本發(fā)明涉及一種煙氣污染治理技術(shù)，具體涉及一種去除鍋爐等煙氣中氮氧化物污染物的脫銷(xiāo)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

NOx是近三十多年來(lái)受到極大關(guān)注的一種污染物。已經(jīng)證明其危害主要有酸雨作用、誘發(fā)光化學(xué)煙霧等,也是引起溫室效應(yīng)和光化學(xué)反應(yīng)的主要物質(zhì)之一,所以降低NOx 的排放也是當(dāng)前應(yīng)著重研究的方向。工業(yè)窯爐、鍋爐是最主要的NOx排放源, 為此,國(guó)家出臺(tái)了一系列控制NOx排放的法律、法規(guī)和政策,促使我國(guó)必須加快鍋爐煙氣脫硝設(shè)施的建設(shè),煙氣脫硝是 控制 NOx 排放的必然選擇,也是國(guó)家環(huán)保政策的要求。減少NOx排放的措施主要分為兩大類(lèi):燃燒過(guò)程控制和燃燒后煙氣脫硝技術(shù)。 燃燒后煙氣脫硝技術(shù)包括選擇性催化還原(SCR)技術(shù)、選擇性非催化還原(SNCR)技術(shù)、SNCR/SCR聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)、 目前應(yīng)用最廣、最有效的煙氣脫硝主流技術(shù)是SCR技術(shù),它能達(dá)到90%以上的脫硝效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種整體嵌入式冶煉煙氣脫硝系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，能快速有效的去除煙氣中有害的NOx物質(zhì)，提高脫銷(xiāo)效率和質(zhì)量，凈化煙氣。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種整體嵌入式冶煉煙氣脫硝系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，所述方法選用燃煤鍋爐選擇性催化還原煙氣脫硝系統(tǒng)；采用氨作為還原介質(zhì),系統(tǒng)主要由供氨與噴氨系統(tǒng)、帶有吹灰器的SCR反應(yīng)器、煙氣管道與控制系統(tǒng)組成，所述SCR反應(yīng)器通常“嵌入”布置在鍋爐省煤器出口與空氣預(yù)熱器入口之間，離開(kāi)省煤器的熱煙氣在進(jìn)入SCR反應(yīng)器前，在遠(yuǎn)離SCR反應(yīng)器的上游煙道中噴入氨，與煙氣充分均勻混合后進(jìn)入SCR反應(yīng)器，氨在SCR反應(yīng)器中催化劑的作用下, 選擇性地與煙氣中的NOx發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將NOx轉(zhuǎn)換成無(wú)害的氮?dú)夂退魵?從而完成脫硝過(guò)程。

所述SCR反應(yīng)器的殼體采用標(biāo)準(zhǔn)的板箱式結(jié)構(gòu),輔以各種加強(qiáng)筋和支撐構(gòu)件來(lái)滿足防震、承載催化劑、密封、承受荷載和抵抗應(yīng)力的要求,并且實(shí)現(xiàn)與外界的隔熱。

所述吹灰器為可伸縮的耙形結(jié)構(gòu),采用蒸汽或空氣進(jìn)行吹掃，每層催化劑的上面都設(shè)置吹灰器，各層吹灰器的吹掃時(shí)間錯(cuò)開(kāi)，每個(gè)吹灰器的吹掃時(shí)間約為5min，每月吹灰一次。

最上面一層吹灰器以20°角傾斜向下安裝，其他層的吹灰器水平布置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、反應(yīng)器殼體通常采用標(biāo)準(zhǔn)的板箱式結(jié)構(gòu),輔以各種加強(qiáng)筋和支撐構(gòu)件來(lái)滿足防震、承載催化劑、密封、承受荷載和抵抗應(yīng)力的要求,并且實(shí)現(xiàn)與外界的隔熱。

2、在 SCR反應(yīng)器里催化劑分層布置，一般為2～4層，催化劑的型式為平板式和蜂窩式兩種，催化劑反應(yīng)器在平均溫度的±15℃范圍內(nèi)進(jìn)行，可保證NOx 脫除率，在每層催化劑上布置多臺(tái)耙式半伸縮蒸汽吹灰器或聲波吹灰器、煙道和反應(yīng)器的合理設(shè)計(jì)等措施可減少堵塞；

3、采用聲波吹灰器使催化反應(yīng)器免受飛灰淤塞,合理安排聲波吹灰器的運(yùn)行周期, 可使催化劑積灰量處于穩(wěn)定的低水平。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及一種整體嵌入式冶煉煙氣脫硝系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，選用典型的燃煤鍋爐選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝系統(tǒng)；采用氨(NH3)作為還原介質(zhì),主要由供氨與噴氨系統(tǒng)、催化反應(yīng)器、煙氣管道與控制系統(tǒng)等組成。SCR反應(yīng)器通?！扒度搿辈贾迷阱仩t省煤器出口與空氣預(yù)熱器入口之間。離開(kāi)省煤器的熱煙氣在進(jìn)入SCR反應(yīng)器前，在遠(yuǎn)離SCR反應(yīng)器的上游煙道中噴入氨(NH3)，與煙氣充分均勻混合后進(jìn)入“嵌入”的反應(yīng)器。氨在反應(yīng)器中催化劑的作用下, 選擇性地與煙氣中的NOx(主要為NO和少量的NO2)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將NOx轉(zhuǎn)換成無(wú)害的氮?dú)?(N2)和水蒸氣(H2O),從而完成脫硝過(guò)程。脫硝后的凈煙氣從反應(yīng)器底部流出,經(jīng)出口煙道進(jìn)入下游的空氣預(yù)熱器。在設(shè)計(jì)條件下,在290～400℃有如下幾種反應(yīng):

4NO + 4NH3 +O2 →4N2 + 6H2O

NO +NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O

6NO2 + 8NH3 →7N2 + 12H2O

SCR反應(yīng)器是還原劑和煙氣中的NOx發(fā)生催化還原反應(yīng)的場(chǎng)所,本發(fā)明在鍋爐尾部嵌入碳鋼制反應(yīng)外殼、煙氣進(jìn)出口、催化劑放置層、人孔門(mén)、導(dǎo)流葉片等組成。反應(yīng)器是煙氣脫硝系統(tǒng)中最核心的設(shè)備,催化劑以單元模塊形式疊放在若干層托架上，布置在反應(yīng)器之中。

（1）SCR反應(yīng)器殼體的設(shè)計(jì)

在SCR反應(yīng)器殼體的設(shè)計(jì)中,設(shè)置好NOx/NH3混合和速度的均布,以保證脫硝效率。反應(yīng)器殼體通常采用標(biāo)準(zhǔn)的板箱式結(jié)構(gòu),輔以各種加強(qiáng)筋和支撐構(gòu)件來(lái)滿足防震、承載催化劑、密封、承受荷載和抵抗應(yīng)力的要求,并且實(shí)現(xiàn)與外界的隔熱。

（2）催化劑的設(shè)計(jì)

在SCR煙氣脫硝系統(tǒng)中,催化劑是SCR系統(tǒng)中的主要設(shè)備,其成分組成、結(jié)構(gòu)、壽命及相關(guān)參數(shù)直接影響SCR系統(tǒng)脫硝效率及運(yùn)行狀況。一般要求SCR的催化劑:

(a)具有較高的NOx選擇性;

(b)在較低的溫度下和較寬的溫度范圍內(nèi),具有較高的催化活性;

(c)具有較好的抗化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性;

(d)費(fèi)用較低。SCR反應(yīng)器中的催化劑通常垂直布置,煙氣自SCR反應(yīng)器頂部垂直向下平行于催化劑表面流動(dòng)。煙氣在SCR反應(yīng)器中的空塔速度是SCR的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù), 它是煙氣體積流量與SCR反應(yīng)器中催化劑體積的比值,反映了煙氣在SCR反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間的長(zhǎng)短,煙氣的空塔速度越大,其停留時(shí)間越短。在 SCR反應(yīng)器里催化劑分層布置,一般為2～4層,當(dāng)催化劑活性降低后,需依次逐層更換催化劑。催化劑的型式一般可分為平板式和蜂窩式兩種。催化劑的兩種形式各有優(yōu)缺點(diǎn):脫硝裝置布置在省煤器和空預(yù)器之間時(shí),采用平板式催化劑和大孔徑的蜂窩式催化劑都是可行的,脫硝裝置布置在低含塵濃度的燃煤電廠時(shí),會(huì)采用蜂窩式催化劑。從國(guó)外應(yīng)用情況來(lái)看,推薦平板式和蜂窩式的廠商數(shù)量基本持平,另外從目前世界范圍內(nèi)的使用情況來(lái)看,兩種形式的催化劑數(shù)量也基本相當(dāng)。

SCR系統(tǒng)的性能主要由催化劑質(zhì)量和反應(yīng)條件所決定,在SCR反應(yīng)器中催化劑體積越大,NOx的脫除率越高,同時(shí)氨的逸出量也越少,然而SCR工藝的費(fèi)用也會(huì)顯著增加。因此,在SCR系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中,催化劑的體積是一個(gè)重要的參數(shù)。在最初的催化劑體積的設(shè)計(jì)中也應(yīng)考慮適當(dāng)放大催化劑的量,同時(shí)還需考慮反應(yīng)器中有效區(qū)域的變化。研究發(fā)現(xiàn),反應(yīng)器中有些部位的溫度常偏離設(shè)計(jì)溫度,導(dǎo)致NOx 脫除率的改變,因此催化劑反應(yīng)器的設(shè)計(jì)通常在平均溫度的±15℃范圍內(nèi)進(jìn)行。氣流的入口裝置應(yīng)設(shè)計(jì)成可使煙氣均勻流入SCR單元的所有部位,這樣煙氣的停留時(shí)間和NOx脫除率就有可能在催化劑反應(yīng)器各個(gè)截面上相等。對(duì)于一個(gè)給定的NOx 脫除率來(lái)說(shuō), NH3/NOx化學(xué)計(jì)量比不應(yīng)超過(guò)理論值的±5%。過(guò)大的偏離可能會(huì)降低脫硝反應(yīng),導(dǎo)致逸出氨的濃度增大,并需要更大的催化劑體積。設(shè)計(jì)中也要考慮到催化劑堵塞,其兩個(gè)主要原因是銨鹽的沉積和飛灰的沉積。一般來(lái)說(shuō),選擇合理的催化劑節(jié)距和蜂窩尺寸、選用合適的SCR反應(yīng)溫度和催化劑內(nèi)的煙氣速度、在每層催化劑上布置多臺(tái)耙式半伸縮蒸汽吹灰器或聲波吹灰器、煙道和反應(yīng)器的合理設(shè)計(jì)等措施,均可減少堵塞。

（3）吹灰器的設(shè)計(jì)

因燃煤鍋爐的煙氣中飛灰含量較高,通常在 SCR反應(yīng)器中安裝吹灰器,以除去覆蓋在催化劑活性表面及堵塞氣流通道的顆粒物,從而使反應(yīng)器的壓降保持在較低的水平。吹灰器通常為可伸縮的耙形結(jié)構(gòu),采用蒸汽或空氣進(jìn)行吹掃,一般每層催化劑的上面都設(shè)置吹灰器,各層吹灰器的吹掃時(shí)間錯(cuò)開(kāi),每個(gè)吹灰器的吹掃時(shí)間約為5min, 每月吹灰一次。工程應(yīng)用中,聲波吹灰器也逐漸得到應(yīng)用,聲波清灰器釋放聲波,產(chǎn)生振動(dòng),使堆積在催化轉(zhuǎn)換器表面的粉塵松脫,這樣氣流就可將粉塵帶走。一般最上面一層吹灰器以20°角傾斜向下安裝,其他層的吹灰器水平布置,第一層吹灰器傾斜安裝主要是考慮偏轉(zhuǎn)聲波的指向性,使更多的聲波能量作用于積灰面,角度的選擇在于作用范圍與指向性以及聲波反射間的平衡,其他層吹灰器采用水平布置,主要是考慮兩層之間的間距較小,聲波可以在此空間內(nèi)多次反射,形成良好的聲場(chǎng),有效地利用聲能,除了可以吹掃下層的催化劑, 還可以對(duì)上層催化劑的底部進(jìn)行吹掃?？梢越?jīng)常開(kāi)啟聲波吹灰器,使催化反應(yīng)器免受飛灰淤塞,合理安排聲波吹灰器的運(yùn)行周期, 可使催化劑積灰量處于穩(wěn)定的低水平。

實(shí)施例1 ：

某電廠鍋爐系統(tǒng)，產(chǎn)生的煙氣量為35 萬(wàn)Nm3/h，采用本發(fā)明進(jìn)行煙氣治理，煙氣入口SO2 濃度從2100mg/Nm3，出口降至100mg/Nm3，脫硫率為95% 以上；煙氣入口NOX 濃度210mg/Nm3，出口降至100mg/Nm3 以下，脫硝率為50% 以上，入口粉塵濃度170mg/Nm3，出口粉塵濃度25 mg/Nm3，去除率85% 以上。

實(shí)施例2 ：

某熱電廠供熱鍋爐系統(tǒng)，產(chǎn)生的煙氣量為105 萬(wàn)Nm3/h，采用本發(fā)明進(jìn)行煙氣治理，煙氣入口SO2 濃度從1500mg/Nm3，出口降至100mg/Nm3，脫硫率為93% 以上；煙氣入口NOX 濃度320mg/Nm3，出口降至150mg/Nm3 以下，脫硝率為50% 以上，入口粉塵濃度200 mg/Nm3，出口粉塵濃度30 mg/Nm3，去除率85% 以上。