凈化來自固定式動力源的NO*可見氣體的方法技術

公開了一種處理廢氣的方法和裝置。該裝置包括用作廢氣流道的管道（２），廢氣中含有從使用氣體作為燃料的固定式動力源燃燒過程產生的二氧化氮。一個或多個噴嘴（４）安裝在管道（２）內，該噴嘴可以將空氣和還原劑或氧化劑噴射到管道（２）中流動的廢氣中。另外，安裝貯罐（６）以在其中儲存還原或氧化劑。此外，噴射泵（８）在貯罐（６）和噴嘴（４）之間的位置與貯罐（６）和噴嘴（４）連接，將還原或氧化劑從貯罐（６）供給到噴嘴（４）；并且空氣泵（１０）與噴嘴（４）連接，從而將空氣供給到管道（２）。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

總體說來，本專利技術涉及一種去除來自固定式動力源燃燒過程的二氧化氮的裝置和方法。尤其涉及通過向固定式動力源燃燒過程產生的包含諸如二氧化氮的氮氧化物之類的廢氣流中噴射還原劑或氧化劑將二氧化氮轉化為一氧化氮或氮氣的裝置和方法。
技術介紹
對本領域技術人員，眾所周知，包含在來自固定式動力源燃燒過程的廢氣中的氣體種類和濃度因燃料種類的不同而改變。例如，在固定式動力源使用固體(煤)和液體(船用燃料油C級等)作為燃料的情況下，包含在燃料中的硫和氮化合物燃燒產生硫氧化物(SOX)和氮氧化物(NOX)。特別地，普遍都知道，從固定式動力源產生的氮氧化物中的二氧化氮會與空氣中各種化合物發生光化學反應，產生光化學化合物和臭氧，導致光化學煙霧，污染人體和環境。二氧化氮通常是紅棕色氣體，它從煙囪冒出就會刺激公眾。另外，據報導可見氣體常常在輸出功率小(90MW或更小)的擴散燃燒過程中產生。當廢氣在煙囪中的滯留時間增加，煙囪直徑增大，煙囪中廢氣的流量和溫度降低時，可見氣體的數量就增加。同時，硫氧化物通常由石灰石-石膏工藝去除；二氧化氮通過選擇性催化還原(SCR)工藝去除，在其中，借助催化劑的存在，還原劑將二氧化氮轉變成氮氣和水。由于有很好的催化活性和選擇性，氨作為一種還原劑被廣泛使用在選擇性催化還原工藝中。例如，美國專利No.5,024,981公開了一種選擇性去除包含在廢氣中的二氧化氮的NH3-SCR的工藝，該工藝使用具有蜂窩結構的催化劑，其中活性材料包括由二氧化鈦載體支撐的釩和鎢。最近，為盡量減少固定式動力源燃燒過程產生的污染，增加使用了諸如液化天然氣(LNG)等的被評價為純凈燃料的氣體作為燃料。不同于使用煤和油作為燃料的情況，液化天然氣包含很少的氮化合物，它僅在容許限度以下釋放少量氮氧化物。同時，在使用氣體作為燃料的情況下，固定式動力源產生的廢氣中的大多數氮氧化物是由空氣中的氮氣在高溫下的氧化反應產生的，氮氧化物的濃度取決于諸如燃燒過程使用引擎的負荷等運行情況。當使用傳統催化劑通過選擇性催化還原工藝，以除去從使用氣體作為燃料的固定式動力源排放的少量二氧化氮可見氣體時，二氧化氮會被有效地去除，但其存在由于使用催化劑而產生的增加設備成本和壓力耗散的缺點。特別地，在選擇性催化還原工藝中，所需催化劑的量取決于催化劑制造商或工程公司提供的空間速度。例如，在商業化的NH3-SCR工藝中，空間速度是5000至7000h-1，即，當考慮到固定式動力源產生的通常廢氣流量，因發電能力不同，為500,000至1,000,000Nm3/h時，催化劑的量為70至200m3。因此，考慮催化劑成本，商業的NH3-SCR工藝不十分經濟。另外，在使用氣體作為燃料的固定式動力源的情況下，如果催化反應器安裝在傳統系統中，由于催化劑前后的壓差，氣流被擾亂，這會對催化反應前的燃燒過程產生負面影響。相應地，為使用催化劑必須要增大設備，也就是為了去除相對少量的二氧化氮可見氣體，而需要龐大的投資成本。再則，這些設備需要較大的占地面積，導致在設備布置方面的困難。同時，在固定式動力源使用氣體作為燃料的情況下，根據引擎的運行負載的不同，可見氣體濃縮至可見的濃度，僅需要花費30分鐘或更少時間。由于這種原因，使用SCR催化劑降低在相對短的時間內產生的二氧化氮濃度，就經濟效率而言沒有競爭性，這將導致電力生產成本令人不期望地增加。因而，仍需要發展一種將包含在電廠產生的廢氣中的二氧化氮轉變成一氧化氮和氮氣的技術，這種技術包括通過一種用來處理廢氣的裝置向廢氣中注入還原或氧化劑的步驟，而無需附加設備的裝置。同時，美國專利No.5,489,420公開了一種在高溫時把還原劑加到氮氧化物中，以除去二氧化氮的技術，其中在950℃或更高的溫度時，使用氨除去氮氧化物而美國專利Nos.5,443,805和5,536,482建議一種通過在900-1200℃把聚合物加到氨中除去氮氧化物的工藝。
技術實現思路
因此，針對現有技術中的上述問題形成本專利技術。本專利技術的一個目的是提供一種通過噴射還原或氧化劑到含有從固定式動力源燃燒過程產生的諸如二氧化氮(NO2)氮氧化物的廢氣流中，將二氧化氮轉變成一氧化氮或氮氣的裝置和方法。本專利技術的另一個目的是防止還原或氧化劑在還原或氧化劑與二氧化氮反應前被燃燒，這是通過在管子上安裝有用于噴射還原或氧化劑到管道中廢氣流道中的噴嘴、和對廢氣流穿過的與噴嘴連接的管子絕熱而實現的。本專利技術的再一個目的是通過以這樣一種方式把還原或氧化劑噴到廢氣的流道中，即讓還原或氧化劑通過僅一根管子或多根管子同時或順序地通過管子噴到廢氣中，使得二氧化氮容易地與還原或氧化劑接觸，從而提高二氧化氮的去除效率。為了達到上述目的，本專利技術提供一種處理廢氣的裝置，該裝置包括用于提供含有從使用氣體作為燃料的固定式動力源燃燒過程產生的二氧化氮的廢氣流道的管道。一個或更多的噴嘴安裝在管道內，噴射空氣以及還原或氧化劑到管道中流動的廢氣中。安裝貯罐用來在其中儲存還原或氧化劑。此外，噴射泵在貯罐和噴嘴之間的位置與貯罐和噴嘴連接，以將還原或氧化劑從貯罐供給噴嘴；以及與噴嘴連接的空氣泵，將空氣供給到管道。在另一觀點中，本專利技術提供一種處理廢氣的方法，包括將含有從使用氣體作為燃料的固定式動力源燃燒過程產生的200-700℃二氧化氮的廢氣供給到裝置的管道中，以及噴射還原或氧化劑到流經管道的廢氣中的步驟。本專利技術限定廢氣是從使用氣體作為燃料的固定式動力源燃燒過程釋放的，與從使用煤和油作燃料的固定式動力源燃燒過程產生的廢氣相比，該廢氣含有較少量例如二氧化氮的氮氧化物。還原或氧化劑與空氣一道從噴嘴噴射到廢氣中，這可以將包含在廢氣中的二氧化氮還原到一氧化氮或將二氧化氮轉化成氮氣。此時，還原或氧化劑與包含在廢氣中的氮氧化物的摩爾比至少是0.1或更高。此時，還原劑可以是能將二氧化氮還原成一氧化氮的任何物質，例如諸如氨、氨水和尿素之類的氨類和/或諸如不飽和烴和非均質烴(heterogeneous hydrocarbon)之類的烴類。這些物質中氨水是最佳的。此外，氧化劑可以是能將二氧化氮轉化成氮氣的任何物質，例如過氧化氫(H2O2)和臭氧(O3)。這些物質中過氧化氫是最優的。同時本專利技術中的空氣能使還原或氧化劑從噴嘴更廣地噴射到廢氣中。任何氣體都可以替代空氣使用，只要該氣體是惰性的，并且不與還原或氧化劑反應。然而，考慮到其價格和獲取的容易程度，最好是空氣與還原或氧化劑一道使用。本專利技術中的還原或氧化劑可以不與空氣混合噴射到廢氣中，但如果沒有與空氣混合通過噴嘴噴射到廢氣中，還原或氧化劑不足以噴射到全部廢氣中。附圖說明從下面配合附圖的詳細描述中，可以更清楚地理解本專利技術的目的、特征和其它優點，其中圖1示意地說明根據本專利技術的實施例用于處理廢氣的裝置；圖2示意地說明根據本專利技術的實施例用于處理廢氣的裝置的另一個方面；圖3是曲線圖，顯示根據本專利技術使用氨作為還原劑時，二氧化氮的轉換效率；圖4是曲線圖，顯示根據本專利技術使用烴作為還原劑時，二氧化氮的轉換效率； 圖5是曲線圖，顯示根據本專利技術二氧化氮轉化效率與乙醇跟二氧化氮的摩爾比率對應關系；圖6是曲線圖，顯示根據本專利技術的實施例8，使用過氧化氫作為氧化劑時，二氧化氮的轉化效率；以及圖7是曲線圖，顯示根據本專利技術使用乙醇作為還原劑時，噴本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于除去包含在從固定式動力源燃燒過程產生的廢氣中的二氧化氮的裝置，其包括：一管道，用作廢氣流道的；一個或多個噴嘴，安裝在所述管道內能噴射空氣、或者還原劑或氧化劑到廢氣流中；一貯罐，用于儲存還原劑或氧化劑；一噴 射泵，安裝在所述貯罐和所述噴嘴之間，將還原劑或氧化劑從所述貯罐供給到所述噴嘴的；以及一空氣泵，連接到所述噴嘴，以便將空氣供給到所述管道。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：金斗晟，李鎮九，賈明鎮，李承宰，
申請(專利權)人：韓國高化環保技術有限公司，韓國南部發電株式會社，
類型：發明
國別省市：KR[韓國]