CN109173709A - 一种新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统 - Google Patents

一种新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统 Download PDF

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殷付中
于星
白旭媛
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张黎峰
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Abstract

本发明公开了一种新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，包括三条管线通向脱硝反应器，第一条管线连接有液氨储罐、液氨蒸发槽、氨气增压泵、稀释空气风机及混合器，第二条连接有送风机、空气预热器、熔盐炉及高温省煤器，二者分别将氨气与烟气送入脱硝反应器内反应，第三条由脱硝反应器引出，为系统提供反应热源并对烟气进行除尘。在脱硝反应器内布置两层塔板，填装稀土蜂窝式催化剂，在催化剂间设置声波吹灰装置，在脱硝反应器上端设置气流均布装置，气流均布装置下方设置导流装置，底部设有卸灰装置。本发明的一种新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统能够长期有效、稳定的处理熔盐炉烟气，且运行成本相对较低，烟气脱硝效果较好、排放指标合格。

Description

一种新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统
技术领域
本发明属于熔盐炉烟气脱硝深度处理技术领域，具体涉及一种新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统。
背景技术
随着我国经济的不断发展，能源消费带来的环境污染问题日益严重，其中，大气烟尘、酸雨、温室效应和臭氧层的破坏成为危害人们生产的四大杀手。研究表明，在我国，NOX是造成酸雨、温室效应及臭氧层破坏的主要根源，此类有害物质主要在燃煤过程中产生。为减少燃煤过程中此类物质的排放，通常对烟气进行脱硝处理。目前为止，涉及熔盐炉烟气脱硝处理的主要方法有：
1.选择性非催化还原法(SNCR)。该方法是将含有NHX基的还原剂喷入到炉膛中温度为800-1200℃的区域迅速热解生成NH3，使其直接与烟气中的NOX反应生成氮气和水，该过程不需经过催化剂的催化，安全性较高且使用过程简单。但还原NOX的反应对于温度条件非常敏感，炉膛上的喷入点是脱硝效率高低的关键，温度条件的控制较为困难，且其脱硝效率较低，比选择性催化还原法(SCR)低40％-50％。
2.选择性催化还原法(SCR)。该方法是指在特定的催化剂作用下，吹入NH3，选择性地将NOX还原为氮气和水，最终达到脱除NOX目的的一种技术。相比于SNCR脱硝技术，SCR脱硝技术脱硝效率更高，NOX的脱除率可达80％-90％，且运行可靠、方便维护、二次污染少，是目前最为成熟且应用最多的一种脱硝技术。而随着超低排放标准的实施及工业窑炉烟气排放标准的提高，SCR脱硝技术的应用将越来越广泛。当前，催化剂的老化是SCR脱硝技术面临的主要问题。
申请号为201210533763.3的专利公开了一种基于烧结烟气净化的烧结矿余热利用工艺。该工艺将烧结机引出的脱硫烟气与烧结矿在烧结矿冷却设备中直接换热后进行SCR脱硝，解决了余热利用率低、烟气净化运行成本高以及氨逃逸的问题。申请号为201310459262.X的专利公开了一种基于热烧结矿催化作用的烧结烟气净化方法。该工艺将烧结机引出的脱硫烟气与烧结矿在烧结矿冷却设备中直接换热，在烧结矿的催化作用下进行选择性催化还原，将烟气中的NOX转换为N2。该工艺解决了烧结烟气净化过程中存在的能耗大、工艺复杂以及设备运行成本高等问题。但以上两种方案都存在有催化剂成本较高且易中毒的问题。此外，催化剂烧结、催化剂堵塞、碱金属中毒、砷中毒、游离的氧化钙和三氧化硫发生反应形成硫酸钙从而覆盖在催化剂表面等也会导致催化剂中毒老化，不仅会提高运行成本，还会降低系统的脱硝效率与运行设备的稳定性。
针对上述SNCR脱硝技术中脱硝效率低以及SCR脱硝技术催化剂老化等诸多问题，开发一种脱硝率高、运行成本低且运行稳定的烟气脱硝系统尤为关键。
发明内容
本发明为了克服现有技术中烟气脱硝处理技术存在的处理效果、运行成本、运行稳定性的不足，因此提供一种新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，能够长期有效、稳定的处理熔盐炉烟气，且运行成本相对较低，烟气脱硝效果较好，烟气排放指标合格。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，其包括三条管线通向脱硝反应器，第一条管线连接有液氨储罐、液氨蒸发槽、氨气增压泵、稀释空气风机、混合器，第二条管线连接有送风机、空气预热器、熔盐炉、高温省煤器，二者分别将氨气与烟气送入脱硝反应器内反应，第三条管线由脱硝反应器引出，连接有空气预热器、除尘器以及引风机，为系统提供反应热源并对烟气进行除尘。
所述的脱硝反应器的进气口与所述的高温省煤器及所述的混合器的出气口相连接，所述的脱硝反应器的出气口与所述的空气预热器的进气口相连接。所述的空气预热器同时连接有熔盐炉的进气口与脱硝反应器的出气口，通过直接换热，对进入熔盐炉前的空气进行升温的同时，对脱硝反应器处理后的烟气进行降温。
作为一个优选的技术方案，所述的脱硝反应器内布置两层塔板，两层塔板均为双层，内部填装催化剂，在催化剂间设置吹灰装置，在所述的脱硝反应器上端入口处设置气流均布装置，在所述的气流均布装置下方设置导流装置，在所述的脱硝反应器底部设有卸灰装置。
在另一个优选的技术方案中，所述的烟气脱硝系统中催化剂的形态为蜂窝式。
所述的烟气脱硝系统中的催化剂为稀土催化剂，包含稀土氧化物和其他物质，其中，所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化镨中的一种或多种，所述的其他物质为Al2O3、过渡金属Cu、过渡金属Fe中的一种或多种。
所述的烟气脱硝系统中的吹灰装置为声波吹灰装置。
所述的烟气脱硝系统中的两层塔板呈上下排列方式布置。
所述的脱硝反应器中的所述的气流均布装置及所述的导流装置将来源于熔盐炉高温省煤器中的烟气与混合器中的氨气均匀布置并与催化剂反应。
一种新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，其包括如下步骤：
(1).液氨储罐内氨水通过重力进入液氨蒸发槽，氨水在液氨蒸发槽内气化形成氨气，使用氨气增压泵将氨气打入混合器，同时稀释空气风机将空气吹入混合器，与氨气充分接触后形成一定浓度的混合气体，由脱硝反应器上端入口进入脱硝反应器；
(2).送风机将空气送入空气预热器加热、升温，进入熔盐炉燃烧供气使用，煤燃烧后产生的烟气通过高温省煤器出口进入脱硝反应器上端入口；
(3).氨气进入脱硝反应器后，通过气流均布装置均匀地布置并与熔盐炉烟气顺流接触，通过导流装置后，在稀土催化剂的作用下发生反应，积聚的灰尘由催化剂之间的吹灰装置进行吹扫，并收集到反应器底部，集中排放；
(4).反应后烟气通过空气预热器换热降温后，通过除尘器脱除烟尘，经引风机进入下一工作流程。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1).本发明公开的熔盐炉烟气脱硝系统采用选择性催化还原法(SCR)，脱硝效率较高，利用NH3与烟气中有害物质NOX反应生成N2与H2O等无害物质，达到烟气排放要求。
(2).本发明公开的熔盐炉烟气脱硝系统在SCR反应器内部布置两层塔板，其中填充稀土催化剂，该催化剂无毒、耐毒性强、适用性广、可再生且废弃催化剂不会产生二次污染，较适用于高灰段烟气脱硝反应。与此同时，上下布置的两层催化剂与NOX、NH3的充分接触，进一步促进了二者之间反应生成氮气与水，提高了脱硝效率并减轻了污染。
(3).本发明公开的熔盐炉烟气脱硝系统中烟气自上而下通过气流均布装置，与氨气均匀混合，避免了氨气逃逸及催化剂的老化。
(4).本发明公开的熔盐炉烟气脱硝系统中催化剂之间装有声波吹灰装置，清除催化剂表面积灰、延缓催化剂老化的同时，结合重力除尘，对烟气中的灰尘进行处理。
(5).本发明公开的熔盐炉烟气脱硝系统中空气预热器同时连接熔盐炉进气口与脱硝反应器出气口，通过直接换热，对进入熔盐炉前的空气进行升温的同时，对脱硝反应器处理后的烟气进行降温，余热利用率高，节约了能源。
(6).本发明公开的熔盐炉烟气脱硝系统脱硝效果好、催化剂用量少、运行稳定性好，能够长期有效的处理熔盐炉烟气，并且运行成本相对较低，烟气排放符合标准。
附图说明
图1是本发明中的具体实施系统流程图；
图2是本发明中脱硝反应器的结构示意图；
图中：1-液氨储罐；2-液氨蒸发槽；3-氨气增压泵；4-稀释空气风机；5-混合器；6-脱硝反应器；7-熔盐炉；8-高温省煤器；9-送风机；10-空气预热器；11-除尘器；12-引风机；13-气流均布装置；14-导流装置；15-稀土蜂窝式催化剂；16-声波吹灰装置；17-卸灰装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作详细描述。
如图1、2所示，一种新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，其包括三条管线通向脱硝反应器6，第一条管线连接有液氨储罐1、液氨蒸发槽2、氨气增压泵3、稀释空气风机4、混合器5，第二条管线连接有送风机9、空气预热器10、熔盐炉7、高温省煤器8，二者分别将氨气与烟气送入脱硝反应器6内反应，第三条管线由脱硝反应器6引出，连接有空气预热器10、除尘器11以及引风机12，为系统提供反应热源并对烟气进行除尘。
所述的脱硝反应器6的进气口与所述的高温省煤器8及所述的混合器5的出气口相连接，所述的脱硝反应器6的出气口与所述的空气预热器10的进气口相连接。所述的空气预热器10同时连接有熔盐炉7的进气口与脱硝反应器6的出气口，通过直接换热，对进入熔盐炉7前的空气进行升温的同时，对脱硝反应器6处理后的烟气进行降温。
在所述的脱硝反应器6内布置两层塔板，填装稀土蜂窝式催化剂15，所述的催化剂呈上下排列方式布置，在催化剂间设置声波吹灰装置16，在所述的脱硝反应器6上端入口处设置气流均布装置13，在所述的气流均布装置13下方设置导流装置14，在所述的脱硝反应器6底部设有卸灰装置17。所述的脱硝反应器6中的气流均布装置13及导流装置14将来源于熔盐炉7高温省煤器8中的烟气与混合器5中的氨气均匀布置并与催化剂反应。
一种新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，其包括如下步骤：
(1).液氨储罐1内氨水通过重力进入液氨蒸发槽2，氨水在液氨蒸发槽2内气化形成氨气，使用氨气增加泵3将氨气打入混合器5，同时稀释空气风机4将空气吹入混合器5，与氨气充分接触后形成一定浓度的混合气体后，由脱硝反应器6上端入口进入脱硝反应器6；
(2).送风机9将空气送入空气预热器10加热升温，进入熔盐炉7燃烧供气使用，煤燃烧后产生烟气通过高温省煤器8排出，由脱硝反应器6上端入口进入脱硝反应器6；
(3).氨气进入脱硝反应器6后，通过气流均布装置13均匀地布置并与熔盐炉7烟气顺流接触，通过导流装置14后，在稀土蜂窝式催化剂15的作用下发生反应，积聚的灰尘由声波吹灰装置16吹扫，并收集到脱硝反应器底部，通过卸灰装置17集中排放；
(4).反应后烟气通过空气预热器10换热降温后，通过除尘器11脱除烟尘，经引风机12进入下一工作流程。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，其特征在于：所述的新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统包括三条管线通向脱硝反应器，第一条管线连接有液氨储罐、液氨蒸发槽、氨气增压泵、稀释空气风机、混合器，第二条管线连接送风机、空气预热器、熔盐炉、高温省煤器，二者分别将氨气与烟气送入脱硝反应器内反应，第三条管线由脱硝反应器引出，连接有空气预热器、除尘器以及引风机，为系统提供反应热源并对烟气进行除尘。
2.根据权利要求1所述的新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，其特征在于：所述的空气预热器同时连接有熔盐炉的进气口与脱硝反应器的出气口，通过直接换热，对进入熔盐炉前的空气进行升温的同时，对脱硝反应器处理后的烟气进行降温。
3.根据权利要求1所述的新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，其特征在于：所述的脱硝反应器的进气口与所述的高温省煤器及所述的混合器的出气口相连接，脱硝反应器的出气口与所述的空气预热器的进气口相连接。
4.根据权利要求1所述的新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，其特征在于：在所述的脱硝反应器内布置两层塔板，两层塔板均为双层，内部填装催化剂，在催化剂间设置吹灰装置，在所述的脱硝反应器上端入口处设置气流均布装置，在所述的气流均布装置下方设置导流装置，在所述的脱硝反应器底部设有卸灰装置。
5.根据权利要求4所述的新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，其特征在于：所述的催化剂的形态为蜂窝式。
6.根据权利要求4所述的新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，其特征在于：所述的催化剂为稀土催化剂。
7.根据权利要求4所述的新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，其特征在于：所述的吹灰装置为声波吹灰装置。
8.根据权利要求4所述的新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，其特征在于：所述的两层塔板呈上下排列方式布置。
9.根据权利要求4所述的新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统，其特征在于：所述的脱硝反应器中的气流均布装置及导流装置将来源于熔盐炉高温省煤器中的烟气与混合器中的氨气均匀布置并与催化剂反应。
10.一种利用如权利要求1-9任一项所述的新型熔盐炉稀土催化烟气脱硝系统进行烟气脱硝的工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(1).液氨储罐内氨水通过重力作用进入液氨蒸发槽，氨水在液氨蒸发槽内气化形成氨气，通过氨气增压泵将氨气注入混合器，同时稀释空气风机将空气注入混合器，与氨气充分接触后形成一定浓度的混合气体后，由脱硝反应器上端入口进入脱硝反应器；
(2).送风机将空气送入空气预热器加热、升温后，进入熔盐炉，作燃烧供气用，煤燃烧后产生的烟气通过高温省煤器出口排出，由脱硝反应器上端入口进入脱硝反应器；
(3).氨气进入脱硝反应器后，通过气流均布装置均匀地布置并与熔盐炉烟气顺流接触，通过导流装置后，在催化剂的作用下发生反应，积聚的灰尘由催化剂之间的吹灰装置进行吹扫，并收集到脱硝反应器底部，集中排放；
(4).反应后烟气通过空气预热器降温后，通过除尘器脱除烟尘，经引风机进入下一工作流程。
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