Способ нейтрализации выбросов топочных газов и котел



Способ нейтрализации выбросов топочных газов и котел
Способ нейтрализации выбросов топочных газов и котел
Способ нейтрализации выбросов топочных газов и котел
Способ нейтрализации выбросов топочных газов и котел

Владельцы патента RU 2533131:

АНДРИТЦ ОЙ (FI)

Изобретение относится к способу и котлу-парогенератору для уменьшения количества оксидов азота в топочных газах котла, в котором топочные газы образуются при сжигании топлива на воздухе. Котел содержит систему циркуляции воды, включающую пароперегреватели (8) и печь (1), в которой сжигается топливо и образуются топочные газы, содержащие оксиды азота, причем топочные газы, главным образом, поднимаются в печи, далее поступают в зону пароперегревателя и через другие утилизирующие тепло поверхности котла выходят из котла, и восстановитель оксидов азота вводят в топочные газы. Важно, что восстановитель оксидов азота вводят в топочные газы до зоны пароперегревателя, перед которой температура топочных газов уменьшается с помощью, по меньшей мере, одного теплообменника (15), который расположен в потоке топочных газов перед введением восстановителя, для получения соответствующего температурного интервала в потоке топочных газов, чтобы восстанавливать оксиды азота. Технический результат - упрощение и повышение эффективности способа. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу уменьшения количества оксидов азота в топочных газах котла, в котором оксиды азота образуются при сжигании топлива в воздухе или другом содержащем кислород газе. Настоящее изобретение также относится к котлу-парогенератору.

Топочные газы котлов-парогенераторов, включая котел-утилизатор химического целлюлозного завода, выходят из печи и вступают в контакт с различными теплообменниками, пароперегревателями, блоком котла и водоподогревателями котла, в результате чего тепло, содержащееся в газах, утилизируется водой, паром или их смесью, протекающей в теплообменниках. Блок котла означает теплообменник, включающий теплообменные элементы, внутри которых протекает нагреваемая вода котла. Экономайзер (подогреватель) котла означает теплообменник, включающий теплообменные элементы, внутри которых протекает нагреваемая питательная вода котла. Свободное пространство для потока топочных газов остается в блоке котла и экономайзере между теплообменными элементами. Когда топочный газ проходит через теплообменные элементы, тепло передается питательной воде или котловой воде, протекающей внутри этих элементов. Из экономайзера топочные газы котла подаются известным способом через выводящий трубопровод топочных газов на устройство для очистки газов, следующее за котлом, например электростатический осадитель.

Фиг. 1 иллюстрирует конструкцию химического котла-утилизатора, содержащего печь 1, которую ограничивают стенки кипятильных труб (передняя стенка 2, боковые стенки 3 и задняя стенка 4), а также дно 5, образованное из кипятильных труб. Воздух для горения поступает в печь с нескольких различных уровней, включая первичный, вторичный и третичный воздух. Могут быть также и другие уровни воздуха. Жидкие отходы, в том числе черный щелок, поступают через форсунки 6, расположенные между зонами вторичного и третичного воздуха. В процессе сгорания жидкие отходы образуют слой расплава на дне 5 печи, откуда расплав выходит через выпускное отверстие для расплава 7, которое приспособлено в нижней части печи.

Выше печи предусмотрены утилизирующие тепло поверхности, т.е. пароперегреватели 8, и теплообменники, блок котла 9 и экономайзеры 10 следуют за пароперегревателями, расположенными выше печи, и находятся со стороны задней стенки 4. Тепло, выделяющееся в печи, утилизируется в указанном блоке котла и экономайзерах. На блоках котла 9 вода при температуре насыщения частично кипит и превращается в пар, и в подогревателях питательной воды 10 вода нагревается с помощью топочных газов перед поступлением воды в испарительную часть 9 и пароперегревающие части 8 котла. В пароперегревателях насыщенный пар нагревается с образованием пара с более высокой температурой. Так называемое закругление обозначено условным номером 14.

Водная/паровая циркуляция котла организована посредством естественной циркуляции, в которой водно-паровая смесь, образованная в кипятильных трубах стенок и дна печи, поднимается по сборным трубам в барабан парового котла 11, который расположен в поперечном направлении относительно котла, т.е. параллельно передней стенке 2. Горячая вода вытекает из барабана парового котла через сливные трубы 12 в коллектор 13 на дно, откуда вода распределяется по донным кипятильным трубам и далее по стенкам кипятильных труб.

Котел-утилизатор жидких отходов традиционно состоит из следующих основных частей, которые схематично представлены на фиг. 1:

- Нижняя часть 16 печи, в которой осуществляется, главным образом, сжигание жидких отходов.

- Средняя часть 17 печи, в которой осуществляется, главным образом, сжигание горючих газообразных веществ.

- Верхняя часть 18 печи.

- Зона пароперегревателя 8, в которой насыщенный пар, выходящий из барабана парового котла 11, превращается в (перегретый) пар, имеющий повышенную температуру. В зоне пароперегревателя или перед ней часто устанавливается так называемый фестонированный трубный пучок 15, который обычно кипятит воду.

- Блок котла 9, т.е. водоиспаритель, в котором вода при температуре насыщения частично выкипает и превращается в пар.

- Подогреватели питательной воды, т.е. так называемые экономайзеры 10, в которых питательная вода, втекающая в элементы теплообменника, подогревается за счет топочных газов перед поступлением воды в барабан 11 и испарительные части 9 и пароперегревающие части 8 котла.

- Барабан (или барабан парового котла) 11 с водой в нижней части и насыщенным паром в верхней части. Некоторые котлы содержат два барабана, а именно паровой барабан (верхний барабан) и водный барабан (нижний барабан), между которыми предусмотрены элементы теплообменника, так называемые трубы котла для кипячения воды.

Закругление, в котором котел сужается и которое представляет собой обычную пограничную область между печью и утилизирующими тепло поверхностями, расположена в верхней части печи на задней стенке котла. Закругление образовано из углубления в задней стенке котла, которое направлено к передней стенке котла. Таким образом, закругление включает часть нижней стенки, которая обычно направлена по диагонали от задней стенки к передней стенке котла, часть верхней стенки, которая направлена от передней стенки котла по диагонали к задней стенке, и свод или верх закругления, который объединяет их. Цель области закругления состоит в том, чтобы защищать часть пароперегревателя от прямого теплового излучения из печи и способствовать потоку топочных газов в обход угла к выводящему трубопроводу топочных газов котла, чтобы поток газов осуществлялся равномерно по утилизирующим тепло поверхностям. Так называемая глубина закругления, которая играет важную роль в направлении потока топочных газов в верхнюю часть печи, обычно составляет, например, в котлах с одним барабаном 40-50% от полной глубины печи, которая представляет собой горизонтальную длину боковой стенки печи.

Многие котлы-утилизаторы дополнительно оборудованы фестонированным трубным пучком перед пароперегревателями по направлению потока газа, как правило, в горизонтальном положении в наиболее глубокой части закругления. Обычно насыщенная смесь воды и пара втекает в фестонированный трубный пучок, который соединен с циркуляцией воды котла. Цель фестонированного трубного пучка заключается в том, чтобы в некоторой степени охлаждать топочные газы перед их входом в зону пароперегревателя, предотвращать тепловое излучение из печи в трубы пароперегревателя и удерживать часть так называемых уносимых частиц, выходящих из печи.

Большое количество топочных газов, содержащих различные примеси, в том числе оксиды азота, образуется при сжигании различных видов топлива, включая черный щелок. В процессе сжигания оксиды азота образуются из части азота, содержащегося в воздухе и топливе, в то время как остальная часть азота состоит из молекулярного азота (N2) и небольшого количества опасных соединений, включая закись азота (N2O), аммиак (NH3) и циановодород (HCN). Оксиды азота образуются по нескольким различным путям в зависимости от условий и видов топлива.

Цель способов нейтрализации оксидов азота заключается в сокращении до минимума загрязняющих выбросов оксидов азота и, следовательно, в максимально увеличении доли безвредного молекулярного азота N2 при одновременном поддержании выбросов всех других опасных соединений на низком уровне. Типичные способы нейтрализации оксидов азота включают ступенчатое сжигание топлива, ступенчатую подачу воздуха и селективное некаталитическое восстановление (SNCR).

Селективное некаталитическое восстановление представляет собой восстановление образующихся при горении оксидов азота добавлением реагента, например аммиака. На эффективность способа влияют рабочие условия, состав топлива и присутствующий реагент. Таким образом, данный способ предусматривает известные варианты осуществления, в том числе процесс с обедненной топливовоздушной смесью с использованием аммиака [патент США № 3900554], процесс с обогащенной топливовоздушной смесью с использованием аммиака [патент США № 4325924] и процесс с обогащенной топливовоздушной смесью с использованием мочевины [патент США № 4335084].

Варианты SNCR включают введение восстановителя в различные потоки, например с дожигаемым топливом, с воздухом или отдельно. Осуществление каждого варианта ограничено точно определенными условиями. При отсутствии моноксида углерода (CO), SNCR с обедненной топливовоздушной смесью работает в интервале 1100-1400 K (827-1127°C), в то время как SNCR с обогащенной топливовоздушной смесью работает при более высоких температурах. Однако моноксид углерода присутствует почти во всех процессах с использованием способа SNCR, и его отрицательным воздействием является сдвиг и сужение температурных интервалов. Оптимальные условия для SNCR трудно создать в нескольких устройствах для сжигания.

Патент США № 5820838 описывает циркуляционный котел с псевдоожиженным слоем, в котором теплообменные трубы, например подковообразные трубы, установлены в потоке топочных газов. В данном решении устройства для ввода агента, который реагирует с оксидами азота (например, аммиак или мочевина), встроены в подковообразные трубы. Цель заключается в обеспечении достаточного охлаждения восстановителя до низкой температуры, например 100-600°C, чтобы этом вводимый восстановитель не разлагался. Однако в данном патенте не уделено внимание созданию соответствующего температурного интервала между оксидами азота и восстановителем.

Для уменьшения содержания NOx в котлах-утилизаторах уже применяются способы на основании ступенчатого сжигания или технологии SNCR, в которых используются: i) «четвертичный воздух» в верхней части котла-утилизатора на высоком уровне, где в одном варианте осуществления вводят аммиак, захватываемый указанным воздухом (международная патентная заявка WO 97/21869), ii) «вертикальное ступенчатое введение воздуха» (финский патент № 101420 B), где струи воздуха вводят в печь котла-утилизатора с помощью форсунок, расположенных на нескольких уровнях по вертикали, iii) «усовершенствованная технология сжигания фирмы Mitsubishi» (MACT) (Arakawa Y., lchinose T., Okamoto A., Baba Y, Sakai T., Материалы международной конференции по химической утилизации, Уистлер, Британская Колумбия, Канада, 11-14 июня 2001 г, с. 257-260), где восстановитель (мочевина) может вводиться после ступенчатой подачи воздуха, и iv) ступенчатая подача черного щелока (финский патент № 103905), где черный щелок подается в печь, по меньшей мере, с двух уровней при вертикальной ступенчатой подаче воздуха согласно пункту (ii). С помощью этих способов было достигнуто сокращение NOx на 30-50%, но на практике они требуют изменений, которые не являются оптимальными для котла-утилизатора. Часто в этих способах требуются негабаритные печи для поддержания температуры после печи на достаточно низком уровне и/или более дорогостоящие варианты материалов для предотвращения коррозии. На практике для осуществления ступенчатого сжигания или способа SNCR в котлах-утилизаторах требуются даже такие низкие температуры, как 850-1000°C, что достигается только в таких котлах-утилизаторах, которые крупнее и, следовательно, стоят дороже, чем традиционные котлы.

Одна из целей настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ сокращения выбросов вредных соединений азота, особенно оксидов азота, которые выделяются в процессах горения, таким путем, который является более эффективным и более экономичным, чем описанные выше способы. Особой целью настоящего изобретения является предложение способа и устройства для обеспечения соответствующего температурного интервала в способе нейтрализации оксидов азота на основании метода SNCR. Настоящее изобретение можно использовать, в частности, в химическом котле-утилизаторе, но также и в других котлах-парогенераторах, в которых требуется создание температурного интервала, необходимого для метода SNCR.

Для достижения этих целей настоящее изобретение предлагает способ уменьшения количества оксидов азота в топочных газах котла, в котором оксиды азота образуются при сжигании топлива на воздухе, указанный котел содержит систему циркуляции воды, включающую пароперегреватели и печь, в которой сжигается топливо и образуются топочные газы, содержащие оксиды азота, причем топочные газы проходят, главным образом, вверх по печи и далее в зону пароперегревателя и через другие утилизирующие тепло поверхности котла выходят из котла, и реагент для восстановления оксидов азота вводят в указанные топочные газы. Отличительной особенностью настоящего изобретения является то, что восстановитель оксидов азота вводят в топочные газы до зоны пароперегревателя, перед которой температуру топочных газов уменьшают с помощью, по меньшей мере, одного теплообменника, который расположен в потоке топочных газов перед введением восстановителя, для получения соответствующего температурного интервала в потоке топочных газов, чтобы восстанавливать оксиды азота.

Кроме того, настоящее изобретение относится к котлу-парогенератору, содержащему систему циркуляции воды, которая включает утилизирующие тепло поверхности, в том числе пароперегреватели, и печь, в которой сжигается топливо и образуются топочные газы, содержащие оксиды азота, причем топочные газы проходят, главным образом, вверх по печи и далее в зону пароперегревателя и через другие утилизирующие тепло поверхности котла выходят из котла, и подающие устройства для введения реагента для восстановления оксидов азота в топочных газах. Отличительной особенностью настоящего изобретения является то, что один или более теплообменников расположены в потоке топочных газов в печи, чтобы уменьшать температуру топочных газов и создавать соответствующий температурный интервал в потоке топочных газов для восстановления оксидов азота, и что устройства для введения восстановителя расположены по направлению потока топочных газов после одного или более теплообменников и до зоны пароперегревателя.

В связи с этим теплообменник означает устройство, в котором тепло косвенно утилизируется из топочных газов в теплоноситель. Как правило, данное устройство включает трубы, внутри которых течет теплоноситель, принимающий тепло из топочных газов.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения тепло утилизируется из топочных газов указанным теплообменником или поверхностью нагрева в систему циркуляции воды котла для перегревания пара и/или для кипячения котловой воды и/или для подогрева питательной воды. Тепло можно использовать также для нагревания воздуха для горения котла и/или для нагревания другого теплоносителя с помощью теплообменника. Важная отличительная особенность настоящего изобретения заключается в том, что тепло утилизируется из топочных газов в теплообменник, установленный в верхней части печи, причем количество указанных теплообменников равняется, по меньшей мере, одному, и, следовательно, температура топочных газов уменьшается соответствующим образом для уменьшения количества оксидов азота с помощью восстановитель, например аммиака.

Важно, что теплообменник или теплообменники расположены в таких местах, что образуется достаточный объем для подачи реагента и для проведения реакции при соответствующей температуре до зоны пароперегревателя, который обычно расположен выше закругления.

Как описано ранее, котел, в частности химический котел-утилизатор, можно оборудовать фестонированным трубным пучком перед пароперегревателями по направлению потока газов, как правило, в горизонтальном положении в наиболее глубокой точке закругления. В конфигурации согласно настоящему изобретению указанный теплообменник может представлять собой фестонированный трубный пучок, расположенный в соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления в вертикальном направлении печи на таком уровне, что образуется достаточное пространство для введения реагента SNCR фестонированным трубным пучком в потоке топочных газов перед пароперегревателями, расположенными выше закругления.

Как отмечено выше, закругление котла образует углубление в задней стенке котла, причем это углубление направлено к передней стенке котла. Таким образом, закругление включает часть нижней стенки, которая обычно направлена по диагонали от задней стенки к передней стенке котла, часть верхней стенки, которая направлена от передней стенки котла по диагонали к задней стенке, и свод или верх закругления, который может также представлять собой в основном часть вертикальной стены (вертикальную часть задней стенки котла). Согласно варианту осуществления настоящего изобретения указанный, по меньшей мере, один теплообменник, например фестонированный трубный пучок, расположен в вертикальном направлении котла ниже закругления. В зависимости от формы закругления, по меньшей мере, один теплообменник, например фестонированный трубный пучок, может быть согласно варианту осуществления настоящего изобретения также расположен в области закругления. В таком случае верх закругления предпочтительно образован частью вертикальной стенки, объединяя наклонные нижнюю и верхнюю стенки, в результате чего область закругления в вертикальном направлении является достаточно длинной для расположения теплообменника или теплообменников.

В решении согласно настоящему изобретению теплообменник или теплообменники должны быть расположены на таком расстоянии от пароперегревателей над ними, чтобы между теплообменником и пароперегревателем можно было вводить реагент для восстановления оксидов азота преимущественно таким образом, чтобы у указанного восстановителя было достаточно времени на реакцию с оксидами азота в целях их нейтрализации в топочных газах в максимальной возможной степени до зоны пароперегревателя. На требуемое расстояние влияют время удерживания, эффективность смешивания восстановителя с топочным газом и температура топочного газа.

Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что реагент, который реагирует с NOx (например, аммиак или мочевина), можно вводить в соответствующем температурном интервале в большом объеме, в результате чего обеспечивается достаточное время удерживания. Реагент можно вводить, например, вместе со струями воздуха выше теплообменника, в том числе фестонированного трубного пучка, испарением аммиака в воздух, в результате чего обеспечивается одновременно эффективное смешивание. Дополнительное преимущество, которое следует упомянуть, заключается в том, что расположение фестонированного трубного пучка в соответствии с настоящим изобретением уменьшает выход частиц жидкости, т.е. так называемый перенос на поверхности пароперегревателя.

В решении настоящего изобретения предпочтительно, что, по меньшей мере, один теплообменник, который расположен по направлению потока топочных газов перед введением реагента SNCR, действует в качестве пароперегревателя. Другими словами, по меньшей мере, часть фестонированного трубного пучка передает тепло от топочных газов в перегретый пар. Таким образом, размер котла или площадь перегретой поверхности не увеличивается, потому что фестонированный трубный пучок образует часть площади перегретой поверхности, требуемой для котла.

Теплообменник или теплообменники, расположенные перед введением реагента SNCR, имеют такие размеры, что температура топочных газов уменьшается в достаточной степени, чтобы обеспечить желательный температурный интервал. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением количество теплообменников с достаточной емкостью для уменьшения температуры топочных газов для соответствующего температурного интервала расположены в потоке топочных газов перед реакцией реагента и оксидов азота в топочных газах.

Решение согласно настоящему изобретению позволяет снижать высоту пароперегревателей, которые обычно расположены выше закругления и, следовательно, также снижать общую высоту котла.

Получение желательного температурного интервала в печи котла, в котором тепло передается в основном только стенкам печи, сделало бы очень высокой печь котла и, следовательно, весь котел и котельную установку.

Настоящее изобретение позволяет использовать способ SNCR, в частности, в химическом котле-утилизаторе или другом паровом котле, в котором затруднено смешивание вводимого аммиака или мочевины, при требуемой температуре.

Установка в соответствии с настоящим изобретением, по меньшей мере, одного теплообменника в печи перед введением реагента (например, аммиака), реагирующего с NOx, обеспечивает снижение температуры, что позволяет вводить восстановитель в соответствующем температурном интервале в печь, в результате чего оксиды азота превращаются в азот и воду. Это было проблематичным, в частности, в химическом котле-утилизаторе химического целлюлозного завода, где температуры в печи обычно слишком высокие для применения способа SNCR. Кроме того, пропускание восстановителя, в том числе аммиака или мочевины, на поверхности пароперегревателя является нежелательным, потому что подача веществ на более поздней стадии имела бы недостатки вследствие коррозии пароперегревателя. В котлах с псевдоожиженным слоем (BFB) температуры обычно ниже, чем в котле-утилизаторе, но настоящее изобретение можно также использовать в связи с ними, если это необходимо.

Настоящее изобретение позволяет, например, эффективно подавать в печь вводимый восстановитель, например мочевину и/или аммиак, вместе с теплоносителем, например воздухом или циркуляционным топочным газом, перед пароперегревателями, что, следовательно, обеспечит лучшую защиту от возможного коррозионного действия реагента SNCR. Подача восстановителя вместе с воздухом для горения котла имеет преимущество, потому что тогда отсутствует необходимость в оборудовании котла дополнительными отверстиями для подачи указанного реагента. Газ-носитель для восстановителя можно получать из котловой системы воздуха для горения или из отдельного выделенного источника газа. Топочный газ, используемый в качестве газа-носителя, можно получать из котла, в котором применяется настоящее изобретение, или из другого котла на заводе.

Подачу газообразного аммиака можно осуществлять также в сжатом состоянии вместе с паром. Аммиак можно также засасывать из контейнера с помощью пароструйного питательного насоса и вводить в котел вместе с паром. Аммиак можно также сжижать, смешивать с водой и разбрызгивать в котел.

При подаче восстановителя теплоноситель может также представлять собой, например, сочетание описанных выше теплоносителей, включая воздух и топочный газ.

Настоящее изобретение предлагает простой способ сокращения выбросов вредных соединений (оксидов азота) в процессе горения.

Далее настоящее изобретение описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, из которых

фиг. 1 схематично представляет химический котел-утилизатор, известный сам по себе, и

фиг. 2a, 2b и 2c схематично представляют некоторые варианты осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2a-2c используются такие же условные числовые обозначения, как на фиг. 1, насколько это применимо.

Фиг. 2a-2c иллюстрируют конструкцию котла-утилизатора, содержащего печь, которую ограничивают стенки кипятильных труб (передняя стенка 2, боковые стенки 3 и задняя стенка 4), а также дно 5, образованное из кипятильных труб. Пароперегреватели 8 котла расположены выше печи.

- Нижняя часть 16 печи, в которой осуществляется, главным образом, сжигание жидких отходов.

- Средняя часть 17 печи, в которой осуществляется, главным образом, сжигание горючих газообразных веществ.

- Верхняя часть 18 печи.

- Зона пароперегревателя 8, в которой насыщенный пар, выходящий из барабана парового котла, нагревается и превращается в (перегретый) пар, имеющий повышенную температуру. Так называемый фестонированный трубный пучок 15 установлен по направлению потока топочных газов перед зоной пароперегревателя выше закругления.

Топочный газ, образующийся в печи, проходит вверх в верхнюю часть печи и далее в другие утилизирующие тепло части котла, включая пароперегреватели 8. Основное направление потока топочных газов отмечено стрелкой 19.

Закругление 14, в котором сужается котел и которое представляет собой общую пограничную область между печью и утилизирующими тепло поверхностями, расположена в верхней части 18 печи на задней стенке 4 котла. Закругление образовано углублением в задней стенке котла, причем это углубление направлено к передней стенке 2 котла. Таким образом, закругление включает часть нижней стенки 14b, которая обычно направлена по диагонали от задней стенки 4 к передней стенке 2 котла, часть верхней стенки 14a, которая направлена от передней стенки 2 котла по диагонали к задней стенке 4, и свод или верх закругления 14c, который их объединяет.

Фиг. 2a иллюстрирует теплообменник согласно настоящему изобретению; в этом случае фестонированный трубный пучок 15 расположен впереди по потоку топочных газов 19 ниже закругления 14 котла. Подающие устройства 20 для введения восстанавливающего оксиды азота реагента расположены фестонированным трубным пучком и нижним краем 8a пароперегревателя 8. Фестонированный трубный пучок 15 распространяется от передней стенки до задней стенки, в результате чего он покрывает площадь горизонтального поперечного сечения печи, тем самым фестонированный трубный пучок вступает в контакт с направленным вверх потоком топочных газов, и, следовательно, можно уменьшать температуру топочных газов, что благоприятно для восстановления оксидов азота. Фестонированный трубный пучок действует в данном варианте осуществления преимущественно, по меньшей мере частично, в качестве перегревающей поверхности. Так как фестонированный трубный пучок действует частично в качестве перегревающей поверхности, часть фестонированного трубного пучка действует в качестве испарителя для воды. Фестонированный трубный пучок, действующий в качестве теплообменника, имеет такие размеры, чтобы температура топочных газов уменьшалась в достаточной степени для достижения желательного температурного интервала.

В варианте осуществления на фиг. 2a, где теплообменник, охлаждающий топочный газ, расположен ниже закругления, восстановитель вводят, например, с третичным воздухом.

Верх закругления может также представлять собой в основном часть вертикальной стенки 14c (фиг. 2b и 2c). В этом случае согласно варианту осуществления настоящего изобретения теплообменник или теплообменная поверхность, например фестонированный трубный пучок, расположены в области верха закругления (фиг. 2b). В таком случае верх закругления предпочтительно образован частью вертикальной стенки, объединяющей нижнюю и верхнюю стенки, в результате чего область закругления в вертикальном направлении является достаточно длинной для расположения теплообменника 15 и устройств 20 для введения восстановителя. Расстояние от теплообменника до пароперегревателей 8 должно быть достаточным для того, чтобы предоставить достаточно времени для реакции оксидов азота и восстановителя до зоны пароперегревателя.

В варианте осуществления на фиг. 2c верх закругления также представляет собой в основном часть вертикальной стенки 14c. Область верха закругления оборудована фестонированными трубными пучками 15a и 15b, расположенными перекрестно со смещением, что имеет преимущество с точки зрения использования пространства. В этом случае устройства 20, которые подают восстановитель для оксидов азота, предусмотрены также выше фестонированного трубного пучка.

В вариантах осуществления на фиг. 2b и 2c восстановитель, например аммиак, предпочтительно вводят в потоке воздуха циркуляционного топочного газа или другим способом, описанным выше.

Решение согласно настоящему изобретению позволяет обеспечить соответствующий температурный интервал в котле-парогенераторе, в частности в химическом котле-утилизаторе в целях нейтрализации оксидов азота на основании способа SNCR.

Хотя выше описаны только некоторые предпочтительные варианты осуществления способа согласно настоящему изобретению, настоящее изобретение распространяется на все такие модификации и варианты, которые включены в объем, определенный формулой изобретения.

1. Способ уменьшения количества оксидов азота в топочных газах котла, образующихся при сжигании топлива на воздухе, в котором указанный котел содержит систему циркуляции воды, включающую пароперегреватели, и печь, в которой сжигается топливо и образуются топочные газы, содержащие оксиды азота, причем топочные газы, главным образом, поднимаются в печи, далее поступают в зону пароперегревателя и через другие утилизирующие тепло поверхности котла выходят из котла, и восстановитель оксидов азота вводят в указанные топочные газы, отличающийся тем, что восстановитель оксидов азота вводят в топочные газы до зоны пароперегревателя и перед введением восстановителя оксидов азота, перед которой температура топочных газов уменьшается с помощью, по меньшей мере, одного теплообменника, который расположен в направлении подъема котла ниже закругления или в области закругления в потоке топочных газов перед введением восстановителя, для получения соответствующего температурного интервала в потоке топочных газов, чтобы восстанавливать оксиды азота.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тепло из топочных газов утилизируется в теплообменнике для перегревания пара.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что тепло из топочных газов утилизируется в теплообменнике для испарения воды в котле.

4. Способ по п.1, 2 или 3, отличающийся тем, что тепло из топочных газов утилизируется в теплообменнике для подогрева питательной воды котла.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что тепло из топочных газов утилизируется в теплообменнике для нагревания воздуха для горения котла.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что восстановитель вводят в поток топочных газов с помощью теплоносителя.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что восстановитель вводят в поток топочных газов с помощью воздуха.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что восстановитель вводят в поток топочных газов с помощью рециркуляционных топочных газов.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что восстановитель для восстановления оксидов азота представляет собой аммиак, мочевину или исходное вещество, образующее аммиак.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в печи сжигают черный щелок.

11. Котел-парогенератор, содержащий систему циркуляции воды, которая включает утилизирующие тепло поверхности, содержащие пароперегреватели, и печь, в которой сжигается топливо и образуются топочные газы, причем указанные топочные газы главным образом, поднимаются в печи, далее поступают в зону пароперегревателя и через другие утилизирующие тепло поверхности котла выходят из котла, и устройства для введения восстановителя, восстанавливающего оксиды азота, в топочные газы, причем котел оборудован закруглением, в месте которого печь сужается, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один теплообменник расположен в печи в потоке топочных газов в направлении подъема котла ниже закругления или в области закругления для уменьшения температуры потока топочных газов для получения соответствующего температурного интервала в потоке топочных газов, чтобы восстанавливать оксиды азота, и что устройства для введения восстановителя расположены в направлении потока топочных газов после указанного, по меньшей мере, одного теплообменника и до зоны пароперегревателя.

12. Котел по п.11, отличающийся тем, что указанный, по меньшей мере, один теплообменник соединен с котлом системы циркуляции воды таким образом, что пар, протекающий в системе, перегревается в теплообменнике за счет тепла топочных газов.

13. Котел по любому одному из пп.11-12, отличающийся тем, что устройства для введения восстановителя соединены с системой воздуха для горения котла или системой выведения топочных газов, чтобы использовать воздух для горения или циркуляционный топочный газ в качестве газа-носителя для введения восстановителя.

14. Котел по любому одному из пп.11-12, отличающийся тем, что устройства для введения восстановителя соединены с источником газа, чтобы использовать указанный газ в качестве газа-носителя для введения восстановителя.

15. Котел по любому одному из пп.11-12, отличающийся тем, что устройства для введения восстановителя соединены с системой выведения топочных газов некоторого другого котла, чтобы использовать циркуляционный топочный газ в качестве газа-носителя для введения восстановителя.

16. Котел по любому одному из пп. 11-12, отличающийся тем, что котел представляет собой химический котел-утилизатор химического целлюлозного завода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу гомогенизации распределения тепла, а также снижения количества оксидов азота (NOx) в продуктах сгорания, при работе промышленной печи.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности для восстановления оксидов азота до азота в отработанном газе. Отработанный газ в присутствии кислородсодержащего органического восстановителя пропускают через каталитическую систему, содержащую, по меньшей мере, два слоя катализатора.

Изобретение относится к удалению оксидов азота из выхлопных газов и отходящих газов из двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин. Способ удаления оксидов азота осуществляется путем введения восстановительного реагента и восстановления оксидов азота в присутствии катализатора, который является слоем катализатора на основе цеолита на волнистом монолитном носителе, при этом носитель обладает плотностью от 50 г/л до 300 г/л и пористостью 50%, пористость монолитного носителя обусловлена порами, обладающими глубиной от 50 до 200 мкм и диаметром от 1 до 30 мкм.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Воздух очищают от оксидов азота пропусканием через гранулированную катализаторно-восстановительную смесь следующего состава, % масс.: палладий на угле (5%) 2÷10; амазид натрия 40÷50; гидроперит 20÷30; силикат натрия - остальное.

Изобретение относится к материалам для удерживания NOx. Описан катализатор для удерживания оксида азота, содержащий: субстрат; первый слой покрытия из пористого оксида на субстрате, где указанный первый слой покрытия из пористого оксида содержит удерживающий оксид азота материал, содержащий частицы подложки из оксида церия с нанесенным на них карбонатом бария; и второй слой покрытия из пористого оксида над первым слоем покрытия из пористого оксида, содержащий единственный металл платиновой группы, при этом второй слой покрытия из пористого оксида по существу не содержит платины, церия и бария, а указанный единственный металл платиновой группы представляет собой родий, нанесенный на частицы жаропрочного оксида металла, содержащие оксид алюминия, легированный оксидом циркония в количестве до 30%.

Настоящее изобретение относится к катализаторам для процессов селективного каталитического восстановления соединений NOx в выхлопных газах и отходящих газах из процессов сгорания.

Изобретение относится к области химии. Согласно изобретению вводят первый реагент 1 денитрификации в зону, где дымовые газы 2 имеют температуру от 800°C до 1100°C.

Изобретение относится к области очистки газовых выбросов от оксидов азота (NOx). Способ очистки газовых выбросов от оксидов азота основан на взаимодействии угля с оксидом азота при пропускании выбросных газов через слой нагретого активного угля.

Изобретение относится к установке для очистки дымовых газов печи с, по меньшей мере, одним селективным катализатором восстановления для восстановления содержащихся в дымовом газе окислов азота и/или с, по меньшей мере, одним катализатором для восстановления окисла углерода, в частности пахучих углеводородов, или для удаления аммиака, а также улавливанием пыли, и к способу очистки дымовых газов печи с помощью селективного каталитического восстановления окислов азота восстанавливающим средством и катализатором восстановления, а также улавливанием пыли.

Изобретение относится к способу и установке для получения комплексного реагента, применяемого в качестве агента для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания от окислов азота.

Изобретение относится к композиции для очистки выхлопных газов на основе церия, циркония и вольфрама. Предложенная композиция имеет следующие массовые содержания, выраженные в оксиде: оксид церия - от 5 до 30%, оксид вольфрама - от 2 до 17%, остальное - оксид циркония. При этом после старения при 750°C в атмосфере воздуха с 10% воды она имеет двухфазную кристаллографическую структуру, содержащую тетрагональную фазу оксида циркония и моноклинную фазу оксида циркония, без присутствия кристаллической фазы, содержащей вольфрам. Предложенная композиция позволяет эффективно очищать выхлопные газы от оксидов азота и монооксидов углерода. Настоящее изобретение также относится к способу получения такой композиции, каталитической системе, содержащей данную композицию, а также способам обработки газа для конверсии оксидов азота и каталитического окисления монооксида углерода с использованием этой композиции. 5 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 4 пр.
Изобретение касается каталитической очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. Заявлен состав для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания на основе оксида церия, содержащий оксид ниобия, со следующими массовыми содержаниями: оксид ниобия от 2 до 20%; остальное оксид церия. Также заявлен состав со следующими массовыми содержаниями: оксид церия по меньшей мере 65%; оксид ниобия от 2 до 12%; оксид циркония до 48%. После прокаливания в течение 4 часов при 800°С составы имеют кислотность по меньшей мере 6·10-2, причем эта кислотность выражена в мл аммиака на м2 состава, а поверхность, выраженная в м2, используемая для определения кислотности, представляет собой удельную поверхность после прокаливания в течение 4 часов при 800°С и удельную поверхность по меньшей мере 15 м2/г, а после прокаливания в течение 4 часов при 1000°С имеют удельную поверхность по меньшей мере 2 м2/г, в частности по меньшей мере 3 м2/г. Изобретение относится к катализатору, который содержит указанные выше составы, к способам окисления СО и углеводородов, разложения N2O, для адсорбции ΝOx и CO2. Указанные составы и катализатор применяют в реакции газа с водой, реакции конверсии с водяным паром, реакции изомеризации, реакции каталитического крекинга и в качестве катализатора тройного действия. Заявленные составы обладают удовлетворительной восстановительной способностью в сочетании с хорошей кислотностью, удельная поверхность которых остается подходящей для применения в катализе. 7 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 табл., 14 пр.

Изобретение относится к области селективного каталитического восстановления оксидов азота, а именно к материалу носителя для катализатора, используемого в этом процессе. Предложенный материал носителя представляет собой частицы анатазного диоксида титана, включающие ≥85% по сухому весу TiO2 и ≤10% по сухому весу SiO2. При этом (i) SiO2 находится главным образом в форме, выбранной из группы, состоящей из форм с низкой молекулярной массой, наночастиц и их комбинаций; и (ii) по меньшей мере 50% атомов кремния SiO2 находятся в состояниях Q3, Q2, Q1 и Q0 координационного окружения. Изобретение также относится к каталитическому устройству для нейтрализации дизельного выхлопа, включающему такие частицы, системе регулирования дизельного выхлопа, включающей данное каталитическое устройство, способу, в котором катализируют конверсию оксидов азота в присутствии предложенных частиц анатазного диоксида титана, а также способам получения таких частиц. Предлагаемые частицы позволяют повысить термическую стабильность конечного катализатора, с сохранением или повышением каталитической активности для селективного каталитического восстановления оксидов азота из мобильных устройств, работающих на обедненных смесях. 6 н. и 38 з.п. ф-лы, 18 ил., 15 табл., 18 пр.

Изобретение относится к способу разложения и/или удаления опасных веществ в газообразной и/или жидкой фазах с использованием фотокаталитического материала. Способ удаления газообразного опасного вещества, содержащего сильно концентрированные оксиды азота и оксиды серы, в окружающей среде, содержащей опасное вещество, включает: удаление оксидов азота посредством использования водного раствора аминового соединения в качестве химикалия в первичном устройстве и удаление оксидов серы посредством использования способа разложения, в котором во вторичном устройстве присутствуют фотокаталитический материал и разбавленный раствор пероксида водорода. Изобретение обеспечивает эффективное и быстрое разложение опасных веществ. 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл., 3 пр.

Изобретение относится к удалению твердых частиц и других загрязнений из дымового газа. Способ уменьшения выбросов вредных веществ, образующихся при горении в нормальных режимах работы в системе для сжигания топлива, содержащей путь прохождения газа, который проходит последовательно от камеры сгорания через воздухоподогреватель, устройство для улавливания твердых частиц и распылительную сушилку-абсорбер к рукавному фильтру, размещенному ниже по потоку от распылительной сушилки-абсорбера, включает подмешивание сухого порошка гидроксида кальция в дымовой газ в точке ввода, находящейся ниже по потоку от камеры сгорания и выше по потоку от рукавного фильтра, распыление воды в дымовой газ в распылительной сушилке-абсорбере для увлажнения и снижения температуры дымового газа и пропускание дымового газа через рукавный фильтр, в котором порошок гидроксида кальция захватывает вредные вещества, содержащиеся в дымовом газе, причем точка ввода расположена выше по потоку от воздухоподогревателя или между распылительной сушилкой-абсорбером и рукавным фильтром. Изобретение обеспечивает снижение выбросов вредных веществ. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 пр.

Изобретение относится к композиции катализатора для обработки выхлопного газа. Данная композиция включает a) первое молекулярное сито, имеющее предварительно состаренную решетку ВЕА или решетку ВЕА с изоморфным железом, в котором указанное первое молекулярное сито содержит от 0,5 до 5 весовых процентов, полученного ионным обменом или свободного железа; и b) второе молекулярное сито, имеющее кристаллическую структуру с малыми порами и содержащее от 0,5 до 5 весовых процентов полученной ионным обменом или свободной Cu. При этом отношение указанного первого молекулярного сита и указанного второго молекулярного сита составляет от 0,1 до 1. Предлагаемая композиция катализатора характеризуется более высокой общей конверсией NOx при равном или более низком проскоке NH3, чем любой молекулярно-ситовой компонент, взятый отдельно. Настоящее изобретение относится также к катализатору для обработки выхлопного газа, включающему данную композицию, и способу обработки выхлопного газа. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 14 ил., 3 табл., 8 пр.

Изобретение относится к способу удаления N2O и NOx из отходящих газов. Секция deNOx проводится после секции deN2O при температуре на входе ≤ 400°C, исходный газ для секции deN2O содержит воду и имеет выбранное отношение N2O/NOx. Рабочие параметры: температура, давление и объемная скорость в секции deN2O выбираются так, чтобы получить разложение N2O от 80 до 98%. В этих условиях следующая секция deNOx может работать в оптимальном режиме. Устройство содержит устройство (2) регулирования содержания воды в газе (1), содержащем NOx и N2O; секцию deN2O (3) для снижения содержания N2O в газовом потоке, содержащую наполненный железом цеолитный катализатор; устройство охлаждения (4) для охлаждения газового потока (5), выходящего из секции deN2O; секцию deNOx (6), содержащую SCR-катализатор, для снижения содержания NOx в газовом потоке, и линии подачи (7) для ввода восстановителя NOx в газовый поток (5), выходящий из секции deN2O. Технический результат: эффективное удаление N2O и NOx из газов. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к катализатору для селективного каталитического восстановления (СКВ). Данный катализатор включает один или более цеолитов структурного типа MFI и один или более цеолитов структурного типа СНА. При этом, по меньшей мере, часть одного или более цеолитов структурного типа MFI содержит железо (Fe), и, по меньшей мере, часть одного или более цеолитов структурного типа СНА содержит медь (Cu). Предлагаемый катализатор имеет более высокую общую конверсию NOx в элементарный азот, при равном или более низком проскоке NH3, чем любой молекулярно-ситовый компонент, взятый отдельно, когда общее молярное отношение NO:NO2 в подаваемом газе, входящем в катализатор, равно или меньше чем 1. Настоящее изобретение также относится к каталитическому изделию, содержащему данный катализатор, системе обработки выхлопного газа, включающей такой катализатор, и способу обработки газового потока, включающему пропускание газового потока через данный катализатор. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 14 ил., 3 табл., 8 пр.

Изобретение относится к катализатору для селективного каталитического восстановления NOx, содержащему: 1) медь (Cu) и 2) носитель, представляющий собой молекулярное сито, имеющий по меньшей мере одну фазу прорастания, содержащую по меньшей мере СНА и AEI каркасные структуры, в котором медь находится в порах молекулярного сита и/или на наружной поверхности молекулярного сита. Изобретение также относится к устройству для восстановления NOx в выхлопном или топочном газе, содержащему: (а) катализатор, содержащий (i) медь (Cu) и (ii) носитель, представляющий собой молекулярное сито, имеющее по меньшей мере одну фазу прорастания, содержащую по меньшей мере СНА и AEI каркасные структуры, в котором медь находится в порах молекулярного сита и/или на наружной поверхности молекулярного сита; и (б) субстрат, на который наносится катализатор, в котором указанный субстрат приспособлен для использования в качестве проточного монолита для селективного каталитического восстановления (SCR), фильтра для твердых частиц (сажевого фильтра) для селективного каталитического восстановления (SCRF) и/или NOx-ловушки при работе в режиме обедненной топливно-воздушной смеси. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 пр., 1 табл.

Изобретение относится к катализаторам, системам и способам для обработки выхлопных газов. Каталитический фильтр с двойной функцией содержит фильтр для сажи, имеющий вход и выход, зону окисления сажи на входе, которая содержит каталитический компонент, состоящий в основном из переходного металла, выбранного из W, Cr, Ce, Mn, Fe, Co, Ni, Cu и их сочетаний и диспергированного на смешанном и/или сложном оксиде церия и циркония, и зону СКВ в виде покрытия на выходе, которая содержит каталитический компонент СКВ. Система для обработки NOx в выхлопных газах горения бедной топливной смеси содержит инжектор азотистого восстанавливающего агента и каталитический фильтр с двойной функцией. Изобретение обеспечивает эффективную обработку выхлопных газов, а также уменьшение размеров и снижение стоимости системы обработки выхлопных газов. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил., 5 пр.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2014-11-20 2014-11-19T23:55:28
Наверх