專利名稱:一種微波加熱氨水還原脫硝的處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種微波加熱氨水還原脫硝的處理系統(tǒng)，包括微波管式爐、送風(fēng)機(jī)、溫度傳感器、脫硝反應(yīng)腔體、濃度傳感器；所述管式爐腔體的出口通過(guò)管路連接送風(fēng)機(jī)的入口，送風(fēng)機(jī)出口管路連接溫度傳感器，溫度傳感器通過(guò)設(shè)有第一電磁閥的管路連接脫硝反應(yīng)腔體的底部入口，脫硝反應(yīng)腔體的頂部出口通過(guò)管路連接濃度傳感器，濃度傳感器通過(guò)設(shè)有第三電磁閥的第二煙氣管路連接管式爐腔體的A入口；溫度傳感器還通過(guò)設(shè)有第二電磁閥的第一煙氣管路連接管式爐腔體的輸入管路A。本系統(tǒng)脫硝過(guò)程簡(jiǎn)單科學(xué)，與系統(tǒng)結(jié)合使用，可有效保證煙氣排放滿足國(guó)家煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)要求，可廣泛適用于需要脫硝以減少NOx排放的場(chǎng)合，應(yīng)用前景廣闊。
【專利說(shuō)明】一種微波加熱氨水還原脫硝的處理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煙氣脫硝處理系統(tǒng)，尤其涉及一種微波加熱氨水還原脫硝的處理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，電力需求和供應(yīng)持續(xù)增長(zhǎng)。截止2013年底，全國(guó)電力裝機(jī)容量已達(dá)12.47億千瓦，，其中火電為8.62億千瓦，占全國(guó)總裝機(jī)容量的69%。截至“十一五”末，累計(jì)建成運(yùn)行5.65億千瓦燃煤電廠脫硫設(shè)施，全國(guó)火電脫硫機(jī)組比例從2005年12%提高到80%，但我國(guó)人均裝機(jī)容量卻遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家平均水平，并且我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)決定了在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)燃煤機(jī)組裝機(jī)容量還將不斷增長(zhǎng)，火電廠排放的二氧化硫、氮氧化物和煙塵仍將增加。火電廠排放的大氣污染物若得不到有效控制，將直接影響我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量的改善和電力工業(yè)的可持續(xù)和健康發(fā)展。煙氣脫硝是繼煙氣脫硫之后國(guó)家控制火電廠硫氮氧化物排放的又一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。從2012年I月I日開始，2011年發(fā)布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB_13223-2011》取代2003年發(fā)布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB_13223-2003》，并開始實(shí)施。新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將提高火電行業(yè)環(huán)保準(zhǔn)入門檻，推動(dòng)火電行業(yè)排放強(qiáng)度降低并減少污染物排放。但是，由于在燃煤電廠煙氣污染控制領(lǐng)域缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)和裝備，造成我國(guó)能源發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間存在尖銳矛盾。因此，通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)高效、低耗的煙氣污染控制，是解決這一矛盾的重要途徑。
[0003]作為煙氣凈化方式的選擇性催化還原(SCR)雖然可以取得高達(dá)90%的NOJ^*率，但SCR技術(shù)由于其昂貴的催化劑及壽命問(wèn)題造成了投資過(guò)大，限制了其廣泛應(yīng)用。而相對(duì)較廉價(jià)的選擇性非催化還原(SNCR)的最大NOJ^除率可達(dá)70 %?80 %，得到了相對(duì)廣泛的應(yīng)用。但是SNCR還原NO的反應(yīng)對(duì)于溫度條件非常敏感，爐膛上噴入點(diǎn)的選擇，也就是所謂的溫度窗口的選擇，是SNCR還原NO效率高低的關(guān)鍵。一般認(rèn)為理想的溫度范圍為700°C?1100°C，并隨反應(yīng)器類型的變化而有所不同。當(dāng)反應(yīng)溫度低于溫度窗口時(shí)，由于停留時(shí)間的限制，往往使化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度較低反應(yīng)不夠徹底，從而造成NO的還原率較低，同時(shí)未參與反應(yīng)的NH3增加也會(huì)造成氨氣泄漏。同時(shí)，為提高SNCR對(duì)NO x的還原效率，降低氨的泄漏量，必須在設(shè)計(jì)階段重點(diǎn)考慮燃料類型、鍋爐負(fù)荷、爐膛結(jié)構(gòu)、受熱面布置、過(guò)量空氣量、NOx濃度、爐膛溫度分布、爐膛氣流分布以及CO濃度等關(guān)鍵的工藝參數(shù)。
[0004]鑒于鍋爐爐膛內(nèi)脫硝的SNCR技術(shù)要應(yīng)用時(shí)要重點(diǎn)考慮鍋爐爐膛內(nèi)部相關(guān)的眾多關(guān)鍵的工藝參數(shù)，這無(wú)疑將會(huì)使設(shè)計(jì)階段的工作變得更加復(fù)雜，同時(shí)將大大降低其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。因此，我國(guó)迫切需要能對(duì)目前的SNCR技術(shù)進(jìn)行改造，開發(fā)其他更加高效、低成本的煙氣脫硝技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供提供一種微波加熱氨水還原脫硝的處理系統(tǒng)。處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)，與煙氣脫硝方法有機(jī)結(jié)合能夠大幅提尚脫硝的脫除效率、成本低O
[0006]本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]一種微波加熱氨水還原脫硝的處理系統(tǒng)，包括微波管式爐1、送風(fēng)機(jī)3、溫度傳感器4、脫硝反應(yīng)腔體6、濃度傳感器8 ;
[0008]所述微波管式爐I內(nèi)具有一管式爐腔體2 ;所述管式爐腔體2的出口通過(guò)管路連接送風(fēng)機(jī)3的入口，送風(fēng)機(jī)3通過(guò)其出口管路連接溫度傳感器4，溫度傳感器4通過(guò)設(shè)有第一電磁閥5的管路連接脫硝反應(yīng)腔體6的底部入口，脫硝反應(yīng)腔體6的頂部出口通過(guò)管路連接濃度傳感器8，濃度傳感器8通過(guò)設(shè)有第三電磁閥15的第二煙氣管路17連接管式爐腔體2的A入口；
[0009]所述溫度傳感器4還通過(guò)設(shè)有第二電磁閥10的第一煙氣管路11連接管式爐腔體2的輸入管路A。
[0010]所述溫度傳感器4上還通過(guò)管路連接有冷卻器13的入口，冷卻器13的出口通過(guò)設(shè)有一個(gè)第四電磁閥12的管路與送風(fēng)機(jī)3的出口管路連接。
[0011]所述微波管式爐I腔體內(nèi)壁設(shè)有復(fù)合吸波材料。
[0012]所述濃度傳感器8還具有一輸出管路B，輸出管路B上設(shè)置有第五電磁閥9。
[0013]所述脫硝反應(yīng)腔體6的外周面設(shè)有多個(gè)氨水噴槍7。
[0014]采用上述述的處理系統(tǒng)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硝的方法如下:
[0015](I)煙氣首先由輸入管路A進(jìn)入微波管式爐I的管式爐腔體2，微波管式爐I腔體內(nèi)壁的復(fù)合吸波材料吸收微波后溫度迅速升高，煙氣經(jīng)過(guò)管式爐腔體2并被快速加熱；
[0016](2)加熱后的煙氣經(jīng)送風(fēng)機(jī)3到達(dá)溫度傳感器4，溫度傳感器4對(duì)煙氣溫度進(jìn)行檢測(cè)；
[0017](3)當(dāng)溫度傳感器4檢測(cè)到煙氣溫度低于設(shè)定溫度范圍內(nèi)時(shí)，第二電磁閥10打開，第一電磁閥5和第四電磁閥12關(guān)閉，煙氣在微波管式爐I中再次被加熱；
[0018](4)當(dāng)溫度傳感器4檢測(cè)到煙氣溫度高于設(shè)定溫度范圍內(nèi)時(shí)，第四電磁閥12打開，同時(shí)第一電磁閥5和第二電磁閥10關(guān)閉，煙氣在冷卻器13中被冷卻；
[0019](5)當(dāng)溫度傳感器4檢測(cè)到煙氣溫度在設(shè)定溫度范圍內(nèi)時(shí)，第一電磁閥5打開，同時(shí)第二電磁閥10和第四電磁閥12關(guān)閉，煙氣經(jīng)第一煙氣管路11進(jìn)入脫硝反應(yīng)腔體6 ;
[0020](6)脫硝反應(yīng)腔體6四周布置的氨水噴槍7噴出霧化的氨水，氨水遇到加熱后的煙氣迅速分解為NH3,順3和煙氣中NO x發(fā)生還原反應(yīng)生成N 2和水蒸氣；
[0021](7)從脫硝反應(yīng)腔體6出來(lái)的煙氣到達(dá)濃度傳感器8 ;當(dāng)濃度傳感器8檢測(cè)到煙氣濃度高于排放標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)，第五電磁閥9關(guān)閉，同時(shí)第三電磁閥15打開，煙氣經(jīng)過(guò)第二煙氣管路17重新進(jìn)入微波管式爐I進(jìn)行再次加熱，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)脫硝過(guò)程；
[0022](8)當(dāng)濃度傳感器8檢測(cè)到煙氣濃度低于排放標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)，第五電磁閥9打開，同時(shí)第三電磁閥15關(guān)閉，煙氣經(jīng)輸出管路B排除，脫硝過(guò)程結(jié)束。
[0023]本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0024]1、以微波作為煙氣的加熱源，加熱迅速且能耗較少，避免爐內(nèi)SNCR脫硝還原反應(yīng)影響爐膛溫度和鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。
[0025]2、采用溫度傳感器和冷卻器，保證煙氣溫度維持在最佳的脫硝反應(yīng)溫度范圍內(nèi)，從而大大提高煙氣中NOx的脫除率，同時(shí)避免氨氣的泄漏。
[0026]3、采用較大空間的脫硝反應(yīng)腔體，能夠保證還原劑NH3在脫硝反應(yīng)腔體的停留時(shí)間，提高NOx的脫除效果。
[0027]4、采用氨水溶液作為反應(yīng)還原劑的來(lái)源，氨水溶液在高溫下快速分解得到還原劑NH3，價(jià)格低廉且易獲取。
[0028]5、采用濃度傳感器檢測(cè)反應(yīng)后煙氣中NOx濃度，保證NOx的脫除效果。
[0029]6、脫硝過(guò)程簡(jiǎn)單科學(xué)，與系統(tǒng)結(jié)合使用，可有效保證煙氣排放滿足國(guó)家煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0030]7、本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、成本低、實(shí)用性強(qiáng)，可廣泛適用于需要脫硝以減少NOx排放的場(chǎng)合，應(yīng)用前景廣闊。

【附圖說(shuō)明】

[0031]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0033]實(shí)施例
[0034]如圖1所示。本實(shí)用新型微波加熱氨水還原脫硝的處理系統(tǒng)，包括微波管式爐1、送風(fēng)機(jī)3、溫度傳感器4、脫硝反應(yīng)腔體6、濃度傳感器8 ;
[0035]所述微波管式爐I內(nèi)具有一管式爐腔體2 ;所述管式爐腔體2的出口通過(guò)管路連接送風(fēng)機(jī)3的入口，送風(fēng)機(jī)3通過(guò)其出口管路連接溫度傳感器4，溫度傳感器4通過(guò)設(shè)有第一電磁閥5的管路連接脫硝反應(yīng)腔體6的底部入口，脫硝反應(yīng)腔體6的頂部出口通過(guò)管路連接濃度傳感器8，濃度傳感器8通過(guò)設(shè)有第三電磁閥15的第二煙氣管路17連接管式爐腔體2的A入口；
[0036]所述溫度傳感器4還通過(guò)設(shè)有第二電磁閥10的第一煙氣管路11連接管式爐腔體2的輸入管路A。
[0037]所述溫度傳感器4上還通過(guò)管路連接有冷卻器13的入口，冷卻器13的出口通過(guò)設(shè)有一個(gè)第四電磁閥12的管路與送風(fēng)機(jī)3的出口管路連接。
[0038]所述微波管式爐I腔體內(nèi)壁設(shè)有復(fù)合吸波材料。
[0039]所述濃度傳感器8還具有一輸出管路B，輸出管路B上設(shè)置有第五電磁閥9。
[0040]所述脫硝反應(yīng)腔體6的外周面設(shè)有多個(gè)氨水噴槍7。
[0041]采用本系統(tǒng)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硝的方法，可通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn):
[0042](I)煙氣首先由輸入管路A進(jìn)入微波管式爐I的管式爐腔體2，微波管式爐I腔體內(nèi)壁的復(fù)合吸波材料吸收微波后溫度迅速升高，煙氣經(jīng)過(guò)管式爐腔體2并被快速加熱；
[0043](2)加熱后的煙氣經(jīng)送風(fēng)機(jī)3到達(dá)溫度傳感器4，溫度傳感器4對(duì)煙氣溫度進(jìn)行檢測(cè)；
[0044](3)當(dāng)溫度傳感器4檢測(cè)到煙氣溫度低于設(shè)定溫度范圍內(nèi)時(shí)，第二電磁閥10打開，第一電磁閥5和第四電磁閥12關(guān)閉，煙氣在微波管式爐I中再次被加熱；
[0045](4)當(dāng)溫度傳感器4檢測(cè)到煙氣溫度高于設(shè)定溫度范圍內(nèi)時(shí)，第四電磁閥12打開，同時(shí)第一電磁閥5和第二電磁閥10關(guān)閉，煙氣在冷卻器13中被冷卻；
[0046](5)當(dāng)溫度傳感器4檢測(cè)到煙氣溫度在設(shè)定溫度范圍內(nèi)時(shí)，第一電磁閥5打開，同時(shí)第二電磁閥10和第四電磁閥12關(guān)閉，煙氣經(jīng)第一煙氣管路11進(jìn)入脫硝反應(yīng)腔體6 ;
[0047](6)脫硝反應(yīng)腔體6四周布置的氨水噴槍7噴出霧化的氨水，氨水遇到加熱后的(高溫)煙氣迅速分解為NH3,順3和煙氣中NOx發(fā)生還原反應(yīng)生成NjP水蒸氣；
[0048](7)從脫硝反應(yīng)腔體6出來(lái)的煙氣到達(dá)濃度傳感器8 ;當(dāng)濃度傳感器8檢測(cè)到煙氣濃度高于(國(guó)家大氣污染物)排放標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)，第五電磁閥9關(guān)閉，同時(shí)第三電磁閥15打開，煙氣經(jīng)過(guò)第二煙氣管路17重新進(jìn)入微波管式爐I進(jìn)行再次加熱，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)脫硝過(guò)程；
[0049](8)當(dāng)濃度傳感器8檢測(cè)到煙氣濃度低于(國(guó)家大氣污染物)排放標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)，第五電磁閥9打開，同時(shí)第三電磁閥15關(guān)閉，煙氣經(jīng)輸出管路B排除，脫硝過(guò)程結(jié)束。
[0050]為達(dá)到更好效果，下面對(duì)本脫硝過(guò)程作進(jìn)一步分析說(shuō)明。
[0051]根據(jù)物質(zhì)吸收微波的能力，可將物質(zhì)分穿透、反射、吸收三大類。
[0052]金屬基本上不吸收微波，一般微波碰到金屬后會(huì)被反射回來(lái)。而微波對(duì)陶瓷微波管式爐腔體(一種陶瓷復(fù)合材料)，具有很好的穿透性，只有極少的一部分被吸收。實(shí)驗(yàn)所用的微波管式爐設(shè)備，就是利用微波的這種性質(zhì)，將微波管式爐的外殼設(shè)計(jì)為金屬鋼板結(jié)構(gòu)用來(lái)防止微波泄漏，內(nèi)壁為微波透波的以碳化硅為主體的復(fù)合吸波材料制造的陶瓷管，陶瓷管與外層鋼板之間填充保溫材料如石棉，用于保溫。這樣，微波管式爐腔體內(nèi)壁的復(fù)合吸波材料吸收微波后溫度迅速升高，煙氣經(jīng)過(guò)微波管式爐腔體并被快速加熱。在煙氣進(jìn)入脫硝反應(yīng)腔體前，溫度傳感器會(huì)檢測(cè)煙氣的溫度。當(dāng)煙氣溫度低于溫度范圍8000C _1150°C時(shí)，通往微波管式爐的第三電磁閥15和第二電磁閥10會(huì)打開，對(duì)煙氣再次進(jìn)行加熱；當(dāng)煙氣溫度高于溫度范圍800°C _1150°C時(shí)，通往冷卻器的第四電磁閥12會(huì)打開，對(duì)煙氣進(jìn)行冷卻，直至達(dá)到設(shè)定的溫度范圍。
[0053]氨水經(jīng)氨水噴槍噴入溫度為800°C -1150°C范圍的脫硝反應(yīng)腔體，氨水溶液會(huì)迅速熱分解成NH3和水蒸氣，隨后NH 3與煙氣中的NO x進(jìn)行SNCR還原反應(yīng)而生成N 2。采用NH3作為還原劑，在溫度為800°C _1150°C的范圍內(nèi)，還原NOx的化學(xué)反應(yīng)方程式主要為:
[0054]4NH3+4N0+02—4N2+6H2
[0055]4NH3+2N0+202— 3N2+6H20
[0056]8NH3+6NO — 7N2+12H20
[0057]溫度對(duì)SNCR的還原反應(yīng)的影響最大。
[0058]基于微波管式爐和溫度傳感器的作用，進(jìn)入脫硝反應(yīng)腔體的煙氣溫度比較均勻，溫度分布在850°C -1150°C范圍，保證順3和NOx發(fā)生還原反應(yīng)的反應(yīng)溫度。避免當(dāng)煙氣溫度高于1150°C時(shí)，NOx的脫除率由于氨氣的熱分解而降低；當(dāng)煙氣溫度低于850°C以下時(shí)，順3的反應(yīng)速率下降，還原反應(yīng)進(jìn)行得不充分，NOJ^除率下降，同時(shí)氨氣的逸出量可能也在增加。
[0059]還原劑NH3在最佳溫度窗口的停留時(shí)間越長(zhǎng)，則脫除NO x的效果越好。NH 3的停留時(shí)間超過(guò)Is則可以出現(xiàn)最佳NOJ^除率。
[0060]如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
[0061]本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種微波加熱氨水還原脫硝的處理系統(tǒng)，其特征在于:包括微波管式爐(1)、送風(fēng)機(jī)(3)、溫度傳感器(4)、脫硝反應(yīng)腔體￠)、濃度傳感器(8); 所述微波管式爐(I)內(nèi)具有一管式爐腔體(2);所述管式爐腔體(2)的出口通過(guò)管路連接送風(fēng)機(jī)(3)的入口，送風(fēng)機(jī)(3)通過(guò)其出口管路連接溫度傳感器(4)，溫度傳感器(4)通過(guò)設(shè)有第一電磁閥(5)的管路連接脫硝反應(yīng)腔體￠)的底部入口，脫硝反應(yīng)腔體(6)的頂部出口通過(guò)管路連接濃度傳感器(8)，濃度傳感器(8)通過(guò)設(shè)有第三電磁閥(15)的第二煙氣管路(17)連接管式爐腔體(2)的A入口； 所述溫度傳感器(4)還通過(guò)設(shè)有第二電磁閥(10)的第一煙氣管路(11)連接管式爐腔體⑵的輸入管路A。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度傳感器(4)上還通過(guò)管路連接有冷卻器(13)的入口，冷卻器(13)的出口通過(guò)設(shè)有一個(gè)第四電磁閥(12)的管路與送風(fēng)機(jī)(3)的出口管路連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于:所述微波管式爐(I)腔體內(nèi)壁設(shè)有復(fù)合吸波材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的處理系統(tǒng)，其特征在于:所述濃度傳感器(8)還具有一輸出管路B，輸出管路B上設(shè)置有第五電磁閥(9)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的處理系統(tǒng)，其特征在于:所述脫硝反應(yīng)腔體(6)的外周面設(shè)有多個(gè)氨水噴槍(7)。
【文檔編號(hào)】B01D53-56GK204275805SQ201420696421
【發(fā)明者】馬曉茜, 胡善超 [申請(qǐng)人]華南理工大學(xué)