СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ДЕНИТРИФИКАЦИИ ДЫМОВОГО ГАЗА С ПОМОЩЬЮ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА Российский патент 2023 года по МПК B01D53/62 B01D53/56 B01D53/86 F23J15/08 

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет китайской патентной заявки №201911074438.3, озаглавленной «SYSTEM AND METHOD FOR DENITRATION OF FLUE GAS BY CARBON MONOXIDE», поданной в Государственное ведомство Китая по интеллектуальной собственности 6 ноября 2019 года, которая включена в настоящую заявку во всей полноте посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Настоящее изобретение относится к системе обработки и способу обработки для очистки дымового газа и, в частности, относится к системе и способу удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа, которые принадлежат к технической области химической промышленности и охраны окружающей среды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Для промышленного дымового газа, особенно дымового газа, отведенного из агломерационной машины в черной металлургии, денитрификация дымового газа как метод очистки дымового газа может применяться в химической промышленности с образованием мультиоксидов азота. Денитрификация дымового газа относится к удалению NO_X из дымового газа путем восстановления образованного NO_X до N₂. Основанная на процессе обработки, технология денитрификации дымового газа главным образом включает в себя сухой способ (включающий денитрификацию путем селективного каталитического восстановления и селективного некаталитического восстановления) и мокрый способ. По сравнению с технологией влажной денитрификации дымового газа преимущества технологии сухой денитрификации дымового газа включают низкие основные капиталовложения, простое оборудование и технологический процесс, более высокую эффективность удаления NO_X, отсутствие сточных вод или материалов отходов, подлежащих обработке, и отсутствие вторичного загрязнения. Денитрификация селективного каталитического восстановления (SCR) заключается в использовании аммиака, CO или углеводородов в качестве восстановителей для восстановления NO в дымовом газе в N₂ в присутствии O₂ и катализаторов. Обычная температура SCR составляет примерно 120-400°C. Как правило, в существующей технологии необходимо повышать температуру дымового газа, чтобы она была подходящей, путем нагревания перед денитрификацией. В процессе, из-за большого количества дымового газа, для нагрева дымового газа требуется много топлива, что приводит к пустой трате ресурсов и вторичному загрязнению окружающей среды.

[0004] Кроме того, сжигание топлива невозможно в достаточной степени, что приводит к наличию монооксида углерода в дымовом газе, подлежащем обработке. При существующей технологии в настоящее время в Китае нет четких правил в отношении стандартов на выбросы монооксида углерода. Соответственно, дымовой газ обычно выпускается непосредственно после десульфуризации и денитрификации. Монооксид углерода в дымовом газе специально не обрабатывается и не утилизируется, что приводит к прямым выбросам монооксида углерода. Кроме того, монооксид углерода не имеет цвета, запаха и не вызывает раздражения, и его чрезвычайно трудно растворить в воде из-за его очень низкой растворимости в воде. Его предел взрывоопасности при смешивании с воздухом составляет 12,5%-74,2%. Монооксид углерода может легко связываться с гемоглобином и образовывать карбоксигемоглобин, из-за чего гемоглобин теряет способность переносить кислород, что приводит к асфиксии тканей и даже к смерти в тяжелых случаях. Монооксид углерода оказывает токсическое воздействие на ткани и клетки всего организма, особенно коры головного мозга. Таким образом, прямой выброс монооксида углерода сильно загрязняет окружающую среду.

[0005] Учитывая, что каталитическое окисление монооксида углерода является экзотермическим, и тепло, выделяемое в результате этой реакции, может быть использовано для нагревания дымового газа, в настоящей заявке предложена система и способ денитрификации дымового газа при совместной обработке монооксида углерода. Однако, на настоящий момент обнаружено, что монооксид углерода обладает особенно низкой стойкостью к сере при низкой температуре. При запуске системы, устройство для обработки CO некоторое время будет находиться в состоянии низкой температуры, то есть при холодном запуске системы катализатор внутри устройства обработки СО легко отравляется и дезактивируется из-за воздействия оксидов серы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] В существующей технологии, в способе денитрификации дымового газа, необходимо нагревание дымового газа из внешнего источника, и после этого может быть осуществлен процесс денитрификации; между тем, в существующей технологии монооксид углерода в дымовом газе не подвергается обработке и непосредственно сбрасывается; и катализаторы для окисления монооксида углерода обладают низкой стойкостью к сере при низкой температуре и легко приводят к техническим проблемам, таким как дезактивация катализатора. Принимая во внимание эти технические проблемы, настоящее изобретение предлагает систему и способ для удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа. В настоящем изобретении монооксид углерода в дымовом газе превращается в диоксид углерода с помощью сгорания монооксида углерода в дымовом газе, и тепло, выделяющееся в этом процессе, напрямую используется для нагрева дымового газа, уменьшая или даже позволяя сэкономить на использовании внешнего способа нагрева дымового газа.

[0007] В настоящем изобретении реактор CO включает в себя основную реакционную колонну и перепускной трубопровод. В начале запуска системы катализатор CO в основной реакционной колонне реактора CO предварительно нагревается нагретым дымовым газом, и дымовой газ нагревается устройством выработки горячего воздуха, тем самым решая проблему отравления и дезактивации катализатора CO при воздействии оксидов серы в дымовом газе при холодном запуске системы.

[0008] Настоящее изобретение в полной мере использует монооксид углерода в дымовом газе, использует тепло, выделяющееся в процессе окисления монооксида углерода в диоксид углерода, для достижения цели повышения температуры дымового газа для денитрификационной обработки, уменьшает или даже позволяет сэкономить на использовании топлива, позволяет избежать проблемы, заключающейся в том, что катализатор СО легко дезактивируется при воздействии оксидов серы при низкой температуре, обрабатывает монооксид углерода в дымовом газе и снижает загрязнение дымовым газом окружающей среды, а также одновременно уменьшает или даже позволяет избежать вторичного загрязнения в процессе обработки дымового газа.

[0009] В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается система для удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа.

[0010] Система для удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа содержит устройство выработки горячего воздуха, реактор CO и реактор SCR. Реактор CO содержит основную реакционную колонну и перепускной трубопровод. Первый трубопровод и второй трубопровод, ответвляющиеся от трубопровода транспортировки исходного дымового газа, соединены соответственно с основной реакционной колонной и перепускным трубопроводом реактора CO. Третий трубопровод, выходящий из выпуска для дымового газа основной реакционной колонны реактора CO, и четвертый трубопровод, выходящий из перепускного трубопровода реактора CO, объединяются и далее соединяются с реактором SCR через пятый трубопровод. Выпуск для горячего воздуха устройства выработки горячего воздуха соединен с первым трубопроводом через шестой трубопровод.

[0011] Предпочтительно система также содержит первый клапан, расположенный в первом трубопроводе. Первый клапан расположен выше по потоку от места соединения шестого трубопровода и первого трубопровода.

[0012] Предпочтительно система также содержит второй клапан, расположенный во втором трубопроводе.

[0013] В настоящем описании система также содержит теплообменник GGH. Исходный дымовой газ соединен со впуском для дымового газа первой теплообменной зоны теплообменника GGH через трубопровод; выпуск для дымового газа из первой теплообменной зоны теплообменника GGH соединен с трубопроводом транспортировки исходного дымового газа; и выпуск для чистого дымового газа из реактора SCR соединен со второй теплообменной зоной теплообменника GGH через седьмой трубопровод.

[0014] Предпочтительно восьмой трубопровод ответвляется от шестого трубопровода и соединяется с трубопроводом транспортировки исходного дымового газа.

[0015] Предпочтительно третий клапан расположен в шестом трубопроводе. Третий клапан расположен ниже по потоку от места, где восьмой трубопровод ответвляется от шестого трубопровода.

[0016] Предпочтительно четвертый клапан расположен в восьмом трубопроводе.

[0017] В настоящем изобретении система также содержит трубопровод транспортировки топливного газа. Трубопровод транспортировки топливного газа соединен со впуском для добавления топливного газа устройства выработки горячего воздуха.

[0018] В настоящем изобретении система также содержит трубопровод транспортировки газа, поддерживающего горение. Трубопровод транспортировки газа, поддерживающего горение, соединен со впуском для добавления газа, поддерживающего горение, устройства выработки горячего воздуха.

[0019] Предпочтительно детектор расхода дымового газа, детектор концентрации CO и первый детектор температуры расположены на трубопроводе транспортировки исходного дымового газа. Детектор расхода дымового газа, детектор концентрации CO и первый детектор температуры расположены выше по потоку от места соединения восьмого трубопровода и трубопровода транспортировки исходного дымового газа.

[0020] Предпочтительно второй детектор температуры расположен на боковой стенке основной реакционной колонны реактора CO.

[0021] Предпочтительно третий детектор температуры расположен в пятом трубопроводе вблизи от впуска для дымового газа реактора SCR.

[0022] Предпочтительно выпуск для дымового газа из второй теплообменной зоны теплообменника GGH соединен с передним концом трубопровода транспортировки газа, поддерживающего горение. Таким образом, чистый дымовой газ после денитрификации и теплообмена используется в качестве газа, поддерживающего горение, что позволяет в полной мере использовать остаточное тепло в чистом дымовом газе.

[0023] В соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения предложен способ удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа.

[0024] Способ удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа или же способ регулирования удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа с использованием описанной выше системы включает следующие стадии:

[0025] 1) закрытие первого клапана, открытие второго клапана и пропускание исходного дымового газа G₁ в трубопровод транспортировки исходного дымового газа;

[0026] 2) пропускание исходного дымового газа G₁ в перепускной трубопровод реактора СО через второй трубопровод, и затем пропускание дымового газа в реактор SCR через пятый трубопровод для денитрификации, и отведение чистого дымового газа после денитрификации из выпуска для чистого дымового газа реактора SCR;

[0027] 3) запуск устройства выработки горячего воздуха; пропускание горячего воздуха, вырабатываемого устройством выработки горячего воздуха, в основную реакционную колонну реактора CO для предварительного нагрева катализатора СО внутри основной реакционной колонны, мониторинг в режиме реального времени температуры катализатора СО внутри основной реакционной колонны реактора СО с помощью второго детектора температуры; когда обнаруживается, что температура катализатора CO достигает заданной температуры T₃ катализатора, - открытие первого клапана, закрытие второго клапана, и одновременно остановка устройства выработки горячего воздуха, благодаря чему дымовой газ входит в основную реакционную колонну реактора CO и контактирует с катализатором CO внутри основной реакционной колонны для осуществления реакции каталитического окисления CO; и нагревание дымового газа за счет тепла, выделяемого в результате реакции каталитического окисления CO, для получения нагретого содержащего оксид азота дымового газа G₂; и

[0028] 4) пропускание содержащего оксид азота дымового газа G₂ в реактор SCR через пятый трубопровод для осуществления денитрификации, и отведение чистого дымового газа после денитрификации из выпуска для чистого дымового газа реактора SCR.

[0029] В соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения предложен способ удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа.

[0030] Способ удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа или же способ регулирования удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа с использованием описанной выше системы включает следующие стадии:

[0031] 1) закрытие первого клапана, открытие второго клапана и пропускание дымового газа через первую теплообменную зону теплообменника GGH для осуществления теплообмена и затем поступление в трубопровод транспортировки исходного дымового газа, с получением нагретого исходного дымового газа G₁;

[0032] 2) запуск устройства выработки горячего воздуха, открытие третьего клапана и четвертого клапана, и направление одной линии горячего воздуха, выработанного устройством выработки горячего воздуха, в трубопровод транспортировки исходного дымового газа через восьмой трубопровод, для нагревания дымового газа внутри трубопровода транспортировки исходного дымового газа; пропускание нагретого дымового газа в перепускной трубопровод реактора CO через второй трубопровод; затем пропускание дымового газа в реактор SCR через пятый трубопровод для денитрификации, и пропускание чистого дымового газа после денитрификации во вторую теплообменную зону теплообменника GGH для осуществления теплообмена и последующего отведения газа;

[0033] 3) направление другой линии горячего воздуха, выработанного устройством выработки горячего воздуха, в основную реакционную колонну реактора CO через шестой трубопровод для предварительного нагрева катализатора СО внутри основной реакционной колонны, мониторинг в режиме реального времени температуры катализатора СО внутри основной реакционной колонны реактора СО с помощью второго детектора температуры; когда обнаруживается, что температура катализатора CO достигает заданной температуры T₃ катализатора, - открытие первого клапана и закрытие второго и третьего клапанов (или четвертого клапана), благодаря чему дымовой газ входит в основную реакционную колонну реактора CO и контактирует с катализатором CO внутри основной реакционной колонны для осуществления реакции каталитического окисления CO; и нагрев дымового газа за счет тепла, выделяемого в результате каталитического окисления CO, с получением нагретого содержащего оксид азота дымового газа G₂; и

[0034] 4) пропускание содержащего оксид азота дымового газа G₂ в реактор SCR через пятый трубопровод для осуществления денитрификации, и пропускание чистого дымового газа после денитрификации во вторую теплообменную зону теплообменника GGH для осуществления теплообмена и последующего отведения газа.

[0035] Предпочтительно, в процессе осуществления способа удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа настоящего изобретения определяется расход исходного дымового газа G₁, обозначенный как U₁ н.м³/ч; определяется температура исходного дымового газа G₁, обозначенная как T₁ °C; определяется содержание СО исходного дымового газа G₁, обозначенное как P₁ г/н.м³; массовый расход монооксида углерода в исходном дымовом газе G₁ в единицу времени вычисляется как U₁ × P₁ г/ч; тепло, выделяющееся при сгорании монооксида углерода в исходном дымовом газе G₁ в единицу времени, вычисляется как Q₁ кДж/ч:

[0036] Q₁=a × U₁ × P₁ × 10,11

[0037] где a представляет собой коэффициент сгорания со значением в диапазоне 0,1-1, предпочтительно 0,4-0,95 и более предпочтительно 0,7-0,9;

[0038] температура содержащего оксид азота дымового газа G₂ после того, как монооксид углерода в исходном дымовом газе G₁ превращается в диоксид углерода в основной реакционной колонне реактора CO, рассчитывается как T₂°C:

[0039] ;

[0040] где C представляет собой среднюю удельную теплоемкость дымового газа в кДж/(°C·г), b представляет собой коэффициент теплопередачи со значением в диапазоне 0,7-1, предпочтительно 0,8-0,98 и более предпочтительно 0,9-0,95.

[0041] Оптимальная температура денитрификации реактора SCR задается как Т_{денитрификации} °C в соответствии с потребностями реактора SCR.

[0042] Проводится следующий анализ.

[0043] Если T₂=Т_{денитрификации}, монооксид углерода в исходном дымовом газе G₁ входит в основную реакционную колонну реактора CO для каталитического окисления, выделяемое тепло может нагревать содержащий оксид азота дымовой газ G₂ до достижения Т_{денитрификации} °C перед поступлением в реактор SCR, и дымовой газ непосредственно подвергается денитрификационной обработке в реакторе SCR;

[0044] если T₂ < Т_{денитрификации}, количество топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве выработки горячего воздуха увеличивают, чтобы содержащий оксид азота дымовой газ G₂, входящий в реактор SCR, достигал Т_{денитрификации} °C; и

[0045] если T₂ > Т_{денитрификации}, количество топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве выработки горячего воздуха уменьшают, чтобы содержащий оксид азота дымовой газ G₂, входящий в реактор SCR, достигал Т_{денитрификации} °C. Если температура T₂ содержащего оксид азота дымового газа G₂ по-прежнему превышает Т_{денитрификации} даже после того, как количество топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве выработки горячего воздуха уменьшили до отключения устройства выработки горячего воздуха, открывают второй клапан, благодаря чему часть исходного дымового газа G₁ протекает через перепускной трубопровод реактора СО, и открытие второго клапана регулируют, чтобы температура содержащего оксид азота дымового газа G₂, входящего в реактор SCR, снизилась до Т_{денитрификации} °C.

[0046] Предпочтительно, если T₂ < Т_{денитрификации}, увеличение количества топливного газа в устройстве выработки горячего воздуха представляет собой:

[0047] задание теплоты сгорания топливного газа как N₁ кДж/г и вычисление массового расхода топливного газа, который необходимо увеличить, как U₂ н.м³/ч:

[0048] , где e представляет собой коэффициент сгорания со значением в диапазоне 0,6-1, предпочтительно 0,8-0,99 и более предпочтительно 0,8-0,98; таким образом, топливный газ с расходом U₂ н.м³/ч необходимо добавлять в устройство выработки горячего воздуха, чтобы температура дымового газа достигала Т_{денитрификации} °C перед входом в реактор SCR.

[0049] Предпочтительно, если температура T₂ содержащего оксид азота дымового газа G₂ по-прежнему превышает Т_{денитрификации} даже после того, как устройство выработки горячего воздуха отключено, регулировка второго клапана осуществляется специальным образом:

[0050] вычисляется расход исходного дымового газа, который необходимо снизить внутри основной реакционной колонны реактора СО, как U₃ н.м³/ч:

[0051] , то есть, дымовой газ с расходом U₃ н.м³/ч необходимо уменьшить в основной реакционной колонне реактора CO; регулируется открытие второго клапана таким образом, чтобы расход дымового газа, поступающего в перепускной трубопровод реактора CO, составлял U₃ н.м³/ч, и температура дымового газа понизилась до Т_{денитрификации} °C перед входом в реактор SCR.

[0052] В техническом решении настоящего изобретения монооксид углерода в дымовом газе превращается в диоксид углерода путем пропускания дымового газа, подлежащего обработке, через реактор CO, а именно:

[0053] 2CO+O₂₌2CO₂.

[0054] Поскольку компонент монооксида углерода присутствует (или содержится) в дымовом газе, и окисление монооксида углерода кислородом с образованием диоксида углерода представляет собой экзотермическую реакцию, монооксид углерода в дымовом газе превращается в диоксид углерода с помощью реактора CO, и тепло, выделяющееся в результате реакции, используется для нагрева дымового газа, подлежащего обработке, в результате чего достигается эффект нагревания дымового газа и, в то же время, удаление монооксида углерода в дымовом газе и исключение загрязнения окружающей среды, вызванного монооксидом углерода в дымовом газе.

[0055] В существующей технологии дымовой газ, подлежащий обработке, всегда содержит оксиды серы и оксиды азота. В настоящее время обнаружено, что монооксид углерода обладает особенно низкой стойкостью к сере при низкой температуре. В фактическом производственном процессе происходит процесс разогрева системы, когда система только запущена, и устройство для обработки CO будет находиться в состоянии низкой температуры в течение некоторого периода времени, указывающего, когда система запущена, если дымовой газ непосредственно поступает в устройство для обработки CO, катализатор CO в устройстве для обработки CO легко отравляется и дезактивируется из-за воздействия оксидов серы при низкой температуре. Кроме того, дезактивация катализатора CO является необратимой. Ввиду этой технической проблемы настоящее изобретение предлагает традиционное устройство для обработки CO в виде конструкции, включающей основную реакционную колонну и перепускной трубопровод, и катализаторы CO расположены внутри основной реакционной колонны. Когда система только запущена, дымовой газ не проходит через основную реакционную колонну реактора CO (т.е. устройство для обработки СО), но поступает в перепускной трубопровод реактора СО и затем подвергается денитрификации в реакторе SCR и отводится. В то же время запускается устройство выработки горячего воздуха, и горячий воздух, вырабатываемый устройством выработки горячего воздуха, направляется в основную реакционную колонну реактора CO для нагрева катализатора СО внутри основной реакционной колонны. Когда температура катализатора СО повышается до заданной температуры T₃ катализатора CO, дымовой газ далее входит в основную реакционную колонну реактора CO для обработки с удалением монооксида углерода, что позволяет избежать дезактивации катализатора СО из-за воздействия оксидов серы при низкой температуре. Вообще говоря, заданная температура катализатора СО (т.е. температура, при которой катализатор СО не будет дезактивирован) зависит от типа катализатора.

[0056] По сравнению с нагреванием исходного дымового газа с помощью направления горячего воздуха, вырабатываемого устройством выработки горячего воздуха, в трубопровод транспортировки исходного дымового газа, очевидно, что эффективность нагревания способа настоящего изобретения намного выше. Более того, трубопровод транспортировки исходного дымового газа используется для нагрева всего дымового газа, подлежащего обработке. Из-за большого количества дымового газа, подлежащего обработке, требуется много топлива. В настоящем изобретении горячий воздух, вырабатываемый устройством выработки горячего воздуха, непосредственно подается в основную реакционную колонну реактора CO и непосредственно воздействует на катализатор CO, что значительно экономит топливо для нагревания.

[0057] В качестве предпочтительного варианта осуществления в данной заявке, учитывая, что по-прежнему возможно, что температура дымового газа перед входом в реактор SCR не сможет достичь подходящей температуры денитрификации способа SCR, даже если тепло, выделяющееся в результате превращения монооксида углерода в дымовом газе, используется для нагрева дымового газа, другая линия горячего воздуха отводится из горячего воздуха, вырабатываемого устройством выработки горячего воздуха, и направляется в трубопровод транспортировки исходного дымового газа для нагрева дымового газа внутри трубопровода транспортировки исходного дымового газа, чтобы гарантировать, что дымовой газ перед входом в реактор SCR сможет достичь подходящей температуры денитрификации способа SCR.

[0058] В настоящем изобретении система для удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа содержит устройство выработки горячего воздуха, реактор CO и реактор SCR. Когда дымовой газ проходит через реактор CO, CO в дымовом газе окисляется в диоксид углерода и выделяет тепло. Выделяющееся тепло нагревает дымовой газ, в результате чего дымовой газ достигает температуры, необходимой для денитрификации способа SCR, и затем дымовой газ поступает в реактор SCR для денитрификации. Реактор СО в соответствии с настоящим изобретением содержит основную реакционную колонну и перепускной трубопровод, и основная реакционная колонна снабжена катализатором CO. Устройство выработки горячего воздуха в настоящем изобретении обеспечивает дополнительную энергию для реактора CO. В начале запуска системы, горячий воздух, вырабатываемый устройством выработки горячего воздуха, используется для нагрева катализатора CO внутри основной реакционной колонны реактора CO до заданной температуры.

[0059] В способе настоящего изобретения в начале запуска системы, когда катализатор СО внутри основной реакционной колонны реактора СО находится в состоянии низкой температуры, запускается устройство выработки горячего воздуха, и горячий воздух, вырабатываемый устройством выработки горячего воздуха, входит в основную реакционную колонну реактора CO через шестой трубопровод для предварительного нагрева катализатора СО внутри основной реакционной колонны. В то же время, первый клапан закрывают, и второй клапан открывают, благодаря чему исходный дымовой газ протекает через перепускной трубопровод реактора СО и второй трубопровод, и далее входит в реактор SCR для денитрификации. Когда температура катализатора СО внутри основной реакционной колонны достигает заданной температуры T₃ катализатора (второй детектор температуры отслеживает температуру катализатора CO в режиме реального времени), первый клапан открывают, второй клапан закрывают и устройство выработки горячего воздуха отключают, благодаря чему дымовой газ входит в основную реакционную колонну реактора CO, контактирует с катализатором CO, и осуществляется реакция каталитического окисления CO. Тепло, выделяющееся в результате данной реакции, нагревает дымовой газ, и далее дымовой газ поступает в реактор SCR для денитрификации.

[0060] Предпочтительно, учитывая, что температура по-прежнему может не достигать температуры денитрификации способа SCR после того, как дымовой газ нагреется за счет тепла, выделившегося в результате окисления СО, в настоящем изобретении, одна линия горячего воздуха отводится из горячего воздуха, вырабатываемого устройством выработки горячего воздуха, для нагревания дымового газа внутри трубопровода транспортировки исходного дымового газа, чтобы дополнительно гарантировать, что дымовой газ сможет достичь температуры, необходимой для нормальной работы катализатора SCR, перед входом в реактор SCR. Кроме того, другая линия горячего воздуха отводится для нагрева дымового газа внутри трубопровода транспортировки исходного дымового газа, благодаря чему температура дымового газа повышается, при этом также предотвращается попадание дымового газа в основную реакционную колонну реактора CO и дезактивация катализатора CO. Когда температура катализатора СО внутри основной реакционной колонны достигает заданной температуры T₃ катализатора (второй детектор температуры отслеживает температуру катализатора CO в режиме реального времени), первый клапан открывают, второй клапан закрывают, и третий или четвертый клапан закрывают. В это время дымовой газ, вырабатываемый устройством выработки горячего воздуха, используется только для нагрева дымового газа, и затем дымовой газ входит в основную реакционную колонну реактора CO, контактирует с катализатором CO, и осуществляется реакция каталитического окисления CO. Тепло, выделяющееся в результате этой реакции, нагревает дымовой газ, и далее дымовой газ поступает в реактор SCR для денитрификации.

[0061] Предпочтительно настоящее изобретение также включает в себя теплообменник GGH. Поскольку чистый дымовой газ после денитрификации все еще имеет относительно высокую температуру, дополнительное размещение теплообменника GGH может позволить эффективно использовать остаточное тепло чистого дымового газа после денитрификации и обеспечивает рекуперацию ресурсов. Остаточное тепло чистого дымового газа нагревает исходный дымовой газ через теплообменник GGH, благодаря чему температура исходного дымового газа повышается, что дополнительно обеспечивает эффект нагрева дымового газа на катализаторе CO внутри основной реакционной колонны, и гарантирует, что дезактивация катализатора CO из-за воздействия оксидов серы при низкой температуре не произойдет. Кроме того, повышение температуры исходного дымового газа также облегчает достижение дымовым газом температуры, необходимой для денитрификации SCR, перед входом в реактор SCR.

[0062] В настоящем изобретении, с помощью определения расхода и температуры исходного дымового газа G₁ внутри трубопровода транспортировки исходного дымового газа и содержания CO в исходном дымовом газе G₁ можно определить массовый расход монооксида углерода в исходном дымовом газе G₁. Посредством преобразования тепло, выделяющееся при сгорании монооксида углерода в исходном дымовом газе G₁ в единицу времени, может быть рассчитано: Q₁₌a × U₁ × P₁ × 10,11, где a представляет собой коэффициент сгорания, который может принимать эмпирическое значение в диапазоне 0,1-1, предпочтительно 0,4-0,95 и более предпочтительно 0,7-0,9 в зависимости от технического проекта, поскольку 100% конверсии монооксида углерода достичь трудно. U₁ представляет собой расход исходного дымового газа G₁ в единицу времени, и P₁ - содержание CO в исходном дымовом газе G₁. Таким образом, в соответствии с техническим решением настоящего изобретения, энергия Q₁ может быть получена за счет использования монооксида углерода в дымовом газе.

[0063] Далее, в соответствии с рассчитанной энергией, полученной в результате конверсии монооксида углерода в дымовом газе, которая составляет Q₁ кДж/ч, может быть вычислено, что данная энергия сможет повысить температуру содержащего оксид азота дымового газа G₂ до T₂ °C после прохождения через реактор CO.

[0064] , при этом температура T₁ °C исходного дымового газа G₁ внутри трубопровода транспортировки исходного дымового газа определяется с помощью первого детектора температуры; средняя удельная теплоемкость C в кДж/(°C·г) дымового газа может быть определена приборами. Поскольку трудно достичь 100% адсорбции тепла, выделяемого при превращении монооксида углерода в диоксид углерода исходным дымовым газом, b представляет собой коэффициент теплопередачи, который может принимать эмпирическое значение в диапазоне 0,7-1, предпочтительно 0,8-0,98 и более предпочтительно 0,9-0,95 в зависимости от технического проекта. Таким образом, в соответствии с техническим решением настоящего изобретения, за счет использования монооксида углерода в дымовом газе, температура исходного дымового газа может быть увеличена с T₁ °C до T₂ °C.

[0065] В настоящем изобретении, в соответствии с особенностями конкретного реактора SCR, в соответствии с выбором процесса денитрификации, катализатора денитрификации и т.д., наилучшая (или наиболее подходящая) температура денитрификации выбранного реактора SCR может быть известна как Т_{денитрификации} °C; то есть, наилучшая температура дымового газа, который должен быть передан в реактор SCR, может быть известна как Т_{денитрификации} °C.

[0066] Путем сравнения T₂ с Т_{денитрификации}, можно гарантировать температуру содержащего оксид азота дымового газа G₂ при входе в реактор SCR, благодаря чему обеспечивается эффективность денитрификации содержащего оксид азота дымового газа в реакторе SCR, и наиболее эффективное удаление оксидов азота в дымовом газе, а также снижение содержания загрязняющих веществ в выпускаемом чистом дымовом газе и уменьшение загрязнения окружающей среды.

[0067] Если T₂=Т_{денитрификации}, то есть, если содержащий оксид азота дымовой газ G₂ может просто достичь Т_{денитрификации} °C перед поступлением в реактор SCR за счет тепла, выделенного в результате превращения монооксида углерода в дымовом газе, дымовой газ непосредственно подвергается денитрификации в реакторе SCR.

[0068] Если T₂ < Т_{денитрификации}, то есть, если содержащий оксид азота дымовой газ G₂ не может просто достичь Т_{денитрификации} °C перед поступлением в реактор SCR за счет тепла, выделенного в результате превращения монооксида углерода в дымовом газе, дополнительное средство регулирования может быть использовано, чтобы содержащий оксид азота дымовой газ G₂ достиг Т_{денитрификации} °C перед входом в реактор SCR, и затем содержащий оксид азота дымовой газ G₂ подается в реактор SCR. Дополнительным средством регулирования является увеличение количества топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве выработки горячего воздуха.

[0069] В соответствии с выбранным топливным газом может быть получена теплота сгорания N₁ (кДж/г) выбранного топливного газа. Можно определить, что расход топливного газа, который необходимо добавить, составляет U₂ н.м³/ч с помощью вычисления:

[0070] , где e представляет собой коэффициент сгорания, поскольку топливу трудно достичь 100% сгорания и высвободить 100% теоретического тепла, e может быть эмпирическим значением в диапазоне 0,6-1, предпочтительно 0,8-0,99 и более предпочтительно 0,8-0,98 в зависимости от технического проекта. Таким образом, небольшой избыток входящего топливного газа позволит гарантировать, что температура дымового газа достигнет Т_{денитрификации} °C перед входом в реактор SCR.

[0071] Если T₂ > Т_{денитрификации}, то есть тепла, выделяющегося в результате превращения монооксида углерода в дымовом газе, достаточно для повышения температуры содержащего оксид азота дымового газа G₂ до Т_{денитрификации} °C перед входом в реактор SCR, и тепло даже остается. В настоящем изобретении, за счет уменьшения количества топливного газа и газа, поддерживающего горение, устройства выработки горячего воздуха, содержащий оксид азота дымовой газ G₂ может достигать Т_{денитрификации} °C перед поступлением в реактор SCR. Третий детектор температуры контролирует температуру содержащего оксид азота дымового газа G₂ перед входом в реактор SCR в режиме реального времени. В процессе уменьшения количества топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве выработки горячего воздуха температура содержащего оксид азота дымового газа G₂ перед входом в реактор SCR регулируется с помощью обратной связи в режиме реального времени, зависящей от третьего детектора температуры.

[0072] Если температура T₂ содержащего оксид азота дымового газа G₂ по-прежнему превышает Т_{денитрификации} даже после того, как количество топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве выработки горячего воздуха снижалось до тех пор, пока устройство выработки горячего воздуха не стало отключено, - в это время открывают второй клапан, благодаря чему часть исходного дымового газа G₁ протекает через перепускной трубопровод реактора СО, и температура содержащего оксид азота дымового газа G₂ может быть снижена до Т_{денитрификации} °C при входе в реактор SCR.

[0073] Если температура T₂ содержащего оксид азота дымового газа G₂ по-прежнему превышает Т_{денитрификации} после того, как устройство выработки горячего воздуха отключено, - в это время осуществляется регулировка второго клапана специальным образом:

[0074] вычисляется расход исходного дымового газа, который необходимо снизить внутри основной реакционной колонны реактора СО, как U₃ н.м³/ч:

[0075] , то есть, дымовой газ с расходом U₃ н.м³/ч необходимо уменьшить внутри основной реакционной колонны реактора СО; регулируется открытие второго клапана таким образом, чтобы расход дымового газа, поступающего в перепускной трубопровод реактора CO, составлял U₃ н.м³/ч, и температура дымового газа понизилась до Т_{денитрификации} °C перед входом в реактор SCR.

[0076] В настоящей заявке выражения «выше по потоку» и «ниже по потоку» связаны с направлением дымового газа.

[0077] По сравнению с существующей технологией настоящее изобретение имеет следующие технические преимущества:

[0078] 1. В соответствии с настоящим изобретением, при использовании монооксида углерода в дымовом газе тепло, выделяемое в процессе превращения монооксида углерода в дымовом газе в диоксид углерода, непосредственно используется для нагрева дымового газа, тем самым уменьшая или даже исключая процесс нагрева дымового газа с использованием внешнего топлива.

[0079] 2. Реактор СО в соответствии с настоящим изобретением оснащен основной реакционной колонной и перепускным трубопроводом. В начале запуска системы, горячий воздух, вырабатываемый устройством выработки горячего воздуха, используется для предварительного нагрева катализатора CO внутри основной реакционной колонны реактора CO, чтобы избежать проблемы, связанной с тем, что катализатор CO легко отравляется и дезактивируется из-за воздействия оксидов серы в дымовом газе при холодном запуске системы.

[0080] 3. В соответствии с настоящим изобретением, монооксид углерода в дымовом газе обрабатывают при осуществлении денитрификации, тем самым уменьшая загрязнение окружающей среды, вызванное дымовым газом, а также уменьшая или даже исключая вторичное загрязнение в процессе обработки дымового газа.

Краткое описание чертежей

[0081] На фиг. 1 представлена структурная схема системы для удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа в настоящем изобретении;

[0082] на фиг. 2 представлена структурная схема системы для удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа, оснащенной теплообменником GGH, в настоящем изобретении;

[0083] на фиг. 3 представлена технологическая схема способа удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа в настоящем изобретении; и

[0084] на фиг. 4 представлена технологическая схема другого способа удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа в настоящем изобретении.

[0085] Ссылочные позиции на прилагаемых чертежах:

[0086] 1 - устройство выработки горячего воздуха, 2 - реактор CO, 201 - основная реакционная колонна реактора CO, 202 - перепускной трубопровод реактора CO, 3 - реактор SCR, 4 - теплообменник GGH, 401 - первая теплообменная зона теплообменника GGH, 402 - вторая теплообменная зона теплообменника GGH, 5 - детектор расхода дымового газа, 6 - детектор концентрации CO, 7 - первый детектор температуры, 8 - второй детектор температуры, 9 - третий детектор температуры, k1 - первый клапан, k2 - второй клапан, k3 - третий клапан и k4 - четвертый клапан;

[0087] L0 - трубопровод транспортировки исходного дымового газа, L1 - первый трубопровод, L2 - второй трубопровод, L3 - третий трубопровод, L4 - четвертый трубопровод, L5 - пятый трубопровод, L6 - шестой трубопровод, L7 - седьмой трубопровод, L8 - восьмой трубопровод, L9 - трубопровод транспортировки топливного газа и L10 - трубопровод транспортировки газа, поддерживающего горение.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0088] Технические решения настоящего изобретения объясняются ниже с помощью примеров. Объем защиты, заявленный в настоящем изобретении, включает, но не ограничивается следующими примерами.

[0089] Предложена система для удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа, содержащая устройство 1 выработки горячего воздуха, реактор 2 CO и реактор 3 SCR. Реактор 2 CO содержит основную реакционную колонну 201 и перепускной трубопровод 202. Первый трубопровод L1 и второй трубопровод L2, ответвляющиеся от трубопровода L0 транспортировки исходного дымового газа, соединены соответственно с основной реакционной колонной 201 и перепускным трубопроводом 202 реактора 2 CO. Третий трубопровод L3, выходящий из выпуска для дымового газа основной реакционной колонны 201 реактора 2 CO, и четвертый трубопровод L4, выходящий из перепускного трубопровода 202 реактора 2 CO, объединяются и далее соединяются с реактором 3 SCR через пятый трубопровод L5. Выпуск для горячего воздуха устройства 1 выработки горячего воздуха соединен с первым трубопроводом L1 через шестой трубопровод L6.

[0090] Предпочтительно система дополнительно содержит первый клапан k1, расположенный в первом трубопроводе L1. Первый клапан k1 расположен выше по потоку от места соединения шестого трубопровода L6 и первого трубопровода L1.

[0091] Предпочтительно система также содержит второй клапан k2, расположенный во втором трубопроводе L2.

[0092] В настоящем изобретении система также содержит теплообменник 4 GGH. Исходный дымовой газ соединен со впуском для дымового газа первой теплообменной зоны 401 теплообменника 4 GGH через трубопровод; и выпуск для дымового газа из первой теплообменной зоны 401 теплообменника 4 GGH соединен с трубопроводом L0 транспортировки исходного дымового газа; и выпуск для чистого дымового газа из реактора 3 SCR соединен со второй теплообменной зоной 402 теплообменника 4 GGH через седьмой трубопровод L7.

[0093] Предпочтительно восьмой трубопровод L8 ответвляется от шестого трубопровода L6 и соединяется с трубопроводом L0 транспортировки исходного дымового газа.

[0094] Предпочтительно третий клапан k3 расположен в шестом трубопроводе L6. Третий клапан k3 расположен ниже по потоку от места, где восьмой трубопровод L8 ответвляется от шестого трубопровода L6.

[0095] Предпочтительно четвертый клапан k4 расположен в восьмом трубопроводе L8.

[0096] В настоящем изобретении система также содержит трубопровод L9 транспортировки топливного газа. Трубопровод L9 транспортировки топливного газа соединен со впуском для добавления топливного газа устройства 1 выработки горячего воздуха.

[0097] В настоящем изобретении система также содержит трубопровод L10 транспортировки газа, поддерживающего горение. Трубопровод L10 транспортировки газа, поддерживающего горение, соединен со впуском для добавления газа, поддерживающего горение, устройства 1 выработки горячего воздуха.

[0098] Предпочтительно детектор 5 расхода дымового газа, детектор 6 концентрации CO и первый детектор 7 температуры расположены на трубопроводе L0 транспортировки исходного дымового газа. Детектор 5 расхода дымового газа, детектор 6 концентрации CO и первый детектор 7 температуры расположены выше по потоку от места соединения восьмого трубопровода L8 и трубопровода L0 транспортировки исходного дымового газа.

[0099] Предпочтительно второй детектор 8 температуры расположен на боковой стенке основной реакционной колонны 201 реактора 2 CO.

[0100] Предпочтительно третий детектор 9 температуры расположен на пятом трубопроводе L5 вблизи от впуска для дымового газа реактора 3 SCR.

[0101] Предпочтительно выпуск для дымового газа из второй теплообменной зоны 402 теплообменника 4 GGH соединен с передним концом трубопровода L10 транспортировки газа, поддерживающего горение.

Примеры

[0102] Пример 1

[0103] Как показано на фиг. 1, система для удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа содержала устройство 1 выработки горячего воздуха, реактор 2 CO и реактор 3 SCR. Реактор 2 CO содержал основную реакционную колонну 201 и перепускной трубопровод 202. Первый трубопровод L1 и второй трубопровод L2, ответвляющиеся от трубопровода L0 транспортировки исходного дымового газа, соединены соответственно с основной реакционной колонной 201 и перепускным трубопроводом 202 реактора 2 CO. Третий трубопровод L3, выходящий из выпуска для дымового газа основной реакционной колонны 201 реактора 2 CO, и четвертый трубопровод L4, выходящий из перепускного трубопровода 202 реактора 2 CO, были объединены и далее соединены с реактором 3 SCR через пятый трубопровод L5. Выпуск для горячего воздуха устройства 1 выработки горячего воздуха соединен с первым трубопроводом L1 через шестой трубопровод L6. Второй детектор 8 температуры расположен на боковой стенке основной реакционной колонны 201 реактора 2 CO.

[0104] Пример 2

[0105] Пример 1 повторяли с тем отличием, что система также содержала первый клапан k1, расположенный в первом трубопроводе L1; первый клапан k1 был расположен выше по потоку от места соединения шестого трубопровода L6 и первого трубопровода L1; система также содержала второй клапан k2, расположенный во втором трубопроводе L2; система также содержала трубопровод L9 транспортировки топливного газа, трубопровод L9 транспортировки топливного газа был соединен со впуском для добавления топливного газа устройства 1 выработки горячего воздуха; и система также содержала трубопровод L10 транспортировки газа, поддерживающего горение, трубопровод L10 транспортировки газа, поддерживающего горение, был соединен со впуском для добавления газа, поддерживающего горение, устройства 1 выработки горячего воздуха.

[0106] Пример 3

[0107] Как показано на фиг. 2, пример 2 повторяли с тем отличием, что система также содержала теплообменник 4 GGH; исходный дымовой газ был соединен со впуском для дымового газа первой теплообменной зоны 401 теплообменника 4 GGH через трубопровод; и выпуск для дымового газа из первой теплообменной зоны 401 теплообменника 4 GGH был соединен с трубопроводом L0 транспортировки исходного дымового газа; и выпуск для чистого дымового газа из реактора 3 SCR был соединен со второй теплообменной зоной 402 теплообменника 4 GGH через седьмой трубопровод L7.

[0108] Пример 4

[0109] Пример 3 повторяли с тем отличием, что восьмой трубопровод L8 ответвлялся от шестого трубопровода L6 и был соединен с трубопроводом L0 транспортировки исходного дымового газа; третий клапан k3 был расположен в шестом трубопроводе L6. Третий клапан k3 был расположен ниже по потоку от места, где восьмой трубопровод L8 ответвлялся от шестого трубопровода L6; и четвертый клапан k4 был расположен в восьмом трубопроводе L8.

[0110] Пример 5

[0111] Пример 4 повторяли с тем отличием, что детектор 5 расхода дымового газа, детектор 6 концентрации CO и первый детектор 7 температуры были расположены на трубопроводе L0 транспортировки исходного дымового газа; и детектор 5 расхода дымового газа, детектор 6 концентрации CO и первый детектор 7 температуры были расположены выше по потоку от места соединения восьмого трубопровода L8 и трубопровода L0 транспортировки исходного дымового газа.

[0112] Пример 6

[0113] Пример 5 повторяли с тем отличием, что третий детектор 9 температуры был расположен на пятом трубопроводе L5 вблизи от впуска для дымового газа реактора 3 SCR.

[0114] Пример 7

[0115] Пример 6 повторяли с тем отличием, что выпуск для дымового газа из второй теплообменной зоны 402 теплообменника 4 GGH был соединен с передним концом трубопровода L10 транспортировки газа, поддерживающего горение.

[0116] Пример 8

[0117] Как показано на фиг. 3, способ удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа содержал следующие стадии:

[0118] 1) закрытие первого клапана k1, открытие второго клапана k2 и пропускание исходного дымового газа G₁ в трубопровод L0 транспортировки исходного дымового газа;

[0119] 2) пропускание исходного дымового газа G₁ в перепускной трубопровод 202 реактора 2 СО через второй трубопровод L2, и затем пропускание дымового газа в реактор 3 SCR через пятый трубопровод L5 для денитрификации, и отведение чистого дымового газа после денитрификации из выпуска для чистого дымового газа реактора 3 SCR;

[0120] 3) запуск устройства 1 выработки горячего воздуха, пропускание горячего воздуха, вырабатываемого устройством 1 выработки горячего воздуха, в основную реакционную колонну 201 реактора 2 CO для предварительного нагрева катализатора СО внутри основной реакционной колонны 201,мониторинг температуры катализатора СО внутри основной реакционной колонны 201 реактора СО в режиме реального времени с помощью второго детектора 8 температуры; когда обнаруживается, что температура катализатора CO достигает заданной температуры T₃ катализатора, - открытие первого клапана k1, закрытие второго клапана k2 и одновременно остановка устройства 1 выработки горячего воздуха, благодаря чему дымовой газ входит в основную реакционную колонну 201 реактора 2 CO и контактирует с катализатором CO внутри основной реакционной колонны 201 для осуществления реакции каталитического окисления CO; инагрев дымового газа за счет тепла, выделяемого в результате каталитического окисления CO, для получения нагретого содержащего оксид азота дымового газа G₂; и

[0121] 4) пропускание содержащего оксид азота дымового газа G₂ в реактор 3 SCR через пятый трубопровод L5 для денитрификации и отведение чистого дымового газа после денитрификации из выпуска для чистого дымового газа реактора 3 SCR.

[0122] Пример 9

[0123] Как показано на фиг. 4, способ удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа содержал следующие стадии:

[0124] 1) закрытие первого клапана k1, открытие второго клапана k2 и пропускание дымового газа через первую теплообменную зону 401 теплообменника 4 GGH для осуществления теплообмена и затем поступление в трубопровод L0 транспортировки исходного дымового газа, с получением нагретого исходного дымового газа G₁;

[0125] 2) запуск устройства 1 выработки горячего воздуха, открытие третьего клапана k3 и четвертого клапана k4, и направление одной линии горячего воздуха, выработанного устройством 1 выработки горячего воздуха, в трубопровод L0 транспортировки исходного дымового газа через восьмой трубопровод L8, для нагревания дымового газа внутри трубопровода L0 транспортировки исходного дымового газа;пропускание нагретого дымового газа в перепускной трубопровод 202 реактора 2 CO через второй трубопровод L2; затем пропускание дымового газа в реактор 3 SCR через пятый трубопровод L5 для денитрификации, и пропускание чистого дымового газа после денитрификации во вторую теплообменную зону 402 теплообменника 4 GGH для осуществления теплообмена и последующего его отведения;

[0126] 3) направление другой линии горячего воздуха, выработанного устройством 1 выработки горячего воздуха, в основную реакционную колонну 201 реактора 2 CO через шестой трубопровод L6 для предварительного нагрева катализатора СО внутри основной реакционной колонны 201, мониторинг температуры катализатора СО внутри основной реакционной колонны 201 реактора 2 СО в режиме реального времени с помощью второго детектора 8 температуры; когда обнаруживается, что температура катализатора CO достигает заданной температуры T₃ катализатора, открытие первого клапана k1, закрытие второго клапана k2 (или четвертого клапана k4) и третьего клапана k3, благодаря чему дымовой газ входит в основную реакционную колонну 201 реактора 2 CO и контактирует с катализатором CO внутри основной реакционной колонны 201 для осуществления реакции каталитического окисления CO; и нагрев дымового газа за счет тепла, выделяемого в результате каталитического окисления CO, для получения нагретого содержащего оксид азота дымового газа G₂; и

[0127] 4) пропускание содержащего оксид азота дымового газа G₂ в реактор 3 SCR через пятый трубопровод L5 для осуществления денитрификации, и пропускание чистого дымового газа после денитрификации во вторую теплообменную зону 402 теплообменника 4 GGH для осуществления теплообмена и последующего его отведения.

[0128] Пример 10

[0129] Пример 8 или 9 повторяли с тем отличием, что в процессе осуществления способа удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа настоящего изобретения расход исходного дымового газа G₁ в единицу времени определяли и обозначали как U₁ н.м³/ч; температуру исходного дымового газа G₁ определяли и обозначали как T₁ °C; и содержание СО в исходном дымовом газе G₁ определяли и обозначали как P₁ г/н.м³.

[0130] Массовый расход монооксида углерода в исходном дымовом газе G₁ в единицу времени вычисляли как U₁ × P₁ г/ч. Тепло, выделяющееся при сгорании монооксида углерода в исходном дымовом газе G₁ в единицу времени, рассчитывали как Q₁ кДж/ч:

[0131] Q₁=a × U₁ × P₁ × 10,1, где a представляет собой коэффициент сгорания со значением в диапазоне 0,1-1, предпочтительно 0,4-0,95 и более предпочтительно 0,7-0,9, например, 0,5, 0,6, 0,8 и 0,85.

[0132] Температуру содержащего оксид азота дымового газа G₂ после того, как монооксид углерода в исходном дымовом газе G₁ был превращен в диоксид углерода в основной реакционной колонне 201 реактора 2 CO, рассчитывали как T₂°C:

[0133] ;

[0134] где C представляет собой среднюю удельную теплоемкость дымового газа в кДж/(°C·г), b представляет собой коэффициент теплопередачи со значением в диапазоне 0,7-1, предпочтительно 0,8-0,98 и более предпочтительно 0,9-0,95, например, 0,75, 0,8, 0,85 и 0,92.

[0135] Оптимальную температуру денитрификации реактора 3 SCR задавали как Т_{денитрификации} °C в соответствии с потребностями реактора 3 SCR.

[0136] Если T₂=Т_{денитрификации}, монооксид углерода в исходном дымовом газе G₁ входил в основную реакционную колонну 201 реактора 2 CO для каталитического окисления, выделяющееся тепло позволяло содержащему оксид азота дымовому газу G₂, входящему в реактор 3 SCR, достичь Т_{денитрификации} °C, и дымовой газ непосредственно подвергали денитрификации в реакторе 3 SCR.

[0137] Если T₂ < Т_{денитрификации}, количество топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве 1 выработки горячего воздуха увеличивали, чтобы содержащий оксид азота дымовой газ G₂ мог достичь Т_{денитрификации} °C перед входом в реактор 3 SCR.

[0138] Если T₂ > Т_{денитрификации}, количество топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве 1 выработки горячего воздуха уменьшали, чтобы содержащий оксид азота дымовой газ G₂ мог достичь Т_{денитрификации} °C перед входом в реактор 3 SCR. Если температура T₂ содержащего оксид азота дымового газа G₂ по-прежнему превышала Т_{денитрификации} даже после того, как количество топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве выработки горячего воздуха снижалось до тех пор, пока устройство 1 выработки горячего воздуха не было отключено, - второй клапан k2 открывали, благодаря чему часть исходного дымового газа G₁ протекала через перепускной трубопровод 202 реактора 2 СО; и открытие второго клапана k2 регулировали, чтобы температура содержащего оксид азота дымового газа G₂ понизилась до Т_{денитрификации} °C перед входом в реактор 3 SCR.

[0139] Пример 11

[0140] Пример 10 повторяли с тем отличием, что если T₂ < Т_{денитрификации}, увеличение количества топливного газа в устройстве 1 выработки горячего воздуха определяли:

[0141] заданием теплоты сгорания топливного газа как N₁ кДж/г и вычислением массового расхода топливного газа, который необходимо увеличить, как U₂ н.м³/ч:

[0142] , где e представляло собой коэффициент сгорания со значением в диапазоне 0,6-1, предпочтительно 0,8-0,99 и более предпочтительно 0,8-0,98; например, 0,75, 0,8, 0,85, 0,92 и 0,98. Таким образом, топливный газ с расходом U₂ н.м³/ч в единицу времени необходимо было добавлять в устройство 1 выработки горячего воздуха, чтобы температура дымового газа перед входом в реактор 3 SCR достигала Т_{денитрификации} °C.

[0143] Пример 12

[0144] Пример 10 повторяли с тем отличием, что если температура T₂ содержащего оксид азота дымового газа G₂ по-прежнему превышала Т_{денитрификации} даже после того, как устройство выработки горячего воздуха было отключено, - регулировку второго клапана k2 осуществляли специальным образом:

[0145] вычисляли расход исходного дымового газа, который необходимо было снизить внутри основной реакционной колонны 201 реактора 2 СО, как U₃ н.м³/ч:

[0146] , то есть, дымовой газ с расходом U₃ н.м³/ч необходимо было уменьшить внутри основной реакционной колонны 201 реактора 2 СО; регулировали открытие второго клапана k2 таким образом, чтобы расход дымового газа, поступающего в перепускной трубопровод 202 реактора 2 CO, составлял U₃ н.м³/ч, и температура дымового газа перед входом в реактор 3 SCR понижалась до Т_{денитрификации} °C.

[0147] Вышеприведенное описание представляет собой только предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что специалистам в данной области техники будет понятно, что различные усовершенствования и модификации могут быть сделаны без отклонения от сущности настоящего изобретения, и такие усовершенствования и модификации должны находиться в пределах объема защиты настоящего изобретения.

Группа изобретений относится к способам удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа, которые принадлежат к технической области химической промышленности и охраны окружающей среды. Способ удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа включает стадии: пропускания исходного дымового газа G₁ в трубопровод транспортировки исходного дымового газа; пропускания исходного дымового газа G₁ в перепускной трубопровод реактора СО и затем пропускание дымового газа в реактор SCR через трубопровод для денитрификации, и отведение чистого дымового газа после денитрификации из выпуска для чистого дымового газа реактора SCR. Запуск устройства выработки горячего воздуха и пропускание содержащего оксид азота дымового газа G2 в реактор SCR и отведение чистого дымового газа после денитрификации из выпуска для чистого дымового газа реактора SCR. Также заявлен способ удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа, который включает стадии: пропускания дымового газа через первую теплообменную зону теплообменника GGH для осуществления теплообмена и затем поступление в трубопровод транспортировки исходного дымового газа, с получением нагретого исходного дымового газа. Запуск устройства выработки горячего воздуха, направление одной линии горячего воздуха, выработанного устройством выработки горячего воздуха, в трубопровод транспортировки исходного дымового газа через трубопровод. Направление другой линии горячего воздуха, выработанного устройством выработки горячего воздуха, в основную реакционную колонну реактора CO. Пропускание содержащего оксид азота дымового газа G2 в реактор SCR через трубопровод для осуществления денитрификации. Пропускание чистого дымового газа после денитрификации во вторую теплообменную зону теплообменника GGH для осуществления теплообмена и затем его отведение. Тепло, выделяющееся в процессе превращения монооксида углерода в диоксид углерода, достигает цели повышения температуры дымового газа для осуществления денитрификационной обработки, что экономит расход топлива, а также позволяет избежать проблемы, связанной с тем, что катализатор CO склонен к дезактивации при контактировании с оксидом серы при низких температурах. Группа изобретений обеспечивает удаление монооксида углерода и денитрификацию дымового газа. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил., 12 пр.

1. Способ удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа, включающий следующие стадии:

1) закрытие первого клапана (k1), открытие второго клапана (k2) и пропускание исходного дымового газа G₁ в трубопровод (L0) транспортировки исходного дымового газа;

2) пропускание исходного дымового газа G₁ в перепускной трубопровод (202) реактора (2) СО через второй трубопровод (L2) и затем пропускание дымового газа в реактор (3) SCR через пятый трубопровод (L5) для денитрификации, и отведение чистого дымового газа после денитрификации из выпуска для чистого дымового газа реактора (3) SCR;

3) запуск устройства (1) выработки горячего воздуха, пропускание горячего воздуха, вырабатываемого устройством (1) выработки горячего воздуха, в основную реакционную колонну (201) реактора (2) CO для предварительного нагрева катализатора СО внутри основной реакционной колонны (201), мониторинг в режиме реального времени температуры катализатора СО внутри основной реакционной колонны (201) реактора (2) СО с помощью второго детектора (8) температуры; когда обнаружено, что температура катализатора CO достигает заданной температуры T₃ катализатора, - открытие первого клапана (k1), закрытие второго клапана (k2) и одновременно остановка устройства (1) выработки горячего воздуха, благодаря чему дымовой газ входит в основную реакционную колонну (201) реактора (2) CO и контактирует с катализатором CO внутри основной реакционной колонны (201) для осуществления реакции каталитического окисления CO; и нагревание дымового газа за счет тепла, выделяемого в результате реакции каталитического окисления CO, для получения нагретого содержащего оксид азота дымового газа G₂; и

4) пропускание содержащего оксид азота дымового газа G₂ в реактор (3) SCR через пятый трубопровод (L5) для денитрификации и отведение чистого дымового газа после денитрификации из выпуска для чистого дымового газа реактора (3) SCR.

2. Способ по п.1, включающий в себя:

определение расхода исходного дымового газа G₁ в единицу времени, обозначенного как U₁ н.м³/ч;

определение температуры исходного дымового газа G₁, обозначенной как T₁ °C;

определение содержания СО исходного дымового газа G₁, обозначенного как P₁ г/н.м³;

вычисление массового расхода монооксида углерода в исходном дымовом газе G₁ в единицу времени как U₁ × P₁ г/ч;

вычисление тепла, выделяющегося при сгорании монооксида углерода в исходном дымовом газе G₁ в единицу времени, как Q₁ кДж/ч:

Q₁ = a × U₁ × P₁ × 10,11,

где a представляет собой коэффициент сгорания со значением в диапазоне 0,1-1; и

вычисление температуры содержащего оксид азота дымового газа G₂ после того, как монооксид углерода в исходном дымовом газе G₁ превращается в диоксид углерода в основной реакционной колонне (201) реактора (2) CO, как T₂ °C:

;

где C представляет собой среднюю удельную теплоемкость дымового газа в кДж/(°C·г), b представляет собой коэффициент теплопередачи со значением в диапазоне 0,7-1.

3. Способ по п.2, в котором оптимальная температура денитрификации реактора (3) SCR задана как T_{денитрификации} °C в соответствии с потребностями реактора (3) SCR;

если T₂=T_{денитрификации}, монооксид углерода в исходном дымовом газе G₁ входит в основную реакционную колонну (201) реактора (2) CO для каталитического окисления, выделяемое тепло позволяет содержащему оксид азота дымовому газу G₂ достигать Т_{денитрификации} °C перед входом в реактор (3) SCR, и дымовой газ непосредственно подвергается денитрификационной обработке в реакторе (3) SCR;

если T₂ < T_{денитрификации}, количество топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве (1) выработки горячего воздуха увеличивают, чтобы содержащий оксид азота дымовой газ G₂, входящий в реактор (3) SCR, достиг Т_{денитрификации} °C; и

если T₂ > T_{денитрификации}, количество топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве (1) выработки горячего воздуха уменьшают, чтобы содержащий оксид азота дымовой газ G₂, входящий в реактор (3) SCR, достиг Т_{денитрификации} °C; и если температура T₂ содержащего оксид азота дымового газа G₂ по-прежнему превышает T_{денитрификации} даже после того, как количество топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве выработки горячего воздуха понижено до отключения устройства (1) выработки горячего воздуха, - второй клапан (k2) открывают, благодаря чему часть исходного дымового газа G₁ протекает через перепускной трубопровод (202) реактора (2) СО, и открытие второго клапана (k2) регулируют, чтобы содержащий оксид азота дымовой газ G₂, входящий в реактор (3) SCR, достиг Т_{денитрификации} °C.

4. Способ по п.3, в котором если T₂ < T_{денитрификации}, увеличение количества топливного газа в устройстве (1) выработки горячего воздуха представляет собой:

задание теплоты сгорания топливного газа как N₁ кДж/г и вычисление массового расхода топливного газа, который необходимо увеличить, как U₂ н.м³/ч:

где e представляет собой коэффициент сгорания со значением в диапазоне 0,6-1, таким образом, топливный газ с расходом U₂ н.м³/ч необходимо добавить в устройство (1) выработки горячего воздуха, чтобы температура дымового газа достигла T_{денитрификации} °C перед входом в реактор (3) SCR.

5. Способ по п.3 или 4, в котором, если температура T₂ содержащего оксид азота дымового газа G₂ по-прежнему превышает T_{денитрификации} даже после того, как устройство выработки горячего воздуха отключено, - регулируют второй клапан (k2) специальным образом:

вычисляют расход исходного дымового газа, который необходимо понизить внутри основной реакционной колонны (201) реактора (2) СО, как U₃ н.м³/ч:

то есть, дымовой газ с расходом U₃ н.м³/ч необходимо уменьшить в основной реакционной колонне (201) реактора (2) CO;

регулируют открытие второго клапана (k2) таким образом, чтобы расход дымового газа, входящего в перепускной трубопровод (202) реактора (2) CO, составлял U₃ н.м³/ч, и температура дымового газа понижалась до T_{денитрификации} °C перед входом в реактор (3) SCR.

6. Способ удаления монооксида углерода и денитрификации дымового газа, включающий следующие стадии:

1) закрытие первого клапана (k1), открытие второго клапана (k2) и пропускание дымового газа через первую теплообменную зону (401) теплообменника (4) GGH для осуществления теплообмена и затем поступление в трубопровод (L0) транспортировки исходного дымового газа, с получением нагретого исходного дымового газа G₁;

2) запуск устройства (1) выработки горячего воздуха, открытие третьего клапана (k3) и четвертого клапана (k4), и направление одной линии горячего воздуха, выработанного устройством (1) выработки горячего воздуха, в трубопровод (L0) транспортировки исходного дымового газа через восьмой трубопровод (L8), для нагревания дымового газа внутри трубопровода (L0) транспортировки исходного дымового газа; пропускание нагретого дымового газа в перепускной трубопровод (202) реактора (2) CO через второй трубопровод (L2); затем пропускание дымового газа в реактор (3) SCR через пятый трубопровод (L5) для денитрификации, и пропускание чистого дымового газа после денитрификации во вторую теплообменную зону (402) теплообменника (4) GGH для осуществления теплообмена и затем его отведение;

3) направление другой линии горячего воздуха, выработанного устройством (1) выработки горячего воздуха, в основную реакционную колонну (201) реактора (2) CO через шестой трубопровод (L6) для предварительного нагрева катализатора СО внутри основной реакционной колонны (201), мониторинг в режиме реального времени температуры катализатора СО внутри основной реакционной колонны (201) реактора (2) СО с помощью второго детектора (8) температуры; когда обнаружено, что температура катализатора CO достигла заданной температуры T₃ катализатора, - открытие первого клапана (k1), закрытие второго клапана (k2) и третьего клапана (k3) (или четвертого клапана (k4)), благодаря чему дымовой газ входит в основную реакционную колонну (201) реактора (2) CO и контактирует с катализатором CO внутри основной реакционной колонны (201) для осуществления реакции каталитического окисления CO; и нагрев дымового газа за счет тепла, выделяемого в результате каталитического окисления CO, для получения нагретого содержащего оксид азота дымового газа G₂; и

4) пропускание содержащего оксид азота дымового газа G₂ в реактор (3) SCR через пятый трубопровод (L5) для осуществления денитрификации, и пропускание чистого дымового газа после денитрификации во вторую теплообменную зону (402) теплообменника (4) GGH для осуществления теплообмена и затем его отведение.

7. Способ по п.6, включающий в себя:

определение расхода исходного дымового газа G₁ в единицу времени, обозначенного как U₁ н.м³/ч;

определение температуры исходного дымового газа G₁, обозначенной как T₁ °C;

определение содержания СО исходного дымового газа G₁, обозначенного как P₁ г/н.м³;

вычисление массового расхода монооксида углерода в исходном дымовом газе G₁ в единицу времени как U₁ × P₁ г/ч;

вычисление тепла, выделяющегося при сгорании монооксида углерода в исходном дымовом газе G₁ в единицу времени, как Q₁ кДж/ч:

Q₁ = a × U₁ × P₁ × 10,11,

где a представляет собой коэффициент сгорания со значением в диапазоне 0,1-1; и

вычисление температуры содержащего оксид азота дымового газа G₂ после того, как монооксид углерода в исходном дымовом газе G₁ превращается в диоксид углерода в основной реакционной колонне (201) реактора (2) CO, как T₂ °C:

;

где C представляет собой среднюю удельную теплоемкость дымового газа в кДж/(°C·г), b представляет собой коэффициент теплопередачи со значением в диапазоне 0,7-1.

8. Способ по п.7, в котором оптимальная температура денитрификации реактора (3) SCR задана как T_{денитрификации} °C в соответствии с потребностями реактора (3) SCR;

если T₂=T_{денитрификации}, монооксид углерода в исходном дымовом газе G₁ входит в основную реакционную колонну (201) реактора (2) CO для каталитического окисления, выделяемое тепло позволяет содержащему оксид азота дымовому газу G₂ достигать Т_{денитрификации} °C перед входом в реактор (3) SCR, и дымовой газ непосредственно подвергается денитрификационной обработке в реакторе (3) SCR;

если T₂ < T_{денитрификации}, количество топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве (1) выработки горячего воздуха увеличивают, чтобы содержащий оксид азота дымовой газ G₂, входящий в реактор (3) SCR, достиг Т_{денитрификации} °C; и

если T₂ > T_{денитрификации}, количество топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве (1) выработки горячего воздуха уменьшают, чтобы содержащий оксид азота дымовой газ G₂, входящий в реактор (3) SCR, достиг Т_{денитрификации} °C; и если температура T₂ содержащего оксид азота дымового газа G₂ по-прежнему превышает T_{денитрификации} даже после того, как количество топливного газа и газа, поддерживающего горение, в устройстве выработки горячего воздуха понижено до отключения устройства (1) выработки горячего воздуха, - второй клапан (k2) открывают, благодаря чему часть исходного дымового газа G₁ протекает через перепускной трубопровод (202) реактора (2) СО, и открытие второго клапана (k2) регулируют, чтобы содержащий оксид азота дымовой газ G₂, входящий в реактор (3) SCR, достиг Т_{денитрификации} °C.

9. Способ по п.8, в котором если T₂ < T_{денитрификации}, увеличение количества топливного газа в устройстве (1) выработки горячего воздуха представляет собой:

задание теплоты сгорания топливного газа как N₁ кДж/г и вычисление массового расхода топливного газа, который необходимо увеличить, как U₂ н.м³/ч:

где e представляет собой коэффициент сгорания со значением в диапазоне 0,6-1, таким образом, топливный газ с расходом U₂ н.м³/ч необходимо добавить в устройство (1) выработки горячего воздуха, чтобы температура дымового газа достигла T_{денитрификации} °C перед входом в реактор (3) SCR.

10. Способ по п.8 или 9, в котором, если температура T₂ содержащего оксид азота дымового газа G₂ по-прежнему превышает T_{денитрификации} даже после того, как устройство выработки горячего воздуха отключено, - регулируют второй клапан (k2) специальным образом:

вычисляют расход исходного дымового газа, который необходимо понизить внутри основной реакционной колонны (201) реактора (2) СО, как U₃ н.м³/ч:

то есть, дымовой газ с расходом U₃ н.м³/ч необходимо уменьшить в основной реакционной колонне (201) реактора (2) CO;

регулируют открытие второго клапана (k2) таким образом, чтобы расход дымового газа, входящего в перепускной трубопровод (202) реактора (2) CO, составлял U₃ н.м³/ч, и температура дымового газа понижалась до T_{денитрификации} °C перед входом в реактор (3) SCR.