锅炉被广泛应用于热电行业，而新型干法水泥窑在水泥行业中占了70%以上。循环流化床锅炉炉膛出口和水泥窑的预分解炉具有的两个共同特点制约了现有的SNCR技术：（1）炉内温度一般在750~900℃左右；（2）烟气中灰分含量高。如何提高SNCR技术在低温区域的脱硝率，同时防止喷枪在高灰分环境下的磨损和堵塞成为亟待解决的问题。

在提高SNCR低温区脱硝率方面目前已经有部分SNCR添加剂相关的发明专利。

由蔡宁生，张彦文，李振山，胥波等人在2008年提出的“一种促进选择性非催化还原氮氧化物的方法”（专利申请号CN200810102373.4）就涉及一种在电厂锅炉和工业炉等燃烧设备上选择性非催化还原(SNCR)脱硝过程中加入添加剂促进脱硝过程的工艺方法，见图1，该发明针对常规SNCR脱硝技术应用中存在的合适的温度区间狭窄和反应停留时间不足的问题，公开了一种以超细煤粉、天然气或合成气为添加剂的选择性非催化还原氮氧化物的方法，从而提高了脱硝反应速率，拓宽了适宜SNCR反应的温度区间，提高了脱硝率并降低了氨泄漏。