一种高温风道脱硝反应器及用其脱硝的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高温风道脱硝反应器及用其脱硝的方法，与烟气的NOx分离富集装置联用，不仅可以实现氮氧化物近零排放，也可以避免还原剂排放产生二次污染，属于燃煤烟气污染物减排技术创新领域。
【背景技术】
[0002]氮氧化物(NOx)是主要大气污染物之一，能形成酸雨或酸雾与碳氢化合物结合形成光化学烟雾，破坏臭氧层等。目前，60 %以上的氮氧化物来自于煤燃烧产生的烟气。
[0003]2012年I月I日实施的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)中规定所有新建火电机组NO排放量达到100mg/cm3。从2014年I月I日开始，要求重点地区所有火电投运机组NO X排放量达到100mg/cm3，而非重点地区2003年以前投产的机组达到200mg/cm3。日益严重的环境污染和严格的排放标准，要求我们必须努力实现氮氧化物的近零排放。
[0004]目前催化还原NOx技术(SCR)已成为世界上应用最多、最为成熟且最有成效的一种烟气脱硝技术。该技术是把氨作为还原剂，喷入烟道与烟气充分混合，然后流经装载SCR催化剂的反应器中，在催化剂的作用下，烟气中NOx被还原剂氨还原为无害的氮气。NH3-SCR技术脱硝效率高，成熟可靠，适应性强，特别适合煤质多变、机组负荷变动频繁以及对空气质量要求较敏感的区域的燃煤机组上使用。但是氨法脱硝也存在一定问题:采用喷入氨为还原剂，会对管道产生腐蚀，控制不当会使氨逃逸产生二次污染，产生的铵盐颗粒会阻塞下游设备，同时制氨成本较高。且SCR催化剂应用较多的为贵金属、金属氧化物等，成本较高且制作复杂。
[0005]铁丝在温度为600°C?800°C时，可使一氧化碳与NOx反应生成氮气和二氧化碳。铁丝作为催化剂，CO作为脱硝还原剂，CO可由煤气化或煤热解制得，对燃煤电站而言制备方便，且成本低廉；铁丝与贵金属及金属氧化物相比，易于获得，经济性高。但铁丝为催化剂时，极易被氧气氧化，失去催化效果，故在常规烟气中此方式不可行。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种高温风道脱硝反应器及用其脱硝的方法，反应器与烟气的NOx分离富集装置联用，实现NOx近零排放，选用CO为还原剂，铁丝为催化剂，成本低廉且避免产生二次污染。
[0007]本发明采用的技术方案为:
[0008]一种高温风道脱硝反应器，其设置在与炉膛相通的锅炉烟道内，所述的高温风道脱硝反应器为内加载铁丝网的蛇形金属管状风道，其入口与烟气的NOx分离装置相通，出口与炉膛相通。
[0009]所述的铁丝网为多层排列。铁丝网于管道内每层间隔20-60mm，铁丝直径0.2-1.5mm，网孔间隔 1.5_8mm。
[0010]所述的蛇形金属管状风道的管道内可加微肋片处理，以加强风道内气体的换热。
[0011]所述的蛇形金属管状风道的管长由风道内气体的流量和停留时间确定，在一定的流量下，停留时间设定为5-10秒。
[0012]利用上述高温风道脱硝反应器进行脱硝的方法，NOx和一氧化碳气体流入蛇形金属管状风道，在600-800°C铁丝网的催化作用下发生反应，将NOx还原，生成无害的氮气和二氧化碳，未完全反应的一氧化碳由风道出口喷入炉膛，参与炉膛燃烧，生成无害的二氧化碳。
[0013]所述的NOx和一氧化碳气体，其中CO的体积分数为NOx的1.5-3倍。它为可燃气经烟气的NOx分离装置分离得到，可燃气为NOx载气，主要成分为一氧化碳，可由通过煤气化或煤热解技术由燃煤电站自行制备。
[0014]烟气的NOx分离装置，可采用回转式脱硝反应器(申请号2014101535846)或空预脱硝一体反应器(申请号2014102467723)或其他NOx吸附分离装置。该类装置的原理为采用NOx吸附剂吸附烟气中的NOx，再用一氧化碳气体脱附吸附剂表面的NOx，实现NOx的从烟气中的分离与富集。
[0015]本发明结合烟气的NOx分离装置，实现NOx与一氧化碳的掺混并与烟气中氧气的分离，所得气体在烟道烟气的高温及铁丝网的催化作用下，经一定的停留时间，可实现NOx与一氧化碳的反应，实现NOx的高效低成本脱除。
[0016]本发明高温风道脱硝反应器结构简单，加装方便，成本低廉，与NOx分离富集装置配合使用可实现烟气中NOx在炉膛内的高效脱除，作为载气的一氧化碳气体可就地燃烧为二氧化碳，避免二次污染，铁丝作为催化剂无毒性。同时可以回收部分热量。
【附图说明】
[0017]图1为本发明高温风道脱硝反应器结构示意图；其中，a为反应器结构图；b为反应器风道剖面示意图。
[0018]图2为尚温风道脱硝反应器布置不意图。
[0019]其中，I为CO气体；2为CO+NOx气体；3为未完全反应的⑶气体；4为烟气的NOx分离装置；5为高温风道脱硝反应器；6为炉膛。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0021]一种高温风道脱硝反应器，其设置在与炉膛6相通的锅炉烟道内，所述的高温风道脱硝反应器为内加载铁丝网的蛇形金属管状风道，其入口与烟气的NOx分离装置4相通，出口与炉膛6相通。
[0022]蛇形金属管状风道内加载多层铁丝网，也加微肋片以加强换热，区域温度为600°C?800°C附近，可保证铁丝催化作用下还原剂与NOx反应进行。高温风道脱硝反应器5进口为CO+NOx气体2，其来源为下游烟气的NOx分离装置4，烟气的NOx分离装置可采用回转式脱硝反应器(申请号2014101535846)或其他NOx吸附分离装置。烟气的NOx分离装置4进口为CO气体1，作为载气的CO体积分数为NOx的1.5-3倍，可由通过煤气化或煤热解技术由燃煤电站自行制备，成本低廉。高温风道脱硝反应器5未完全反应的CO气体3喷入炉膛6燃烧，避免二次污染。
[0023]高温风道脱硝反应器与NOx分离装置联用，采用CO为还原剂。铁丝为催化剂，实现了烟气中NOx在炉膛内的高效脱除，且成本低廉，不产生二次污染，具有重要意义。
【主权项】
1.一种高温风道脱硝反应器，其设置在与炉膛相通的锅炉烟道内，其特征是，所述的高温风道脱硝反应器为内加载铁丝网的蛇形金属管状风道，其入口与烟气的NOx分离装置相通，出口与炉膛相通。
2.根据权利要求1所述的一种高温风道脱硝反应器，其特征是，所述的铁丝网为多层排列。
3.根据权利要求2所述的一种高温风道脱硝反应器，其特征是，铁丝网于管道内每层间隔20-60mm，铁丝直径0.2-1.5mm，网孔间隔1.5_8mm。
4.根据权利要求1所述的一种高温风道脱硝反应器，其特征是，所述的蛇形金属管状风道的管道内加微肋片处理。
5.根据权利要求1所述的一种高温风道脱硝反应器，其特征是，所述的蛇形金属管状风道的管长由风道内气体的流量和停留时间确定，停留时间设定为5-10秒。
6.利用权利要求1所述的高温风道脱硝反应器进行脱硝的方法，其特征是，NOx和一氧化碳气体流入蛇形金属管状风道，在600-800°C铁丝网的催化作用下发生反应，将NOx还原，生成无害的氮气和二氧化碳，未完全反应的一氧化碳由风道出口喷入炉膛，参与炉膛燃烧，生成无害的二氧化碳。
7.根据权利要求6所述的高温风道脱硝反应器进行脱硝的方法，其特征是，所述的NOx和一氧化碳气体，其中CO的体积分数为NOx的1.5-3倍。
【专利摘要】本发明涉及一种高温风道脱硝反应器及用其脱硝的方法，所述的高温风道脱硝反应器为内加载铁丝网的蛇形金属管状风道，其入口与烟气的NOx分离装置相通，出口与炉膛相通。NOx和一氧化碳气体流入蛇形金属管状风道，在600-800℃铁丝网的催化作用下发生反应，将NOx还原，生成无害的氮气和二氧化碳，未完全反应的一氧化碳由风道出口喷入炉膛，参与炉膛燃烧。本发明高温风道脱硝反应器结构简单，加装方便，成本低廉，与烟气的NOx分离装置配合使用可实现烟气中NOx在炉膛内的高效脱除，作为载气的一氧化碳气体可就地燃烧为二氧化碳，避免二次污染，铁丝作为催化剂无毒性。同时可以回收部分热量。
【IPC分类】B01D53-56, B01D53-90
【公开号】CN104759205
【申请号】CN201510119267
【发明人】程星星, 马春元, 范燕荣, 王志强, 张兴宇, 王鲁元, 王涛
【申请人】山东大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月18日