CN107198965A - 一种利用scr技术处理低温废气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低温烟气的SCR脱硝方法，通过在低温烟气SCR脱硝系统中设置烟气换热器，将脱硝处理后的烟气作为热源，对未处理的低温烟气进行换热。所述方法减少了研发过程中在资金、时间上的投入，能够适用于任何的SCR脱硝反应催化剂，同时，也不需要对SCR脱硝反应器进行改装，从根本上解决了低温烟气处理过程中成本过高、过程复杂的技术难题。

Description

一种利用SCR技术处理低温废气的方法
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种利用SCR技术处理低温废气的方法。
背景技术
SCR技术是目前工业上应用最为广泛的一种脱硝技术，该技术主要应用火力发电锅炉等大型锅炉的NOx排放控制，NOx的脱除率达90％以上，是当前最理想的固定源NOx治理的技术。针对SCR工艺，目前市场上普遍采用的蜂窝式、板式或波纹式催化剂的活性温度范围在250-450℃范围内，如果废气温度无法达到该活性温度范围，则无法采用SCR工艺来处理废气，限制了该项技术的广泛应用。
然而，作为氮氧化物排放的源头，除火力发电厂的锅炉外，我国分布众多的工业锅炉、水泥玻璃窑炉、冶金钢铁烧结炉、化工行业废气、垃圾焚烧等对NOx排放总量的贡献与火电厂锅炉相当。但由于其烟气温通常在150℃左右，远达不到SCR催化剂的活性温度区间。因此需要增加复杂的烟气再热系统来对烟气进行加热。同时，烟气排放温度增加，热损失也随之增加。造成更大的能源浪费、以及氮氧化物的再产生。
现有技术中对于这一问题的解决方案，大多是针对低温催化剂的研究，作为SCR技术的核心，催化剂是达到脱硝减排指标的关键。目前普遍使用的脱硝催化剂活性温度窗口一般在320～420℃，限制SCR技术推广的主要瓶颈在于反应温度要求相对较高，使得脱硝过程耗能较大，相应工程投资成本较大。与中高温SCR脱硝工艺相比，低温SCR脱硝工艺存在以下问题：包括需进一步开发并研究催化剂本身活性和有效温度范围。另外一个比较突出的问题就是由于温度降低后，氨和三氧化硫形成的硫氨化合物更加容易粘附在催化剂表面，因此，就要求低温催化剂对烟气中的二氧化硫具有更低的氧化率。低温催化剂存在的这些性能方面的不足也限制了其在工业上的广泛应用。
CN10409656A公开了一种烟气脱硝中抗硫抗水的低温催化剂，其以铁、锰的氧化物为少性组分，纳米二氧化钛为载体，两种或两种以上变价金属铈、铜、钒、铬的氧化物为催化剂助剂，其能够在反应温度为130-150℃时具有很好的抗SO2和H2O中毒能力。
CN201454505U公开了一种新型低温高效SCR反应器，包括壳体及设于壳体内的若干个催化剂床，所述壳体的上端设有烟气进入口和氨气进入口；所述壳体的下端设有净化气出口。其内置低温催化剂，设有吹灰除尘装置和先进的DCS控制系统，具有实现低温脱硝，效率高的特点。可见，其仍然需要依靠使用低温催化剂才能实现在低温状态下进行SCR反应。
因此，如何进一步优化SCR脱硝系统、在整个脱硝系统的设计时，有效利用系统内能量，减少外部能量投入、结合实验研究和工程应用，寻找提高能效、降低投资和运行成本，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明通过提供一种低温烟气的SCR脱硝方法，所述方法能够在处理低温烟气，实现了提高能效、降低投资和运行成本的技术效果。进一步地，本发明还提供所述低温烟气的SCR脱硝系统。
本发明所述的一种低温烟气的SCR脱硝方法，通过在低温烟气SCR脱硝系统中设置烟气换热器，将脱硝处理后的烟气作为热源，对未处理的低温烟气进行换热。
进一步地，低温烟气经过所述烟气热热器进行换热，再经过电加热器加热，然后分为两路，第一路烟气进入氨水蒸发器、第二路烟气未进入氨水蒸发器；
所述第一路烟气作为热风用于氨水溶液的蒸发，并与氨水充分混合后，再与第二路烟气混合后，再进入SCR反应器进行脱硝反应。
进一步地，所述低温烟气的气量为3000-30000Nm3/h，温度为10-25℃。
进一步地，低温烟气经过所述烟气换热器后，温度升至200-300℃。
进一步地，经过所述电加热器后气体温度升至320-380℃。
进一步地，所述SCR原料气温度为330-380℃。
本发明还涉及一种低温烟气SCR脱硝系统，包括：低温烟气进口装置；烟气换热器；SCR脱硝反应器；氨水蒸发器、氨水收集装置、压缩空气收集装置、净化烟气收集装置；电加热器。
另一种可选的实施方式中，本发明所述的一种低温烟气SCR脱硝系统，包括：低温烟气进口装置；烟气换热器；SCR脱硝反应器；氨水蒸发器；电加热器；所述氨水蒸发器产生的氨水、和/或压缩空气、和/或所述烟气换热器产生的净化烟气直接用于回收、和或循环利用、和/或其他用途。
优先地，低温烟气经过所述烟气热热器进行换热，再经过电加热器加热，然后分为两路，第一路烟气进入氨水蒸发器、第二路烟气未进入氨水蒸发器；
所述第一路烟气作为热风用于氨水溶液的蒸发，并与氨水充分混合后，再与第二路烟气混合后，再进入SCR反应器进行脱硝反应。
优先地，所述低温烟气的气量为3000-30000Nm3/h，温度为10-25℃；低温烟气经过所述烟气换热器后，温度升至200-300℃；经过所述电加热器后气体温度升至320-380℃；所述SCR原料气温度为330-380℃。
优选地，所述烟气换热器为GGH换热器。
另外，本发明所述的工艺也适用于SCR反应器设置在FGD和除灰装置之后，由于该区域烟气具有温度低、含硫量低硫和含尘量低的特点，可选用孔径小，比表面积大的蜂窝式催化剂，在保证脱硝效果的前提下，减少堵塞、冲蚀，更有效延长了催化剂的使用寿命，同时对于SCR反应器结构设计和吹灰要求均有所降低，能够在一定程度上降低成本。
附图说明：
图1本发明所述低温烟气的SCR脱硝方法的一个优选实施方式的示意图。
1低温烟气进口装置、2烟气换热器、3电加热器、4氨水蒸发器、5氨水收集装置、6压缩空气收集装置、7SCR脱硝反应器、8净化气体收集装置。
具体实施方式
本发明所述的一种低温烟气的SCR脱硝系统中，气量10000Nm3/h，温度为15℃的含NOx低温烟气从低温烟气进口装置1进入系统；其在烟气换热器2进行换热，所述低温烟气换热器优选为GGH换热器，换热后温度为60℃；进而，经过换热后的低温烟气再经过电加热器3，其温度达到350℃后分为两路，其中，第一路烟气(优选气量为2500Nm3/h)进入氨水蒸发器4，由此分离出氨水(优选为25％浓度的氨水)和压缩空气，所述氨水进入氨水收集装置5，所述压缩空气进入压缩空气收集装置，所述氨水和/或压缩空气还可以直接回收利用，或用于其他用途；
第二路烟气(优选气量为7500Nm3/h)，与氨水溶液蒸发器中充分混合氨水后的第一路烟气混合，形成SCR原料气，再进入SCR反应器进行脱硝反应；
净化后的气体经过烟气换热器(GGH换热器)后用于预热尾气，降温后的尾气约80℃排入大气，或由净化气体收集装置回收利用，或用作其他用途。
同时，针对我国工业窑炉、垃圾焚烧炉、酸洗装置等NOx的排放特性，借鉴国外已成熟的SCR脱硝技术，拟定采用氨水作为制氨原料，采用NH3-SCR路线进行低温烟气NOx控制，为低温烟气脱硝技术应用提供基础。
本发明中使用高效换热设备(优选为GGH换热器)，利用SCR反应后出口的尾气热能对入口低温烟气进行预热，升温后的低温烟气，经过电加热器进一步加热升温后，一部分作为氨水蒸发的热源，产生氨气，在与其他烟气混合，进入SCR反应器进行脱硝反应，进行净化。SCR反应后出口的尾气回高效换热设备，利用热能预加热进口烟气。既满足了工艺要求，又降低了电加热器的功率，节约了能耗。
与传统SCR脱硝工艺相比，主要进行了以下创新性尝试：通过在低温烟气SCR脱硝系统中设置烟气换热器，尤其是GGH换热器，以经过脱硝处理后的烟气作为热源对未处理低温烟气进行换热，使其达到催化剂活性温度，较大程度降低了能耗，同时优化工艺流程，使整套系统具有适宜的商品性。
本发明的一种低温烟气的SCR脱硝方法是通过对于脱硝工艺的整体改变实现能效的有效利用、降低投资和运行成本、节约能源。相比于现有技术中常用的通过研发新型催化剂的方法相比，本发明的所述方法减少了研发过程中在资金、时间上的投入，能够适用于任何的SCR脱硝反应催化剂，同时，也不需要对SCR脱硝反应器进行改装，从根本上解决了低温烟气处理过程中成本过高、过程复杂的技术难题。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低温烟气SCR脱硝方法，其特征在于，通过在低温烟气SCR脱硝系统中设置烟气换热器，将脱硝处理后的烟气作为热源，对未处理的低温烟气进行换热。
2.根据权利要求1所述的脱硝方法，其特征在于，低温烟气经过所述烟气热热器进行换热，再经过电加热器加热，然后分为两路，第一路烟气进入氨水蒸发器、第二路烟气未进入氨水蒸发器；所述第一路烟气作为热风用于氨水溶液的蒸发，并与氨水充分混合后，再与第二路烟气混合后形成SCR原料气，再进入SCR反应器进行脱硝反应。
3.根据权利要求2所述的脱硝方法，其特征在于，所述低温烟气的气量为3000-30000Nm3/h，温度为10-25℃。
4.根据权利要求2或3所述的脱硝方法，其特征在于，低温烟气经过所述烟气换热器后，温度升至200-300℃。
5.根据权利要求2-4任一项所述的脱硝方法，其特征在于，经过所述电加热器后气体温度升至320-380℃。
6.根据权利要求2-5任一项所述的脱硝方法，其特征在于，所述SCR原料气温度为330-380℃。
7.一种实施权利要求1-6任一项所述方法的低温烟气SCR脱硝系统，其特征在于包括：
低温烟气进口装置；
烟气换热器；
SCR脱硝反应器；
氨水蒸发器、氨水收集装置、压缩空气收集装置、净化烟气收集装置；
电加热器。
8.一种实施权利要求1-6任一项所述方法的低温烟气SCR脱硝系统，其特征在于包括：
低温烟气进口装置；
烟气换热器；
SCR脱硝反应器；
氨水蒸发器；
电加热器；
所述氨水蒸发器产生的氨水、压缩空气或所述烟气换热器产生的净化烟气直接用于回收、循环利用或其他用途。
9.根据权利要求7或8所述的脱硝系统，其特征在于，低温烟气经过所述烟气换热器进行换热，再经过电加热器加热，然后分为两路，第一路烟气进入氨水蒸发器、第二路烟气未进入氨水蒸发器；所述第一路烟气作为热风用于氨水溶液的蒸发，并与氨水充分混合后，再与第二路烟气混合后，再进入SCR反应器进行脱硝反应。
10.根据权利要求9所术的脱硝系统，其特征在于，所述低温烟气的气量为3000-30000Nm3/h，温度为10-25℃；低温烟气经过所述烟气换热器后，温度升至200-300℃；经过所述电加热器后气体温度升至320-380℃；所述SCR原料气温度为330-380℃。
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