Устройство для удаления окислов азота из отходящих газов топочной установки Советский патент 1992 года по МПК B01D53/36 

Изобретение относится к устройствам для селективного удаления окислов азота из отходящих газов топочных установок путем, восстановления с помощью подводимого извне химического соединения, предпочтительно аммиака в присутствии катализатора.

Цель изобретения - предотвращение отложений гидросульфата аммония на поверхности катализатора и попадания аммиака в окружающую среду.

На фиг. 1 представлена блок-схема топочной установки с подключенным после нее катализатором и регенеративным теплообменником; на фиг. 2 - блок-схема топочной установки, в которой подключенный после нее катализатор и регенерационный теплообменник сведены в общий узел.

Устройство содержит реактор 1, разделенный на зону катализа А и зону охлаждения Б. В реактор помещен носитель, заполненный элементами катализатора 2 селективного восстановления окислов азота аммиаком.

Привод 3 предназначен для непрерывного или ступенчатого вращательного перемещения носителя с катализатором относительно зон катализа и охлаждения.

Зона катализа А реактора снабжена трубопроводом 4 подвода отходящих газов от

х| ю ю го

XI

|оо

00

топочной установки 5 и трубопроводом 6 отвода из зоны катализа отходящих газов. Трубопровод 7 подвода воздуха в топочную установку соединен с зоной охлаждения реактора перед топочной установкой.

Емкость 8 с аммиаком присоединена к трубопроводу подвода воздуха перед зоной охлаждения трубопроводом 9. Участок 10 перемешивания аммиака с воздухом может соединяться с трубопроводом подачи воздуха трубопроводами 11 и 12. Вращающийся регенеративный теплообменник 13 соединен с трубопроводом 6 отвода отходящих газов из зоны катализа и трубопроводом 14 подвода воздуха к зоне охлаждения реактора. Теплообменник снабжен трубопроводом 15 охлажденных в теплообменнике отходящих газов и трубопроводом 16 свежего воздуха, подогреваемого в теплообменнике.

В устройстве, схематично представленном на фиг. 1,.отходящие газы из топочной установки 5 попадают через-трубопровод 4 к катализатору 2, который может быть образован элементами катализатора, расположенными в непрерывно или ступенчато вращающемся носителе с помощью привода 3. Подаваемые по трубопроводу 4 отходящие газы протекают через катализатор 2 в зоне катализа А, где происходит каталитическое восстановление окислов азота, содержащихся в отходящих газах. Выходящие из катализатора отходящие газы, обогащенные молекулярным азотом и водой, попадают затем через трубопровод 6 во вращающийся регенеративный теплообменник 13 для передачи тепла отходящих газов свежему воздуху, подаваемому втопо- чную установку 5 в качестве воздуха для горения. После вращающегося регенеративного теплообменника отходящие газы попадают затем по трубопроводу 15 отходящих газов в установку для отделения соединений серы и повторного нагрева для входа в дымовую трубу (не показаны).

Свежий воздух, подаваемый в топочную установку 5 в качестве воздуха для горения, вначале входит через трубопровод 16 во вращающийся регенеративный теплообменник 13, подогревается в нем в противотоке по отношению к отходящим газам, затем по трубопроводу 14 подается к реактору 1 и проходит через катализатор в зоне охлаждения Б. Затем свежий воздух протекает через трубопровод 7 к топочной установке 5,

Подача через носитель с катализатором аммиака, необходимого для восстановления окислов азота, производится в трубопровод 14 свежего воздуха, соединяющий

регенеративный теплообменник и зону охлаждения реактора, причем частичный поток свежего воздуха направляется в трубопровод 11 к участку 10 перемешивания, в который из емкости 8 подается и дозированно поступает в частичный поток свежего воздуха аммиак. Затем частичный поток свежего воздуха по трубопроводу 12 возвращают в основной поток свежего воз0 духа и тем самым его подают к ступенчато или непрерывно вращающемуся носителю с катализатором 2. В зоне охлаждения, через которую протекает свежий воздух, аммиак, содержащийся в свежем воздухе, адсорби5 руется каталитически активным соединением, затем вследствие вращения носителя переводится в зону катализа, через которую проходят отходящие газы, где затем происходит целевое восстановление окисей азота

0 в азот и воду.

Носителю катализатора и регенеративному теплообменнику могут быть приданы в принципе отдельные приводы. Для уменьшения конструкционных затрат рекоменду5 ется придавать обоим блокам совместный привод, например, путем обычного привода регенеративного теплообменника от двигателя и сопряжения носителя катализатора с теплообменником посредством вала.

0 В устройстве, представленном на фиг. 2, носитель катализатора и регенеративный теплообменник объединены в совместный функциональный узел 17, когда в общем, имеющем привод вращения носителе рас5 положены элементы аккумуляционной массы регенеративного теплообменника, которые по меньшей мере в части своей поверхности покрыты каталитически активным соединением, например, кристалличе0 ским соединением ванадия с титаном, благодаря чему этим аккумуляционным элементам таким образом одновременно придана функция передачи тепла от отходящих газов свежему воздуху и образования ката5 литически активных поверхностей в потоке отходящих газов. Благодаря объединению катализатора с регенеративным теплообменником отпадает необходимость в трубопроводах 6, 11, 12, 14 (фиг. 1).

0 В примере исполнения согласно фиг. 2 подача аммиака из емкости 8 производится по трубопроводу 9 в поступающий по трубопроводу 16 свежий воздух, который затем полностью направляется через участок 10

5 перемешивания до входа в функциональный узел 17, в котором размещены регене- рационный теплообменник и катализатор.

В вариантах исполнения устройства носитель катализатора 2 может иметь отдельный привод, независимый от привода

регенеративного теплообменника 13, так что существует возможность непрерывно или ступенчато проводить катализатор независимо от привода теплообменника. Дозированная подача аммиака в примере исполнения, представленном на фиг, 2, может (в соответствии с примером исполнения согласно фиг. 1) также производиться в частичный поток, отходящий от потока свежего воздуха, который после перемешивания с аммиаком затем возвращают в основной поток свежего воздуха. В любом случае существенным является лишь то, что аммиак подают в катализатор притекающим свежим воздухом и путем связывания каталитически активным соединением, а затем в самом катализаторе переводят в зону, через которую протекает отходящий газ.

Используемые для катализатора каталитически активные соединения, например кристаллические соединения ванадия с титаном, имеют выраженный эффект связывания парообразного аммиака. Эта задача решается за счет того, что аммиак подмешивают к свежему воздуху перед его входом в катализатор. Таким образом, введение аммиака, необходимого для восстановления окисей азота, в отходящие газы осуществляется уже не в участке трубопровода отходящих газов, расположенном перед катализатором, а путем подмешивания к свежему воздуху, подаваемому в катализатор. Аммиак благодаря эффекту связывания каталитически активным веществом затем зедерживается в катализаторе и переводится в зону, через которую протекают отходящие газы, где амиак затем осуществляет целевое каталитическое восстановление окисей азота, содержащихся там в отходящих газах, и при этом разлагается на молекулярный кислород и воду.

Аммиак подмешивают к свежему воздуху предпочтительно в таком количестве, что он в зоне катализатора, через которую протекает сжатый воздух, в значительной степени связывается поверхностью каталитически активного материала и при последующем протекании топочных отходящих газов в основном полностью потребляется для восстановления окисей азота, содержащихся в них. В потоке отходящего газа, поступающего в катализатор, в этом случае (благодаря отсутствию аммиака) нитросульфат аммония вообще не может возникать, а аммиак, подаваемый со ртороны свежего воздуха, в самом катализаторе в значительной степени полностью потребляется для восстановления окисей азота, так

что эта вредная соль почти не возникает и в самом катализаторе. Однако, даже если дозированное добавление аммиака к свежему воздуху производится по количеству так, что часть аммиака остается в свежем воздухе и

затем подается в топочную установку, это не означает, что затем из топочной установки вместе с отходящими газами выходит и аммиак. Поступающий со свежим воздухом ам- миак при температурах, имеющихся в

топочных установках, разлагается, так что в крайнем случае в отходящих газах может содержаться незначительно увеличенное количество молекулярного азота, что не представляет опасности.

Формула изобретения

Устройство для удаления окислов азота из отходящих газов топочной установки, содержащее разделенный на зону катализа и зону охлаждения каталитический реактор с

носителем, заполненным элементами катализатора селективного восстановления окислов азота аммиаком, трубопроводы подвода в зону катализа и отвода из нее отходящих газов, привод для непрерывного

или ступенчатого вращательного перемещения носителя относительно зон катализа и охлаждения, трубопровод подвода воздуха к топочной установке и емкость с аммиаком, для ввода его в реактор, отличающееся

тем, что, с целью предотвращения отложений гидросульфата аммония на поверхности катализатора и попадания аммиака в окружающую среду, трубопровод подвода воздуха до топочной установки соединен с

зоной охлаждения реактора, а емкость с аммиаком присоединена к трубопроводу подвода воздуха перед зоной охлаждения, при этом элементы катализатора изготовлены из материала, адсорбирующего аммиак.

Изобретение относится к устройствам для каталитической очистки газов топочных установок от МОХ в присутствии ЫНз, применяемых в теплоэнергетике, и позволяет предотвратить отложение NH4HS04 на поверхности катализатора и попадание МНз в окружающую среду. Устройство содержит каталитический реактор с носителем, заполненным элементами катализатора селективного восстановления NOx с помощью NHa. Реактор разделен на 2 зоны - катализа и охлаждения. Привод предназначен для непрерывного или ступенчатого вра- щательного перемещения носителя относительно этих зон. Зона катализа связана трубопроводом отходящих газов с топочной установкой. Трубопровод подвода воздуха соединен с зоной охлаждения реактора и затем с топочной установкой. Перед зоной охлаждения он соединен с емкостью с ЫНз. Элементы катализатора изготовлены из материала, адсорбирующего NHa. Во время вращения носителя адсорбированный частицами катализатора МНз переводится в зону катализа, через которую проходят отходящие газы и где происходит восстановление NOx до N2 и Н20. 2 ил. СП С