CN105498447A - 一种低温烟气脱硝防中毒系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温烟气脱硝防中毒系统,在SCR脱硝设施中,沿烟气流动方向依次设有改性活性炭层和多层脱硝催化剂,改性活性炭层通过物理吸附和化学吸附来吸附烟气中的水蒸气、SO2、重金属和粉尘,多层脱硝催化剂用于脱除烟气中的NOx;保证了脱硝催化剂的脱硝效率,使脱硝催化剂的脱硝率能稳定在较高的数值上,解决了低温催化剂易中毒的问题,活性炭可以循环使用,且副产物可以利用,降低了生产成本。

Description

一种低温烟气脱硝防中毒系统
技术领域
本发明涉及环境保护脱硝技术领域,具体涉及一种低温烟气脱硝防中毒系统。
背景技术
氮氧化物NOx是主要的大气污染物之一,二十一世纪以来,我国二氧化硫的排放量基本得到控制,但是NOx的排放量迅速上升,NOx主要来源于机动车尾气和固定源废气的排放,其不仅会引起酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏和气候变化等,还会对人体健康造成一定的损害,因此在环境保护领域中,NOx的排放控制与污染治理迫在眉睫,作为一种末端处理技术,选择性催化还原技术SCR是目前控制固定源烟气中NOx的最为有效的技术之一。其中,催化剂是决定NO脱除效率的关键因素之一,目前工业上广泛应用的SCR催化剂是V-W(Mo)-Ti系列整体式催化剂,由于该催化剂的活性温度窗口为300~400℃,温度较高,为获得理想的脱硝效果,多采用高温高灰工艺,即将SCR装置设在除尘和脱硫之前.但高温操作会造成系统运行费用升高,同时对催化剂的抗硫和抗粉尘等性能要求较高,对水泥等高硫高粉尘行业实施较难;如果将SCR装置置于脱硫、除尘之后,这可能会使烟气的温度降到200℃以下,锰基(MnOx)催化剂是目前SCR低温脱硝技术的研究重点;进行除尘和脱硫后,尾气中依然含有少量的SO2和含重金属粉尘等,而低温脱硝催化剂对此较为敏感,长时间运行状态下仍会使催化剂中毒,导致脱硝活性降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,针对现有技术存在的上述缺陷,提供了一种低温烟气脱硝防中毒系统,保证了脱硝催化剂的脱硝效率,使脱硝催化剂的脱硝率能稳定在较高的数值上,解决了低温催化剂易中毒的问题,活性炭可以循环使用,且副产物可以利用,降低了生产成本。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
一种低温烟气脱硝防中毒系统,在SCR脱硝设施中,沿烟气流动方向依次设有改性活性炭层和多层脱硝催化剂,改性活性炭层通过物理吸附和化学吸附来吸附烟气中的水蒸气、SO2、重金属和粉尘,多层脱硝催化剂用于脱除烟气中的NOx
接上述技术方案,所述改性的活性炭为用一定浓度的硝酸和氨水处理过的活性炭。
接上述技术方案,所述脱硝催化剂为蜂窝式、平板式或波纹式。
接上述技术方案,所述脱硝催化剂为掺杂有Fe、Ce的MnOx/TiO2/堇青石整体式催化剂。
接上述技术方案,所述脱硝催化剂为Mn-Fe-Ce/TiO2/CC整体式催化剂。
接上述技术方案,所述脱硝催化剂的层数为2~4层。
本发明具有以下有益效果:
1、通过采用改性后的活性炭,能更有效的脱除SO2、灰尘、重金属等多种污染物,大大延长了催化剂的使用寿命,改性活性炭在脱除污染物的同时,并未降低烟气的温度,保证了脱硝催化剂的脱硝效率,使脱硝催化剂的脱硝率能稳定在较高的数值上,解决了低温催化剂易中毒的问题,活性炭可以循环使用,且副产物可以利用,降低了生产成本。
2、通过采用掺杂有Fe、Ce的MnOx/TiO2/堇青石整体式催化剂,低温脱硝活性高,有一定的抗中毒能力,即使有少量的污染气体未被活性炭吸附,对催化剂的使用寿命影响较小。
附图说明
图1是本发明实施例中低温烟气脱硝防中毒系统的结构示意图。
图中,1-烟气入气口,2-改性活性炭层,3-脱硝催化剂,4-烟气出气口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供的一种实施例中低温烟气脱硝防中毒系统,在SCR脱硝设施中,沿烟气流动方向依次设有改性活性炭层2和多层脱硝催化剂3,改性活性炭层2通过物理吸附和化学吸附来吸附烟气中的水蒸气、SO2、重金属和粉尘,多层脱硝催化剂3用于脱除烟气中的NOx;通过采用改性后的活性炭,能更有效的脱除SO2、灰尘、重金属等多种污染物,大大延长了催化剂的使用寿命,改性活性炭在脱除污染物的同时,并未降低烟气的温度,保证了脱硝催化剂3的脱硝效率,使催化剂脱硝率能稳定在较高的数值上,解决了低温催化剂易中毒的问题,活性炭可以循环使用,且副产物可以利用,降低了生产成本。
所述改性的活性炭为用一定浓度的硝酸和氨水处理过的活性炭;以增加其含氧官能团和含氮官能团,有利于更有效的脱除水蒸气、SO2、重金属等。
进一步地,所述脱硝催化剂3为蜂窝式、平板式或波纹式。
进一步地,所述脱硝催化剂3为掺杂有Fe、Ce的MnOx/TiO2/堇青石整体式催化剂;通过采用掺杂有Fe、Ce的MnOx/TiO2/堇青石整体式催化剂,低温脱硝活性高,有一定的抗中毒能力,即使有少量的污染气体未被活性炭吸附,对催化剂的使用寿命影响较小。
进一步地,脱硝催化剂3为Mn-Fe-Ce/TiO2/CC整体式催化剂。
进一步地,所述脱硝催化剂3的层数为3层,可根据实际空速的需要增减。
本发明的一个实施例中:在SCR脱硝设施中,沿烟气流动方向依次设有改性活性炭层2和多层脱硝催化剂3,脱硝催化剂3为Mn-Fe-Ce/TiO2/CC整体式催化剂,改性的活性炭为用一定浓度的硝酸和氨水处理过的活性炭;烟气中NO、NH3、O2的浓度分别为800ppm、900ppm、3%,N2位平衡气体,水蒸气浓度为1%,烟气空速为5000h-1
在以下各种情况下所测的试验数据如下:
在烟气中SO2浓度为100ppm,120℃下测得脱硝率随时间变化情况如下表1所示:
表1
在烟气中SO2浓度为300ppm,120℃下测得脱硝率随时间变化情况如下表2所示:
表2
在烟气中SO2浓度为100ppm,180℃下测得脱硝率随时间变化情况如下表3所示:
表3
在烟气中SO2浓度为300ppm,180℃下测得脱硝率随时间变化情况如下表4所示:
表4
在相应的对比例中,在系统中不设有改性活性炭层2,烟气中除SO2浓度外其余物质含量相同,其他条件不变的情况下的试验数据如下:
不设有改性活性炭层2,在烟气中SO2浓度为100ppm,120℃下测得脱硝率随时间变化情况如下表5所示:
表5
不设有改性活性炭层2,在烟气中SO2浓度为300ppm,120℃下测得脱硝率随时间变化情况如下表6所示:
表6
不设有改性活性炭层2,在烟气中SO2浓度为100ppm,180℃下测得脱硝率随时间变化情况如下表7所示:
表7
不设有改性活性炭层2,在烟气中SO2浓度为300ppm,180℃下测得脱硝率随时间变化情况如下表8所示:
表8
由以上对比试验数据可以看出,脱硝催化剂3在低温下有良好的脱销活性,但是在系统中无改性活性炭时,脱硝催化剂3的脱硝率在24h内基本降到20%以下,不适合工业使用,当在脱硝催化剂3前设有改性活性炭时,催化剂脱硝率能稳定在较高的数值上,解决了低温催化剂易中毒的问题。
本发明的工作原理:
活性炭脱硫技术是利用活性炭良好的吸附性脱除烧结烟气中SO2的一种干法脱硫工艺,虽然从上世纪60年代国外开始研制活性炭,近些年国内外开始研究将其用于烟气净化,已取得了一些成果,但目前活性炭脱除污染物的研究主要是针对单项污染物,对于同时脱除多种污染物的研究较少,对实际工程应用中所需考虑的问题研究更少。活性炭中除含氮官能团对氧化脱除酸性污染物有利外,一些含氧官能团也对脱除污染物起着一定的作用,所以对活性炭进行改性处理,同时引进含氧官能团及含氮官能团,以便更有效的处理多种烟气污染物。
改性后的活性炭在脱除SO2方面能达到95%以上,其吸附方式包括物理吸附和化学吸附两种。当气氛中含有足量水蒸气和氧时,活性炭烟气脱硫是一个化学吸附和物理吸附同时存在的过程。先发生的是物理吸附,然后发生化学吸附,而化学吸附是主要过程,先将吸附到活性炭表面的SO2催化氧化为SO3,进而与水蒸气结合生成H2SO4,化学吸附过程决定着SO2总的吸附量。另外,改性的活性炭对氮氧化物、灰尘、重金属和二噁英也有良好的脱除效果,且该方法在进行烟气处理过程中烟气温度并没有下降,不影响SCR反应温度。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明申请专利范围所作的等效变化,仍属本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种低温烟气脱硝防中毒系统,其特征在于,在SCR脱硝设施中,沿烟气流动方向依次设有改性活性炭层和多层脱硝催化剂,改性活性炭层通过物理吸附和化学吸附来吸附烟气中的水蒸气、SO2、重金属和粉尘,多层脱硝催化剂用于脱除烟气中的NOx
2.根据权利要求1所述的低温烟气脱硝防中毒系统,其特征在于,所述改性的活性炭为用一定浓度的硝酸和氨水处理过的活性炭。
3.根据权利要求1所述的低温烟气脱硝防中毒系统,其特征在于,所述脱硝催化剂为蜂窝式、平板式或波纹式。
4.根据权利要求1所述的低温烟气脱硝防中毒系统,其特征在于,所述脱硝催化剂为掺杂有Fe、Ce的MnOx/TiO2/堇青石整体式催化剂。
5.根据权利要求4所述的低温烟气脱硝防中毒系统,其特征在于,所述脱硝催化剂为Mn-Fe-Ce/TiO2/CC整体式催化剂。
6.根据权利要求1所述的低温烟气脱硝防中毒系统,其特征在于,所述脱硝催化剂的层数为2~4层。
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