煉焦過程中去除氮氧化物的方法
2023-05-13 22:56:06
煉焦過程中去除氮氧化物的方法
【專利摘要】本發明涉及一種煉焦過程中去除氮氧化物的方法，該方法通過直接向焦爐蓄熱室內由燃燒室排出的高溫煙氣中噴入氨，發生選擇性非催化還原反應，去除一部分氮氧化物；利用蓄熱室中煙氣以紊流方式運動的特性使未反應的氮氧化物和氨充分混和；通過蓄熱室後的煙氣溫度降低至適當的溫度後通過催化劑床層，發生選擇性催化還原反應進一步除去煙氣中的氮氧化物。通過以上三個階段處理，使煙氣中的氮氧化物還原為無毒無害的氮氣，從而實現焦爐廢氣中氮氧化物的達標排放。
【專利說明】煉焦過程中去除氮氧化物的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煉焦廢氣的脫硝的方法，主要用於煉焦行業產生的含氮氧化物廢氣的淨化處理。
[0002]
【背景技術】
[0003]當今煉焦行業生產在滿足人類不斷增長的物質需求的同時，也造成了資源、能源的大量消耗，給自然環境帶來了嚴重的汙染，使得人類賴以生存的環境面臨嚴重破壞的境地。
[0004]搗固煉焦屬於高耗能行業，不僅能耗高，汙染也非常嚴重。我國煉焦行業發展歷史悠久，但是對此行業的汙染控制卻不夠重視，尤其是焦爐氮氧化物的汙染問題始終未能得到解決。在2012年剛剛實施的《煉焦化學工業汙染物排放標準》中規定在2015年後新建的煉焦爐氮氧化物排放濃度不得超過500 mg/m3，而火電行業氮氧化物最高排放濃度為100mg/m3。要實現上述目標，必須採取有力治理措施，減少煉焦過程中產生的氮氧化物的排放量。
【發明內容】
[0005]為了解決焦過程中產生的氮氧化物排放濃度過高的問題，本發明的目的在於提供一種煉焦過程中去除氮氧化物的方法，用於淨化處理煉焦企業焦爐運行過程中產生的含氮氧化物的廢氣。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案來實現:
一種煉焦過程中去除氮氧化物的方法，主要在煉焦設備蓄熱室及煙道中運用了 SCR/SCNR聯合脫硝技術，通過三個階段對煙氣中的氮氧化物進行還原為無毒無害的氮氣和水。所謂三階段即蓄熱室頂部SNCR反應階段、充分混合階段和SCR反應階段。
[0007]—種煉焦過程中去除氮氧化物的方法，主要在煉焦蓄熱室及煙道中運用了 SCR/SCNR聯合脫硝技術，通過下述三個階段對焦爐蓄熱室煙氣中的氮氧化物進行還原為無毒無害的氮氣和水，淨化了煙氣:
a.焦爐蓄熱室頂部SNCR反應階段
焦爐燃燒室內排出的高溫廢氣經過斜道進入蓄熱室內，此時蓄熱室頂部煙氣溫度為1000°C左右，由焦爐蓄熱室頂部氨氣噴嘴將氨氣噴入焦爐蓄熱室內，與蓄熱室內高溫煙氣進行初步混合併進行SNCR反應，去除一部分氮氧化物；
該階段發生的反應為:
4NH3 + 4N0+ O2 =4N2 +6H20
4NH3 + 2N0+ 202 =3N2 +6H20
8NH3 + 6N02 =7N2 +12H20 ；
b.焦爐蓄熱室底部氨氣與煙氣混合階段去除一部分氮氧化物後，焦爐蓄熱室內煙氣溫度迅速降低，當溫度低於850°C後SNCR反應將停止，焦爐蓄熱室通過內部裝有格子磚及篦子磚，提高焦爐蓄熱室內煙氣溫度，煙氣在焦爐蓄熱室內由於磚塊堆疊的結構產生紊流流動，與未反應的氮氧化物和氨充分混和，除去一部分氮氧化物；
C.煙道內SCR反應階段
煙氣通過各個蓄熱室後大量的熱量留在焦爐蓄熱室內，低溫煙氣匯入總煙道內，此時煙氣溫度為280-380°C，煙氣與噴入的氨氣充分混合，混合氣體通過安裝在煙道內部的催化劑床層，含氮氧化物的煙氣在催化劑的作用下與氨氣發生SCR反應，進一步去除煙氣中的氮氧化物，降低氮氧化物排放濃度。該階段發生的反應為:
4NH3+6N0=5N2+6H20
8NH3+6N02=7N2+12H20
4NH3+302=2N2+6H20
4NH3+502=4N0+6H20。
[0008]本發明的優點是:
本發明通過三個階段對焦爐蓄熱室煙氣進行淨化，第一階段直接向焦爐蓄熱室內由燃燒室排出的高溫煙氣中噴入氨，發生選擇性非催化還原反應，去除一部分氮氧化物；第二階段利用蓄熱室中煙氣以紊流方式運動的特性使未反應的氮氧化物和氨充分混和；第三階段通過蓄熱室後的煙氣溫度降低至適當的溫度後通過催化劑床層，發生選擇性催化還原反應進一步除去煙氣中的氮氧化物。通過以上三個階段處理，使煙氣中的氮氧化物還原為無毒無害的氮氣，從而實現焦爐廢氣中氮氧化物的達標排放。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖，對本發明的技術方案再作進一步的說明:
如圖1所示，一種煉焦過程中去除氮氧化物的方法是通過脫硝系統完成的。該系統是由制氨系統1、氨氣控制系統2、氨氣噴嘴3、焦爐蓄熱室4、蓄熱室底部支煙道5、主煙道6、催化劑床7以及煙囪8組成。含氮氧化物的煙氣由焦爐頂部燃燒室產生後直接經由燃燒室下方斜道進入蓄熱室4中，此時煙氣溫度約為1000°C，氨氣經制氨系統I產生經由氨噴頭3由蓄熱室4頂部噴入蓄熱室4內。氨氣噴入量、噴入哪一組蓄熱室，由氨氣控制系統2進行自動控制。氨噴頭3設置於氨氣控制系統2兩個進氣口之間，這樣設計是為了使含氮氧化物的煙氣在進入蓄熱室4的第一時間就可以與噴入的氨氣混合併發生SNCR反應。去除一部分氮氧化物；煙氣與氨氣初步混合後進入蓄熱室4的格子磚內進行換熱，在煙氣溫度降低至850°C之前SNCR反應可以持續進行。
[0011]當焦爐蓄熱室4內高溫煙氣與氨氣進行初步混合併進行SNCR反應，去除一部分氮氧化物後，焦爐蓄熱室4內煙氣溫度迅速降低，當溫度低於850°C後SNCR反應將停止。焦爐蓄熱室4設置格子磚及篦子磚，通過焦爐蓄熱室4內部裝有格子磚及篦子磚，煙氣通過磚塊及篦子磚將熱量傳導給磚塊，以提高焦爐蓄熱室4內煙氣溫度，從而達到蓄熱的目的。由於焦爐蓄熱室4呈磚塊堆疊的結構，煙氣在焦爐蓄熱室4內呈紊流流動，焦爐蓄熱室4中煙氣以紊流方式運動的特性與未反應的氮氧化物和氨充分混和，除去一部分氮氧化物；
焦爐蓄熱室4中煙氣以紊流方式運動與未反應的氮氧化物和氨充分混和，除去一部分氮氧化物；煙氣由焦爐蓄熱室4底部支煙道5排出，並進入主煙道6中，此時經過焦爐蓄熱室4換熱的煙氣溫度為300攝氏度。煙氣與噴入的氨氣充分混合，混合氣體通過安裝在煙道內部的催化劑床層7，處於該溫度階段的含氮氧化物的煙氣在催化劑的作用下，經過蜂窩狀催化劑床層7發生SCR反應。催化劑為T12與V2O5的混合材料，T12作為骨架材料。將催化劑材料加工壓縮成蜂窩狀方形柱體，柱體高度為lm，催化劑柱體截面為均勻排布的5X5的正方形小孔，方孔壁厚1_。經過催化反應煙氣中的氮氧化物與氨氣反應，使煙氣中的氮氧化物還原為無毒無害的氮氣和水，淨化完成的煙氣由煙? 8排放。從而實現煙氣的達標排放。
[0012]催化劑床層7會被煙氣中的灰分覆蓋影響SCR反應效果，需要定期對催化劑床層進行吹灰。由於機械磨損或催化劑中毒等影響，催化效率會逐漸降低，所以每隔2-3年需要對催化劑床層7進行更換。
【權利要求】
1.一種煉焦過程中去除氮氧化物的方法，主要在煉焦蓄熱室(4)及煙道中運用了 SCR/SCNR聯合脫硝技術，通過下述三個階段對煙氣中的氮氧化物進行還原為無毒無害的氮氣和水: a.煉焦蓄熱室頂部SNCR反應階段 焦爐燃燒室內排出的高溫廢氣經過斜道進入煉焦蓄熱室(4)內，此時煉焦蓄熱室頂部煙氣溫度為1000°C左右，由煉焦蓄熱室頂部氨氣噴嘴(3)將氨氣噴入煉焦蓄熱室(4)內，與煉焦蓄熱室(4)內高溫煙氣進行初步混合併進行SNCR反應，去除一部分氮氧化物； 該階段發生的反應為:
4NH3 + 4N0+ O2 =4N2 +6H20
4NH3 + 2N0+ 202 =3N2 +6H20
8NH3 + 6N02 =7N2 +12H20 ； b.蓄熱室底部氨氣與煙氣混合階段 去除一部分氮氧化物後，煉焦蓄熱室(4)內煙氣溫度迅速降低，當溫度低於850°C後SNCR反應將停止，煉焦蓄熱室(4)通過內部裝有格子磚及篦子磚，提高煙氣溫度，煙氣在煉焦蓄熱室(4)內的磚塊堆疊的結構產生紊流流動，與未反應的氮氧化物和氨充分混和，除去一部分氮氧化物； c.煙道內SCR反應階段 煙氣通過各個煉焦蓄熱室後大量的熱量留在煉焦蓄熱室(4)內，低溫煙氣匯入總煙道內，此時煙氣溫度為280-380°C，煙氣與噴入的氨氣充分混合，混合氣體通過安裝在煙道內部的催化劑床層(7)，含氮氧化物的煙氣在催化劑的作用下與氨氣發生SCR反應，進一步去除煙氣中的氮氧化物，降低氮氧化物排放濃度，該階段發生的反應為:
4NH3+6N0=5N2+6H20
8NH3+6N02=7N2+12H20
4NH3+302=2N2+6H20
4NH3+502=4N0+6H20。
【文檔編號】B01D53/56GK104324591SQ201410624548
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月10日 優先權日:2014年11月10日
【發明者】張有賢, 徐騰, 王程塬, 安玉敏, 王園 申請人:蘭州大學