CN102658013A - 燃煤锅炉低温scr固定床烟气脱硝装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝方法及装置，将烟气和脱硝还原剂氨气通入脱硝反应器，其采用的脱硝装置具有两个以上的脱硝反应器，烟气中的SO2和氨气反应生成的硫酸盐沉积在催化剂上，造成催化剂失活；停止催化剂已经失活的脱硝反应器的脱硝工作，同时启动另外的脱硝反应器进行上述脱硝反应，并将再生气通入催化剂已经失活的脱硝反应器进行催化剂再生，再生后的脱硝反应器再替换催化剂已经失活的脱硝反应器，反复循环；再生过程中，分解出SO2和氨气，再生后分解的气体从脱硝反应器排出。本发明针对现有低温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装置及方法。

Description

燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝装置及方法
技术领域
本发明属于锅炉烟气排放处理装置及方法，特别是一种燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝装置及方法。
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特的排放标准，并规定了严格执行的削减计划。2011年7月29日，中国发布了GB13223-2011“火电厂大气污染物排放标准”，已于2012年1月1日正式实施，其中燃煤电厂NOX的排放指标进行了大幅度的削减，排放浓度从GB13223-2003版的450mg/m3下调到GB13223-2011版的100mg/m3，全部的新建燃煤电厂需配套脱硝装置，老电厂需进行脱硝改造。
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，容易产生二次污染，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，会引起催化剂中毒失活，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期性，在一些电厂现有锅炉系统中进行高温SCR系统改造需破坏原有系统，改造费用很高。
低温SCR将反应温度降低至80-200℃，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将会有效减少反应器的体积；其次，由于采用固定床脱硝及再生，脱硝催化剂的破损率低，基本不需补充新催化剂；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。
目前国内外低温SCR开发的热点主要是开发高效抗硫抗水的SCR催化剂。公开号为CN101767003A、CN102008956A、CN101352681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，其采用的载体略有不同，分别为Ti氧化物或活性炭作为载体。由于低温SCR反应温度较低，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表面，使得催化剂的活性逐渐下降。因此，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。
因此，要实现烟气的低温SCR，需要一种新的可行的低温SCR装置。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于，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装置及方法。
本发明的技术方案为：一种燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝装置，包含烟气入口、再生气入口、氨气入口、烟气出口、再生气出口；包含脱硝反应器，该脱硝反应器为两个以上，脱硝反应器内设置固定床，固定床上设置催化剂，固定床下方设置气体分布器；烟气入口、氨气入口及再生气入口连接脱硝反应器下部，脱硝反应器上部设置烟气出口及再生气出口。
再生气出口连接洗涤冷却塔，洗涤冷却塔上部设置再生气排空口，洗涤冷却塔下部设置产物出口。
产物出口连接厚稠器，厚稠器连接离心机，离心机连接干燥器，干燥器设有成品出口。
该再生气入口通入的再生气为300℃-600℃的空气、N2或清洁烟气。
该催化剂为低温催化剂。
一种燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝方法，将烟气和脱硝还原剂氨气通入脱硝反应器，其采用的脱硝装置具有两个以上的脱硝反应器，所述烟气和氨气在脱硝反应器内与固定床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与氨气反应，生产的氮气和水蒸气随脱硝烟气从烟气出口排出脱硝反应器；在上述过程中，烟气中的SO2和氨气反应生成的硫酸盐沉积在催化剂上，造成催化剂失活；停止催化剂已经失活的脱硝反应器的脱硝工作，同时启动另外的脱硝反应器进行上述脱硝反应，并将再生气通入催化剂已经失活的脱硝反应器进行催化剂再生，再生后的脱硝反应器再替换催化剂已经失活的脱硝反应器，反复循环；再生过程中，分解出SO2和氨气，再生后分解的气体从脱硝反应器排出。
排出的再生气通入洗涤冷却塔，并喷入水蒸气和空气，使得SO2、氨气水蒸气和空气中的氧气相互反应，生成硫酸铵溶液。
对硫酸铵溶液进行结晶、浓缩、分离、干燥后得到硫酸铵产品。
该再生气为300℃-600℃的空气、N2或清洁烟气。
本发明的有益效果为：经试验表明，应用本发明的低温催化固定床烟气脱硝方法，在较低的烟气温度（80-200℃）下，可实现较高的脱硝性能，氮氧化物的脱除率为32-95%，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。通过对两台或多台脱硝反应器中的脱硝催化剂分别间竭再生，解决了催化剂中毒失活问题，提高了系统运行稳定性，降低了催化剂损耗，不仅能减少污染物排放，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本发明的装置结构示意图。
具体实施方式
如图1所述，本发明一种燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝装置，包含烟气入口1、再生气入口2、氨气入口3、烟气出口4、再生气出口5；包含脱硝反应器6，该脱硝反应器6为两个以上，本实施例中以两个为例。该脱硝反应器6内设置固定床催化剂61，本实施例中选用低温催化剂，固定床催化剂61下方设置气体分布器62；烟气入口1、氨气入口3及再生气入口2连接脱硝反应器6下部，脱硝反应器6上部设置烟气出口4及再生气出口5，再生气出口5连接洗涤冷却塔7，洗涤冷却塔7上部设置再生气排空口71，洗涤冷却塔7下部设置产物出口72。产物出口72连接厚稠器8，厚稠器8连接离心机9，离心机9连接干燥器10，干燥器10设有成品出口11。
使用时，将烟气和脱硝还原剂氨气通入脱硝反应器6，所述烟气和氨气在脱硝反应器6内与固定床催化剂61之间以逆流或错流的方式进行气固接触，烟气中的NOX与氨气反应，生产的氮气和水蒸气随脱硝烟气从烟气出口4排出脱硝反应器6；在上述过程中，烟气中的SO2和氨气反应生成的硫酸盐沉积在催化剂上，造成催化剂失活。
停止催化剂已经失活的脱硝反应器的脱硝工作，同时启动另外的脱硝反应器进行上述脱硝反应，并将再生气通入催化剂已经失活的脱硝反应器进行催化剂再生，这里的再生气可以是高温且化学性质稳定的气体，一般采用300℃~600℃的空气、N2或清洁烟气，再生过程中，分解出SO2和氨气，再生后的脱硝反应器再替换催化剂已经失活的脱硝反应器，反复循环，而再生后分解的气体（主要是SO2和氨气）从脱硝反应器排出。
排出的再生气通过再生气出口5通入洗涤冷却塔7，并喷入水蒸气和空气，使得SO2、氨气水蒸气和空气中的氧气相互反应，生成硫酸铵溶液。上述硫酸铵溶液从产物出口72流出，经过厚稠器、离心机9、干燥器10处理后，经成品出口11得到硫酸铵产品。
上述实施例中两台脱硝反应器，多台脱硝反应器也是同样的工作模式，其经历“投用—退出—再生—投用”反复循环。
本实施例中可以选用的低温催化剂指可以在80-200℃进行高效催化反应的催化剂，其可以为：武汉某公司生产的ETX-3型低温脱硝催化剂；兰州某化工新技术公司生产的RN-372低温脱硝催化剂；以及专利公开号分别为CN101767003A、CN102008956A、CN101352681的低温脱硝催化剂等。
本发明给出一种燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝方法，将烟气和脱硝还原剂氨气通入脱硝反应器，其采用的脱硝装置具有两个以上的脱硝反应器，所述烟气和氨气在反应器内与固定床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与氨气反应，生产的氮气和水蒸气随脱硝烟气从烟气出口排出脱硝反应器；在上述过程中，烟气中的SO2和氨气反应生成的硫酸盐沉积在催化剂上，造成催化剂失活；
停止催化剂已经失活的脱硝反应器的脱硝工作，同时启动另外的脱硝反应器进行上述脱硝反应，并将再生气通入催化剂已经失活的脱硝反应器进行催化剂再生，再生后的脱硝反应器再替换催化剂已经失活的脱硝反应器，反复循环；再生过程中，分解出SO2和氨气，再生后分解的气体从脱硝反应器排出。
排出的再生气通入洗涤冷却塔，并喷入水蒸气和空气，使得SO2、氨气水蒸气和空气中的氧气相互反应，生成硫酸铵溶液。
对硫酸铵溶液进行结晶、浓缩、分离、干燥后得到硫酸铵产品。
该再生气可以为300℃-600℃的空气、N2或清洁烟气。

Claims (9)

1.一种燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝装置，其特征在于，包含烟气入口、再生气入口、氨气入口、烟气出口、再生气出口；
包含脱硝反应器，该脱硝反应器为两个以上，脱硝反应器内设置固定床，固定床上设置催化剂，固定床下方设置气体分布器；
烟气入口、氨气入口及再生气入口连接脱硝反应器下部，脱硝反应器上部设置烟气出口及再生气出口。
2.如权利要求1所述的燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝装置，其特征在于，再生气出口连接洗涤冷却塔，洗涤冷却塔上部设置再生气排空口，洗涤冷却塔下部设置产物出口。
3.如权利要求2所述的燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝装置，其特征在于，产物出口连接厚稠器，厚稠器连接离心机，离心机连接干燥器，干燥器设有成品出口。
4.如权利要求1-3任一所述的燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝装置，其特征在于，该再生气入口通入的再生气为300℃-600℃的空气、N2或清洁烟气。
5.如权利要求1-3任一所述的燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝装置，其特征在于，该催化剂为80-200℃低温催化剂。
6.一种燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝方法，将烟气和脱硝还原剂氨气通入脱硝反应器，其特征在于，其采用的脱硝装置具有两个以上的脱硝反应器，所述烟气和氨气在脱硝反应器内与固定床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与氨气反应，生产的氮气和水蒸气随脱硝烟气从烟气出口排出脱硝反应器；在上述过程中，烟气中的SO2和氨气反应生成的硫酸盐沉积在催化剂上，造成催化剂失活；
停止催化剂已经失活的脱硝反应器的脱硝工作，同时启动另外的脱硝反应器进行上述脱硝反应，并将再生气通入催化剂已经失活的脱硝反应器进行催化剂再生，再生后的脱硝反应器再替换催化剂已经失活的脱硝反应器，反复循环；
再生过程中，分解出SO2和氨气，再生后分解的气体从脱硝反应器排出。
7.如权利要求6所述的燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝方法，其特征在于，排出的再生气通入洗涤冷却塔，并喷入水蒸气和空气，使得SO2、氨气水蒸气和空气中的氧气相互反应，生成硫酸铵溶液。
8.如权利要求7所述的燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝方法，其特征在于，对硫酸铵溶液进行结晶、浓缩、分离、干燥后得到硫酸铵产品。
9.如权利要求6-8任一所述的燃煤锅炉低温SCR固定床烟气脱硝方法，其特征在于，该再生气为300℃-600℃的空气、N2或清洁烟气。
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