Способ очистки дымовых газов от оксидов азота

Изобретение относится к способам очистки дымовых газов от оксидов азота. Способ включает обработку потока дымовых газов в их высокотемпературной зоне 700-1200°С газообразной восстановительной смесью, предварительно полученной путем термического разложения твердого карбамида вне зоны обработки очищаемых газов и подаваемой в зону очистки газом-носителем. Термическое разложение твердого карбамида осуществляют путем подъема температуры его обработки от 100 до 600°С. Подъем температуры термообработки от 100 до 400°С осуществляют со скоростью 5-40°С/мин, а подъем температуры термообработки выше 400°С осуществляют со скоростью 35-40°С/мин. По мере расхода исходного карбамида термообработке подвергают его новые порции в том же температурном режиме. Изобретение позволяет упростить технологическую схему очистки отходящих газов от оксидов азота в широком диапазоне температур с высокой степенью их очистки и с переводом всего подвергнутого термообработке карбамида в эффективную газовую восстановительную смесь. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к области селективной некаталитической очистки промышленных газовых выбросов от оксидов азота (NO_x) и может быть использовано для снижения содержания NO_x в дымовых газах топливосжигающих установок и газовых выбросах технологических агрегатов.

Известны способы селективной некаталитической высокотемпературной очистки дымовых газов от оксидов азота (US №4208386, 1980, №4325924, 1982, №4719092, 1988, кл. 423-235; AT №390208, кл. В 01 D 53/34, 1990; и др.), использующие для этого карбамид, который может инжектироваться в очищаемый газовый поток с температурой ≥1300°F (преимущественно температура очищаемых газов не должна превышать 1900-2500°F) в виде сухого порошка, расплава или его раствора в одном растворителе (в частности, в воде) или смеси растворителей.

Недостатками указанных способов являются их низкая эффективность, а также ограниченный температурный интервал, внутри которого протекает процесс более эффективной очистки газов от оксидов азота.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ селективной некаталитической очистки дымовых газов от оксидов азота, сущность которого состоит в предварительном термическом разложении твердого карбамида при температуре 50-200°С вне зоны восстановления оксидов азота и последующем введении полученной газовой восстановительной смеси в высокотемпературную зону (700-1200°С) отходящих газов для восстановления оксидов азота (RU №2113890, кл. В 01 D 53/56, 1997 г.).

Недостатком данного способа является невозможность при условиях, указанных в данном патенте, перевести весь карбамид в газообразную восстановительную смесь. Существенная часть исходного карбамида в виде твердого остатка не участвует при данных условиях в реакции термического разложения и, соответственно, реакции восстановления, что влечет за собой необходимость введения в реакцию термического разложения бóльших исходных количеств реагента (карбамида) для получения необходимого для очистки отходящих газов количества газа-восстановителя, а также необходимость очистки оборудования от этого твердого остатка.

Задача изобретения состоит в создании эффективного селективного способа некаталитической очистки дымовых газов топливосжигающих установок и газовых выбросов технологических агрегатов, предусматривающего полный перевод подвергаемого термическому разложению исходного карбамида в активную газовую восстановительную смесь, что в свою очередь влечет за собой существенное сокращение его расхода, а также упрощает технологическое обслуживание установки, продуцирующей газовую восстановительную смесь.

Поставленная задача решается тем, что в способе очистки дымовых газов от оксидов азота, включающем обработку потока дымовых газов в их высокотемпературной зоне 700-1200°С газообразной восстановительной смесью, предварительно полученной путем термического разложения твердого карбамида вне зоны обработки очищаемых газов и подаваемой в зону очистки газом-носителем, согласно изобретению термическое разложение твердого карбамида осуществляют путем подъема температуры его обработки от 100 до 600°С со скоростью 5-40°С/мин, при этом по мере расхода исходного карбамида термообработке подвергают его новые порции в том же температурном режиме, а время начала термообработки новой порции карбамида, количество карбамида в каждой порции и выбор скорости подъема температуры выбирают из условия получения требуемого количества газообразной восстановительной смеси для нейтрализации оксидов азота, причем при достижении температуры термообработки выше 400°С скорость подъема температуры повышают до 35-40°С/мин при условии выбора более низких начальных скоростей;

а также тем, что начальную скорость нагрева карбамида выбирают в интервале 5-25°С/мин;

а также тем, что в качестве газа-носителя используют водяной пар или дымовые газы;

а также тем, что для разложения твердого карбамида используют электронагрев.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Твердый карбамид из хранилища 1 (см. чертеж) подают в печь 2 с электрообогревом, в которой происходит процесс нагрева и термического разложения твердого карбамида с образованием газообразной восстановительной смеси, поступающей в эжектор 3, куда по трубопроводу 4 подают и газ-носитель, в качестве которого используют либо водяной пар, либо азот, либо воздух, либо дымовые газы. Образовавшуюся газообразную восстановительную смесь с помощью эжектора 3 подают в зону восстановления оксидов азота теплового агрегата 5, где температура дымовых газов составляет 700-1200°С.

Причем твердый карбамид из хранилища 1 подают порционно в отдельные секции электронагревательной печи 2 (не показаны), нагрев каждой из которых осуществляют автономно и регулируют автоматически, что позволяет своевременно подвергать термической обработке в необходимом режиме очередную порцию карбамида по мере расходования предыдущей и, соответственно, поддерживать на должном уровне количество подаваемой в зону очистки дымовых газов газовой восстановительной смеси. При этом термическое разложение твердого карбамида с образованием газообразной восстановительной смеси осуществляют путем повышения температуры от 100 до 600°С с начальной скоростью подъема температуры, выбранной в интервале 5-40°С/мин. При достижении температуры обработки 400°С скорость подъема температуры увеличивают до 35-40°С/мин, при условии выбора более низких начальных скоростей. Включение обогрева каждой следующей секции печи осуществляют по мере расходования предыдущей порции карбамида с тем, чтобы обеспечить необходимое для восстановления оксидов азота количество восстановительной смеси.

В результате осуществления способа по изобретению степень очистки дымовых газов составляет 73-98% при полном переводе твердого карбамида в эффективную газовую восстановительную смесь.

В таблице представлены данные по степени очистки от NO дымовых газов, имеющих состав: 6 об.% О₂, 10 об.% водяных паров, 100 ppm NO, остальное - азот, газовой восстановительной смесью, полученной в результате термического разложения карбамида при его нагреве от 100 до 600°С в зависимости от начальной скорости подъема температуры нагрева (при достижении 400°С скорость подъема температуры поддерживают 40°С) и температуры дымовых газов.

№№ п/п	Начальная скорость нагрева карбамида, °С/мин	Степень восстановления NO при различной температуре (°С) в зоне восстановления, %
800	950	1000	1050
1	5	73	96	90	87
2	25	78	98	89	85
3	40	75	93	92	83

1. Способ очистки дымовых газов от оксидов азота, включающий обработку потока дымовых газов в их высокотемпературной зоне 700-1200°С газообразной восстановительной смесью, предварительно полученной путем термического разложения твердого карбамида вне зоны обработки очищаемых газов и подаваемой в зону очистки газом-носителем, отличающийся тем, что термическое разложение твердого карбамида осуществляют путем подъема температуры его обработки от 100 до 600°С, при этом подъем температуры термообработки от 100 до 400°С осуществляют со скоростью 5-40°С/мин, а подъем температуры термообработки выше 400°С осуществляют со скоростью 35-40°С/мин, при этом по мере расхода исходного карбамида термообработке подвергают его новые порции в том же температурном режиме.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что начальную скорость нагрева карбамида выбирают в интервале 5-25°С/мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газа-носителя используют водяной пар или дымовые газы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для разложения твердого карбамида используют электронагрев.