一種選擇性催化還原脫硝方法及其系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)含有氮氧化物煙氣的脫硝方法及其系統(tǒng)，尤其涉及一種選擇性催化還原脫硝方法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水泥制造和熱力發(fā)電等都是高耗能高污染產(chǎn)業(yè)。在水泥熟料生產(chǎn)過程中，由于使用煤作為燃料，在預(yù)熱器和分解爐運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵和氮氧化物。成熟脫硝技術(shù)主要有低氮燃燒器、分級(jí)燃燒技術(shù)(SCC)、SNCR (非選擇性催化還原技術(shù))和SCR技術(shù)。低氮燃燒器、分級(jí)燃燒及SNCR技術(shù)存在著操作復(fù)雜、脫硝效率低、運(yùn)行費(fèi)用高及氨逃逸高的問題，難以滿足日益嚴(yán)格的氮氧化物排放限值要求。
[0003]選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)是一種高效的脫硝技術(shù)，目前主要應(yīng)用在火電廠，催化劑模塊是其核心技術(shù)，成本約占到工程的40%。使用溫度范圍在300-400°C，催化劑模塊主要以V205、W03、T12為主，其原理是通過向煙氣中噴注氨或氨水，把煙氣中勵(lì))(還原成隊(duì)和水蒸汽(H 20)。脫硝效率一般可達(dá)80%至90%，甚至更高，放濃度可低于200mg/m3。由于其最佳反應(yīng)溫度區(qū)間恰好處于高塵段，煙塵中堿金屬、水分及硫元素、砷元素及高速等因素經(jīng)常造成催化劑模塊中毒、堵塞及磨損等問題，造成催化劑模塊壽命短，運(yùn)行更換費(fèi)用高及影響下游設(shè)備等問題。
[0004]高溫SCR技術(shù)主要在電廠應(yīng)用，但水泥廠300 - 400°C段煙氣在預(yù)熱器出口處，煙氣成分堿性更強(qiáng)、組分更加復(fù)雜，含塵濃度更高，對(duì)清灰技術(shù)和催化劑模塊要求更高。受限于高濃度粉塵，且含有堿金屬，易使催化劑模塊磨損、堵塞和中毒，一次投資和催化劑模塊費(fèi)用高等因素，影響了其工程推廣。
[0005]2014年02月19日，中國(guó)專利局公開了本申請(qǐng)人的一件專利申請(qǐng)，公開號(hào)為CN103585885A，名稱為“低溫脫硝催化劑模塊及水泥窯低溫選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)”，該水泥窯低溫選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)包括除塵器、氨氣源、選擇性催化還原脫硝裝置和煙囪；所述選擇性催化還原脫硝裝置為含有如上面所述低溫脫硝催化劑模塊的低溫選擇性催化還原脫硝裝置；所述低溫選擇性催化還原脫硝裝置的入口分別與所述除塵器的出口和氨氣源的出口連通；所述低溫選擇性催化還原脫硝裝置的出口與所述煙囪的入口連通。所述氨氣源包括尿素?zé)峤馄?；所述尿素?zé)峤馄鞯纳喜渴鞘⒀b尿素的尿素分解室，下部是熱交換器；所述熱交換器的入口與水泥窯三次風(fēng)的風(fēng)源連通；所述熱交換器的出口與水泥窯的分解爐連通。所述低溫選擇性催化還原脫硝裝置的入口通過噴氨格柵分別與所述除塵器的出口和氨氣源的出口連通。所述氨氣源的出口通過混合器分別與所述低溫選擇性催化還原脫硝裝置的入口和所述除塵器的出口連通；所述混合器具有稀釋風(fēng)機(jī)。
[0006]由此可見，由于上述水泥窯低溫選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)以尿素作為還原劑的原料，需要通過尿素?zé)峤馄鲗?duì)尿素進(jìn)行熱解生成氨氣，還需要通過混合器將氨氣稀釋，更需要通過噴氨格柵將稀釋后的氨氣與煙氣混合，需要消耗大量的熱能，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。即使以液氨為還原劑的原料，也需要通過液氨氣化裝置對(duì)液氨氣化，通過稀釋裝置和混合裝置將氨氣稀釋，通過噴氨格柵將稀釋后的氨氣與煙氣混合，需要消耗大量的熱能，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問題是提供一種選擇性催化還原脫硝方法，該方法不需要消耗熱能即可形成氨氣將氨氣與煙氣充分地混合。
[0008]本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)，該系統(tǒng)不但不需要消耗熱能即可形成氨氣將氨氣與煙氣充分地混合，而且，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。
[0009]就方法而言，為了解決上述一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的選擇性催化還原脫硝方法是先通過超聲波發(fā)生器將氨水霧化(形成氨氣)，再將霧狀的氨水(即氨氣)與含有氮氧化物的煙氣混合，混合后的煙氣在催化劑的作用下還原成氮?dú)夂退?br>[0010]所述氨水的濃度為15%-25% (重量百分比)。
[0011]所述氨水的濃度為20% (重量百分比)。
[0012]所述混合后的煙氣在催化劑的作用下還原成氮?dú)夂退倪^程是在溫度140-150°C下進(jìn)行的。
[0013]所述混合后的煙氣在催化劑的作用下還原成氮?dú)夂退倪^程是在溫度145°C下進(jìn)行的。
[0014]本發(fā)明的選擇性催化還原脫硝方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。
[0015]1、本技術(shù)方案由于采用了先通過超聲波發(fā)生器將氨水霧化(形成氨氣)，再將霧狀的氨水(即氨氣)與含有氮氧化物的煙氣混合，混合后的煙氣在催化劑的作用下還原成氮?dú)夂退募夹g(shù)手段，所以，可通過超聲波霧化的方式，利用電子高頻震蕩，通過霧化片的高頻諧振，將氨水分子結(jié)構(gòu)打散而產(chǎn)生自然飄逸的水霧，不需加熱或添加任何化學(xué)試劑，該方法不需要消耗熱能即可形成氨氣將氨氣與煙氣充分地混合，由于超聲波發(fā)生器對(duì)氨水的霧化效率極高，所以，電能消耗極小。
[0016]2、本技術(shù)方案由于采用了所述氨水的濃度為15%_25% (重量百分比)的技術(shù)手段，所以，可保證霧化后的氨水安全有效地與含有氮氧化物的煙氣混合。
[0017]3、本技術(shù)方案由于采用了所述氨水的濃度為20%(重量百分比)的技術(shù)手段，所以，可確保霧化后的氨水安全高效地與含有氮氧化物的煙氣混合。
[0018]4、本技術(shù)方案由于采用了所述混合后的煙氣在催化劑的作用下還原成氮?dú)夂退倪^程是在溫度140-150°C下進(jìn)行的技術(shù)手段，所以，可使煙氣的脫硝效率大大提高的前提下，大大提高催化劑的使用壽命，大大地降低脫硝成本。
[0019]5、本技術(shù)方案由于采用了所述混合后的煙氣在催化劑的作用下還原成氮?dú)夂退倪^程是在溫度145°C下進(jìn)行的技術(shù)手段，所以，可使煙氣的脫硝效率與脫硝成本之比達(dá)到最高，且滿足煙氣的排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0020]就系統(tǒng)而言，為了解決上述另一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的選擇性催化還原脫硝系統(tǒng)，包括進(jìn)煙道和選擇性催化還原脫硝裝置，所述進(jìn)煙道的出煙口與所述選擇性催化還原脫硝裝置的進(jìn)煙口連通，所述進(jìn)煙道至少設(shè)置有一個(gè)超聲波發(fā)生器，所述超聲波發(fā)生器的氨水進(jìn)口通過氨水泵與氨水源連通，所述超聲波發(fā)生器的氨水霧化孔位于所述進(jìn)煙道內(nèi)。
[0021]所述超聲波發(fā)生器的主體呈柱狀，該柱狀主體的前端中央設(shè)置有空心長(zhǎng)頸，空心長(zhǎng)頸的端頭設(shè)置有高頻震蕩錐，所述氨水霧化孔有多個(gè)，多個(gè)所述氨水霧化孔沿周向均勻地分布在空心長(zhǎng)頸端頭的側(cè)壁上；該柱狀主體的前端沿徑向向外延伸形成法蘭盤，所述法蘭盤上沿周向分布有固定孔，相應(yīng)地，所述進(jìn)煙道的側(cè)壁分布有超聲波發(fā)生器安裝孔，沿著所述超聲波發(fā)生器安裝孔的周邊分布有螺紋固定孔，所述超聲波發(fā)生器的高頻震蕩錐和氨水霧化孔穿過所述超聲波發(fā)生器安裝孔進(jìn)入所述進(jìn)煙道內(nèi)，所述法蘭盤和所述進(jìn)煙道的側(cè)壁之間設(shè)置有環(huán)形密封墊，所述超聲波發(fā)生器與所述進(jìn)煙道通過螺釘借助所述法蘭盤上的固定孔和所述進(jìn)煙道側(cè)壁的螺紋固定孔固定連接；或者，該柱狀主體的前部沿徑向向內(nèi)收縮形成圓柱體并與該柱狀主體的后部形成臺(tái)肩，所述圓柱體的側(cè)壁設(shè)置有螺紋，相應(yīng)地，所述進(jìn)煙道的側(cè)壁分布有超聲波發(fā)生器螺紋安裝孔，所述超聲波發(fā)生器的高頻震蕩錐和氨水霧化孔穿過所述超聲波發(fā)生器螺紋安裝孔進(jìn)入所述進(jìn)煙道內(nèi)，所述臺(tái)肩和所述進(jìn)煙道的側(cè)壁之間設(shè)置有環(huán)形密封墊，所述超聲波發(fā)生器與所述進(jìn)煙道通過螺紋固定連接。
[0022]所述進(jìn)煙道的橫截面呈圓形，所述超聲波發(fā)生器有多個(gè)；多個(gè)所述超聲波發(fā)生器沿著所述進(jìn)煙道同一橫截面的周向均勻地分布，所述超聲波發(fā)生器的高頻震蕩錐朝向所述進(jìn)煙道的軸心；或者，多個(gè)所述超聲波發(fā)生器分為多組，多組所述超聲波發(fā)生器分別沿著所述進(jìn)煙道不同橫截面的周向分布，所述超聲波發(fā)生器的高頻震蕩錐朝向所述進(jìn)煙道的軸心。
[0023]所述超聲波發(fā)生器與所述氨水泵之間設(shè)置有多通裝置，所述多通裝置有一個(gè)氨水進(jìn)口和多個(gè)氨水出口，所述一個(gè)氨水進(jìn)口和所述多個(gè)氨水出口相連通，所述多個(gè)氨水出口分別配置有閥門，所述一個(gè)氨水進(jìn)口與所述氨水泵的氨水出口連通，所述多個(gè)氨水出口分別與所述超聲波發(fā)生器的氨水進(jìn)口連通。
[0024]所述進(jìn)煙道的進(jìn)煙口與布袋除塵器的出煙口連通，所述選擇性催化還原脫硝裝置的出煙口通過引風(fēng)