Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ОТ ОКИСЛОВ АЗОТА И СЕРЫ
СПОСОБ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ОТ ОКИСЛОВ АЗОТА И СЕРЫ

СПОСОБ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ОТ ОКИСЛОВ АЗОТА И СЕРЫ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: очистка дымовых газов в теплоэнергетике. Сущность изобретения: в дымоход подают поток дымовых газов и смесь регулируемого количества аммиака с газом-разбавителем, например паром, воздухом, продуктами сгорания. Массовый расход газа-разбавителя равен разности между постоянным массовым расходом смеси аммиака с газом-разбавителем и изменяющимся массовым расходом аммиака, необходимым для взаимодействия с окислами азота и серы. Скорость подачи смеси определяется как функция скорости дымовых газов, отношения эквивалентных диаметров газохода и выходных отверстий газораспределительного устройства. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2008079
Класс(ы) патента: B01D53/34
Номер заявки: 5006922/26
Дата подачи заявки: 24.10.1991
Дата публикации: 28.02.1994
Заявитель(и): Государственное предприятие - Научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт "Теплоэлектропроект"
Автор(ы): Бурлов В.Ю.; Желдаков Д.Ю.; Кулиш О.Н.; Медведев В.И.; Наздрюхина Г.В.; Никитина Л.М.; Охотин В.Н.; Тартаковская Н.А.
Патентообладатель(и): Государственное предприятие - Научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт "Теплоэлектропроект"
Описание изобретения: Изобретение относится к очистке дымовых газов и может быть использовано в теплоэнергетике для очистки дымовых газов тепловых электрических станций.
Известен способ очистки дымовых газов путем подачи аммиака под давлением в поток очищаемого газа при облучении [1] .
Недостатком известного технического решения является неопределенность газодинамических параметров потока вводимого аммиака, нерегулируемость характера его распределения, глубины проникновения в поток очищаемого газа, неопределенность требуемого количества, что приводит к неравномерности распределения аммиака, как следствие, снижению эффективности и увеличению количества вредных выбросов.
Известен способ очистки дымовых газов, включающий подачу в них аммиака в регулируемом количестве в смеси с газом-разбавителем, например, разбавленным дымовым газом [2] .
Недостатком способа является неравномерность распределения аммиака, что приводит к снижению эффективности очистки.
Целью изобретения является повышение эффективности очистки дымовых газов от вредных примесей (NOx и SOx).
Поставленная цель достигается тем, что в поток очищаемых газов вводится восстановительная смесь, образуемая путем предварительного смешения аммиака или другого аммиаксодержащего восстановителя с паром, газом, воздухом или их смесями, при этом количество пара, газа или воздуха восстановительной смеси определяется как разность между общим массовым расходом и массовым расходом аммиака, необходимого для нейтрализации оксидов азота и серы, а скорость подачи смеси определяется выражением
Wс= W (1), где wc, wдг - скорость восстановительной смеси и продуктов сгорания соответственно, м/с;
ρc, ρдг - плотность соответственно восстановительной смеси и продуктов сгорания, кг/м3;
do - диаметр выходных отверстий распределительных устройств, м;
Dэ - эквивалентный диаметр газохода, м;
Dэ= , где F - площадь газохода, м2.
Общий массовый расход является постоянным и определяется диаметром (do), количеством выходных отверстий распределительного устройства и скоростью восстановительной смеси, найденной по формуле (1).
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного тем, что количество газа-разбавителя определяется как разность между общим массовым расходом восстановительной смеси и массой аммиака, подаваемого на очистку, а скорость подачи смеси определяется выражением
Wс= (Dэ/Dо)] W .
При сжигании природного газа, не содержащего сернистых соединений, расход аммиака определяется реакциями
N2O5 + 2NH3 + H2O = 2NH4NO3 (2) в случае низкотемпературной нейтрализации высших оксидов азота, или
4NO + 4NH3 + O2 = 4N2 + 6H2O (3) в случае высокотемпературного восстановления оксидов азота.
При сжигании мазута или угля
N2O5 + 2NH3 + H2O = 2NH4NO3 (4)
SO3 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO4 (5)
Содержание оксидов азота в дымовых газах, как правило, составляет 0,01-0,05 об. % , содержание оксидов серы 0,1-0,3 об. % .
В связи с этим расход аммиака на связывание вредных примесей по отношению к объему дымовых газов составляет при содержании в дымовых газах только оксидов азота в концентрации 0,01 об. % примерно 1: 8000, при содержании оксидов азота 0,05% об. % и оксидов серы ≈0,3 об. % - около 1: 300.
Обеспечить быстрое и равномерное распределение аммиака в потоке дымовых газов при таких существенных различиях в объемах двух газовых сред не представляется возможным, поэтому для создания нужных газодинамических характеристик (траектория струй, глубина проникновения в поток продуктов сгорания), а также создать постоянный массовый расход при изменении концентрации вредных примесей в дымовых газах, в поток вводится восстановительная смесь. Количество пара, газа или воздуха в восстановительной смеси определяется как разность между общим массовым расходом и массовым расходом аммиака, необходимым для восстановления оксидов азота и серы.
Указанное условие позволяет обеспечить постоянную скорость подачи восстановительной смеси, что дает возможность создания конструкции распределительного устройства, способного работать с высокой эффективностью при изменении содержания NOx и SOx в дымовых газах.
При этом достигается быстрое и равномерное распределение восстановительной смеси в потоке очищаемых газов, увеличивается эффективность очистки газов от оксидов азота и серы, упрощается контроль за расходом рабочих потоков.
Ввод полученной восстановительной смеси осуществляется с расчетной скоростью, которая учитывает скорость дымовых газов, геометрические и конструктивные параметры смесительного газохода и распределительного устройства, а также плотности восстановительной смеси и дымовых газов.
Ввод восстановительной смеси с указанной скоростью и в указанном соотношении приводит к равномерному распределению восстановителя в потоке дымовых газов, что способствует увеличению эффективности использования и повышению степени очистки газов от NOx и SOx.
В случае снижения скорости подачи восстановительной смеси относительно расчетного значения нарушается равномерность распределения восстановительной смеси, что приводит к снижению эффективности очистки и проскоку непрореагировавшего аммиака. Увеличение скорости подачи также нарушает геометрию распределения восстановительной смеси, приводит к снижению эффективности и перерасходу восстановителя.
Таким образом, указанные признаки являются необходимыми и достаточными для достижения цели изобретения и не являются тождественными признаками прототипа, т. е. предложенное техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".
Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения "изобретательский уровень".
Предложенный способ реализуется на установке, изображенной на фиг. 1; на фиг. 2 - график подачи восстановительной смеси в зависимости от расхода газа-разбавителя.
Установка содержит бак 1 для хранения аммиака под давлением, который снабжен трубопроводом 2 с регулирующим клапаном 3, регулирующим вентилем 4, датчиком 5, расходомером 6. Трубопровод 2 также подключен к газоходу 8 и к трубопроводу 7 с клапаном 9, расходомером 10 подачи газа-разбавителя (например, воздух, азот, пар и т. д. ).
П р и м е р. Предложенный способ осуществляется следующим образом. Предварительно, исходя из параметрических условий смесительного газохода и устройства заданной плотности восстановительной смеси и дымовых газов, определяется скорость подачи восстановительной смеси по приведенной формуле.
На основании полученного значения скорости строится график расходов газа-восстановителя qc и аммиака (т. к. Q = f(wc)), (см. фиг. 2), который позволяет определить необходимое соотношение компонентов смеси. Для подачи необходимого количества аммиака из бака 1 открывают вентиль 4 и аммиак начинает поступать под давлением в трубопровод 2, при этом производят открытие клапана 9 для подачи газа-разбавителя по трубопроводу 7 для смешения в трубопроводе 2. Согласно графику (фиг. 2) и показаний расходомеров 6, 10 устанавливают требуемые параметры восстановительной смеси. Полученная смесь впрыскивается в газоход 8.
При несанкционированном изменении расхода восстановительной смеси сигнал от датчика 5 поступает на регулирующий клапан 3 и устанавливает расчетный расход.
П р и м е р 1. В радиационной камере технологической установки сжигают 1300 кг/ч мазута марки М-100 с содержанием серы 2,5% . Общий объем дымовых газов на входе камеры восстановления 15000 м3/ч. Согласно данным аналитических замеров концентрация оксидов азота составляет 400 мг/м3, сернистого ангидрида 4300 мг/м3.
Диаметр дымохода, в котором происходит смешение очищаемых газов с восстановительной смесью, 0,7 м, температура газов 200оС, плотность 0,968 кг/м3, скорость дымовых газов в месте ввода восстановительной смеси 14,97 м/с.
Рассчитанное на основании формулы (1) распределительное устройство имеет три сечения с 9 отверстиями диаметром по ходу дымовых газов соответственно 5,1; 3,3 и 1,1 мм. В качестве газа-разбавителя были использованы дымовые газы, отобранные из хвостовой части агрегата после установки очистки.
Скорость восстановительной смеси на выходе из отверстий была равна 323,3 м/с, что соответствовало расходу смеси на установку 420 кг/ч.
После введения восстановительной смеси были проведены повторные аналитические замеры. Концентрация NOx составила 38,5 мг/м3 (90,4% очистки), концентрация SO2 - 219,3 мг/м3 (94,9% очистки).
После перевода установки на использование в качестве топлива газа сернистого ангидрида в продуктах сгорания не стало. Соответственно расход аммиака, необходимый для восстановления, был снижен до 9,7 кг/ч, общий же расход смеси на установку и скорость смеси на выходе из отверстий остались постоянными за счет увеличения газа-разбавителя. Эффективность очистки NOx (90,4% ) сохранилась.
П р и м е р 2. В котлоагрегате ДКВР-4/13 сжигают 250 м3/ч природного газа. Объем дымовых газов составляет 3000 м3/ч. Концентрация NOx - 300 мг/м3.
Дымоход прямоугольного сечения размером 700 x 1500 мм. Эквивалентный диаметр составлял 1,16 м. Температура газов 950оС, плотность 0,265 кг/м3, скорость дымовых газов в зоне размещения установки очистки 8,7 м/с.
Установка очистки имела 9 отверстий диаметром 2,0 мм, расположенных в одном сечении, перпендикулярном потоку дымовых газов. В качестве разбавителя аммиака применялся водяной пар. Расход пароаммиачной смеси 24,3 кг/ч, расход аммиака 1,3 кг/ч, пара - 23,0 кг/ч.
После введения восстановительной смеси были проведены повторные аналитические испытания. Концентрация NOx составила 42 мг/м3, т. е. степень очистки составила 86% . (56) Европейский патент N 0294658, кл. B 01 D 53/34, 1988.
Заявка Японии N 53-10028, кл. B 01 D 53/34, 1978.
Формула изобретения: СПОСОБ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ОТ ОКИСЛОВ АЗОТА И СЕРЫ, включающий подачу в дымоход потока дымовых газов и смеси регулируемого количества аммиака с газом-разбавителем посредством газораспределительного устройства, отличающийся тем, что газ-разбавитель вводят с массовым расходом, равным разности между постоянным массовым расходом смеси аммиака с газом-разбавителем и изменяющимся массовым расходом аммиака, необходимым для взаимодействия с окислами азота и серы, и смесь подают со скоростью, определяемой математическим выражением
wc = Dэ / dowдг( ρдг / ρc )
где wc и ρc - скорость подачи и плотность смеси аммиака с газом-разбавителем соответственно м/с и кг/м3;
wдг и ρдг - скорость и плотность потока дымовых газов, м/с и кг/м3 соответственно;
Dэ - эквивалентный диаметр газохода, м,
dо - эквивалентный диаметр выходных отверстий газораспределительного устройства, м.