CN108079777A - 一种燃煤电厂烟气低温脱硝方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃煤电厂烟气低温脱硝方法及其装置，该装置包括除尘器、脱硫罐、除白烟装置、加热器、低温SCR脱硝反应器、尾气风机及在线烟气检测分析系统。其中，烟气经过除尘、脱硫、除水后，与氨气混合进入低温SCR反应器内进行脱硝。本发明实施例的烟气脱硝装置，采用低温脱硝催化剂，且布置与除尘脱硫后，避免了烟气含尘量大、含硫量高，使催化剂中毒、失效等问题；反应温度低，且装置费用低，安装方便，不会影响火电厂锅炉本体结构，操作简单，既满足了脱硝的环保要求，又具有很大的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，尤其涉及一种燃煤电厂烟气低温脱硝方法及其装置。
背景技术
目前，燃煤电厂排放烟气污染是我国大气环境PM2.5超标，雾霾天气频发的重要因素之一。目前除尘和脱硫技术已经在火电机组上得到了较为广泛的应用，唯有脱硝技术的局限性给氮氧化物的去除造成很到的制约。2012年全国氮氧化物排放量2337.8万吨，火电厂排放的NOx总量约为1106.8万吨，约占全国氮氧化物排放总量的56％，是主要的大气污染固定排放源之一。
由于商用选择性催化还原脱硝(SCR)催化剂的活性温度为300-400℃，工业上SCR反应器通常置于除尘器之前，这样催化剂会受到高浓度烟尘的冲刷、磨损和飞灰中杂质的污染，烟温过高还会使催化剂发生烧结、失活，或发生NH3被氧化为NO等副反应。研究和开发可在除尘器之后甚至脱硫之后进行脱硝的低温SCR技术，既可减少飞灰等对催化剂的毒害作用,避免催化剂中毒，又可简化现有系统的布置或变更。低温SCR反应器可直接配置于除尘和脱硫装置之后，这样便于与现有锅炉系统匹配，而不对其它相关装置产生大的影响，此外还可避免烟道气的预热耗能，大大降低脱硝成本。
同时，从我国国情出发，研究低温SCR技术也有其必要性。国内燃煤电厂地域差异大，各燃煤电厂所采用的锅炉、煤种、烟气条件等差异也大，这使得针对不同燃煤电厂有采用不同NOx控制技术的必要，如有的燃煤电厂采用低氮燃烧控制技术后即可达标。另外，现己广泛应用的中温SCR技术，其关键的催化剂生产技术和脱硝反应器设计技术仍然为发达国家所垄断，国内对中温SCR催化剂的国产化工作一直没有取得成功，使得在具体的工程实践中一直受制于发达国家。因此，开发多种脱硝技术，特别是低温SCR技术，可以为NOx的控制提供多种符合电厂实际的方案。
发明内容
为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种结构简单，利用简化的浸渍法制备工艺，以蜂窝堇青石为载体，高活性的Mn、Ce为活性组分，能耗低，可以将此催华剂使用在脱硫、除尘之后，避免粉尘与二氧化硫对催化剂的毒害作用，延长催化剂的使用寿命的燃煤电厂烟气低温脱硝方法及其装置。
本发明的技术方案是：一种燃煤电厂烟气低温脱硝方法，具体包括以下步骤：
首先，现将燃煤电厂烟气进行除尘、脱硫和除白烟处理；
其次，将经过上述处理的烟气进行加热至一定温度，
然后，将加热后的烟气已一定的流量导入SCR反应器中进行脱硝处理，进行排放。
进一步，所述烟气的加热至90-130℃。
进一步，所述烟气的氮氧化物浓度在180-220mg/m3，氨氮比在0.8-1.2之间、烟气量500m3/h-1500m3/h。
进一步，所述SCR反应器中装填有体积为0.3-0.75m3，孔径为1-5mm的蜂窝堇青石脱硝催化剂。
进一步，所述蜂窝堇青石脱硝催化剂的制备方法为：
步骤1：制备Mn-CeO2/Al2O3催化剂粉体：以去离子水为溶剂，称取一定量的可溶性铝盐、可溶性铈盐和可溶性锰盐分别溶解在去离子水中，搅拌1.5-2.2h，然后在混合液中逐滴加入30％的氨水搅拌，调节pH为9-11，继续搅拌1.5-2.2h，静置陈化11-13h后用去离子水冲洗至pH无变化，最后在流动空气氛围里，105-115℃条件下干燥11-13h，在温度为540-560℃煅烧2-4h，冷却至室温，得到Mn-CeO2/Al2O3催化剂粉体。
进一步，所述可溶性铝盐5％-20％、可溶性铈盐60％-85％和可溶性锰盐10％-30％。
(2)制备蜂窝堇青石低温脱硝催化剂：将聚乙烯醇(PVA)、乳化剂OP-10加入到去离子水中，搅拌1h，得到乳白色浆液，缓慢加入步骤1制备得到的Mn-CeO2/Al2O3粉体，搅拌20-40min，最后将蜂窝堇青石催化剂载体浸泡在催化剂料浆中，吹孔、煅烧，得到孔径为1-5mm的蜂窝堇青石脱硝催化剂。
本发明的另一目的是提供上述燃煤电厂烟气低温脱硝方法的脱硝装置，该装置包括除尘装置、脱硫装置、除白烟装置(3)、风道加热装置(4)、SCR反应器(5)、尾气风机(6)和工控机(7)；
其中，所述除尘装置(1)的一端与燃煤电厂烟气排出口连接，另一端通过管路所述脱硫装置(2)的一端连接，所述脱硫装置(2)的另一端与所述除白烟装置的一端连接，所述除白烟装置的另一端与所述风道加热装置的一端连接，所述风道加热装置的另一端与所述SCR反应器的一端连接，所述SCR反应器的另一端与所述尾气风机的一端连接，所述除尘装置和脱硫装置之间的管路上设有流量计，所述流量计与所述尾气风机控制连接，所述除尘装置、脱硫装置、除白烟装置、风道加热装置、SCR反应器、尾气风机均与所述工控机控制连接。
进一步，所述除尘装置、脱硫装置、除白烟装置、风道加热装置、SCR反应器和尾气风机的入口处均设有取样口；所述SCR反应器上设有取样口；所述尾气风机为变频风机。
进一步，所述风道加热装置包括加热管、测温传感器、电流控制器和保温壳体；
其中，若干所述加热管设置在所述保温壳体内部，所述保温壳体的两端设有进气口和出气口，所述测温传感器设置在所述保温壳体内部，所述电流控制器与所述加热管电气连接，所述测温传感器与所述电流控制器控制连接。
进一步，该装置还包括前温度传感器、后温度传感器、前NH3检测传感器、前NH3检测传感器；
所述前温度传感器和后温度传感器分别设置在所述SCR反应器的出口处和入口处；
所述前NH3检测传感器和后NH3检测传感器分别设置在所述SCR反应器的两端。
本发明方法工艺简单，能耗低，具有很好的应用前景。催化剂成分不属于重金属，不会造成二次污染，现有的脱硝催化剂的使用温度为300-400℃，只能布置在脱硫、除尘之前，气体的冲刷和硫的毒害作用对催化剂提出了更高的要求，且含有重金属，容易造成二次污染，失活催化剂处理成本高。本发明所制备的低温SCR脱硝催化剂，在使用温度为100℃时，即可保证70％的脱硝效率，可以将此催化剂使用在脱硫、除尘之后，避免粉尘与二氧化硫对催化剂的毒害作用，延长催化剂的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的一种燃煤电厂烟气低温脱硝装置的结构示意图。
具体实施方式：
下面通过实施例子对本发明进行具体的描述，以便使本领域的技术人员可以更好的理解本发明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本发明一种燃煤电厂烟气低温脱硝装置，该装置包括除尘装置1、脱硫装置2、除白烟装置3、风道加热装置4、SCR反应器5、尾气风机6和工控机7；
其中，所述除尘装置1的一端与燃煤电厂烟气排出口连接，另一端通过管路所述脱硫装置2的一端连接，所述脱硫装置2的另一端与所述除白烟装置的一端连接，所述除白烟装置的另一端与所述风道加热装置的一端连接，所述风道加热装置的另一端与所述SCR反应器的一端连接，所述SCR反应器的另一端与所述尾气风机的一端连接，所述除尘装置1和脱硫装置2之间的管路上设有流量计13，所述流量计13与所述尾气风机6控制连接，所述除尘装置1、脱硫装置2、除白烟装置3、风道加热装置4、SCR反应器5、尾气风机6均与所述工控机7控制连接。
所述除尘装置1、脱硫装置2、除白烟装置3、风道加热装置4、SCR反应器5和尾气风机6的入口处均设有取样口8；所述SCR反应器5上设有取样口8；所述尾气风机5为变频风机。
所述风道加热装置4包括加热管4-1、测温传感器4-2、电流控制器4-3和保温壳体4-4；
其中，若干所述加热管4-1设置在所述保温壳体4-4内部，所述保温壳体4-4的两端设有进气口和出气口，所述测温传感器4-2设置在所述保温壳体4-4内部，所述电流控制器4-3与所述加热管4-1电气连接，所述测温传感器4-2与所述电流控制器4-3控制连接。
进一步，该装置还包括前温度传感器9、后温度传感器10、前NH3检测传感器11、前NH3检测传感器12；
所述前温度传感器9和后温度传感器10分别设置在所述SCR反应器5的出口处和入口处；
所述前NH3检测传感器11和后NH3检测传感器12分别设置在所述SCR反应器5的两端。
上述装置的低温脱硝方法，具体包括以下步骤：
首先，现将燃煤电厂烟气进行除尘、脱硫和除白烟处理；
其次，将经过上述处理的烟气进行加热至一定温度，
然后，将加热后的烟气已一定的流量导入SCR反应器中进行脱硝处理，进行排放。
进一步，所述烟气的加热至90-130℃。
进一步，所述烟气的氮氧化物浓度在180-220mg/m3，氨氮比在0.8-1.2之间、烟气量500m3/h-1500m3/h。
进一步，所述SCR反应器中装填有体积为0.3-0.75m3，孔径为1-5mm的蜂窝堇青石脱硝催化剂。
进一步，所述蜂窝堇青石脱硝催化剂的制备方法为：
步骤1：制备Mn-CeO2/Al2O3催化剂粉体：以去离子水为溶剂，称取一定量的可溶性铝盐、可溶性铈盐和可溶性锰盐分别溶解在去离子水中，搅拌1.5-2.2h，然后在混合液中逐滴加入30％的氨水搅拌，调节pH为9-11，继续搅拌1.5-2.2h，静置陈化11-13h后用去离子水冲洗至pH无变化，最后在流动空气氛围里，105-115℃条件下干燥11-13h，在温度为540-560℃煅烧2-4h，冷却至室温，得到Mn-CeO2/Al2O3催化剂粉体。
进一步，所述可溶性铝盐5％-20％、可溶性铈盐60％-85％和可溶性锰盐10％-30％。
(2)制备蜂窝堇青石低温脱硝催化剂：将聚乙烯醇(PVA)、乳化剂OP-10加入到去离子水中，搅拌1h，得到乳白色浆液，缓慢加入步骤1制备得到的Mn-CeO2/Al2O3粉体，搅拌20-40min，最后将蜂窝堇青石催化剂载体浸泡在催化剂料浆中，吹孔、煅烧，得到孔径为1-5mm的蜂窝堇青石脱硝催化剂。
实施例1
催化剂活性评价催化剂使用量为200块100mm×100mm×150mm蜂窝催化剂，在中试装置内反应，反应条件为[NH3]/[NO]＝1，氮氧化物的量约为200mg/m3，NH3＝200ppm，通过尾气风机抽入电厂烟气，流量为600m3/h。按照以下温度梯度进行试验，具体数据如下：
| 温度℃ | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 |
| 脱硝效率 | 62.59％ | 68.3％ | 73.93％ | 78.5％ | 85.5％ |
实施例2
催化剂活性评价催化剂使用量为400块100mm×100mm×150mm蜂窝催化剂，在中试装置内反应，反应条件为[NH3]/[NO]＝1，反应烟气温度110℃，氮氧化物的量约为200mg/m3，通过变频尾气风机抽入电厂烟气，并改变烟气流量。按照以下流量梯度进行试验，结果如下：
| 烟气流量m3/h | 600(1000h-1) | 800(1333h-1) | 1000(1666h-1) | 1200(2000h-1) |
| 脱硝效率 | 74.3％ | 75.5％ | 76.4％ | 75.8％ |
实施例3
催化剂活性评价催化剂使用量为400块100mm×100mm×150mm蜂窝催化剂，在中试装置内反应，反应条件为烟气温度110℃，氮氧化物的量约为200mg/m3，通过变频尾气风机抽入电厂烟气，烟气流量为1000m3/h，通过氨气流量计改变喷入氨气的量。按照以下氨氮比梯度进行试验，结果如下：
Claims (10)
1.一种燃煤电厂烟气低温脱硝方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
首先，现将燃煤电厂烟气进行除尘、脱硫和除白烟处理；
其次，将经过上述处理的烟气进行加热，加热至一定温度；
然后，将加热后的烟气已一定的流量导入SCR反应器中进行低温脱硝处理，进行排放。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述烟气的加热至90-130℃。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述烟气的氮氧化物浓度在180-220mg/m3，氨氮比在0.8-1.2之间、烟气量500m3/h-1500m3/h。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述SCR反应器中装填有体积为0.3-0.75m3，孔径为1-5mm的蜂窝堇青石脱硝催化剂。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述蜂窝堇青石脱硝催化剂的制备方法为：
步骤1：制备Mn-CeO2/Al2O3催化剂粉体：以去离子水为溶剂，称取一定量的可溶性铝盐、可溶性铈盐和可溶性锰盐分别溶解在去离子水中，搅拌1.5-2.2h，然后在混合液中逐滴加入30％的氨水搅拌，调节pH为9-11，继续搅拌1.5-2.2h，静置陈化11-13h后用去离子水冲洗至pH无变化，最后在流动空气氛围里，105-115℃条件下干燥11-13h，在温度为540-560℃煅烧2-4h，冷却至室温，得到Mn-CeO2/Al2O3催化剂粉体；
步骤2：
制备蜂窝堇青石低温脱硝催化剂：将聚乙烯醇(PVA)、乳化剂OP-10加入到去离子水中，搅拌1h，得到乳白色浆液，缓慢加入步骤1制备得到的Mn-CeO2/Al2O3粉体，搅拌20-40min，最后将蜂窝堇青石催化剂载体浸泡在催化剂料浆中，吹孔、煅烧，得到孔径为1-5mm的蜂窝堇青石脱硝催化剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述可溶性铝盐的质量百分比为5％-20％、可溶性铈盐的质量百分比为60％-85％和可溶性锰盐的质量百分比为10％-30％。
7.一种燃煤电厂烟气低温脱硝装置，其特征在于，该装置包括除尘装置(1)、脱硫装置(2)、除白烟装置(3)、风道加热装置(4)、SCR反应器(5)、尾气风机(6)和工控机(7)；
其中，所述除尘装置(1)的一端与燃煤电厂烟气排出口连接，另一端通过管路所述脱硫装置(2)的一端连接，所述脱硫装置(2)的另一端与所述除白烟装置的一端连接，所述除白烟装置的另一端与所述风道加热装置的一端连接，所述风道加热装置的另一端与所述SCR反应器的一端连接，所述SCR反应器的另一端与所述尾气风机的一端连接，所述除尘装置(1)和脱硫装置(2)之间的管路上设有流量计(13)，所述流量计(13)与所述尾气风机(6)控制连接，所述除尘装置(1)、脱硫装置(2)、除白烟装置(3)、风道加热装置(4)、SCR反应器(5)、尾气风机(6)均与所述工控机(7)控制连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述除尘装置(1)、脱硫装置(2)、除白烟装置(3)、风道加热装置(4)、SCR反应器(5)和尾气风机(6)的入口处均设有取样口(8)；所述SCR反应器(5)上设有取样口(8)；所述尾气风机(5)为变频风机。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述风道加热装置(4)包括加热管(4-1)、测温传感器(4-2)、电流控制器(4-3)和保温壳体(4-4)；
其中，若干所述加热管(4-1)设置在所述保温壳体(4-4)内部，所述保温壳体(4-4)的两端设有进气口和出气口，所述测温传感器(4-2)设置在所述保温壳体(4-4)内部，所述电流控制器(4-3)与所述加热管(4-1)电气连接，所述测温传感器(4-2)与所述电流控制器(4-3)控制连接。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置还包括前温度传感器(9)、后温度传感器(10)、前NH3检测传感器(11)、前NH3检测传感器(12)；
所述前温度传感器(9)和后温度传感器(10)分别设置在所述SCR反应器(5)的出口处和入口处；
所述前NH3检测传感器(11)和后NH3检测传感器(12)分别设置在所述SCR反应器(5)的两端。
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