一种利用尿素生产排放的废气对三废混燃锅炉烟气进行脱硝的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用尿素生产排放的废气对三废混燃锅炉烟气进行脱硝的方法，回收尿素生产装置中尾气塔排放的气体，通过管道输送到尾气分离器，再经过加压风机输送到三废混燃锅炉烟气高温段，通过尾气中的氨气作为还原剂或者使用尿素作为还原剂，在不使用催化剂的前提下均匀喷入锅炉烟气温度范围为850～1250℃的区域，在有部分氧存在的条件下，选择性的把三废混燃锅炉烟气中的NOx 还原为N2和H2O，以达到减排NOx 的目的。
【专利说明】
一种利用尿素生产排放的废气对三废混燃锅炉烟气进行脱硝 的方法
技术领域
[0001]本发明属煤化工、热电联产领域，尤其涉及一种利用尿素生产排放的废气对三废 混燃锅炉烟气进行脱硝的方法。
【背景技术】
[0002] N0X排放是大气环境的主要污染物之一。为减少燃煤火电厂的NOx排放水平，我国 先后正式发布了《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-1996)、《中华人民共和国大气污 染保护法》(2000年9月实施）、《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)等一系列国 家和行业的标准、法规，要求国内所有火电厂及其他燃煤设备均要采取必要的减排措施控 制NOx排放。
[0003] 《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)要求，现有流化床锅炉从2014年7 月1日起、新建流化床锅炉从2012年1月1日起执行NOx排放浓度200mg/Nm 3的标准，重点地区 执行100mg/Nm3的NOx排放浓度标准。该标准甚至比欧美发达国家的排放标准更加严格，表 达了我国政府对控制火电N0r污染物排放的坚定决心，也反映出我国环境污染的严重程度 和治污减排形势的紧迫性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提出一种成本较低、耐碱性与耐酸性能更好的一种利用尿素生产 排放的废气对三废混燃锅炉烟气进行脱硝的方法。
[0005] 为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种利用尿素生产排放的废气对三废混燃锅炉烟气进行脱硝的方法，其特征在 于：回收尿素生产装置中尾气塔排放的气体，通过管道输送到尾气分离器，再经过加压风机 输送到三废混燃锅炉烟气高温段，通过尾气中的氨气作为还原剂或者使用尿素作为还原 剂，在不使用催化剂的前提下均匀喷入锅炉烟气温度范围为850~1250 °C的区域，在有部分 氧存在的条件下，选择性的把三废混燃锅炉烟气中的NOx还原为他和出0,以达到减排NOx的 目的。
[0007] 所述的一种利用尿素生产排放的废气对三废混燃锅炉烟气进行脱硝的方法，其特 征在于:所述的部分氧存在条件的氧体积含量为3-6%。
[0008] 所述的一种利用尿素生产排放的废气对三废混燃锅炉烟气进行脱硝的方法，其特 征在于:还原反应的时间为0.4-0.6s。
[0009] 所述的一种利用尿素生产排放的废气对三废混燃锅炉烟气进行脱硝的方法，其特 征在于:反应中氨基与N0的摩尔比在1.2-1.5。
[0010] 本发明的原理为：
[0011] 1、SNCR脱硝原理
[0012]选择性非催化还原技术(SNCR)，是把含有氨基的还原剂(氨水或氨气)在不使用催 化剂的前提下均匀喷入锅炉烟气温度范围为850~1250°C的区域，在有部分氧存在的条件 下，选择性的把烟气中的NOx还原为N2和H20,以达到减排NOx的目的。
[0013] 采用氨水或氨气作为还原剂的主要化学反应为：
[0014] 4N0+4NH3+02-4N2+6H20
[0015] 4NH3+2N〇2+〇2^3N2+H20,
[0016] 2、SNCR脱硝技术的优点
[0017] 2.1、工艺流程简单，投资成本低，不使用催化剂，运行成本低，经济优势明显。
[0018] 2.2、不需要对锅炉进行结构性改造，建设周期短。
[0019] 2.3、对生产工艺无不良影响，改造使用后无需调整其他设备的运行。
[0020] 2.4、SNCR脱硝对环境适应性广，其副产物主要是N2和H20,因此对环境不会产生二 次污染。
[0021] 2.5、与SCR相比不产生液体或固体废料。
[0022] 2.6、比较适合我国现有中小型锅炉改造，脱硝效率约为50 %~60%，并可以和低 氮燃烧或分级燃烧技术共同使用。
[0023] SNCR技术是已投入运行使用并被证明的非常成熟的烟气脱硝技术，目前在国内推 广使用，效果很好。近期国内科研院所、权威部门一致认定，SNCR技术是最适合我国实际情 况的成熟可靠的烟气脱硝技术。
[0024] 3、SNCR脱硝效率的影响因素 [0025] 3.1、温度范围
[0026] NOx的还原反应发生在一特定的温度范围内（最佳的反应温度区间850°C~1250 °C )。若温度过低，NH3的反应不完全，容易造成NH3逃逸形成二次污染；而温度过高（1400°C 以上），NH3则容易被氧化为NOx。可见温度过高或过低都会导致还原剂的损失和NOx脱除率 下降。
[0027] 3.2、反应剂和烟气混合的程度
[0028]还原剂与烟气的混合程度决定了反应的进程和速度，还原剂和烟气在锅炉烟道内 是边混合边反应，混合的效果直接决定了脱硝效率的高低。SNCR脱硝效率低的主要原之一 就是混合问题，例如，局部的NOx浓度过高，不能被还原剂还原，导致脱硝效率低局部的NOx 浓度过低，还原剂未全部发生还原反应，导致还原剂利用率低，还增加氨逃逸。因此，还原剂 与烟气的混合程度的充分与否，直接影响脱硝效果。
[0029] 3.3、溶液停留的时间
[0030] 溶液停留（化学反应)时间：合适的温度范围内反应物在反应器内停留的总时间。 在此时间内，NH3或尿素等还原剂与烟气的混合、水的蒸发、还原剂的分解和NOx的还原等步 骤须全部完成，一般要求时间为〇.5s。而雾化状态的氨在锅炉水平烟道的停留时间长短取 决于水平烟道的尺寸、烟气流经烟道的速度、溶液雾化状况、雾场与烟气混合的形式等因 素。
[0031] 3.4、氨氮比（吧1〇
[0032] 即反应中氨基与N0的摩尔比值，按照SNCR反应，还原lmol N0需要lmol氨或0.5mol 尿素，但实际中还原剂的量要比这个量大，因为实际反应比较复杂，且气体混合不均匀，要 达到较好的脱硝效果就必须增大还原剂量。随着氨氮比的增加脱硝效率增加，氨逃逸也会 增加，成本升高，目前锅炉SNCR的经济(NSR)，一般控制在1.2-1.5左右。
[0033] 3.5、其他因素
[0034]烟气中氧含量、初始NOx的含量，还原剂类型和状态等都会影响脱硝效率的高低。
[0035] 本发明的有益效果:尿素装置系统高压段、中压段、低压段和蒸发造粒段放空尾气 中氨含量一直偏高，不仅增加了氨成本，对周围环境也有一定的污染，通过水洗、水解等方 式都不能彻底解决氨气排放问题，通过回收到三废混燃锅炉进行脱硝后，不仅降低脱硝成 本，达到了脱硝效果，更重要解决了氨气对周围环境的污染。
【附图说明】
[0036] 图1为不同温度下，不同还原剂(尿素或氨)对NOx的还原效率；
[0037]图2为利用尿素生产排放的废气对三废混燃锅炉烟气进行脱硝的工艺流程图。
【具体实施方式】 [0038] 实施例1、
[0039] 75t/h三废混燃炉脱硝技术方案
[0040] 1、工程概况
[00411本台75t/h的三废混燃炉，主燃烧温度在950-1050°C，目前锅炉满负荷状况下的 NOx的排放量折算后约为450-500mg/m3，运行氧量为8%-10 %。
[0042] 2、设计条件
[0043] 2.1、三废混燃炉的主要参数
[0044] 表2.1锅炉主要参数
[0045]
[0046] 2.2、锅炉的负荷:60-110%
[0047] 2.3、三废混燃炉混合料粒度<10mm，燃料是造气炉渣、煤矸石、劣质煤。
[0048] 3、75t/h的三废混燃炉脱硝方案的选择
[0049] 根据三废混燃炉实际情况选择SNCR脱硝工艺
[0050] 3.1、由于厂内原有一套脱硝系统，原脱硝系统主要是用于厂内3台循环流化床锅 炉脱硝，因此本次计划要施工的三废混燃炉脱硝系统，可以省去前面制作氨水输送和稀释 部分，直接把原脱硝系统稀释后的氨水输送到界区，75吨三废混燃炉界区设计量分配模块 和喷射系统，雾化的压缩气采用尿素生产装置中尾气塔排放的气体，吹扫风采用一次风机 出口的一次风。
[0051] (1)喷射计量和分配装置
[0052] 在本台三废混燃炉前设置喷射计量和分配模块，每个模块由6个流量测量设备和 气动阀门设备组成。用于精确计量和独立控制到锅炉每个喷射区的反应剂流量和浓度。本 台三废混燃炉在上烟道两侧各设三条喷枪向炉内喷入还原剂。
[0053] (2)喷射系统
[0054]喷枪是SNCR系统的关键部件，其雾化的粒径大小影响还原剂与NOx的反应速度，雾 化形状与气流刚性影响还原剂与烟气的混合程度，雾化粒径越小，越容易获得较高的NOx脱 除效率。我公司使用的喷枪雾化颗粒度细(一般可达18~40μπι左右）而且尺寸分布均匀，分 布指数Ν>2。再加上其结构特性，液孔、气孔均较大，而且孔数多，所以不易出现堵塞。我公 司使用的双流体空气雾化喷枪为多孔喷射结构，形成的喷射面为扇状，最大限度的覆盖喷 射位置，保证还原剂与烟气的良好混合。
[0055] 低氮燃烧+脱硝系统性能保证值
[0056] L，/」 头删 yuz、
[0058] 一种利用尿素生产排放的废气对三废混燃锅炉烟气进行脱硝的方法，回收尿素生 产装置中尾气塔排放的气体，通过管道输送到尾气分离器，再经过加压风机输送到三废混 燃锅炉烟气高温段，通过尾气中的氨气作为还原剂或者使用尿素作为还原剂，在不使用催 化剂的前提下均匀喷入锅炉烟气温度范围为950°C的区域，在有部分氧存在的条件下，选择 性的把三废混燃锅炉烟气中的NOx还原为犯和出0,以达到减排NOx的目的。所述的部分氧存 在条件的氧体积含量为5%。还原反应的时间为0.4s。反应中氨基与N0的摩尔比在1.2。 [0059]脱销反应数据见下表：
[0060]
【主权项】
1. 一种利用尿素生产排放的废气对三废混燃锅炉烟气进行脱硝的方法，其特征在于： 回收尿素生产装置中尾气塔排放的气体，通过管道输送到尾气分离器，再经过加压风机输 送到三废混燃锅炉烟气高温段，通过尾气中的氨气作为还原剂或者使用尿素作为还原剂， 在不使用催化剂的前提下均匀喷入锅炉烟气温度范围为850~1250Γ的区域，在有部分氧 存在的条件下，选择性的把三废混燃锅炉烟气中的NOx还原为犯和出0,以达到减排NOx的 目的。2. 根据权利要求1所述的一种利用尿素生产排放的废气对三废混燃锅炉烟气进行脱硝 的方法，其特征在于:所述的部分氧存在条件的氧体积含量为3-6%。3. 根据权利要求1所述的一种利用尿素生产排放的废气对三废混燃锅炉烟气进行脱硝 的方法，其特征在于:还原反应的时间为0.4-0.6s。4. 根据权利要求1所述的一种利用尿素生产排放的废气对三废混燃锅炉烟气进行脱硝 的方法，其特征在于:反应中氨基与NO的摩尔比在1.2-1.5。
【文档编号】B01D53/56GK105944533SQ201511017073
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2015年12月29日
【发明人】亓为华, 李成义, 郭殿厅, 李闯, 黄临
【申请人】安徽晋煤中能化工股份有限公司