由于人类对于能源的消耗,全球每年大概有6千万吨氮化物排放到环境中。针对该情况,需要开发高效设备来专门处理该类废气。
而在化石燃料的燃烧工艺中,为了能够提高燃烧效率来提高发电量,通常是要求尽具有可能高的燃烧温度。在这样情况下,就会生成几类污染气体氮氧化物(NOX)。
利用氨除NOX
要除去NOX,其中一种方法就是在300–400°C的温度下,往废气中混合加入氨,然后将混合物通过某催化固定床,结果将有害物质转化成无害的氮成分。该除氮氧化物方法就是选择性催化还原,该技术已经获得广泛应用。
而选择性催化还原反应规模大小,以及用户的运行资本的多少则取决于相关法规要求,以及反应物的性能。SulzerChemtech公司在除NOX方面已有多年经验,设计并投入使用的相关设备也受到了相当的肯定。
对于除NOX设备主要有三个硬性要求:
1争取利用相对成熟的技术,以及可以接受的运行资本,最大程度上除去NOX(不低于90%)
2最大程度上减少氨的流失,即防止添加的反应物氨未发生反应,从而污染环境。(小于百万分之二)
3最大程度上控制压力,保证现有的排气风扇系统满足添加的除NOX设备,不需要进行改造
除废气中NOX的存在的四个主要问题:
1废气流速跨度范围较大,且流速分布不稳定,因此会影响停留时间分布,从而导致除NOX的反应进行的不均匀。而在催化剂入口处将有可能造成灰堆积及磨损。
2由于废气中NOX浓度的不均匀与不稳定,因此很难根据化学反应式来计算实际的反应物量,也很难精确的确定要增加的氨的量。且本身废气量较大,添加的氨的量较小,要实现两者的均匀混合具有一定难度。
3而废气中温度上的分布不稳定则会造成更大的问题,因为催化还原反应对于废气的温度状况有所要求,而在稳定的温度下与氨的反应也将达到最佳效果。并且在稳定的温度下,催化剂催化寿命也将延长。
4在大规模管道构造情况下,含粉尘热废气的传输速率可达到1000吨/小时,而在该情况下,由于管道直径较大,因此很难优化气流及其他操作。
混合步骤
在调节好温度,即气流流速后,可以将少量氨混合加入到量相对较大的废气中。氨先先是引入到某特殊设计的预先混合器,利用侧面加入的新鲜空气,对氨进行冲淡处理,主要是为达到更好的混合比率。然后通过喷射器向上驱动,进入并发的静态混合器。在适当的低压力状况下将达到最佳的混合效果。
模型设计
调整后的废气,在通过反应罩时需要保持稳定的速度,并且保持精确的方位向下进入反应入口处。但由于管道的几何构造的原因,因此在实际操作中做到以上所述要求是有一定难度的。为了保证数据的精确性及可靠性,Sulzer公司的专业人员利用多年积累的记录,并借助计算机进行科学的数据计算,其中还要考虑到气体动荡因素,及其它大量的程序。
由于计算结果,可以找出最佳的罩几何设计模型,模型完成后要进行相应的测试。
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