具体实施方式

本发明提供的利用二甲胺废液处理锅炉废气中氮氧化物的方法及装置利用二甲胺废液代替现有工艺中氨水，用于锅炉烟气中氮氧化物的处理，不仅可以解决二甲胺废液难以处理的难题，还能够在夜间锅炉负荷较低，炉膛内温度不高的情况下，利用二甲胺在较低温度下也能达到较高脱硝效率的特点，使锅炉烟气中氮氧化物浓度降低到排放标准50mg/m³以下，还能够解决氨水过量喷入造成的氨逃逸增加的问题，达到以废治废的目的。

本发明提供一种利用二甲胺废液处理锅炉废气中氮氧化物的方法，该方法包括以下步骤：

将二甲胺，和/或，二甲胺废液通入锅炉炉膛，使二甲胺在一定温度条件下，与燃料燃烧产生的氮氧化物反应生成氮气和水，降低锅炉烟气中氮氧化物浓度。

优选地，该方法包括以下步骤：

步骤1)检测二甲胺废液的浓度，将二甲胺废液的浓度调节到一定范围内；

步骤2)将步骤1)得到的二甲胺废液使用压缩空气雾化后喷入锅炉炉膛，使二甲胺充分雾化后与高温烟气混合燃烧分解；

步骤3)检测锅炉排放烟气中氮氧化物浓度，调节喷入锅炉炉膛的二甲胺废液量。

氨中N-H化学键键能为351kJ/mol，二甲胺中C-N化学键键能为284kJ/mol，键能越大，本身能量就越低，键能越小，本身能量越高。作为反应物时，键能高的物质需要吸收较高的能量才能被活化，参与化学反应；键能小的物质吸收较低能量即可参与反应。二甲胺在420～440℃发生热裂，生成甲胺、甲烷和氢等。因此发明人推测二甲胺作为脱硝还原剂更易发生反应，通过研究和测试发现二甲胺热分解后，热解产物的参与反应的脱硝效率具有双峰特性，第一峰值在温度为450～700℃左右，脱硝效率最高，第二峰值在850～950℃。而大部分园区供热负荷昼夜之间的差别对应的脱硝还原剂喷洒区域温度，恰好两个峰值对应。

优选地，二甲胺废液的质量百分含量浓度为3％～10％。

发明人发现，二甲胺浓度不仅受输送泵及设计输送管路的限制，同时将影响锅炉尾部受热面(过热器、省煤器、空气预热器、低低温省煤器)的换热效果及排烟温度，通过研究取得了最大限度的保证锅炉效率和脱硝效果。

进一步优选地，通过现场锅炉出口烟气氮氧化物排放数据和氨逃逸进行表征和分析，再根据现场距离和高度，选择确定二甲胺输送泵及管道压力参数，二甲胺的输送压力为0.6～2.5MPa。

优选地，一定温度条件包括温度为400～950℃。

进一步优选地，一定温度条件包括温度为大于等于400℃，小于950℃区间内的任意温度或者任意温度范围。

进一步优选地，一定温度条件包括温度为400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、800℃、850℃、900℃、950℃。

优选地，二甲胺包括含气态二甲胺的混合气体，含气态二甲胺的混合气体包括二甲胺废液储存罐溢出的气体。

进一步优选地，为了消除二甲胺储存罐1溢出的臭味，采用负压技术将二甲胺废液排放的气体输送至锅炉炉膛进行燃烧，参与脱硝反应，消除了二甲胺的臭味的同时将气态二甲胺加以利用，避免排放到空气中污染环境。

进一步优选地，除臭作用的负压范围为-100～-300Pa。

优选地，二甲胺废液喷入锅炉炉膛的位置为锅炉燃烧室及炉膛出口与分离器之间的烟道，二甲胺废液喷入锅炉炉膛的喷口数量为2～8个。

进一步优选地，根据系统截面积及烟气温度分布以及锅炉正常运行工况负荷情况进行分析，确定二甲胺喷入点位置和喷枪的根数。

进一步优选地，根据喷入点截面积，喷枪喷头形式及雾化角度对二甲胺废液与烟气混合效果的影响，选择喷枪喷头的形式。喷枪喷头的形式包括扇形喷嘴，进一步优选地，扇形喷嘴包括高流量、耐高温、耐冲刷的扇形喷嘴。

优选地，压缩空气的压力为0.5kPa～0.8kPa。

进一步优选地，该方法采用双预防控制手段，既对氮氧化物排放数据进行调节控制，又对氨逃逸率参数进行辅助调节，通过对二甲胺废液浓度、喷枪投入根数、二甲胺输送泵频率、压缩空气压力等参数的调节，预防脱硝不到位和二甲胺废液过量喷入，减少废气的排放，降低大气污染。

发明人发现，在实际应用中，二甲胺浓度变化大，成份复杂，喷入锅炉燃烧时，不同温度热分解产生的各气体含量也不一样。锅炉炉膛温度场又因燃烧煤种、负荷工况、风煤配比的变化而变化。因此，发明人提出应对燃烧煤种含氮量、二甲胺废液浓度进行确定，然后通过收集各种负荷工况下用二甲胺废液脱硝后烟气体排放物，采用检测仪器进行检测，更加精确识别二甲胺燃烧产物。

通过检测出的二甲胺废液浓度和燃烧煤种的含氮量，根据模拟计算出需要的二甲胺废液输送量，对二甲胺输送泵变频器进行调节。通过检测锅炉气体排放物氮氧化物含量是否在50mg/m³以下，然后通过锅炉气体排放物氮氧化物含量升量或降量反馈给二甲胺泵频率调整值；同时通过氨逃逸变化反馈给二甲胺泵频率调整附加调整量，经过多次分析和调整，使二甲胺喷入量达到一个最佳值，从而为采取氮氧化物和氨逃逸率控制策略提供有效的理论依据。

本发明利用二甲胺废液处理锅炉废气中氮氧化物的方法的控制思路：根据二甲胺废液浓度和燃烧煤种含氮量，设定一个烟气氮氧化物含量目标值，计算出二甲胺废液输送量，然后利用烟气检测仪检测烟气实际氮氧化物含量与设定值进行比较，根据比较结果确定烟气含量是否符合标准，若符合标准，则判定脱硝反应完成，若不符合标准，应投入第二组二甲胺喷枪；当四组喷枪全部投入后，则根据比较结果调整二甲胺输送泵频率，进一步增大二甲胺废液的喷入量。

本发明提供一种利用二甲胺废液处理锅炉废气中氮氧化物的装置，装置包括二甲胺废液储存和输送单元、压缩空气单元、燃烧反应单元和烟气检测单元；二甲胺废液储存和输送单元与压缩空气单元连接后，再与燃烧反应单元连接，燃烧反应单元与烟气检测单元连接。

优选地，如图1所示，二甲胺废液储存和输送单元包括二甲胺储存罐1、二甲胺母管11、二甲胺泵2、提升压力后的二甲胺母管21、二甲胺分配箱5和第一二甲胺喷管51；压缩空气单元包括空气压缩机3、压缩空气母管31、压缩空气分配箱6和第一压缩空气助吹管61；燃烧反应单元包括第一锅炉炉膛7；烟气检测单元包括烟气检测站9；二甲胺储存罐1通过二甲胺母管11与二甲胺泵2的液体进口连接，二甲胺泵2的液体出口通过提升压力后的二甲胺母管21与二甲胺分配箱5连接，二甲胺分配箱5与第一二甲胺喷管51连接，第一二甲胺喷管51通入第一锅炉炉膛7内；空气压缩机3的气体出口通过压缩空气母管31与压缩空气分配箱6连接，压缩空气分配箱6与第一压缩空气助吹管61连接，第一压缩空气助吹管61与第一二甲胺喷管51连接；烟气检测站9与第一锅炉炉膛7的气体出口连接。

优选地，如图2所示，装置还包括二甲胺除臭单元；二甲胺除臭单元包括排气管道12和一次风机4；一次风机4通过排气管道12与二甲胺储存罐1的顶部连接。

本发明的利用二甲胺废液处理锅炉废气中氮氧化物装置(如图2所示)的一个运行过程示例如下：检测二甲胺废液浓度在规定范围(3％～10％)，许可二甲胺废液通过卸二甲胺泵注入储二甲胺储存罐；打开储二甲胺罐排气管道12，调整除臭管道压力为-100～300Pa，将储二甲胺罐的臭味通过负压吸入锅炉炉膛燃烧；启动二甲胺输送泵2，打开其出口电动门将二甲胺废液输送至二甲胺废液分配箱；启动空气压缩机3，打开其出口电动门，将经过一级除水的压缩空气输送至压缩空气分配箱；通过变频器调节空压机频率，控制压缩空气压力在0.5kPa；分别开启第一组二甲胺废液喷枪调节门，打开压缩空气助吹阀将二甲胺废液喷入第一锅炉炉膛7和第二锅炉炉膛8，使二甲胺充分雾化后与高温烟气混合燃烧分解；根据锅炉烟气氮氧化物排放量，调整控制二甲胺输送泵频率。

本发明的装置执行双预防控技术思路为：根据烟气检测仪检测烟气NO_X排放数据是否符合预设数值，若还是不符合预设标准，再次投入第三组、第四组二甲胺喷枪，直到烟气排放数据符合标准；反之，当烟气排放数据低于预设数据，同时检测到氨逃逸升高，自动反馈调小二甲胺泵变频器频率，当氨逃逸值恢复正常(一般控制在2.28mg/m³)，二甲胺泵频率稳定在该工况运行。当二甲胺泵频率降至最低允许频率15Hz后，自动退出一组二甲胺喷枪。进一步地，本发明通过将实际检测烟气氮氧化物含量与预设烟气氮氧化物含量进行比较以确定脱硝反应是否完成，通过将烟气氮氧化物含量差值与预设烟气氮氧化物含量差值进行比较，根据比较结果以确定喷入二甲胺的量达到精准，从而提高了脱硝效率，防止二甲胺废液量过量喷入。

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

采用附图1所示的装置，采用利用二甲胺废液处理锅炉废气中氮氧化物的方法，包括以下步骤：

步骤1)检测二甲胺储存罐1中的二甲胺废液浓度，将二甲胺废液的浓度调节到3％；

步骤2)开启二甲胺泵2，使二甲胺废液使用空气压缩机3产生的压缩空气经压缩空气母管31进入压缩空气分配箱6，再经第一压缩空气助吹管61的0.8kPa压缩空气雾化后喷入第一锅炉炉膛7，喷入位置为锅炉燃烧室及炉膛出口至分离器进口烟道，喷口数量为8个，喷枪喷头的形式为扇形喷嘴，使二甲胺充分雾化后与高温烟气混合燃烧分解；

步骤3)检测锅炉排放烟气中氮氧化物浓度，调节喷入锅炉炉膛的二甲胺废液量。

产生的烟气经烟气检测站9检测，其氮氧化物浓度为48mg/m³，逃逸的氨浓度为1.98mg/m³，实现了二甲胺废液对氨水或尿素的完全替代。

实施例2

采用附图2所示的装置，采用利用二甲胺废液处理锅炉废气中氮氧化物的方法，包括以下步骤：

步骤1)：检测二甲胺废液浓度，将其浓度调整到10％，许可二甲胺废液注入储二甲胺储存罐1；

打开二甲胺罐排气管道12，调整除臭管道压力为-300Pa，将二甲胺储存罐1的臭味通过负压吸入锅炉炉膛燃烧；

步骤2)：启动二甲胺输送泵2，打开其出口电动门将二甲胺废液输送至二甲胺废液分配箱5，二甲胺的输送压力为2.5MPa；

启动空气压缩机3，打开其出口电动门，将经过一级除水的压缩空气输送至压缩空气分配箱6；

通过变频器调节空压机频率，控制压缩空气压力在0.5kPa；

分别开启第一组二甲胺废液喷枪调节门，打开压缩空气助吹阀将二甲胺废液喷入第一锅炉炉膛7和第二锅炉炉膛8，此时锅炉处于白天运行状态，二甲胺喷入位置的温度约为880℃～950℃，使二甲胺充分雾化后与高温烟气混合燃烧分解；

二甲胺废液喷入位置为锅炉炉膛烟气出口与分离器之间的烟道，喷口数量为2个，喷枪喷头的形式为高流量、耐高温、耐冲刷的扇形喷嘴；

根据锅炉烟气氮氧化物排放量，调整控制二甲胺输送泵频率。

产生的烟气经烟气检测站9检测，其氮氧化物浓度为46mg/m³，逃逸的氨浓度为2.13mg/m³，实现了二甲胺废液对氨水或尿素的完全替代。

实施例3

采用附图2所示的装置，采用利用二甲胺废液处理锅炉废气中氮氧化物的方法，包括以下步骤：

步骤1)：检测二甲胺废液浓度，将其浓度调整到6％，许可二甲胺废液注入储二甲胺储存罐1；

打开二甲胺罐排气管道12，调整除臭管道压力为-100Pa，将二甲胺储存罐1的臭味通过负压吸入锅炉炉膛燃烧；

步骤2)：启动二甲胺输送泵2，打开其出口电动门将二甲胺废液输送至二甲胺废液分配箱5，二甲胺的输送压力为0.6MPa；

启动空气压缩机3，打开其出口电动门，将经过一级除水的压缩空气输送至压缩空气分配箱6；

通过变频器调节空压机频率，控制压缩空气压力在0.65kPa；

分别开启第一组二甲胺废液喷枪调节门，打开压缩空气助吹阀将二甲胺废液喷入第一锅炉炉膛7和第二锅炉炉膛8，此时锅炉处于夜间运行状态，二甲胺喷入位置的温度约为460℃～510℃，使二甲胺充分雾化后与高温烟气混合燃烧分解；

二甲胺废液喷入位置为锅炉炉膛烟气出口与分离器之间的烟道，喷口数量为5个，喷枪喷头的形式为高流量、耐高温、耐冲刷的扇形喷嘴；根据锅炉烟气氮氧化物排放量，调整控制二甲胺输送泵频率。

产生的烟气经烟气检测站9检测，其氮氧化物浓度为39mg/m³，逃逸的氨浓度为1.66mg/m³，实现了二甲胺废液对氨水或尿素的完全替代。

实施例4

采用附图2所示的装置，采用利用二甲胺废液处理锅炉废气中氮氧化物的方法，包括以下步骤：

步骤1)：检测二甲胺废液浓度，将其浓度调整到5％，许可二甲胺废液注入储二甲胺储存罐1；

打开二甲胺罐排气管道12，调整除臭管道压力为-200Pa，将二甲胺储存罐1的臭味通过负压吸入锅炉炉膛燃烧；

步骤2)：启动二甲胺输送泵2，打开其出口电动门将二甲胺废液输送至二甲胺废液分配箱5，二甲胺的输送压力为1.6MPa；

启动空气压缩机3，打开其出口电动门，将经过一级除水的压缩空气输送至压缩空气分配箱6；

通过变频器调节空压机频率，控制压缩空气压力在0.65kPa；

分别开启第一组二甲胺废液喷枪调节门，打开压缩空气助吹阀将二甲胺废液喷入第一锅炉炉膛7和第二锅炉炉膛8，此时锅炉处于昼夜交界运行状态，二甲胺喷入位置的温度约为680～950℃，使二甲胺充分雾化后与高温烟气混合燃烧分解；

二甲胺废液喷入位置为锅炉燃烧室及炉膛烟出口至分离器进口烟道，喷口数量为6个，喷枪喷头的形式为高流量、耐高温、耐冲刷的扇形喷嘴；

根据锅炉烟气氮氧化物排放量，调整控制二甲胺输送泵频率。

产生的烟气经烟气检测站9检测，其氮氧化物浓度为43mg/m³，逃逸的氨浓度为1.77mg/m³，实现了二甲胺废液对氨水或尿素的完全替代。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的方法及其装置，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。