CN103464221B - Scr脱硝系统催化剂再生设备及再生工艺方法 - Google Patents

Scr脱硝系统催化剂再生设备及再生工艺方法 Download PDF

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Abstract

一种SCR脱硝系统催化剂再生设备，包括：空气压缩机，清洗槽，超声波振动器，加热器，热风炉，排水管道，槽盖；空气压缩机设有高压喷嘴；超声波振荡器设于所述清洗槽下端；加热器设于清洗槽的底层内，用于对清洗槽内液体进行加热；热风炉通过导管接入到清洗槽内部，槽盖为活动式密封盖；排水管道带有控制阀，设于清洗槽下端。另外，还提供了一种SCR脱硝系统催化剂再生工艺方法。上述SCR脱硝系统催化剂再生设备，通过空气压缩机对失活催化剂进行吹扫，利用清洗槽完成水洗、化学处理、活化处理过程，加热器可以调节化学处理中溶液液体温度，提高化学反应效率，通过热风炉对催化剂进行干燥处理，从而便利地获得再生催化剂，提高了催化剂再生处理效率。

Description

SCR脱硝系统催化剂再生设备及再生工艺方法
技术领域
本发明涉及脱硝技术领域，特别是涉及一种SCR脱硝系统催化剂再生设备及再生工艺方法。
背景技术
选择性催化还原法脱硝技术，经过多年的研究和工业实践，形成了以TiO2为载体的V2O5基工业催化剂，包括V2O5/TiO2、V2O5/TiO2-SiO2、V2O5-WO3/TiO2和V2O5-MoO3/TiO2，其操作温度在280-420℃之间，脱硝效率可达到85%以上，可有效地减少氮氧化物排放，满足日益严格的环保要求，在国外得到了广泛应用。近年来低温SCR脱硝催化剂的研发进展很快，形成了以活性炭为载体，以V2O5、Fe2O3和MnOx等为活性组分的各种催化剂，为了满足越来越严格的NOx排放标准，SCR脱硝技术已经成为火电厂氮氧化物控制的主流技术。
催化剂是电厂SCR烟气脱硝系统的核心，它约占其投资的1/3。催化剂结构和组成的选择对电站安全经济运行至关重要，而且在运行过程中，由于其催化剂的失效而需要的定期更换费用占运行成本的主要部分。
催化剂失活是一个复杂的物理化学过程，除了烟气中固体颗粒会对催化剂冲刷磨损以及堵塞外，烟气中的成分及固体颗粒中的成分会对催化剂有毒害作用，本发明研究了烟气成分中的SO2及H2O、固体颗粒中的钾、铅、砷和磷对催化剂活性的影响，因此，有必要针对多变煤质中大量的碱金属、碱土金属、P等元素易引起SCR催化剂中毒的情况，对SCR脱硝失活后的催化剂进行再生。
发明内容
基于此，本发明提供一种SCR脱硝系统催化剂再生设备，可以便利地获得再生催化剂，提高了催化剂再生处理效率。
一种SCR脱硝系统催化剂再生设备，包括：空气压缩机，清洗槽，超声波振动器，加热器，热风炉，排水管道，槽盖；
所述空气压缩机设有高压喷嘴；所述超声波振荡器设于所述清洗槽下端；所述加热器设于清洗槽的底层内，用于对清洗槽内液体进行加热；所述热风炉通过导管接入到清洗槽内部，所述槽盖为活动式密封盖；所述排水管道带有控制阀，设于清洗槽下端。
上述SCR脱硝系统催化剂再生设备，通过空气压缩机对失活催化剂进行吹扫，利用清洗槽完成水洗、化学处理、活化处理过程，加热器可以调节化学处理中溶液液体温度，提高化学反应效率，通过热风炉对催化剂进行干燥处理，从而便利地获得再生催化剂，提高了催化剂再生处理效率。
另外，还提供了一种SCR脱硝系统催化剂再生工艺方法，可以便利地获得再生催化剂，提高了催化剂再生处理效率。
一种SCR脱硝系统催化剂再生工艺方法，包括如下步骤：
（1）使用压缩空气吹扫需要再生的催化剂表面和催化剂孔道上覆盖的飞灰；
（2）将催化剂置于清洗槽中，导入去离子水浸泡催化剂，启动超声震荡器，清洗孔道内的沙尘以及催化剂表面的溶解性物质；
（3）在清洗槽中导入酸性溶液，直至浸泡催化剂，通过加热器调节溶液温度；
（4）将再生液导入清洗槽，对催化剂进行活化；
（5）启动热风炉对催化剂进行干燥处理。
本发明的SCR脱硝系统催化剂再生工艺方法，通过空气压缩机对失活催化剂进行吹扫，利用清洗槽完成水洗、化学处理、活化处理过程，加热器可以调节化学处理中溶液液体温度，提高化学反应效率，通过热风炉对催化剂进行干燥处理，从而可以便利地获得再生催化剂，提高了催化剂再生处理效率。
附图说明
图1为一个实施例的SCR脱硝系统催化剂再生设备的截面示意图；
图2为一个实施例的SCR脱硝系统催化剂再生工艺方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的SCR脱硝系统催化剂再生设备的具体实施方式作详细描述。
图1为一个实施例的SCR脱硝系统催化剂再生设备的截面示意图，包括：空气压缩机01，清洗槽02，超声波振动器03，加热器04，热风炉05，排水管道06，槽盖07。
所述空气压缩机01设有高压喷嘴；所述超声波振荡器设于所述清洗槽02下端；所述加热器04设于清洗槽02的底层内，用于对清洗槽02内液体进行加热；所述热风炉05通过导管接入到清洗槽02内部，所述槽盖07为活动式密封盖；所述排水管道06带有控制阀，设于清洗槽02下端。
优选的，所述清洗槽02内腔的侧壁、排水管道06处于清洗槽02内腔的部分覆盖耐腐蚀材料。
优选的，所述清洗槽02内腔的侧壁采用陶瓷材料制成。
本发明的SCR脱硝系统催化剂再生设备，空气压缩机01可以对失活催化剂进行吹扫，清洗槽02可以用来完成水洗、化学处理、活化处理过程，加热器04可以调节化学处理时清洗槽02的溶液液体温度，提高化学反应效率，热风炉05可以向清洗槽02提供热风，对槽内的催化剂进行干燥处理，从而便利地获得再生催化剂，提高了催化剂再生处理效率。
以下提供基于本发明的SCR脱硝系统催化剂再生设备上实现的SCR脱硝系统催化剂再生工艺方法。
参考图2所示，图2为SCR脱硝系统催化剂再生工艺方法流程图，包括如下步骤：
（1）使用压缩空气吹扫需要再生的催化剂表面和催化剂孔道上覆盖的飞灰。
在本步骤中，需要再生的催化剂可以为蜂窝状的V2O5/TiO2催化剂，利用空气压缩机01的高压喷嘴对催化剂覆盖的飞灰直接吹扫，此过程可以在一设定平台上进行。
优选的，吹扫的方法可以如下：
先吹扫催化剂表面的飞灰，待确认吹扫干净后，由催化剂孔道的外层，逐层往内层吹扫飞灰，直至所有表面吹扫完成。
通过上述吹扫工艺，可以在吹扫过程中避免飞灰对已吹扫部分的影响，提高吹扫效率。
（2）将催化剂置于清洗槽02中，导入去离子水浸泡催化剂，启动超声震荡器，清洗孔道内的沙尘以及催化剂表面的溶解性物质。
在本步骤中，采用去离子水超声振荡清洗，清除催化剂孔道里物理堵塞的沙尘和沉积在催化剂表面的溶解性物质。经过超声清洗之后，堵塞的催化剂孔道都清洗的比较干净。
（3）在清洗槽02中导入酸性溶液，直至浸泡催化剂，通过加热器04调节溶液温度。
在本步骤中，是使用化学处理中毒催化剂，将催化剂中的中毒元素除去。根据对煤质的研究，锅炉烟气中含有的较多的钾、钠碱金属，碱金属的存在使得SCR催化剂活性位之一的Bronsted酸性位的数量大大减少，并削弱Bronsted酸性位的酸性，从而降低催化剂活性，在这种情况下通过化学处理将其除去。在化学处理过程中，浸泡的时间大于2个小时
（4）将再生液导入清洗槽02，对催化剂进行活化。
在本步骤中，利用再生液浸泡对催化剂进行活化，由于催化剂在使用过程中，活性组分会因为与烟气中的Cl等元素作用并形成挥发分而流失，从而使活性组分浓度降低，另外，前述步骤处理时也会引起活性组分的部分流失，因此对催化剂进行活化，从而提高催化剂活性组分浓度。
（5）启动热风炉05对催化剂进行干燥处理。
在本步骤中，利用高温气体对对催化剂进行干燥处理，通过干燥处理后即可得到再生的催化剂。
本发明的SCR脱硝系统催化剂再生工艺方法，通过空气压缩机01对失活催化剂进行吹扫，利用清洗槽02完成水洗、化学处理、活化处理过程，加热器04可以调节化学处理中溶液液体温度，提高化学反应效率，通过热风炉05对催化剂进行干燥处理，从而可以便利地获得再生催化剂，提高了催化剂再生处理效率。
本发明建立了一套电站锅炉催化剂再生设备及其工艺流程，为SCR脱硝失活催化剂再生提供了一种解决途径。催化剂失活是一个复杂的物理化学过程，除了烟气中固体颗粒会对催化剂冲刷磨损以及堵塞外，烟气中的成分及固体颗粒中的成分会对催化剂有毒害作用。
通过研究烟气成分中的SO2及H2O、固体颗粒中的钾、铅、砷和磷对催化剂活性的影响，基于复杂多变煤质中大量的碱金属、碱土金属、P等元素易引起SCR催化剂中毒的情况，在SCR脱硝失活催化剂的再生方面也进行了深入的研究。
a）钾对V2O5/TiO2催化剂活性的影响：
K的化合物包括氧化钾和钾盐对催化剂的中毒情况，K2O对催化剂具有明显的中毒作用，随着V2O5/TiO2上钾盐负载量的增加，其活性逐渐降低，当[K]/[V]为3.0时，即K在V2O5/TiO2上的负载量达到2.5%左右时，在350℃下KCl和K2SO4分别使V2O5/TiO2的NO转化率从98.9%下降到44.6%和60.4%。
b）铅对V2O5/TiO2催化剂活性的影响：
PbO及PbCl2两种铅化合物都会使催化剂中毒，且中毒程度随着含铅化合物量的增加而增加，但两种化合物毒性强弱不同。
c）砷元素对V2O5/TiO2催化剂活性的影响：
在300－400℃这个催化剂活性窗口下，砷中毒量的增加使催化剂活性降低，同时，砷中毒会使催化剂的活性温度窗口前移，新鲜催化剂在300℃后活性才达到较大值，在450℃时达到最大值，而砷中毒催化剂在250℃时即达到活性最大点，随后活性随温度升高逐渐降低。
d）磷元素对V2O5/TiO2催化剂活性的影响：
当H3PO4中毒量较少时（P/V=0.1，0.2，0.5），催化剂活性较新鲜催化剂无显著变化；当H3PO4中毒量达到P/V=1，2时催化剂活性较新鲜催化剂有较大程度的下降。
e）SO2对催化剂的活性和选择性的影响：
SO2对催化剂的活性和选择性的影响，当反应温度低于300℃时，SO2会对催化剂的活性有一定的促进作用，使催化剂活性升高，而当反应温度高于300℃时，SO2对催化剂的活性有一定的抑制作用，烟气中加入SO2后N2O的生成量有所增加，催化剂选择性下降。
f）H2O对催化剂的活性和选择性的影响：
H2O对催化剂的活性和选择性的影响，当反应温度低于400℃时，湿烟气条件下催化剂的NO转化率略低于干烟气条件下催化剂的NO转化率。而当反应温度高于400℃时，水蒸气对催化剂的NO转化率影响不明显。在湿烟气条件下催化剂在高温时生成的N2O较干烟气条件下少，催化剂在有H2O的条件下选择性更高。
基于复杂多变煤质中大量的碱金属、碱土金属、P等元素易引起SCR催化剂中毒的情况，在SCR脱硝失活催化剂的再生方面也进行了深入的研究，可以掌握了SCR脱硝失活催化剂的再生工艺流程和工艺参数，为SCR脱硝失活催化剂再生的产业化奠定了技术基础。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种SCR脱硝系统催化剂再生设备，其特征在于，包括：空气压缩机，清洗槽，超声波振动器，加热器，热风炉，排水管道，槽盖；
所述空气压缩机设有高压喷嘴；所述超声波振荡器设于所述清洗槽下端；所述加热器设于清洗槽的底层内，用于对清洗槽内液体进行加热；所述热风炉通过导管接入到清洗槽内部，所述槽盖为活动式密封盖；所述排水管道带有控制阀，设于清洗槽下端；
所述清洗槽内腔的侧壁、排水管道处于清洗槽内腔的部分覆盖耐腐蚀材料；所述清洗槽内腔的侧壁采用陶瓷材料制成。
2.一种基于权利要求1所述的SCR脱硝系统催化剂再生设备上实现的SCR脱硝系统催化剂再生工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)使用压缩空气吹扫需要再生的催化剂表面和催化剂孔道上覆盖的飞灰；具体包括：先吹扫催化剂表面的飞灰，待确认吹扫干净后，由催化剂孔道的外层，逐层往内层吹扫飞灰，直至所有表面吹扫完成；
(2)将催化剂置于清洗槽中，导入去离子水浸泡催化剂，启动超声震荡器，清洗孔道内的沙尘以及催化剂表面的溶解性物质；
(3)在清洗槽中导入酸性溶液，直至浸泡催化剂，通过加热器调节溶液温度；其中，浸泡的时间大于2个小时；
(4)将再生液导入清洗槽，对催化剂进行活化；
(5)启动热风炉对催化剂进行干燥处理；
其中，所述催化剂为蜂窝状的V2O5/TiO2催化剂。
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