CN112403219B - 一种烟气脱硝脱碳处理系统及方法 - Google Patents

一种烟气脱硝脱碳处理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烟气脱硝脱炭处理系统及方法，该系统包括有SCR反应器和CO反应器。根据烟气的走向，烟气进气管与SCR反应器的进气口相连。所述SCR反应器的排气口通过第一管道与CO反应器的进气口相连。所述CO反应器的排气口与烟气排气管相连。所述烟气进气管上设置有第一加热装置，所述第一管道上设置有第二加热装置。本方案在SCR脱硝协同CO催化氧化脱炭时实现有机组合，能保证SCR催化剂和CO催化剂长期处于高效催化的工作状态的同时还充分利用了系统热量避免了不必要的能耗。能够精准调控系统反应温度，保护了催化剂，保障系统稳定、高效运行。

Description

一种烟气脱硝脱碳处理系统及方法
技术领域
本发明涉及烟气处理设备技术，具体涉及一种烟气脱硝脱碳处理系统及方法，属于烟气净化技术领域。
背景技术
火电行业超低排放改造已基本完成，非电领域以钢铁烧结烟气超低排放改造为重点。烧结烟气除尘、脱硫工艺已较为成熟，超低排放的重点和难点是脱硝，这是由于烧结烟气烟温低，在火电行业广泛应用的中高温(200℃～350℃)SCR技术应用于烧结烟气脱硝时需将烟气升温，大量的烟气升温带来巨大的能耗。
烧结烟气中含较高浓度的CO(6000mg/Nm3左右)，CO在催化氧化作用下转变为CO2，同时可释放大量的热量，如果将CO催化氧化技术与SCR脱硝技术耦合，充分利用CO催化氧化过程放出的热量，减少甚至避免外热源对烟气的补热，则成熟的中高温SCR技术将有望直接移植应用于烧结烟气脱硝，中高温SCR脱硝催化剂廉价易得、脱硝效率高、耐硫中毒能力强、使用寿命长，从而实现烧结烟气高效、经济、绿色脱硝。
CO催化剂组分不同时，反应特征也不相同。如商用Pt/Al系催化剂反应特征为典型的催化燃烧反应，即当反应温度达到某一值时，CO催化氧化过程剧烈进行，该温度称为催化剂的起燃温度，起燃温度就像是催化燃烧的“导火索”，过了这个临界点反应就会剧烈进行；而非贵金属催化剂如Cu、Co或Mn的金属氧化物催化剂体系，反应特征为：随着温度逐渐升高，反应效率逐渐增加至平稳值，温度升高过程中，催化活性增加速率逐渐趋缓。
烧结烟气的CO催化氧化脱除、SCR脱硝分别在相应的催化剂作用下进行，不同组分的催化剂存在特定的催化活性温度窗口。当二者协同脱碳、脱硝时，选取CO催化氧化催化剂和SCR脱硝催化剂的原则是：尽量使二者最佳催化活性温度窗口接近，以保证CO和NOx同时实现最优化的脱除效果。但往往由于实际工况波动、催化剂自身性质等，工程运行中脱碳与脱硝难以完美匹配。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种烟气脱硝脱碳处理系统及方法，本方案旨在解决SCR脱硝协同CO催化氧化脱除时，二者实现有机组合的系统和控制方法。在保证SCR催化剂和CO催化剂长期处于高效催化的工作状态的同时还充分利用了系统热量避免了不必要的能耗。本方案能够精准调控系统反应温度，保护了催化剂，保障系统稳定、高效运行。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案具体如下：
根据本发明的第一种实施方式，提供一种烟气脱硝脱炭处理系统，该系统包括有SCR反应器和CO反应器。根据烟气的走向，烟气输气管与SCR反应器的进气口相连。所述SCR反应器的排气口通过第一管道与CO反应器的进气口相连。所述CO反应器的排气口与烟气排气管相连。所述烟气输气管上设置有第一加热装置，所述第一管道上设置有第二加热装置。
作为优选，该系统还包括GGH换热器。GGH换热器分别与烟气输气管和烟气排气管连接。经由烟气输气管输送的烟气经过GGH换热器换热后输送至SCR反应器的进气口。经过CO反应器脱碳处理后的净烟气再经过GGH换热器换热后经由烟气排气管排出。所述第一加热装置位于GGH换热器与烟气进气管连接位置的下游。
作为优选，所述CO反应器内设有m层CO催化氧化层。所述SCR反应器内设有n层SCR脱硝层。
作为优选，m和n分别独立地为1-5，优选为2-4。
作为优选，所述第一管道上并且位于第二加热装置与SCR反应器的排气口之间设置有第一温度检测计、第一流量检测计以及第一CO浓度检测计。
作为优选，在所述第一管道上并且位于第二加热装置与CO反应器之间设置有第二温度检测计。
作为优选，在所述CO反应器与GGH换热器之间设置有第二CO浓度检测计。
作为优选，在所述烟气输气管上并且位于第一加热装置上游设置有第三温度检测计、第二流量检测计。
作为优选，在所述烟气输气管上并且位于第二加热装置下游设置有第四温度检测计。
作为优选，所述位于第二加热装置和第二温度检测计之间的第一管道上外接有第一冷却介质输送管，所述第一冷却介质输送管上设置有第一流量控制阀。
作为优选，所述位于第一加热装置和第四温度检测计之间的烟气输气管上外接有第二冷却介质输送管，所述第二冷却介质输送管上设置有第二流量控制阀。和/或
作为优选，所述SCR反应器的进气口还设置有整流器。和/或
作为优选，所述位于第一加热装置和整流器之间的烟气输气管内还设置有喷氨装置。
根据本发明的第二种实施方式，提供采用第一种实施方式所述烟气脱硝脱炭处理系统的烟气脱硝脱炭处理方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)系统启动时：
1a)原烟气从烟气输气管经过第一加热装置加热升温至脱硝所需温度后输送至SCR反应器。在SCR反应器内由SCR脱硝层对原烟气进行脱硝处理，完成脱硝处理后的脱硝烟气从SCR反应器的排气口排出。
1b)从SCR反应器的排气口排出的脱硝烟气经过或不经过第二加热装置加热升温后由第一管道输送至CO反应器。在CO反应器内由CO催化氧化层进行脱碳处理，完成脱碳处理后的净烟气经过GGH换热器换热降温后经由烟气排气管排出。
2)运行过程中：
2a)原烟气从烟气输气管经过GGH换热器换热升温、任选地经过或不经过第一加热装置加热升温至脱硝所需温度后，输送至SCR反应器。在SCR反应器内由SCR脱硝层对原烟气进行脱硝处理，完成脱硝处理后的脱硝烟气从SCR反应器的排气口排出。
2b)从SCR反应器的排气口排出的脱硝烟气经过或不经过第二加热装置加热升温后由第一管道输送至CO反应器。在CO反应器内由CO催化氧化层进行脱碳处理，完成脱碳处理后的净烟气经过GGH换热器换热降温后经由烟气排气管排出。
作为优选，步骤1a)或步骤2a)中还包括：在所述第一加热装置上游的烟气输气管上设置有第三温度检测计检测原烟气温度为t3，℃。同时设置有第二流量检测计检测原烟气的流量为q2，L/s。在所述第二加热装置下游的烟气输气管内设置有第四温度检测计检测脱硝前原烟气的温度为t4，℃。在所述位于第一加热装置和第四温度检测计之间的烟气输气管上外接有第二冷却介质输送管，所述第二冷却介质输送管上设置有第二流量控制阀。设定烟气脱硝的最佳温度为t5，℃。设定烟气脱硝安全温度为t硝，℃。
作为优选，301)当t3＜t5时，启动第一加热装置加热原烟气使得原烟气温度为t4＝t5。
作为优选，302)当t5≤t3＜t硝时，不启动第一加热装置，系统维持该状态继续运行。
作为优选，303)当t3≥t硝时，不启动第一加热装置，启动第二冷却介质输送管输入冷却介质冷却原烟气使得原烟气温度为t4＝t5低于t硝。
作为优选，步骤303)中，系统中高温原烟气降温至t5时所散失的热量等于冷却介质升温至t5时所吸收的热量，根据热量平衡原理：
C2*q2(t3-t5)＝C冷*q3(t5-t冷)...I。
其中，C2为原烟气的比热容，J/(kg℃)。C冷为冷却介质的比热容，J/(kg℃)。t冷为冷却介质的温度，℃。q3为冷却介质的输入量，L/s。
式I转换为：
q3＝[C2*q2(t3-t5)]/[C冷(t5-t冷)]...II。
通过控制第二冷却介质输送管上的第二流量调节阀，使得通过第二冷却介质输送管8输送的冷却介质的总流量为q3。
作为优选，步骤1b)中还包括：在所述第二加热装置与SCR反应器之间的第一管道上设置有第一CO浓度检测计，实时检测脱硝烟气中CO的初始浓度为a1，mg/Nm3。在所述第二加热装置与CO反应器之间的第一管道上设置有第二温度检测计，实时检测脱碳前的脱硝烟气温度为t2，℃。在所述CO反应器的排气口处或排气管道上设置有第二CO浓度检测计，实时检测脱碳后的烟气中CO的浓度为a2，mg/Nm3。检测烟气脱碳的最佳温度为t0，℃，具体为：
1b1)当CO催化氧化层采用的催化剂的催化反应为催化燃烧特征时即当反应温度达到某一值时，CO催化氧化过程剧烈进行：打开第二加热装置持续对进入CO反应器的脱硝烟气进行加热直至下式成立：
(a1-a2)/a1＝k1...式III。
其中，5％≤k1≤20％(优选为8％≤k1≤15％)。式III成立时同步检测到的t2的温度值即为烟气脱碳的最佳温度t0。
1b2)当CO催化氧化层采用的催化剂的催化反应为CO脱除效率随温度呈缓慢增加趋势反应特征时：打开第二加热装置持续对进入CO反应器的原烟气进行加热直至下式成立：
(a1-a2)/a1＝k2...式IV。
其中，k2≥90％(优选为k2≥95％)，式IV成立时同步检测到的t2的温度值即为烟气脱碳的最佳温度t0。
作为优选，步骤2b)中还包括：在所述第二加热装置与SCR反应器之间的第一管道上设置有第一温度检测计检测脱硝烟气温度为t1，℃。同时设置有第一流量检测计检测脱硝烟气的流量为q1，L/s。在所述位于第二加热装置和第二温度检测计之间的第一管道上外接有第一冷却介质输送管，所述第一冷却介质输送管上设置有第一流量控制阀。设定烟气脱碳安全温度为t碳，℃。
作为优选，2b1)当t1＜t0时，启动第二加热装置加热脱硝烟气使得脱硝烟气温度为t2＝t0。
作为优选，2b2)当t0≤t1＜t碳时，不启动第二加热装置，系统维持该状态继续运行。
作为优选，2b3)当t1≥t碳时，不启动第二加热装置，启动第一冷却介质输送管输入冷却介质冷却脱硝烟气使得脱硝烟气温度为低于t碳。
作为优选，步骤2b3)中系统中高温脱硝烟气降温至t0时所散失的热量等于冷却介质升温至t0时所吸收的热量，根据热量平衡原理：
C1*q1(t1-t0)＝C冷*q4(t0-t冷)...V。
其中，C1为脱硝烟气的比热容，J/(kg℃)。C冷为冷却介质的比热容，J/(kg℃)。t冷为冷却介质的温度，℃。q4为冷却介质的输入量，L/s。
式V转换为：
q4＝[C1*q1(t1-t0)]/[C冷(t0-t冷)]...VI。
通过控制第一冷却介质输送管上的第一流量调节阀，使得通过第一冷却介质输送管输送的冷却介质的总流量为q3。
作为优选，在第一管道内对脱碳烟气进行喷氨处理。和/或
作为优选，所述烟气脱碳安全温度t碳为380-420℃。
作为优选，所述烟气脱硝安全温度t硝为380-420℃。
一般地，烟气脱硫后的的温度约为120℃左右，而烟气在进行CO催化氧化脱碳和SCR催化脱硝所需要的温度往往比原烟气本身要高，因此为了尽可能的提高对原烟气脱碳脱硝的处理效果，在对原烟气进行CO催化氧化脱碳之前或在对原烟气进行SCR催化脱硝之前往往通过外设热源的方式对原烟气进行加热以使原烟气达到CO催化氧化脱碳的最佳温度范围或者达到SCR催化脱硝的最佳温度范围。
在本发明中，通过在SCR反应器前的烟气输送管道和在CO反应器前的烟气输送管道均设置有加热装置，能够及时将烟气在进行脱硝前升温至SCR催化最佳温度窗口，同时将烟气在进行脱炭前升温至CO催化氧化最佳温度窗口以保证原烟气的CO和NOx同时实现最优化的脱除效果。
在本发明中，GGH换热器分别与烟气进气管和烟气排气管连接。经由烟气进气管输送的烟气经过GGH换热器换热后输送至SCR反应器的进气口。所述CO反应器排出的净烟气再经过GGH换热器换热后经由烟气排气管排出。一般经过CO反应器完成脱硝后的净烟气由于CO催化放热，烟气的温度还会继续升高，通过设置GGH换热器可将净烟气的热量交换给低温的烟气以提高烟气的温度，一是能够进一步降低净烟气的排放温度，降低环境污染，同脱硫烟气的温度升高后降低了后续加热烟气至SCR催化所需最佳温度窗口或者CO催化氧化处理的最佳温度窗口所需能源的消耗和加热时间。
在本发明中，为了进一步地提高CO反应器的脱碳效果和SCR反应器的脱硝效果，可通过所述CO反应器内设有多个CO催化氧化层和在所述SCR反应器内设有多个SCR脱硝层，这样避免了仅仅只有单层催化层时可能造成烟气脱碳脱硝不彻底的问题以及起到当某一层催化剂层催化饱和失活后另外的催化剂层能继续起催化作用的目的，同时设置多层催化层也能够提高CO反应器和SCR反应器的使用周期，还能减少更换催化层的次数，增强持续生产的能力。
在本发明中，由于CO催化氧化是一个不断放热的过程，而且系统的热量通过GGH反应器会不断地传递给原烟气，因而原烟气的温度是一个不断变化的过程，为了更加方便精确的监测烟气在脱碳脱硝前后的温度变化，进而判断烟气的温度是否处于脱碳脱硝的最佳温度范围，进而判断是否启动或不启动较热装置对脱碳或脱硝前烟气进行升温，因此通过在所述第一加热装置与GGH换热器之间的烟气进气管、在所述CO反应器的进气处或烟气进气管靠近CO反应器一端处、所述CO反应器的排气口处或第一管道靠近CO反应器一端处、在所述第二加热装置上位于的第一管道下游均设置有温度检测计。通过上述温度检测反馈的结果进而能够快捷有效的使烟气不论是在脱碳前或者脱硝前均处于最适宜的温度范围，同时还能节约能源，避免造成不必要的浪费(一般CO催化剂在达到一定温度后，催化活性已经趋于稳定，继续升温，其催化活性变化也不大，但是这样做无疑会消耗能源，造成浪费)。
进一步的，为了防止烟气持续升温(系统温度的不断积累或者烟气中的CO浓度增大导致CO催化氧化放热增大，进而造成系统温度进一步升高)可能带来的安全隐患，保证系统的安全稳定运行，本发明还通过在所述第一加热装置与GGH换热器之间的烟气进气管内设置有第二流量检测计，在所述SCR反应器的排气口处或第一管道靠近SCR反应器一端处设置有第二流量检测计，在所述位于第二加热装置和第二温度检测计之间的第一管道上外接有第一冷却介质输送管。所述第一冷却介质输送管上设置有第一流量控制阀。所述位于第一加热装置和第四温度检测计之间的烟气进气管上外接有第二冷却介质输送管。所述第二冷却介质输送管上设置有第二流量控制阀。当检测到脱硝前的烟气温度大于SCR催化剂的安全温度时，通过第二冷却介质输送装置输送冷却介质将烟气温度降至最佳的SCR催化氧化所需温度，输入的冷却介质的量由检测到的烟气的流量确定并通过第二流量控制阀进行精确控制。当检测到脱碳前的烟气温度大于CO催化剂的安全温度时，通过第一冷却介质输送装置输送冷却介质将烟气温度降至最佳的CO催化氧化所需温度，输入的冷却介质的量由检测到的烟气的流量确定并通过第一流量控制阀进行精确控制。
在本发明中，由于CO催化氧化存在两类反应特征，例如，当采用Pt/Al系等贵金属催化剂时，反应为催化燃烧特征，此类反应的重点是起燃温度的判定，通常，将反应物转化率达到5-20％时的温度定义为起燃温度，用t0表示，催化剂达到起燃温度，CO催化氧化即可迅速进行，直至CO转化完全，此时，即使继续提高烟气温度至大于催化剂起燃温度，对CO转化也无明显促进作用，而烟气入口温度低于起燃温度，CO几乎不发生转化；而采用非贵金属催化剂时，需保证进入CO反应器的烟气温度达到CO最大转化值需要的温度。无论是采用哪种催化剂，CO反应器入口烟气温度均存在最优值，当温度较低时，难以满足脱除率的要求，温度较高时带来不必要的能耗，如当入口烟气温度＞400℃，CO催化剂长期在较高温下运行容易发生热烧结等损坏。
进一步地，当CO反应为催化燃烧反应特征时，系统开机时，CO反应器前加热装置启动，同时监测CO反应器前后CO浓度a1和a2，当(a1-a2)/a1＝k1时(5％≤k1≤20％，优选为8％≤k1≤15％)，对应的温度即为起燃温度t0，此时，需保证CO入口烟气温度为t0，烟气在CO反应器内发生CO催化氧化反应，同时放出热量使烟气温度升高，此时，根据SCR催化剂对反应温度的需求调节CO反应器后加热装置是否开启及开启大小，使脱硝前烟气满足SCR反应的需求。烟气经过SCR反应器后，进入GGH换热器将热量传递至入口端冷烟气，使冷烟气升温，此时判断脱碳前烟气温度与t0的关系，及时调整CO反应器前加热装置。当t1＜T0时，调节加热装置，使t2＝t0；当t1≥t0时，加热装置关闭。
进一步地，当CO反应为脱除效率随温度呈缓慢增加趋势反应特征时，系统开机时，CO反应器前加热装置启动，同时监测CO反应器前后CO浓度a1和a2，当(a1-a2)/a1＝k2≥90％，优选为k2≥95％时，认为该t2温度下CO催化剂达到高效脱除的效果，烟气在CO反应器内发生CO催化氧化反应，同时放出热量使烟气温度升高，此时，根据SCR催化剂对反应温度的需求调节CO反应器后加热装置是否开启及开启大小，使t4满足SCR反应的需求。烟气经过SCR反应器后，进入GGH换热器将热量传递至入口端冷烟气，使脱碳前冷烟气升温，此时判断脱碳前烟气与t0的关系，及时调整加热装置。当t1＜t0时，调节加热装置，使t2＝T0；当t1≥t0，时，加热装置关闭。
在本发明中，在所述第一加热装置上游的烟气输气管上设置有第三温度检测计检测脱碳后烟气温度为t3，℃。同时设置有第二流量检测计检测脱碳后烟气的流量为q2，L/s。在所述第二加热装置下游的烟气输气管内设置有第四温度检测计检测脱硝前烟气的温度为t4，℃。在所述第一加热装置和第四温度检测计之间的烟气输气管上外接有第二冷却介质输送管，所述第二冷却介质输送管上设置有第二流量控制阀。设定烟气脱硝的最佳温度为t5，℃。设定烟气脱硝安全温度为t硝，℃。
当t3＜t5时，启动第一加热装置5加热脱碳烟气使得脱碳烟气温度为t4＝t5。
当t5≤t3＜t硝时，不需要启动第一加热装置5，系统维持该状态继续运行。
当t3≥t硝时，不需要启动第一加热装置5，启动第二冷却介质输送管8输入冷却介质冷却脱碳烟气使得脱碳烟气温度为低于t硝。
在本发明中，系统中高温脱碳烟气降温至t5时所散失的热量等于冷却介质升温至t5时所吸收的热量，根据热量平衡原理：
C2*q2(t3-t5)＝C冷*q4(t5-t冷)...V。
其中，C2为脱碳烟气的比热容，J/(kg℃)。C冷为冷却介质的比热容，J/(kg℃)。t冷为冷却介质的温度，℃。q4为冷却介质的输入量，L/s。
式V转换为：
q4＝[C2*q2(t3-t5)]/[C冷(t5-t冷)]...VI。
通过控制第二冷却介质输送管上的第二流量调节阀，使得通过第二冷却介质输送管输送的冷却介质的总流量为q4。
在本发明中，由于CO催化氧化采用的催化剂不同时，最佳的催化温度t0会不同，因此，
当CO催化氧化层采用的催化剂的催化反应为催化燃烧特征时(即当反应温度达到某一值时，CO催化氧化过程剧烈进行)：打开加热装置持续对进入CO反应器的原烟气进行加热直至下式成立：
(a1-a2)/a1＝k1...式I。
其中，5％≤k1≤20％(优选为8％≤k1≤15％)。式I成立时同步检测到的t2的温度值即为烟气脱碳的最佳温度t0。
当CO催化氧化层采用的催化剂的催化反应为CO脱除效率随温度呈缓慢增加趋势反应特征时：打开加热装置持续对进入CO反应器的原烟气进行加热直至下式成立：
(a1-a2)/a1＝k2...式II。
其中，k2≥90％(优选为k2≥95％)，式II成立时同步检测到的t2的温度值即为烟气脱碳的最佳温度t0。
进一步地，在所述第二加热装置与SCR反应器之间的第一管道上还设置有第一温度检测计检测原烟气温度为t1，℃。同时设置有第一流量检测计检测原烟气的流量为q1，L/s。在所述位于第二加热装置和第二温度检测计之间的第一管道上外接有第一冷却介质输送管，所述第一冷却介质输送管上设置有第一流量控制阀。设定烟气脱碳安全温度为t碳，℃。
当t1＜t0时，启动第二加热装置6加热原烟气使得原烟气温度为t2＝t0。
当t0≤t1＜t碳时，不需要启动第二加热装置6，系统维持该状态继续运行。
当t1≥t碳时，不需要启动第二加热装置6，启动第一冷却介质输送管输入冷却介质冷却原烟气使得原烟气温度为低于t碳。
在本发明中，系统中高温原烟气降温至t0时所散失的热量等于冷却介质升温至t0时所吸收的热量，根据热量平衡原理：
C1*q1(t1-t0)＝C冷*q3(t0-t冷)...III。
其中，C1为烟气的比热容，J/(kg℃)。C冷为冷却介质的比热容，J/(kg℃)。t冷为冷却介质的温度，℃。q3为冷却介质的输入量，L/s。
式III转换为：
q3＝[C1*q1(t1-t0)]/[C冷(t0-t冷)]...IV。
通过控制第一冷却介质输送管上的第一流量调节阀，使得通过第一冷却介质输送管输送的冷却介质的总流量为q3。
通过本发明的技术方案，通过第二加热装置为可以精准的控制进入CO反应器前烟气的温度，随着系统的运行，可以适时调整第二加热装置的启停和加热功率，通过第二加热装置可以使得进入CO反应器前烟气的温度达到CO转化的最佳温度，从而避免CO反应器内催化中毒的发生，进而保证CO反应器对烟气的脱碳效果。此外，通过第一冷却介质输送管的设置，可以避免进入CO反应器前烟气的温度过高，从而保障CO反应器内催化剂的安全。总之，通过第二加热装置和第一冷却介质输送管的设置，保证进入CO反应器前烟气的温度在适宜的范围内。
通过本发明的技术方案，通过第一加热装置为可以精准的控制进入SCR反应器前烟气的温度，随着系统的运行，可以适时调整第一加热装置的启停和加热功率，通过第一加热装置可以使得进入SCR反应器前烟气的温度达到SCR转化的最佳温度，从而避免SCR反应器内催化中毒的发生，进而保证SCR反应器对烟气的脱硝效果。此外，通过第二冷却介质输送管的设置，可以避免进入SCR反应器前烟气的温度过高，从而保障SCR反应器内催化剂的安全。总之，通过第一加热装置和第二冷却介质输送管的设置，保证进入SCR反应器前烟气的温度在适宜的范围内。
在本发明中，CO反应器的高度为1-50m，优选为2-30m，更优选为3-20m。
在本发明中，SCR反应器的高度为1-50m，优选为2-30m，更优选为3-20m。
在本发明中，第一加热装置为电加热装置或燃气加热装置。
在本发明中，第二加热装置为电加热装置或燃气加热装置。
与现有技术相比较，本发明的有益技术效果如下：
1、当CO催化剂反应特征为催化燃烧反应时，起燃温度除与催化剂活性组分有关外，还与反应物浓度、催化剂所处的烟气工况、催化剂表面是否有粉尘沉积、硫铵生成物附着等物理性质有关。本发明能够及时判别特定工况下催化剂的起燃温度，反馈至系统加热模块，使系统烟气入口温度保持在催化剂起燃温度，保障系统稳定、高效运行。
2、本发明能够保证CO催化剂和SCR催化剂长期处于高效催化的工作状态，同时避免了不必要的能耗，同时充分利用了系统热量，降低了能耗，提高了经济效益。
3、本发明能够有效避免由于CO催化氧化过程剧烈放热而导致系统发生热烧结等不利现象，同时精准调控系统反应温度，保护了催化剂，保障了系统的安全性和稳定性。
附图说明
图1为烟气脱硝脱碳处理系统的结构图；
图2为设有CO浓度检测装置的烟气脱硝脱碳处理系统的结构图；
图3为设有冷却机制的烟气脱硝脱碳处理系统的结构图。
附图标记：1：SCR反应器；101：SCR脱硝层；102：整流器；2：CO反应器；201：CO催化氧化层；3：喷氨装置；4：GGH换热器；5：第一加热装置；6：第二加热装置；7：第一冷却介质输送管；8：第二冷却介质输送管；9：烟气进气管；10：烟气排气管；L1：第一管道；A1：第一CO浓度检测计；A2：第二CO浓度检测计；Q1：第一流量检测计；Q2：第二流量检测计；T1：第一温度检测计；T2：第二温度检测计；T3：第三温度检测计；T4：第四温度检测计；M1：第一流量控制阀；M2：第一流量控制阀。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行举例说明，本发明请求保护的范围包括但不限于以下实施例。
一种烟气脱硝脱炭处理系统，该系统包括有SCR反应器1和CO反应器2。根据烟气的走向，烟气输气管9与SCR反应器1的进气口相连。所述SCR反应器1的排气口通过第一管道L1与CO反应器2的进气口相连。所述CO反应器2的排气口与烟气排气管10相连。所述烟气输气管9上设置有第一加热装置5，所述第一管道L1上设置有第二加热装置6。
作为优选，该系统还包括GGH换热器4。GGH换热器4分别与烟气输气管9和烟气排气管10连接。经由烟气输气管9输送的烟气经过GGH换热器4换热后输送至SCR反应器1的进气口。经过CO反应器1脱碳处理后的净烟气再经过GGH换热器4换热后经由烟气排气管10排出。所述第一加热装置5位于GGH换热器4与烟气进气管9连接位置的下游。
作为优选，所述CO反应器2内设有m层CO催化氧化层201。所述SCR反应器1内设有n层SCR脱硝层101。
作为优选，m和n分别独立地为1-5，优选为2-4。
作为优选，所述第一管道L1上并且位于第二加热装置6与SCR反应器1的排气口之间设置有第一温度检测计T1、第一流量检测计Q1以及第一CO浓度检测计A1。
作为优选，在所述第一管道L1上并且位于第二加热装置6与CO反应器1之间设置有第二温度检测计T2。
作为优选，在所述CO反应器2与GGH换热器4之间设置有第二CO浓度检测计A2。
作为优选，在所述烟气输气管9上并且位于第一加热装置5上游设置有第三温度检测计T3、第二流量检测计Q2。
作为优选，在所述烟气输气管9上并且位于第二加热装置6下游设置有第四温度检测计T4。
作为优选，所述位于第二加热装置6和第二温度检测计T2之间的第一管道L1上外接有第一冷却介质输送管7，所述第一冷却介质输送管7上设置有第一流量控制阀M1。
作为优选，所述位于第一加热装置5和第四温度检测计T4之间的烟气输气管9上外接有第二冷却介质输送管8，所述第二冷却介质输送管8上设置有第二流量控制阀M2。和/或
作为优选，所述SCR反应器1的进气口还设置有整流器102。和/或
作为优选，所述位于第一加热装置5和整流器102之间的烟气输气管9内还设置有喷氨装置3。
实施例1
如图1-3所示，一种烟气脱硝脱炭处理系统，该系统包括有SCR反应器1和CO反应器2。根据烟气的走向，烟气输气管9与SCR反应器1的进气口相连。所述SCR反应器1的排气口通过第一管道L1与CO反应器2的进气口相连。所述CO反应器2的排气口与烟气排气管10相连。所述烟气输气管9上设置有第一加热装置5，所述第一管道L1上设置有第二加热装置6。
实施例2
重复实施例1，只是该系统还包括GGH换热器4。GGH换热器4分别与烟气输气管9和烟气排气管10连接。经由烟气输气管9输送的烟气经过GGH换热器4换热后输送至SCR反应器1的进气口。经过CO反应器1脱碳处理后的净烟气再经过GGH换热器4换热后经由烟气排气管10排出。所述第一加热装置5位于GGH换热器4与烟气进气管9连接位置的下游。
实施例3
重复实施例2，只是所述CO反应器2内设有3层CO催化氧化层201。所述SCR反应器1内设有3层SCR脱硝层101。
实施例4
重复实施例3，只是所述第一管道L1上并且位于第二加热装置6与SCR反应器1的排气口之间设置有第一温度检测计T1、第一流量检测计Q1以及第一CO浓度检测计A1。
实施例5
重复实施例4，只是在所述第一管道L1上并且位于第二加热装置6与CO反应器1之间设置有第二温度检测计T2。
实施例6
重复实施例5，只是在所述CO反应器2与GGH换热器4之间设置有第二CO浓度检测计A2。
实施例7
重复实施例6，只是在所述烟气输气管9上并且位于第一加热装置5上游设置有第三温度检测计T3、第二流量检测计Q2。
实施例8
重复实施例7，只是在所述烟气输气管9上并且位于第二加热装置6下游设置有第四温度检测计T4。
实施例9
重复实施例8，只是所述位于第二加热装置6和第二温度检测计T2之间的第一管道L1上外接有第一冷却介质输送管7，所述第一冷却介质输送管7上设置有第一流量控制阀M1。
实施例10
重复实施9，只是所述位于第一加热装置5和第四温度检测计T4之间的烟气输气管9上外接有第二冷却介质输送管8，所述第二冷却介质输送管8上设置有第二流量控制阀M2。
实施例11
重复实施例10，只是所述SCR反应器1的进气口还设置有整流器102。
实施例12
重复实施例11，只是所述位于第一加热装置5和整流器102之间的烟气输气管9内还设置有喷氨装置3。

Claims (15)

1.一种烟气脱硝脱炭处理方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)系统启动时：
1a)原烟气从烟气输气管(9)经过第一加热装置(5)加热升温至脱硝所需温度后输送至SCR反应器(1)，在SCR反应器(1)内由SCR脱硝层(101)对原烟气进行脱硝处理，完成脱硝处理后的脱硝烟气从SCR反应器(1)的排气口排出；
1b)从SCR反应器(1)的排气口排出的脱硝烟气经过或不经过第二加热装置(6)加热后由第一管道(L1)输送至CO反应器(2)，在CO反应器(2)内由CO催化氧化层(201)进行脱碳处理，完成脱碳处理后的净烟气经过GGH换热器(4)换热降温后经由烟气排气管(10)排出；
2)运行过程中：
2a)原烟气从烟气输气管(9)经过GGH换热器(4)换热升温、任选地经过或不经过第一加热装置(5)加热升温至脱硝所需温度后，输送至SCR反应器(1)，在SCR反应器(1)内由SCR脱硝层(101)对原烟气进行脱硝处理，完成脱硝处理后的脱硝烟气从SCR反应器(1)的排气口排出；
2b)从SCR反应器(1)的排气口排出的脱硝烟气经过或不经过第二加热装置(6)加热后由第一管道(L1)输送至CO反应器(2)，在CO反应器(2)内由CO催化氧化层(201)进行脱碳处理，完成脱碳处理后的净烟气经过GGH换热器(4)换热降温后经由烟气排气管(10)排出；
步骤1b)中还包括：在所述第二加热装置(6)与SCR反应器(1)之间的第一管道(L1)上设置有第一CO浓度检测计(A1)，实时检测脱硝烟气中CO的初始浓度为a1，mg/Nm3；在所述第二加热装置(6)与CO反应器(2)之间的第一管道(L1)上设置有第二温度检测计(T2)，实时检测脱碳前的脱硝烟气温度为t2，℃；在所述CO反应器(2)的排气口处或烟气排气管(10)上设置有第二CO浓度检测计(A2)，实时检测脱碳后的烟气中CO的浓度为a2，mg/Nm3；检测烟气脱碳的最佳温度为t0，℃，具体为：
1b1)当CO催化氧化层(201)采用的催化剂的催化反应为催化燃烧特征时：打开第二加热装置(6)持续对进入CO反应器(2)的脱硝烟气进行加热直至下式成立：
(a1-a2)/a1＝k1...式III；
其中，5％≤k1≤20％；式III成立时同步检测到的t2的温度值即为烟气脱碳的最佳温度t0；
1b2)当CO催化氧化层(201)采用的催化剂的催化反应为CO脱除效率随温度呈缓慢增加趋势反应特征时：打开第二加热装置(6)持续对进入CO反应器(2)的原烟气进行加热直至下式成立：
(a1-a2)/a1＝k2...式IV；
其中，k2≥90％，式IV成立时同步检测到的t2的温度值即为烟气脱碳的最佳温度t0。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1a)或步骤2a)中还包括：在所述第一加热装置(5)上游的烟气输气管(9)上设置有第三温度检测计(T3)检测原烟气温度为t3，℃；同时设置有第二流量检测计(Q2)检测原烟气的流量为q2，L/s；在所述第二加热装置(6)下游的烟气输气管(9)内设置有第四温度检测计(T4)检测脱硝前原烟气的温度为t4，℃；在所述第一加热装置(5)和第四温度检测计(T4)之间的烟气输气管(9)上外接有第二冷却介质输送管(8)，所述第二冷却介质输送管(8)上设置有第二流量控制阀(M2)；设定烟气脱硝的最佳温度为t5，℃；设定烟气脱硝安全温度为t硝，℃；
301)当t3＜t5时，启动第一加热装置(5)加热原烟气，使得原烟气温度为t4＝t5；
302)当t5≤t3＜t硝时，不启动第一加热装置(5)，系统维持该状态继续运行；
303)当t3≥t硝时，不启动第一加热装置(5)，启动第二冷却介质输送管(8)输入冷却介质冷却原烟气使得原烟气温度为低于t硝。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤303)中，系统中高温原烟气降温至t5时所散失的热量等于冷却介质升温至t5时所吸收的热量，根据热量平衡原理：
C2*q2(t3-t5)＝C冷*q3(t5-t冷)...I；
其中，C2为原烟气的比热容，J/(kg℃)；C冷为冷却介质的比热容，J/(kg℃)；t冷为冷却介质的温度，℃；q3为冷却介质的输入量，L/s；
式I转换为：
q3＝[C2*q2(t3-t5)]/[C冷(t5-t冷)]...II；
通过控制第二冷却介质输送管(8)上的第二流量控制阀(M2)，使得通过第二冷却介质输送管(8)输送的冷却介质的总流量为q3。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2b)中还包括：在所述第二加热装置(6)与SCR反应器(1)之间的第一管道(L1)上设置有第一温度检测计(T1)检测脱硝烟气温度为t1，℃；同时设置有第一流量检测计(Q1)检测脱硝烟气的流量为q1，L/s；在所述第二加热装置(6)和第二温度检测计(T2)之间的第一管道(L1)上外接有第一冷却介质输送管(7)，所述第一冷却介质输送管(7)上设置有第一流量控制阀(M1)；设定烟气脱碳安全温度为t碳，℃；
2b1)当t1＜t0时，启动第二加热装置(6)加热脱硝烟气，使得脱硝烟气温度为t2＝t0；
2b2)当t0≤t1＜t碳时，不启动第二加热装置(6)，系统维持该状态继续运行；
2b3)当t1≥t碳时，不启动第二加热装置(6)，启动第一冷却介质输送管(7)输入冷却介质冷却脱硝烟气使得脱硝烟气温度为低于t碳。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤2b3)中系统中高温脱硝烟气降温至t0时所散失的热量等于冷却介质升温至t0时所吸收的热量，根据热量平衡原理：
C1*q1(t1-t0)＝C冷*q4(t0-t冷)...V；
其中，C1为脱硝烟气的比热容，J/(kg℃)；C冷为冷却介质的比热容，J/(kg℃)；t冷为冷却介质的温度，℃；q4为冷却介质的输入量，L/s；
式V转换为：
q4＝[C1*q1(t1-t0)]/[C冷(t0-t冷)]...VI；
通过控制第一冷却介质输送管(7)上的第一流量控制阀(M1)，使得通过第一冷却介质输送管(7)输送的冷却介质的总流量为q3。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：在第一管道(L1)内对脱碳烟气进行喷氨处理；和/或
所述烟气脱碳安全温度t碳为380-420℃；所述烟气脱硝安全温度t硝为380-420℃。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：所述CO反应器(2)内设有m层CO催化氧化层(201)；所述SCR反应器(1)内设有n层SCR脱硝层(101)；其中：m和n分别独立地为1-5。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述CO反应器(2)内设有m层CO催化氧化层(201)；所述SCR反应器(1)内设有n层SCR脱硝层(101)；其中：m和n分别独立地为1-5。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：m和n分别独立地为2-4。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：m和n分别独立地为2-4。
11.根据权利要求1-5、8-10中任一项所述的方法，其特征在于：所述SCR反应器(1)的进气口还设置有整流器(102)。
12.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述SCR反应器(1)的进气口还设置有整流器(102)。
13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述SCR反应器(1)的进气口还设置有整流器(102)。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述位于第一加热装置(5)和整流器(102)之间的烟气输气管(9)内还设置有喷氨装置(3)。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于：所述位于第一加热装置(5)和整流器(102)之间的烟气输气管(9)内还设置有喷氨装置(3)。
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