CN104069900A

CN104069900A - 一种用于废弃脱硝催化剂再生的清洗方法和装置

Info

Publication number: CN104069900A
Application number: CN201410298236.8A
Authority: CN
Inventors: 路光杰; 汪德志; 肖雨亭; 杨建辉; 欧阳丽华
Original assignee: Jiangsu Longyuan Catalyst Co Ltd; Beijing Guodian Longyuan Environmental Engineering Co Ltd
Current assignee: Guoneng Longyuan Catalyst Jiangsu Co ltd; Guoneng Longyuan Environmental Protection Co Ltd
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2034-06-27
Also published as: CN104069900B

Abstract

本发明涉及一种用于废弃脱硝催化剂再生的清洗方法和装置，将废弃脱硝催化剂模块置于模块旋转箱中，用可移动的高压水枪对催化剂模块孔道进行首次定位冲孔清洗；曝气管通蒸汽加热清洗箱体中的水至60~80℃；曝气管通压缩空气进行水气清洗操作；用减速电机将模块旋转箱旋转至催化剂模块孔道方向为水平方向，启动超声振板对催化剂模块孔道进行超声清洗；超声清洗后，将清洗箱中的清洗水放至沉降池中，用减速电机将模块旋转箱旋转至催化剂模块孔道方向为竖直方向，用可移动的高压水枪对催化剂模块孔道进行再次定位冲孔清洗。发明装置集加热清洗、水气清洗、高压水冲洗、超声清洗、旋转扰动清洗、废水处理等功能为一体，结构简单、操作方便、绿色节能。

Description

一种用于废弃脱硝催化剂再生的清洗方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于废弃脱硝催化剂再生的多功能清洗装置，具体涉及一种火力发电厂烟气脱硝用废弃催化剂再生处理技术，属于环保技术领域。

背景技术

新标准（《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011））要求全国所有新建燃煤发电机组、重点地区老机组氮氧化物排放限值均为100mg/Nm³，非重点地区氮氧化物排放限值均为200mg/Nm³，烟气脱硝必须采用选择性催化还原脱硝技术SCR（Selective Catalytic Reduction）才能实现达标排放，这也是国内外的最主流技术，占烟气脱硝市场的90%以上。SCR脱硝主流技术的核心是脱硝催化剂，其寿命是2-3年，在运行过程中存在着活性下降的问题。造成催化剂失活的原因有很多，既有运行工况的影响，比如烟气中的粉尘和温度波动会对催化剂宏观结构造成损害，也有烟气中各种有毒有害化学成分的作用，其中砷元素、碱金属、碱土金属及其他金属氧化物所具有的毒害作用最为明显。

火力发电厂烟气脱硝用废弃脱硝催化剂具备再生处理条件的催化剂约占废弃总量的2/3，约12-15万m³/年，如采用合适的方法予以再生重新使用，将为火电厂用户节约巨大的成本，也为相关的催化剂原材料行业如钛白粉、化工等行业节约大量的资源，根据预测催化剂的再生成本约为1.5万元/m³，将为社会创造服务业产值18-22.5亿元左右/年。因此，对脱硝用废弃脱硝催化剂的清洗再生不仅可以降低火电厂烟气脱硝运行的成本，而且可以减少固体废弃物对环境造成的污染，开展脱硝用废弃脱硝催化剂的清洗再生具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于废弃脱硝催化剂再生的清洗方法，它能强化对被飞灰堵塞的烟气脱硝催化剂的物理化学清洗效果，具体方案如下：

废弃脱硝催化剂在多功能清洗装置中完成清洗，所述多功能清洗装置包括清洗箱体，模块旋转箱，减速电机，超声振板，沉降池、多级过滤装置，循环水泵，曝气管，高压水枪；所述模块旋转箱位于清洗箱体中央，通过减速电机实现旋转操作；所述超声振板位于清洗箱体两侧，正对催化剂模块孔道方向实现超声操作；所述沉降池与清洗箱体相连接，多级过滤装置与沉降池相连接，循环水泵与多级过滤装置连接，循环水泵与清洗箱体连接；所述曝气管位于清洗箱体中央，模块旋转箱正下方；所述高压水枪位于清洗箱体上方。

将废弃脱硝催化剂模块置于模块旋转箱中，催化剂模块孔道方向为竖直方向，使用可移动的高压水枪对催化剂模块孔道进行首次定位冲孔清洗；然后加水至正好淹没催化剂模块顶端，曝气管通3kg压力的蒸汽加热清洗箱体中的水至60~80℃；曝气管通8kg压力的压缩空气进行水气清洗操作；使用减速电机将模块旋转箱旋转至催化剂模块孔道方向为水平方向，启动超声振板对催化剂模块孔道进行超声清洗；超声清洗后，将清洗箱中的清洗水放至沉降池中，使用减速电机将模块旋转箱旋转至催化剂模块孔道方向为竖直方向，使用可移动的高压水枪对催化剂模块孔道进行再次定位冲孔清洗；沉降池中的清洗水经沉淀4h后，再经多级过滤装置，过滤掉其中不同粒度的灰尘杂质，然后经循环水泵将多级过滤装置上层清液泵入清洗箱体，以供多次清洗操作使用。

用高压水枪对催化剂模块进行首次定位冲孔清洗的时间为30~60min，水枪压力为0~30MPa。

用高压水枪对催化剂模块进行再次定位冲孔清洗的时间为10~30min，水枪压力为0~20MPa。

超声振板的超声频率为10~80kHz，对催化剂模块孔道进行超声清洗的时间为60~90min。

本发明还提供了一种上述清洗方法中使用的废弃脱硝催化剂再生多功能清洗装置，包括清洗箱体，模块旋转箱，减速电机，超声振板，沉降池、多级过滤装置，循环水泵，曝气管，高压水枪；所述模块旋转箱位于清洗箱体中央，通过减速电机实现旋转操作；所述超声振板位于清洗箱体两侧，正对催化剂模块孔道方向实现超声操作；所述沉降池与清洗箱体相连接，多级过滤装置与沉降池相连接，循环水泵与多级过滤装置连接，循环水泵与清洗箱体连接；所述曝气管位于清洗箱体中央，模块旋转箱正下方；所述高压水枪位于清洗箱体上方。

所述减速电机能实现正反旋转操作。

所述模块旋转箱位于清洗箱体中央，通过减速电机实现正反360°旋转操作。

所述超声振板由耐酸碱不锈钢板和超声波换能器组成，内置的超声波换能器由电缆外连超声波电源，超声波频率为0~80kHz。

所述多级过滤装置采用双层双级滤芯。

所述高压水枪外接高压水泵，喷头竖直朝下，固定在清洗箱体上方30~60cm处的框架上，可在框架上沿两维方向移动，移动速度可调为0~5cm/min。

本发明与现有技术相比具有以下优点和有意效果：

和现有装置相比，本发明所涉及的装置结构完整、内容丰富，是完成脱硝催化剂再生的系统性整套设备，并且各设备之间的连接方式、连接顺序、设置角度与文件1所述连接方式和方法等较为不同。本发明中所用的超声波装置为大功率超声振板，根据超声波在水溶液中传播的方向，可以定向对催化剂孔道进行疏通处理。

与现有催化剂再生清洗工艺相比，本发明能对脱硝催化剂表面和表面杂物提供更大、更多的外力干扰，促进孔道内积灰脱落以及表面中毒元素溶入水中，同时，本发明装置中有健全的废水处理和回用系统，因此能避免再生工程产生二次污染，并且大幅度节约水资源。

由于本发明所涉及再生装置的独特性，以及再生工艺的完美性，再生后脱硝催化剂表面清洁、中毒元素含量极低，脱硝活性恢复程度较高，并且再生过程中机械性能损失量小。而现有的再生清洗方法和装置中只具备清除孔道淤堵的效果，在孔道内部积灰程度高、密实度大的情况下，依靠自动翻转和溶液的微弱扰动，将无法彻底疏通孔道，同时，吸附在催化剂表面的中毒元素在无外力促进溶解的情况下，无法彻底脱离催化剂表面。

本发明提供的用于废弃脱硝催化剂再生的多功能清洗装置和方法，能将飞灰颗粒从催化剂小空隙中冲洗出来，尤其是针对在孔隙口的因固液表面的滞留作用而紧紧贴附的细小颗粒，添加加热清洗、水气清洗、高压水冲洗、旋转扰动清洗等方式来使其预悬浮在壁面和通道中，同时，通过调整催化剂孔道方向，着重疏通催化剂孔道淤堵，从而强化物理清洗对灰尘杂质的去除效果和孔道清堵效果，明显有效的提高废弃脱硝催化剂的活性恢复程度。

附图说明

图1是废弃脱硝催化剂再生多功能清洗装置的示意图。

附图标记：1-清洗箱体、2-模块旋转箱、3-减速电机、4-超声振板、5-沉降池、6-多级过滤装置、7-循环水泵、8-曝气管、9-高压水枪。

具体实施方式

如图1所示，一种用于废弃脱硝催化剂再生的多功能清洗装置，包括清洗箱体1，模块旋转箱2，减速电机3，超声振板4，沉降池5、多级过滤装置6，循环水泵7，曝气管8，高压水枪9。所述模块旋转箱2位于清洗箱体1中央，通过减速电机3实现旋转操作；所述超声振板4位于清洗箱体1两侧，可以正对催化剂模块孔道方向实现超声操作；所述沉降池5与清洗箱体1相连接，多级过滤装置6与沉降池5相连接，循环水泵7与多级过滤装置6连接，循环水泵7与清洗箱体1连接；所述曝气管8位于清洗箱体1中央，模块旋转箱2正下方；所述高压水枪9位于清洗箱体1上方。

将废弃脱硝催化剂模块置于模块旋转箱2中，催化剂模块孔道方向为竖直方向，使用可移动的高压水枪9调节压力为0~30MPa对催化剂模块孔道进行冲洗30~60min；加水至恰好淹没催化剂模块顶端，曝气管8通3kg压力的蒸汽加热清洗箱体1中的水至60~80℃；曝气管8通8kg压力的压缩空气进行水气清洗操作；使用减速电机3将模块旋转箱2旋转至催化剂模块孔道方向为水平方向，超声振板4启动调节频率为10~80kHz对催化剂模块孔道进行超声清洗；超声清洗60~90min后，将清洗箱1中的清洗水放至沉降池5中，使用减速电机3将模块旋转箱2旋转至催化剂模块孔道方向为竖直方向，使用可移动的高压水枪9调节压力为0~20MPa，对催化剂模块模块进行淋洗10~30min。沉降池5中的清洗水经沉淀4h后，再经多级过滤装置6，过滤掉其中不同粒度的灰尘杂质，然后经循环水泵7将多级过滤装置6上层清液泵入清洗箱体1，以供多次清洗操作使用。

实施例1

（1）取一个2×1×1.2m的脱硝催化剂模块，其催化效率由87%降至45%，置于模块旋转箱2中，催化剂模块孔道方向为竖直方向，使用可移动的高压水枪9调节压力为5MPa对催化剂模块孔道进行冲洗30min；加水至恰好淹没催化剂模块孔道，曝气管8通3kg压力的蒸汽加热清洗箱体1中的水至60℃；曝气管8通8kg压力的压缩空气进行水气清洗操作；使用减速电机3将模块旋转箱2旋转至催化剂模块孔道方向为水平方向，超声振板4启动调节频率为20kHz对催化剂模块孔道进行超声清洗，清洗时间为60min；

（2）将清洗箱1中的清洗水放至沉降池5中，使用减速电机3将模块旋转箱2旋转至催化剂模块孔道方向为竖直方向，使用可移动的高压水枪9调节压力为10MPa，对催化剂模块模块进行淋洗30min。

（3）取出催化剂模块，经80℃干燥5h，然后120℃干燥5h；

（4）干燥后的催化剂经脱硝效率测试，脱硝效率达71%；

（5）沉降池5中的清洗水经沉淀4h后，再经多级过滤装置6，过滤掉其中不同粒度的灰尘杂质，然后经循环水泵7将多级过滤装置6上层清液泵入清洗箱体1，以供多次清洗操作使用。

催化剂样品脱硝效率测试方法：将催化剂样品放入固定管式反应器，将模拟烟气和还原剂NH₃（C（NO）=C（NH₃）=0.2%，C（O₂）=3%），在空速=40000h^-1的测试条件下，通入反应器用烟气分析仪检测反应器进出口的NO浓度，脱硝效率以公式计算：脱硝效率=（【NO】_进口-【NO】_出口）/【NO】_进口×100%。

实施例2

（1）取一个2×1×1.2m的脱硝催化剂模块，其催化效率由87%降至45%，置于模块旋转箱2中，催化剂模块孔道方向为竖直方向，使用可移动的高压水枪9调节压力为10MPa对催化剂模块孔道进行冲洗45min；加水至恰好淹没催化剂模块孔道，曝气管8通3kg压力的蒸汽加热清洗箱体1中的水至70℃；曝气管8通8kg压力的压缩空气进行水气清洗操作；使用减速电机3将模块旋转箱2旋转至催化剂模块孔道方向为水平方向，超声振板4启动调节频率为50kHz对催化剂模块孔道进行超声清洗，清洗时间为90min；

（2）将清洗箱1中的清洗水放至沉降池5中，使用减速电机3将模块旋转箱2旋转至催化剂模块孔道方向为竖直方向，使用可移动的高压水枪9调节压力为30MPa，对催化剂模块模块进行淋洗20min。

（3）取出催化剂模块，经80℃干燥5h，然后120℃干燥5h；

（4）干燥后的催化剂经脱硝效率测试，脱硝效率达68%；

催化剂样品脱硝效率测试方法同实施例1。

实施例3

（1）取一个2×1×1.2m的脱硝催化剂模块，其催化效率由87%降至45%，置于模块旋转箱2中，催化剂模块孔道方向为竖直方向，使用可移动的高压水枪9调节压力为15MPa对催化剂模块孔道进行冲洗60min；加水至恰好淹没催化剂模块孔道，曝气管8通3kg压力的蒸汽加热清洗箱体1中的水至80℃；曝气管8通8kg压力的压缩空气进行水气清洗操作；使用减速电机3将模块旋转箱2旋转至催化剂模块孔道方向为水平方向，超声振板4启动调节频率为80kHz对催化剂模块孔道进行超声清洗，清洗时间为80min；

（2）将清洗箱1中的清洗水放至沉降池5中，使用减速电机3将模块旋转箱2旋转至催化剂模块孔道方向为竖直方向，使用可移动的高压水枪9调节压力为20MPa，对催化剂模块模块进行淋洗10min。

（3）取出催化剂模块，经80℃干燥5h，然后120℃干燥5h；

（4）干燥后的催化剂经脱硝效率测试，脱硝效率达72%；

催化剂样品脱硝效率测试方法同应用实施例1。

Claims

1.一种用于废弃脱硝催化剂再生的清洗方法，其特征在于：废弃脱硝催化剂在多功能清洗装置中完成清洗，所述多功能清洗装置包括清洗箱体（1），模块旋转箱（2），减速电机（3），超声振板（4），沉降池（5）、多级过滤装置（6），循环水泵（7），曝气管（8），高压水枪（9）；所述模块旋转箱（2）位于清洗箱体（1）中央，通过减速电机（3）实现旋转操作；所述超声振板（4）位于清洗箱体（1）两侧，正对催化剂模块孔道方向实现超声操作；所述沉降池（5）与清洗箱体（1）相连接，多级过滤装置（6）与沉降池（5）相连接，循环水泵（7）与多级过滤装置（6）连接，循环水泵（7）与清洗箱体（1）连接；所述曝气管（8）位于清洗箱体（1）中央，模块旋转箱（2）正下方；所述高压水枪（9）位于清洗箱体（1）上方；

将废弃脱硝催化剂模块置于模块旋转箱（2）中，催化剂模块孔道方向为竖直方向，使用可移动的高压水枪（9）对催化剂模块孔道进行首次定位冲孔清洗；然后加水至正好淹没催化剂模块顶端，曝气管（8）通3kg压力的蒸汽加热清洗箱体（1）中的水至60~80℃；曝气管（8）通8kg压力的压缩空气进行水气清洗操作；使用减速电机（3）将模块旋转箱（2）旋转至催化剂模块孔道方向为水平方向，启动超声振板（4）对催化剂模块孔道进行超声清洗；超声清洗后，将清洗箱（1）中的清洗水放至沉降池（5）中，使用减速电机（3）将模块旋转箱（2）旋转至催化剂模块孔道方向为竖直方向，使用可移动的高压水枪（9）对催化剂模块孔道进行再次定位冲孔清洗；沉降池（5）中的清洗水经沉淀4h后，再经多级过滤装置（6），过滤掉其中不同粒度的灰尘杂质，然后经循环水泵（7）将多级过滤装置（6）上层清液泵入清洗箱体（1），以供多次清洗操作使用。

2.根据权利要求1所述的用于废弃脱硝催化剂再生的清洗方法，其特征在于：用高压水枪（9）对催化剂模块进行首次定位冲孔清洗的时间为30~60min，水枪压力为0~30MPa。

3.根据权利要求1所述的用于废弃脱硝催化剂再生的清洗方法，其特征在于：用高压水枪（9）对催化剂模块进行再次定位冲孔清洗的时间为10~30min，水枪压力为0~20MPa。

4.根据权利要求1所述的用于废弃脱硝催化剂再生的清洗方法，其特征在于：超声振板（4）的超声频率为10~80kHz，对催化剂模块孔道进行超声清洗的时间为60~90min。

5.一种权利要求1清洗方法中使用的废弃脱硝催化剂再生多功能清洗装置，其特征在于：包括清洗箱体（1），模块旋转箱（2），减速电机（3），超声振板（4），沉降池（5）、多级过滤装置（6），循环水泵（7），曝气管（8），高压水枪（9）；所述模块旋转箱（2）位于清洗箱体（1）中央，通过减速电机（3）实现旋转操作；所述超声振板（4）位于清洗箱体（1）两侧，正对催化剂模块孔道方向实现超声操作；所述沉降池（5）与清洗箱体（1）相连接，多级过滤装置（6）与沉降池（5）相连接，循环水泵（7）与多级过滤装置（6）连接，循环水泵（7）与清洗箱体（1）连接；所述曝气管（8）位于清洗箱体（1）中央，模块旋转箱（2）正下方；所述高压水枪（9）位于清洗箱体（1）上方。

6.根据权利要求5所述的废弃脱硝催化剂再生多功能清洗装置，其特征在于：所述减速电机（3）能实现正反旋转操作。

7.根据权利要求6所述的废弃脱硝催化剂再生多功能清洗装置，其特征在于：所述模块旋转箱（2）位于清洗箱体（1）中央，通过减速电机（3）实现正反360°旋转操作。

8.根据权利要求5所述的废弃脱硝催化剂再生多功能清洗装置，其特征在于：所述超声振板（4）由耐酸碱不锈钢板和超声波换能器组成，内置的超声波换能器由电缆外连超声波电源，超声波频率为0~80kHz。

9.根据权利要求5所述的废弃脱硝催化剂再生多功能清洗装置，其特征在于：所述多级过滤装置（6）采用双层双级滤芯。

10.根据权利要求5所述的废弃脱硝催化剂再生多功能清洗装置，其特征在于：所述高压水枪（9）外接高压水泵，喷头竖直朝下，固定在清洗箱体（1）上方30~60cm处的框架上，可在框架上沿两维方向移动，移动速度可调为0~5cm/min。