CN112169583A - 一种垃圾焚烧电厂烟气脱硝方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垃圾焚烧电厂烟气脱硝方法，该方法首先利用氧化锰‑氧化铈‑氧化钴复合粉体改性的聚四氟乙烯滤袋在除尘的同时将烟气中NO部分氧化为NO2,然后在以五氧化二钒、氧化铈和三氧化钨为活性组分，分子筛和二氧化钛为载体的催化剂作用下，发生快速SCR反应，实现烟气脱硝。与现有方法相比，本发明方法显著降低了脱硝成本，而且工艺简单、极易实现工程化，在垃圾焚烧电厂烟气净化方面具有广泛的应用前景。

Description

一种垃圾焚烧电厂烟气脱硝方法
技术领域
本发明属于烟气净化技术领域，具体涉及一种可用于垃圾焚烧电厂烟气脱硝的方法。
背景技术
垃圾焚烧发电是破解“垃圾围城”难题的主要技术手段。作为一种环保治理技术，其本身的环保问题近年来也受到了广泛关注。目前，垃圾焚烧电厂典型的烟气净化方案是“半干法脱酸+干法脱酸+活性炭脱二噁英+布袋除尘+SCR脱硝”。由于除尘后烟温低、烟气中水蒸气浓度高，该方案中的脱硝技术存在如下问题：脱硝前烟气需要升温，能耗大；催化剂活性低，达标排放时催化剂用量大，其初装和更换成本高。因此，开发适合垃圾焚烧电厂的新型烟气脱硝技术显得尤为必要与重要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于快速SCR反应的垃圾焚烧电厂烟气脱硝方法。
本发明通过如下技术方案来实现：
一种垃圾焚烧电厂烟气脱硝方法，包括如下步骤：
步骤(1)，基于催化滤袋的NO选择性氧化：垃圾焚烧电厂烟气依次经过半干法脱酸、干法脱酸、活性炭脱二噁英后，进入布袋除尘器中的改性滤袋，同时进行除尘和NO选择性氧化，将烟气中NO部分氧化为NO2；所述布袋除尘器中的改性滤袋是一种氧化锰-氧化铈-氧化钴复合粉体改性的聚四氟乙烯滤袋，复合粉体占滤袋的质量百分数为30％～40％；
步骤(2)，基于快速SCR反应的烟气脱硝：将布袋除尘器出口烟气加热后进入SCR反应器，在催化剂作用下发生快速SCR反应，完成烟气脱硝；如果布袋除尘器出口烟温不低于脱硝温度，则不需加热；所述催化剂是一种特制的蜂窝状SCR催化剂，其活性组分为五氧化二钒、氧化铈和三氧化钨，载体由ZSM-5分子筛与锐钛矿型纳米二氧化钛组成。
本发明进一步的改进在于，步骤(1)中所述的氧化锰-氧化铈-氧化钴复合粉体采用共沉淀法制备，平均粒径为1200目，复合粉体中氧化锰、氧化铈和氧化钴之间的质量比为3：2：1；改性滤袋是先将氧化锰-氧化铈-氧化钴复合粉体与聚四氟乙烯粉末球磨共混，然后按照膜裂法制备复合粉体改性聚四氟乙烯纤维，再编织成标准滤袋。目前，改性滤袋的制备方法主要有涂敷法和浸渍法。本发明提供的改性滤袋制备方法克服了涂覆法存在的阻力大、催化剂负载量有限等缺点，解决了浸渍法存在的催化剂分散性差、与纤维结合强度弱等问题，这些均有助于提高催化滤料的综合性能与使用寿命。
本发明进一步的改进在于，步骤(1)中布袋除尘器的入口烟温应控制在150～180℃之间，布袋除尘器中改性滤袋的过滤风速为0.8～1.2m/min。
本发明进一步的改进在于，步骤(2)中催化剂各组分质量百分含量分别是：1％五氧化二钒、10％氧化铈、3％三氧化钨、6％二氧化硅、15％分子筛、65％锐钛矿型纳米二氧化钛。
本发明进一步的改进在于，步骤(2)中脱硝温度为180～200℃，空速为5000～6000h-1。本发明可保证在较低的烟温和较少催化剂用量下实现高效脱硝，这有助于降低烟气脱硝成本。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
(1)脱硝温度低、脱硝催化剂用量少，从而显著降低了脱硝时烟气升温所需能耗，以及脱硝催化剂投资、更换成本。本发明采用快速SCR反应实现烟气低温高效脱硝。所谓快速SCR反应，是指在标准SCR反应的基础上，通过增加氮氧化物中NO2比例以加快NOx催化还原的反应过程，其特点是：反应速度快(为常规SCR反应速度的10倍)和催化效率高，能使催化剂在低温度和高空速下仍保持较高活性。垃圾焚烧电厂利用现有技术进行烟气脱硝，要实现达标排放，要么升高烟温(＞200℃)以增加催化剂活性；要么增加催化剂用量以延长烟气停留时间，虽然均能提高脱硝效率，但都显著增加了脱硝成本。如利用快速SCR反应，脱硝前烟气升温幅度降低，甚至不需要升温就可直接脱硝，同时，催化剂用量也大幅度减少。
(2)工艺简单、操作容易。只需用特制的催化滤袋和脱硝催化剂替换垃圾焚烧电厂现有的滤袋和催化剂，即可完成快速SCR反应的工程应用，不需要其他工程改造或增加任何装备设置，非常便于工程化。
(3)NO选择性氧化主要有催化法和氧化剂法。前者仅限于文献研究且大多为粉末催化剂，工程实施时改造量大，有的甚至无法工程应用；后者氧化成本高。本发明采用催化滤袋进行NO选择性氧化，属于催化法但较常规催化法具有可工程实施性，而且改造量小、易实施。同时，滤袋的除尘作用也可摒除烟气中飞灰对催化剂活性的影响，使其具有更高的NO催化氧化效率。此外，本发明不涉及氧化剂的连续消耗，NO氧化成本低。
(4)本发明采用特制的催化剂进行快速SCR反应，较常规SCR催化剂相比，其低温活性更高，在相同条件下，脱硝效率也更高。这有助于降低垃圾焚烧电厂烟气脱硝的成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做出进一步的说明。
实施例1
本发明提供的垃圾焚烧电厂烟气脱硝方法，包括如下步骤：
(1)基于催化滤袋的NO选择性氧化
垃圾焚烧电厂烟气依次经过半干法脱酸、干法脱酸、活性炭脱二噁英后，进入布袋除尘器，利用布袋除尘器中的改性滤袋，同时进行除尘和NO选择性氧化。
改性滤袋是一种氧化锰-氧化铈-氧化钴复合粉体改性的聚四氟乙烯滤袋。复合粉体占滤袋的质量百分数为30％～40％。复合粉体采用共沉淀法制备，平均粒径为1200目，复合粉体中氧化锰、氧化铈和氧化钴之间的质量比为3：2：1。改性滤袋是先将氧化锰-氧化铈-氧化钴复合粉体与聚四氟乙烯粉末球磨共混，然后按照膜裂法制备复合粉体改性聚四氟乙烯纤维，再编织成标准滤袋。
布袋除尘器的入口烟温应控制在150～180℃之间，布袋除尘器中的改性滤袋的过滤风速为0.8～1.2m/min。
(2)基于快速SCR反应的烟气脱硝
将布袋除尘器出口烟气加热后进入SCR反应器，在催化剂作用下发生快速SCR反应，完成烟气脱硝。如果除尘器出口烟温不低于脱硝温度，则不需加热。
催化剂是一种特制的蜂窝状SCR催化剂，其活性组分为五氧化二钒、氧化铈、三氧化钨，载体由ZSM-5分子筛与锐钛矿型纳米二氧化钛组成。其中，各组分质量百分含量分别是：1％五氧化二钒、10％氧化铈、3％三氧化钨、6％二氧化硅、15％分子筛、65％锐钛矿型纳米二氧化钛。
脱硝温度为180～200℃，空速为5000～6000h-1。
搭建布袋除尘+SCR脱硝中试试验台，在模拟烟气条件下测试本发明垃圾焚烧电厂烟气脱硝方法，用脱硝效率评价应用效果。
实施例结果如表1所示。
表1实施例结果
Figure BDA0002695451300000051
从表1可以看出本发明的脱硝效率达到90％以上，脱硝效率较高。

Claims (5)

1.一种垃圾焚烧电厂烟气脱硝方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，基于催化滤袋的NO选择性氧化：垃圾焚烧电厂烟气依次经过半干法脱酸、干法脱酸、活性炭脱二噁英后，进入布袋除尘器中的改性滤袋，同时进行除尘和NO选择性氧化，将烟气中NO部分氧化为NO2；所述布袋除尘器中的改性滤袋是一种氧化锰-氧化铈-氧化钴复合粉体改性的聚四氟乙烯滤袋，复合粉体占滤袋的质量百分数为30％～40％；
步骤(2)，基于快速SCR反应的烟气脱硝：将布袋除尘器出口烟气加热后进入SCR反应器，在催化剂作用下发生快速SCR反应，完成烟气脱硝；如果布袋除尘器出口烟温不低于脱硝温度，则不需加热；所述催化剂是一种特制的蜂窝状SCR催化剂，其活性组分为五氧化二钒、氧化铈和三氧化钨，载体由ZSM-5分子筛与锐钛矿型纳米二氧化钛组成。
2.根据权利要求1所述一种垃圾焚烧电厂烟气脱硝方法，其特征在于，步骤(1)中所述的氧化锰-氧化铈-氧化钴复合粉体采用共沉淀法制备，平均粒径为1200目，复合粉体中氧化锰、氧化铈和氧化钴之间的质量比为3：2：1；改性滤袋是先将氧化锰-氧化铈-氧化钴复合粉体与聚四氟乙烯粉末球磨共混，然后按照膜裂法制备复合粉体改性聚四氟乙烯纤维，再编织成标准滤袋。
3.根据权利要求1所述一种垃圾焚烧电厂烟气脱硝方法，其特征在于，步骤(1)中布袋除尘器的入口烟温应控制在150～180℃之间，布袋除尘器中改性滤袋的过滤风速为0.8～1.2m/min。
4.根据权利要求1所述一种垃圾焚烧电厂烟气脱硝方法，其特征在于，步骤(2)中催化剂各组分质量百分含量分别是：1％五氧化二钒、10％氧化铈、3％三氧化钨、6％二氧化硅、15％分子筛、65％锐钛矿型纳米二氧化钛。
5.根据权利要求1所述一种垃圾焚烧电厂烟气脱硝方法，其特征在于，步骤(2)中脱硝温度为180～200℃，空速为5000～6000h-1。
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