CN102008893A

CN102008893A - 燃煤锅炉低温scr移动床烟气脱硝方法

Info

Publication number: CN102008893A
Application number: CN 201010606917
Authority: CN
Inventors: 王忠渠; 刘健民; 曹沂; 胡宇峰; 王小明; 薛建明; 盛重义
Original assignee: Guodian Science and Technology Research Institute Co Ltd; State Power Environmental Protection Research Institute
Current assignee: Guodian Science and Technology Research Institute Co Ltd; State Power Environmental Protection Research Institute
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2011-04-13

Abstract

本发明涉及一种燃煤锅炉低温SCR移动床烟气脱硝方法，经除尘的锅炉烟气和脱硝还原剂NH₃分别通入脱硝反应器，低温SCR催化剂从脱硝反应器一端连续输入，从另一端连续输出，形成移动床；所述烟气和NH₃在反应器内与定向移动的催化剂之间以逆流或错流的方式进行气固接触，烟气中的NOx与NH₃反应，生成的N₂和水蒸汽随脱硝烟气排出脱硝反应器；在此过程中，烟气中部分的SO₂与NH₃反应，生成的硫酸盐沉积在催化剂上；从脱硝反应器连续输出的失活的催化剂进入再生过程，再生后的催化剂返回反应器，如此不断地反复循环。通过催化剂连续再生的方式，解决了催化剂中毒问题，提高了系统脱硝效率和运行的稳定性。

Description

燃煤锅炉低温SCR移动床烟气脱硝方法

技术领域

本发明属于大气污染控制领域，具体是涉及燃煤锅炉低温SCR移动床烟气脱硝方法及其系统。

背景技术

我国一次能源中，煤炭的消耗比例在70％以上，因此煤炭是我国能源的主要来源。煤炭燃烧过程中产生的NOx是继SO₂之后亟待治理的重要大气污染物质之一。为了保护环境，实现人类的可持续发展，世界各国制定了严格的环保法规，如美国、日本、德国等都制定了严格的氮氧化物的排放标准，并规定了严格执行的削减计划。随着国内“火电厂氮氧化物防治技术政策”的颁布及GB13223“火电厂大气污染物排放标准”的修订，控制燃煤电厂NOx的排放已纳入电力行业发展规划，成为“十二五”期间电力环保的重中之重。

传统的烟气脱硝技术主要有选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)，其中SNCR因其脱硝效率低，容易生成二次污染，应用较少。SCR法虽然可以实现很高的脱硝效率，满足严格的烟气排放标准，但是高温SCR脱硝技术反应温度要求在350℃-400℃，反应器常被布置在锅炉之后，这种布置方式的烟气中含有大量SO₂、K₂O、CaO和As₂O₃等，会引起催化剂中毒，而高浓度的飞灰又会引起催化剂的堵塞和腐蚀，降低其使用寿命；另一方面，由于空间和管道的局限性，在一些电厂现有锅炉系统中进行高温SCR系统改造的费用很高。

低温SCR将反应温度降低到100-200℃，可以将SCR反应器布置在除尘器或引风机后的炉后空间，对大多数机组的布局不产生大的影响，另外，由于烟气温度的降低，低温SCR将会有效减小反应器的体积，同时由于采用的是低飞灰布置，催化剂的运行环境相对较好，节约系统运行维护的工作量，因此低温SCR比高温SCR来说技术经济方面存在优势，是非常有竞争力的技术。

为了开发低温SCR技术，国内外的科研工作者进行了一系列研究。目前研究的热点主要是开发高效的低温SCR催化剂，并增强催化剂的抗硫抗水性能。公开号为CN101658787A、CN 101204650A和CN 100473456C的中国发明专利说明书公开了几种低温SCR催化剂，均采用锰的氧化物MnOx作为活性组分，辅以铈的氧化物CeO₂进行掺杂改性，区别是它们选的载体各不相同。虽然目前选用的锰、铈、钛等氧化物对SO₂的抗性较强，但在实际使用过程中催化剂的活性组分仍然会部分硫酸化，使催化剂失去活性；此外，由于低温SCR反应的温度较低，烟气中的SO₂会与NH₃反应生成硫酸铵、硫酸氢铵等盐附着在催化剂的表面，使得催化剂的活性逐渐下降。因而，仅靠催化剂本身很难实现抗硫和抗水的性能，这也是低温SCR技术尚不能工业推广应用的主要原因。

由此可见，为了满足我国烟气脱硝要求，实现氮氧化物的达标排放，需要一种新的可行的低温SCR工艺。

发明内容

本发明的目的是针对现有低温SCR技术在实际应用中的难点，提出一种可行的，适用范围更广的燃煤锅炉低温SCR工艺及装置。

本发明燃煤锅炉低温SCR移动床烟气脱硝方法是，经除尘的锅炉烟气和脱硝还原剂NH₃分别通入脱硝反应器，在低温SCR催化剂存在下进行脱硝，所述低温SCR催化剂从脱硝反应器一端连续输入，反应后失活的催化剂从另一端连续输出，形成移动床；所述烟气和NH₃在反应器内与定向移动的催化剂之间以逆流或错流的方式进行气固接触，烟气中的NOx与NH₃反应，生成的N₂和水蒸汽随脱硝烟气排出脱硝反应器；在此过程中，烟气中部分的SO₂与NH₃反应，生成的硫酸盐沉积在催化剂上；从脱硝反应器另一端输出的失活的催化剂进入再生过程，再生后的催化剂返回脱硝反应器，如此不断地反复循环。

所述催化剂的一种再生过程是：从脱硝反应器输出的催化剂通过带式输送器从水池中通过，附着在催化剂表面及微孔中的硫酸铵在超声波的作用下被洗涤下来，同时水中硫酸铵浓度不断提高；超声洗涤后的催化剂由传送带送出循环水池，通过清水淋洗除去表面的硫酸铵后送入进入干燥装置，在120℃下烘干后被输送返回脱硝反应器。

所述硫酸铵溶液达到一定浓度后排出循环水池，经过蒸发、浓缩、结晶、洗涤等工序后得到硫酸铵产品。

所述催化剂的另一种再生过程是：从脱硝反应器输出的催化剂进入再生塔，保持300-600℃，在惰性气体吹扫保护下，将沉积在催化剂上的铵盐分解成SO₂、NH₃，然后将催化剂输送回脱硝反应器。

所述的SO₂、NH₃从再生塔进入冷却塔，并喷入水蒸气和空气，使SO₂、NH₃、H₂O及O₂相互反应，重新生成硫酸铵。

经再生后的催化剂经振动筛除粉末后返回脱硝反应器。

所述返回的催化剂中补充新催化剂，补充量为再生催化剂返回量的0.01％-10％。

经试验表明，应用本发明的低温催化移动床烟气脱硝方法，在较低的烟气温度(100-200℃)下，可实现较高的脱硝性能，氮氧化物的脱除率为70-95％，脱硝效率高。不仅适合新建锅炉也适合旧锅炉的改造，对电厂的空间要求低。通过催化剂连续再生的方式，解决了催化剂中毒问题，提高了系统运行稳定，不仅能减少污染物的排放，同时可回收脱硝过程中产生的硫酸铵副产品用于氮肥，较目前其他的脱硝方法更具有经济性，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为采用水洗方式进行催化剂再生的移动床低温SCR脱硝工艺流程图。

图2为采用加热方式进行催化剂再生的移动床低温SCR脱硝工艺流程图。

图中，1-除尘器，2-气体分布器，3-氨发生装置，4-移动床反应器，5-催化剂分布器，6-催化剂输送装置，7-循环水池，8-超声波，9-喷淋系统，10-干燥系统，11-振动筛，12-再生催化剂输送装置，13-催化剂加料系统，14-硫酸铵一级浓缩回收系统，15-稠厚器，16-离心机，17-干燥器，18-再生塔，19-热风炉，20-冷却塔，21-水蒸气发生装置

具体实施方式

实施例1

某电站锅炉排放烟气50万m³/h，烟气中二氧化硫的浓度为2000mg/Nm³，氮氧化物浓度为600mg/Nm³，脱硝反应器设计直径为8米，高20米，选用粒径为2.5～7.5mm的催化剂，循环总量为200吨。具体流程为：

来自锅炉的烟气温度为125℃，烟气经过除尘器1后进入移动床脱硝反应器4，反应器中预置颗粒状催化剂150吨；烟气通过气体分布器2，与来自氨发生装置3的氨气进行混合接触，加入的NH₃与烟气中NO的摩尔比为1∶1，混合均与后一并进入催化层，脱除了NOx的烟气从上部排出；催化剂在反应过程中由于硫酸盐的沉积逐渐失活，吸附了硫酸盐的催化剂从塔的底部排出，经过催化剂输送装置6送入循环水池7进行催化剂水洗，循环水池的体积为40m³，在超声波8的作用下(超声波功率为5kW)，硫酸盐不断被洗涤下来，使得循环水池中的硫酸铵浓度不断提高(质量浓度大于20％)，硫酸铵溶液进入回收系统14，经过蒸发、结晶、干燥后回收硫酸铵。催化剂送出循环水池7后进入喷淋系统9，洗去催化剂表面残留硫酸铵溶液后的催化剂进入干燥系统10，干燥温度为120℃，经过振动筛11分选出粉末状的催化剂排出系统，剩余的催化剂由再生催化剂输送装置12送入脱硝反应器，同时通过新催化剂加料系统13补充一定量的新催化剂，补充量为再生催化剂返回量的0.1％。从循环水池7洗出的硫酸铵溶液进入硫酸一级回收系统14，通过稠厚器15分离硫酸铵晶体，再经过离心机16、干燥器17后回收硫酸铵。

经过该系统的运行，系统的脱硝效率达到85％，硫酸铵的回收量为不小于200kg/天。

实施例2

某电站锅炉排放烟气120万m³/h，烟气中二氧化硫的浓度为1500mg/Nm³，氮氧化物浓度为450mg/Nm³，脱硝反应器设计直径为10米，高25米，选用粒径为2.5～7.5mm的催化剂，催化剂形状为颗粒状、短柱状或蜂窝状等，循环总量为400吨。具体流程为：

如图2，来自锅炉的烟气温度为130℃，烟气经过除尘器1后进入移动床脱硝反应器4，预置其中的短柱状催化剂300吨。烟气通过气体分布器2，与来自氨发生装置3的氨气进行混合接触，加入的NH₃与烟气中NO的摩尔比为1∶1，混合均匀后一并进入催化层，脱除NOx的烟气从上部排出；催化剂在反应过程中由于硫酸盐的沉积逐渐失活，吸附了硫酸盐的催化剂从脱硝反应器4的底部排出，经过催化剂输送装置6送入再生塔18(再生塔直径2m，高5m)，在热风炉19的作用下送入450℃高温惰性气体(气量为100m³/h)，沉积在催化剂上的铵盐被分解成SO₂、NH₃等，产生的混合气体被输送到冷却塔20(冷却塔直径2.5m，高5m)，从水蒸气发生装置21中喷入含有一定量水蒸气的空气(气量50m³/h，含湿量15％)，这样混合气体中的SO₂、NH₃、H₂O、O₂相互之间发生反应，重新生成硫酸铵，再生后的催化剂从再生塔18的下部排出，经过振动筛11筛掉在脱硝过程中由于碰撞挤压产生的粉末状的催化剂，剩余的催化剂由再生催化剂输送装置12输送，返回脱硝反应器4。同时通过新催化剂加料系统13补充新催化剂，补充量为再生催化剂返回量的0.05％。

经过该系统的运行，系统的脱硝效率达到90％，硫酸铵的回收量为不小于500kg/天。

Claims

1.一种燃煤锅炉低温SCR移动床烟气脱硝方法，经除尘的锅炉烟气和脱硝还原剂NH₃分别通入脱硝反应器，在低温SCR催化剂存在下进行脱硝，其特征是所述低温SCR催化剂从脱硝反应器一端连续输入，从另一端连续输出，形成移动床；所述烟气和NH₃在反应器内与定向移动的催化剂之间以逆流或错流的方式进行气固接触，烟气中的NOx与NH₃反应，生成的N₂和水蒸汽随脱硝烟气排出脱硝反应器；在此过程中，烟气中部分的SO₂与NH₃反应，生成的硫酸盐沉积在催化剂上；从脱硝反应器另一端输出的催化剂进入再生过程，再生后的催化剂返回反应器，如此不断地反复循环。

2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉低温SCR移动床烟气脱硝方法，其特征是催化剂的再生过程是：从脱硝反应器输出的催化剂通过带式输送器从水池中通过，附着在催化剂表面及微孔中的硫酸铵在超声波的作用下被洗涤下来，同时水中硫酸铵浓度不断提高；超声洗涤后的催化剂由传送带送出循环水池，通过清水淋洗除去表面的硫酸铵后送入进入干燥装置，在120℃下烘干后被输送返回脱硝反应器。

3.根据权利要求2所述的燃煤锅炉低温SCR移动床烟气脱硝方法，其特征是所述硫酸铵溶液达到一定浓度后排出循环水池，经过蒸发、浓缩、结晶后得到硫酸铵产品。

4.根据权利要求1所述的燃煤锅炉低温SCR移动床烟气脱硝方法，其特征是催化剂的再生过程是：从脱硝反应器输出的催化剂进入再生塔，保持300-600℃，在惰性气体吹扫保护下，将沉积在催化剂上的铵盐分解，然后将催化剂输送回脱硝反应器。

5.根据权利要求4所述所述的燃煤锅炉低温SCR移动床烟气脱硝方法，其特征是所述的SO₂、NH₃从再生塔进入冷却塔，并喷入水蒸气和空气，使SO₂、NH₃、H₂O及O₂相互反应，重新生成硫酸铵。

6.根据权利要求1所述的燃煤锅炉低温SCR移动床烟气脱硝方法，其特征是经再生后的催化剂经振动筛除粉末后返回脱硝反应器。

7.根据权利要求1所述的燃煤锅炉低温SCR移动床烟气脱硝方法，其特征是返回的催化剂中补充新催化剂，补充量为再生催化剂返回量的0.01％-10％。