[发明专利]无需外加还原剂的烟气脱硝的燃烧设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧设备，尤其涉及一种无需外加还原剂的烟气脱硝的燃烧设 备及方法。

背景技术

我国经济多年来持续保持快速发展势头，引发了对能源的巨大需求，1978 年-2009年，我国一次性能源消费从5.7亿吨(以标准煤计)提高到30.2亿吨。 我国一次能源以煤炭为主，煤炭在全国一次能源生产和消费中的比例长期占 70％以上，且煤炭消耗的75％左右用于燃烧。化石燃料(如煤、石油、天然气等) 与空气在高温燃烧时会产生NOx，燃烧过程中产生的NOx主要是NO，约为95％ (体积百分数)。NOx已成为引发我国酸雨、光化学烟雾等一系列严重环境污染 问题的主要原因之一。

通过对锅炉燃烧过程的控制可以在一定程度上降低烟气中NOx的排放量， 但当随着排放要求的不断提高而需要进一步降低NOx排放浓度时，燃烧过程控 制技术就不能满足要求了，这就需要其它的控制手段，烟气脱硝就是一种能够 实现高效率的脱除烟气中NOx的技术。烟气脱硝是目前世界上发达国家普遍采 用的减少NOx排放的方法，应用较多的是SCR和SNCR技术，其中SCR技术 的脱硝率可达90％以上，在全球范围内有数百台的成功应用业绩和数十年的运 行经验，是目前NOx控制最为有效、应用最广的技术之一，已成为国际上火电 厂NOx排放控制的主流技术。

目前，我国已建或在建的火电厂烟气脱硝工程90％以上采用SCR工艺，通 过向烟气中加入还原剂(纯氨、尿素或氨水，目前应用最广的是纯氨)，在适当 的催化剂作用下还原剂与NOx发生反应，生成对环境无害的N₂和H₂O。目前火 电厂SCR脱硝工艺均需外加还原剂，导致投资及运行成本高，特别是纯氨的运 输、储存及使用的安全性要求较高，增加了不安全因素，同时氨与烟气中的硫 氧化物生成铵盐，导致空预器等设备的腐蚀和堵塞。因此，开发无需外加还原 剂的烟气脱硝工艺，对降低脱硝成本、增加脱硝设施的安全运行、促进我国烟 气脱硝产业的发展具有重要的意义。

目前火电厂SCR烟气脱硝工艺存在以下不足：一是在脱硝过程中需连续加 入还原剂，脱硝成本较高；二是目前广泛采用的还原剂-纯氨与烟气中的硫氧化 物生成铵盐，导致空预器等设备的腐蚀和堵塞，影响系统运行的经济性和可靠 性；三是纯氨的安全性要求较高，存在一定的不安全因素。

发明内容

本发明的目的是克服现有火电厂SCR脱硝技术的不足，提供一种无需外加 还原剂的烟气脱硝的燃烧设备及方法。

一种无需外加还原剂的烟气脱硝的燃烧设备包括相连接的锅炉和省煤器， 在省煤器内设有放电装置，省煤器、脱硝反应器入口连接烟道、整流装置、催 化剂床层、脱硝反应器、脱硝反应器出口连接烟道顺次连接，脱硝反应器中设 有催化剂床层。

另一种无需外加还原剂的烟气脱硝的燃烧设备包括相连接的锅炉和省煤 器，省煤器、脱硝反应器入口连接烟道、整流装置、催化剂床层、脱硝反应器、 脱硝反应器出口连接烟道顺次连接，在脱硝反应器入口连接烟道内设有放电装  置，脱硝反应器中设有催化剂床层。

所述的放电装置包括第一放电极和第二放电极，第一放电极和第二放电极 平行间隔放置，第二放电极与烟气流动方向平行，第一放电极位于相邻的2个 第二放电极之间的中心位置，第一放电极和第二放电极的材料为铜或不锈钢， 相邻的第一放电极和第二放电极之间的距离为1～15cm。

一种无需外加还原剂的烟气脱硝方法是：锅炉产生的烟气流经省煤器，在 省煤器内布置放电装置，放电装置采用脉冲放电或直流放电，放电电压控制在 起晕电压和击穿电压之间，放电生成的高能电子e攻击二氧化碳分子，使二氧 化碳分子由基态活化到激化态，激化态的二氧化碳分子解离为CO和活性物质， 经过反应，使部分CO₂转化生产CO；烟气经由脱硝反应器入口连接烟道和整流 装置进入脱硝反应器，烟气中的NO与CO在脱硝反应器中催化剂床层的作用下 发生反应，生成无毒的N₂和CO₂；反应之后的烟气经由脱硝反应器出口连接烟 道排出。