CN112638504A - 选择性催化还原方法和使方法的失活的催化剂再生的方法 - Google Patents
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Abstract
提出了一种用于使用于对烟道气流中含有的氮氧化物进行选择性催化还原的失活的氮氧化物分解催化剂再生的方法。
Description
本非临时申请要求于2018年8月22日提交的美国临时专利申请序列号62/721,247的权益，所述非临时申请的全部公开内容特此通过引用并入。
技术领域
本发明涉及一种用于从具有氮氧化物和硫氧化物的热过程气体流中去除氮氧化物和硫氧化物以及使方法的失活的催化剂再生的催化方法。
背景技术
在炉或锅炉中燃烧如煤、石油、气体、木材、城市废物、工业废物、医院废物、危险废物和农业废物等燃料源会产生含有如一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、硫化合物和其它污染物等燃烧产物的热烟道气。这些其它污染物中包含微粒。微粒可以包含飞灰、灰尘、烟尘和其它细微粒物质，其可以包括磷、重金属、碱金属和碱土金属。热烟道气流中含有的氮氧化物(NOx)包含一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。硫化合物包含二氧化硫(SO2)和三氧化硫(SO3)等硫氧化物(SOx)。硫化合物是由于燃烧燃料中存在硫而产生的。
一种从燃烧过程的烟道气流中去除NOx的常用方法是选择性催化还原(SCR)过程。此方法涉及通过使NOx与氨(NH3)在催化剂床层内反应，将NOx催化还原成氮气(N2)和水(H2O)。SCR方法的主要反应如下：
4 NO+4 NH3+O2→4 N2+6 H2O
2 NO2+4 NH3+O2→3 N2+6 H2O
NO+NO2+2 NH3→2 N2+3 H2O
6 NO2+8 NH3→7 N2+12 H2O
催化剂床通常包含催化活性材料，如氮氧化物分解催化剂，在本文中也被称为deNOx催化剂，其可以包括金属氧化物和催化活性金属组分，如钛、钨、钼、钒或已知将氮氧化物催化为氮和水的其它合适的化合物。催化活性材料的实例是五氧化二钒(V2O5)和三氧化钨(WO3)。
在处理燃烧烟道气流中使用SCR方法的deNOx催化剂的一个问题是，随着时间的流逝，所述燃烧烟道气流会由于氨的微粒和氨与热烟道气流的硫化合物的反应产物的沉积而被污染和失活。这些产物包含例如硫酸铵和硫酸氢铵。通过使注入的氨与烟道气流中的组分反应形成的其它铵盐(如氯化铵和硝酸铵)也可以沉积在deNOx催化剂上。当deNOx催化剂由于铵盐的沉积而失活时，需要使催化剂再生以恢复其损失的活性的至少一部分。
US 8,883,106描述了一种使deNOx催化剂再生的方法。本专利提出了一种用于从热过程气体中去除氮氧化物和硫氧化物的选择性催化还原反应器系统。反应器系统具有结构特征，所述结构特征提供了用于进行其催化元素再生的在线过程。此系统包含与通过使用系统处理的热过程气体的流动并行布置的多个催化剂床区段。本专利进一步公开了一种使催化剂床区段再生的方法。再生方法包含从热过程气体的流动中分离出催化剂床区段之一，并使再生气体穿过分离的催化剂床区段，同时其它催化剂床区段同时用于从热过程气体中去除氮氧化物和硫氧化物。
EP 2 687 283描述了另一种使deNOx催化剂再生的方法。本公开示出了一种用于通过对气体流中含有的氮氧化物进行催化还原来从气体流中去除氮氧化物的气体处理系统或设施。气体处理系统包含反应器系统，所述反应器系统具有多个单独的反应器或隔室，其催化剂被结构化为使单个反应器或隔室的催化剂再生，同时在气体流的处理中使用具有催化剂的其它反应器或隔室。系统进一步包含定位在反应器系统上游的脱氯/脱硫单元，并提供对气体流进行的处理。系统还包含气体处理电路和再生电路。气体处理电路通过将气体流供应到反应器系统的催化剂模块并通过所述反应器系统的所述催化剂模块来提供气体流的脱氮，而再生电路通过使再生气体循环通过其其它催化剂模块来提供反应器系统的催化剂的一部分的再生。再生废气与进料到二氯化/脱硫处理的气体流组合。
提供用于催化剂再生的在线方法的这些现有技术烟道气催化脱氮系统的问题中的一些问题源自具有由单独的反应器或隔室构成的设备的系统。这些单独的反应器或隔室彼此分离，以允许单个反应器或隔室的再生，同时在处理烟道气流中使用剩余的反应器或隔室。这些再生方法需要复杂的结构特征，所述结构特征包含单独的反应器或隔室以及昂贵且难以使用和控制的阀和切换系统。
一直期望提供一种比现有技术系统中的许多系统更易于使用且所需成本更低的改进的催化气体处理系统。
发明内容
因此，提供了一种用于对气体流中含有的氮氧化物进行选择性催化还原以及使失活的SCR催化剂再生的方法。此方法包含提供含有氮氧化物和硫化合物的经处理的烟道气流，所述经处理的烟道气流被通入到具有上游入口和下游出口并包含SCR催化剂的SCR系统。使所述经处理的烟道气流与所述SCR催化剂接触足以提供通过硫化合物失活的失活的SCR催化剂的时间。从所述SCR系统产生脱氮的烟道气流，以排出到烟囱。然后，通过隔离SCR系统以提供封闭系统来中断将所述经处理的烟道气流通入到所述SCR系统。在用经处理的烟道气填充所述封闭系统之后，以引入速率将所述经处理的烟道气流的一部分引入到所述封闭系统中作为再生气体，所述再生气体用于使失活的SCR催化剂再生并产生含SOx和氨的再生流出气体。使所述再生流出气体的全部或部分以循环速率从所述SCR系统的所述下游出口循环到所述上游入口。以去除速率从所述封闭系统中去除再生流出气体的一部分，同时将所述经处理的烟道气流的一部分引入到所述封闭系统中。
附图说明
附图是展示本发明方法的实施例的示意流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于在将燃烧烟道气通入到烟道气烟囱以排放到外部大气之前，处理由炉或锅炉中的燃料源燃烧产生的燃烧烟道气的方法。由炉或锅炉产生的典型烟道气流含有在将烟道气流释放到大气中之前需要进行还原的氮氧化物、硫氧化物和微粒。
烟道气处理系统可以包含若干种不同类型的处理单元的集成系统，所述集成系统用于去除烟道气流中含有的不同污染物。这些中可以包含用于从烟道气流中去除如氧化硫(SO2和SO3)和HCl等酸性气体以提供脱硫的烟道气流的酸性气体去除单元，以及用于从烟道气流中去除微粒的微粒去除单元以提供经处理的烟道气流。
经处理的烟道气流含有因在燃料源的炉或锅炉中燃烧而形成的氮氧化物，并与燃烧烟道气流一起释放。因此，经处理的烟道气流包括氮氧化物，如N2O、NO、NO2及其任何组合，以及未去除的硫氧化物和微粒。可以将经处理的烟道气流通入到选择性催化还原(SCR)系统，所述系统提供了通过使NOx与注入的氨或尿素在deNOx催化剂床内反应通过使NOx催化还原成N2和水而去除氮氧化物的装置。
烟道气处理系统还可以包含通过对氮氧化物进行选择性非催化还原来处理燃烧烟道气。这是在SCR系统上游完成的并且包含在热烟道气温度范围为760℃(1400°F)到1090℃(1994°F)的位置处将氨或尿素引入到锅炉中。在这些温度下，尿素分解为氨并且氮氧化物与氨和氧反应形成分子氮和水。选择性非催化还原的效率通常较低，并且可以处于热烟道气中含有的氮氧化物的转化率的5％到50％的范围内。
无论从锅炉排出的热烟道气流是通过选择性非催化还原处理还是没有通过选择性非催化还原处理，热烟道气流含有一定浓度的包含氮氧化物、硫化合物和其它污染物的燃烧产物。热烟道气流中的氮氧化物的浓度可以处于50ppmw到5,000ppmw的范围内。然而，更通常地，热烟道气流中的氮氧化物的浓度处于75ppmw到2,000ppmw的范围内。热烟道气流可以具有处于35ppmw到350ppmw，或更通常200ppmw到4,000ppmw的范围内的硫化合物浓度。在标准压力和温度条件下，热烟道气流含有的微粒材料的量的范围通常为烟道气流的0mg/m3到30,000mg/m3，但是更通常地为5,000mg/m3到20,000mg/m3。
包括至少一种酸性气体组分(如二氧化硫和三氧化硫(SO2和SO3))的热烟道气流从炉或锅炉穿过并且通入到用于处理烟道气流以去除其酸性气体组分的至少一部分的酸性气体去除单元或系统。因此，方法的酸性气体去除单元提供了用于从烟道气流中去除烟道气流中含有的酸性气体组分的至少一部分的装置或方法。
本领域技术人员已知的任何合适的酸性气体去除单元可以用于完成从烟道气流中去除酸性气体组分。用于从烟道气流中去除酸性气体，特别是二氧化硫和三氧化硫以及其它酸性气体组分(如氯化氢)的常用方法是通过湿式洗涤和干式方法或半干式方法。这些方法使用干燥的碱性吸附剂或碱性吸附剂的溶液或固体碱性吸附剂的浆液，以从烟道气流中去除二氧化硫、三氧化硫和其它酸性气体组分。处理浆液或溶液的合适的碱性吸附剂可以选自由以下组成的碱性吸附剂组：碳酸钙(CaCO3，石灰石)、氢氧化钙(Ca(OH)2熟石灰)、氢氧化镁(Mg(OH)2)和苛性钠(NaOH)。
在用于去除酸性气体的湿式洗涤和半干式处理方法中，在合适的条件下使烟道气流与碱性吸附剂的浆液或溶液接触，以从烟道气流中去除硫。通常，方法使用限定接触区域的容器，在所述接触区域内，吸附剂浆液或溶液的喷射与引入到容器的接触区域中的烟道气流的流动同时发生、逆流发生或交叉发生。烟道气流中的硫与碱性吸附剂反应，这去除了烟道气流中的硫含量中的至少一部分，以产生脱硫的烟道气流。
从烟道气流中去除酸性气体的另一种合适的方法包含所谓的干式方法。在本发明的合适的干式处理方法中，使呈粉末形式的碱性材料如碳酸氢钠(NaHCO3)在由容器或任何其它合适的接触装置限定的接触区内与烟道气流接触。烟道气流中的酸性气体在容器的接触区内与碱性材料反应，以形成从接触区中去除的固体盐。
通过酸性气体去除单元去除的烟道气流中含有的SO2量可以处于烟道气流中含有的SO2的最高85％或者最高95％或者甚至最高95％或99％的范围内。通常，从烟道气流中去除的SO2的量可以处于10％到80％的范围内，并且更通常地，SO2去除处于30％到75％的范围内。
虽然湿式酸性气体去除系统需要上游微粒去除系统，但半干式系统和干式系统不需要上游微粒去除系统，但是要将其安装在酸性气体去除单元的下游。在任一种情况下，烟道气流通入微粒去除单元或系统，以用于去除烟道气流中含有的微粒材料的至少一部分。微粒去除单元是过滤装置，所述过滤装置提供了用于从烟道气流中去除微粒以产生通入SCR系统的经处理的烟道气流的装置和方法。SCR将安装在微粒去除单元和酸性气体去除单元两者下游。
使用本领域技术人员已知的任何合适的微粒去除系统来完成从烟道气流中去除微粒材料。因此，通过任何合适的微粒去除装置或方法去除微粒材料。然而，典型的系统包含静电除尘器和袋式除尘器过滤系统。静电除尘器通过施加静电力从烟道气流中去除微粒，以分离烟道气流中含有的微粒。袋式除尘器过滤系统使用织造或毡制织物材料作为过滤介质去除微粒。
烟道气流中含有的微粒的主要大小范围为0.5微米(μM)到300微米(μM)，其中所述微粒具有大于70wt.％的微粒，并且更具体地70wt.％到98wt.％的微粒，粒径范围为0.5μM到300μM。袋式除尘器过滤系统可以去除最大或大于99％的烟道气流中含有的微粒，以提供烟道气处理方法中经处理的烟道气流。通常，从烟道气流中去除的微粒百分比处于微粒的80％到99.9％的范围内，以提供准备好通过选择性催化还原(SCR)系统进行处理的经处理的烟道气流。
本发明方法不仅包含通过使用SCR系统对经处理的烟道气流中含有的氮氧化物进行选择性催化还原，而且其进一步包含使烟道气处理过程的SCR系统的失活的deNOx催化剂(即，SCR催化剂)再生的新颖方法。SCR系统是处理单元的集成系统的组件，所述处理单元包含用于在烟道气流释放到大气中之前对其进行处理的酸性气体去除单元和微粒去除单元。
SCR系统的SCR催化剂可以是本领域技术人员已知的任何deNOx催化剂或催化剂系统，其通过使氮氧化物化合物与氨反应来将烟道气流中含有的氮氧化物化合物催化还原成分子氮和水。SCR系统包含选自具有任何合适的结构形式或形状的各种deNOx催化剂组合物的SCR催化剂。
SCR催化剂或deNOx催化剂可以包括通常包含氧化钛或氧化钒作为载体的基底金属催化剂。载体可以进一步包含另一种金属氧化物。载体还可以具有任何合适的形状或结构，如蜂窝状结构或陶瓷金属或泡沫结构或者其是附聚物，如挤出物、丸剂和球。deNOx催化剂可以进一步包括一种或多种选自由钒、钨和钼组成的金属组的活性金属组分。其它deNOx催化剂组合物可以是通常在高温应用中使用的基于沸石的，并且deNOx催化剂组合物可以是低温应用中使用的贵金属催化剂。
美国专利6,419,889公开了用作本发明方法的SCR催化剂的合适的deNOx催化剂组合物。此专利通过引用并入本文。所述专利描述了浸渍有一种或多种活性deNOx金属(如钒、钼和钨)的二氧化钛挤出物微粒，其可以合适地用作本发明的SCR催化剂。
用作本发明方法的SCR催化剂的合适的陶瓷或金属泡沫deNOx催化剂的实例包含WO 2017/112615中描述的催化剂。此公开通过引用并入本文。通过用陶瓷材料的水性浆液填充泡沫聚合物的孔并干燥和煅烧湿泡沫以使聚合物汽化或燃烧来制备陶瓷泡沫。金属泡沫是通过将镍或铁泡沫转换为高温合金的粉末冶金方法制成的。如本文所描述的，将合适的活性deNOx金属掺入到陶瓷或金属泡沫中。
美国专利8,758,711给出了合适的蜂窝结构和deNOx催化剂组合物的实例。此专利通过引用并入本文。这些催化剂包括具有蜂窝状结构的载体，所述蜂窝状结构具有多个提供反应流动路径的通孔。载体可以进一步包括选自由Si、B、P、Zr和W组成的组的一种或多种元素的氧化合物。掺入到蜂窝状结构载体中的是选自由V2O5、WO3和MoO3组成的组的活性deNOx金属。
SCR系统是可以集成到烟道气处理系统中并且能够如本文所描述地起作用的任何系统。SCR系统接收从微粒去除单元穿过的包括氮氧化物和硫化合物的经处理的烟道气流。SCR系统提供了用于从经处理的烟道气流中去除氮氧化物以产生优选地被排出到烟囱中的脱氮的烟道气流的装置和方法。
SCR系统具有用于接收经处理的烟道气流的上游入口和用于排出脱氮的烟道气流的下游出口。如上文所描述的，SCR系统限定了含有deNOx催化剂的接触区。将氨或尿素引入到经处理的烟道气流中并与所述经处理的烟道气流混合，所述经处理的烟道气流通入并引入到SCR系统的接触区中，在所述接触区中，所述经处理的烟道气流在氮氧化物还原(即，deNOx)反应条件下与SCR催化剂接触，从而提供将经处理的烟道气流中的氮氧化物催化还原成氮和水。
合适的deNOx反应条件包含：范围为-10kPa(表压)到2000kPa(表压)的反应压力，以及范围为130℃到450℃的反应或接触温度。在SCR系统的正常操作中，用于去除或还原经处理的烟道气流中含有的NOx时，空速的范围为3,000小时-1到100,000小时-1，更通常地为3,000小时-1到50,000小时-1，并且最通常地为5,000小时-1到20,000小时-1。
对SCR系统进行操作作为本发明方法的一部分，这包含将经处理的烟道气流通入到SCR系统，并通过上游入口将其引入SCR系统的接触区。从SCR系统通过SCR系统的下游出口产生与经处理的烟道气流相比具有降低的氮氧化物浓度的脱氮的烟道气，并且将其排出到烟囱中并排出到大气。在足以提供失活的SCR催化剂的时间内，使经处理的烟道气流与SCR催化剂接触。通过上文所描述的机制，SCR催化剂通过硫化合物失活。
使SCR催化剂失活的通常接触时间处于1到16,000小时的范围内，更通常地，接触时间处于200到8,000小时的范围内。这些失活时间是用于处理经处理的烟道气流所需的通常空速。
一旦SCR催化剂变得失活到不再从经处理的烟道气流中将氮氧化物去除到可接受或期望的水平的水平，通过隔离SCR系统以提供封闭系统，来停止或中断将经处理的烟道气流通入到SCR系统。然后，隔离的SCR系统的失活的SCR催化剂经历再生。
通过本领域技术人员已知的任何合适的装置或方法隔离SCR系统。优选地，这是通过以下来完成的：阻断在SCR系统的上游入口与烟道气处理系统的其它处理单元之间提供气体连通的导管中的气体流动以及阻断在SCR系统的下游出口与烟道气处理系统的烟囱之间提供气体连通的导管中的气体流动。上游阻尼器或阀装置提供用于阻断或停止经处理的烟道气流流动到SCR系统，并且下游阻尼器或阀装置提供用于阻断或停止脱氮的气体流从SCR系统流动到烟囱或大气。
在本发明方法的一个实施例中，失活的SCR催化剂的再生包含使围绕由SCR系统的隔离而形成的封闭系统的经处理的烟道气流绕过，作为到烟道气处理系统的烟囱的旁路流。这是本发明方法的一个优点，其提供了SCR催化剂的再生，而无需关闭炉或锅炉以及烟道气处理系统的其它元件的操作。然后，失活的SCR催化剂可以经历再生，同时经处理的烟道气流同时通入到烟囱。
为了使失活的SCR催化剂再生，封闭系统首先填充有从经处理的烟道气流取得的再生气体。再生气体以循环速率循环通过封闭系统，并通过失活的SCR催化剂，以提供失活的SCR催化剂的再生，并产生含有SOx和氨的再生流出气体，所述再生流出气体是由失活的SCR催化剂驱动的再生产物。
为了从封闭系统的循环再生流出气体中去除再生产物，从封闭系统中去除循环再生流出气体的一部分作为排出流或滑流，同时将绕过封闭系统的经处理的烟道气流的一部分引入到封闭系统中作为新鲜再生气体。
用于使失活的SCR催化剂再生的本发明方法的一个优点在于提供了一种节能的再生方法，所述方法比许多其它再生方法所需的能源使用更少。尽管用于使失活的SCR催化剂再生所需的再生气体的温度高于SCR系统的经处理的烟道气流的温度，但由于再生气体在封闭系统内循环，因此需要极少量的增量热量输入维持循环气体的再生温度。所需的增量热量输入接近将引入到封闭系统中的经处理的烟道气流的一部分的温度升高到封闭系统内循环再生气体的温度并补偿热量损失所需的增量热量输入。
在本发明再生方法的优选实施例中，将经处理的烟道气流的一部分连续地引入或进料到封闭系统中作为再生气体。通过其上游入口将此再生气体引入到SCR系统中，并使其通过失活的SCR催化剂以提供其再生。包括SOx和氨的再生产物的再生流出气体通过其下游出口从SCR系统穿过，并以循环速率从下游出口循环到上游入口通过封闭系统。
为了从循环的再生流出气体中去除再生产物，以足以从封闭系统的循环的再生流出气体中连续去除再生产物的去除速率从封闭系统中去除再生流出气体的一部分。优选的是，将抽出的再生流出气体通入到酸性气体去除单元作为再循环流和进料组分。在这种情况下，所抽出的再生流出气体从封闭系统穿过到达酸性气体去除单元，并与充入到酸性气体去除单元的烟道气流一起引入作为进料。
优选的是，通过流量控制来控制连续引入或进料到封闭系统中的经处理的烟道气流的量，并且还通过流量控制来控制循环再生流出气体的去除速率，条件是去除速率足以连续去除再生产物，但去除速率又不会太高超过酸性气体去除系统所进料的容量。但是，可以使用任何合适的装置或方法来控制经处理的烟道气到封闭系统的进料或引入速率，以及来自封闭系统的再生流出气体的去除速率。
如前所提及的，循环的再生流出气体的再生温度维持处于高于引入到封闭系统中的经处理的烟道气流的温度的温度。再生温度必须高于220℃，并且通常处于220℃到500℃，优选地处于275℃到400℃的范围内。通过与热源进行直接或间接热量交换将热能引入到循环的再生气体中，以维持或控制再生温度。
与例如单程的再生方法相比，本发明方法提供了通过失活的SCR催化剂以恢复催化活性的体积减少的经处理的烟道气。为了提高空速并提高本发明方法的再生效率，全部再生气体的一部分通过失活的SCR催化剂再循环，而不是应用将新鲜的经处理的烟道气用作单程(once-through)或单程(single-pass)再生气体的常规方法。与单程(once-through)或单程(single-pass)再生相比，通过失活的SCR催化剂的所需的新鲜经处理的烟道气的减少的体积流量与再生气体的再循环相组合，减少了所需的能量。
因此，循环的再生流出气体通过SCR系统的空速应小于经处理的烟道气流在使用SCR系统进行deNOx处理期间的典型的空速。因此，循环的再生流出气体的再生空速应小于3,000小时-1，并且优选地小于2,500小时-1，并且甚至小于2,000小时-1。因此，再生空速通常在10小时-1到3,000小时-1或10小时-1到2,500小时-1或2,000小时-1的范围内。封闭系统内的再生压力可以处于-10kPa到2,000kPa的范围内。
使再生气体循环通过封闭系统持续足以通过恢复其降低的活性的至少一部分来使失活的SCR催化剂再生的循环时间。循环时间可以处于10小时到240小时的范围内。更通常地，循环时间处于20小时到100小时的范围内。
一旦失活的SCR催化剂恢复了足够量的活性，通过中断将经处理的烟道气引入到封闭系统中并从封闭系统中去除再生流出气体来停止再生。然后，重新打开封闭系统，并且将经处理的烟道气流再次通入到SCR系统以进行处理，以去除氮氧化物，产生脱氮的烟道气流。
附图呈现了示出提供对由炉或锅炉12产生的燃烧烟道气进行处理的本发明处理系统10的实施例的方法流程图。炉12限定燃烧区14和传热区16，并提供用于燃烧(burning)或燃烧(combusting)燃料源的装置。燃料源通过管线18引入到燃烧区14中，并且燃烧空气通过管线20引入。燃烧产生热烟道气流，所述热烟道气流被排出并通过管线24从炉12穿过。烟道气流包含氮氧化物、硫氧化物和微粒。
可以通过在炉12内施加选择性非催化还原反应，在炉12中处理燃烧烟道气以去除氮氧化物。为此，将氨或尿素通过管线26引入燃烧区14或传热区16的热烟道气温度处于760℃到1,000℃范围内的位置处。
将穿过管线24的烟道气流引入到酸性气体去除单元30。在本发明方法的此实施例中，酸性气体去除单元30首先处理热烟道气以产生脱硫的烟道气流，然后对其进一步处理以从脱硫的烟道气流中去除微粒。在本发明方法的替代性实施例中，烟道气处理的顺序相反，首先通过微粒去除单元处理热烟道气以去除微粒并提供通过酸性气体去除单元处理的净化气体流以提供脱硫的烟道气流或经处理的烟道气流。在当前实施例中，酸性气体去除单元30是本领域已知的干式或半干式酸性气体去除系统的类型，其可以使用干燥或浆液形式的吸附剂注入。此类型的处理系统的应用产生了脱硫的气体流，其中除了可以通过从碱性吸附剂浆液中蒸发而引入的水分之外，烟道气中没有或有最小量的水分增加。在替代性实施例中，酸性气体去除单元的类型是湿式洗涤器，其产生从酸性气体去除单元在其露点处穿过的饱和的脱硫的烟道气流。
酸性气体去除单元30限定酸性气体去除区32，在所述酸性气体去除区中，使烟道气流与碱性吸附剂的浆液或干粉接触。酸性气体去除单元30提供用于使通过管线36引入到酸性气体去除区32中的碱性吸附剂的浆液或干粉与管线24的包括酸性气体的烟道气流接触的装置。碱性吸附剂与酸性气体的反应产物通过管线38从酸性气体去除单元30穿过，以进行进一步处理或处置。可以将未被酸性气体去除单元30回收的反应产物中的一部分与脱硫的气体流一起通入到微粒去除单元44。
通过酸性气体去除单元30对烟道气流进行的处理产生了脱硫的烟道气流，所述脱硫的烟道气流通过管线40从酸性气体去除单元30穿过，并被引入到由微粒去除单元44限定的微粒去除区42中。微粒去除单元44提供了用于从脱硫的烟道气流中去除包含来自酸性气体去除单元30的反应产物的微粒以产生具有降低的微粒浓度的经处理的烟道气流的装置。来自酸性气体去除单元30的去除的微粒反应产物通过管线48从微粒去除单元44穿过。
经处理的烟道气流通过导管50从微粒去除单元44穿过，其中氨通过管线52被引入到所述导管中，以便在将混合物通入到SCR系统54之前与经处理的烟道气流混合。SCR系统54提供了用于将经处理的烟道气流中含有的氮氧化物催化还原成分子氮和水的装置。
SCR系统54包含限定包含deNOx催化剂58的接触区56的结构。deNOx催化剂58可以含在模块内，所述模块与SCR系统54的其它结构元件直接组合或提供用于经处理的烟道气流穿过deNOx催化剂58的流动，并提供经处理的烟道气流与deNOx催化剂58的接触。
SCR系统54具有上游入口60和下游出口62，所述上游入口用于接收如包括氮氧化物化合物的经处理的烟道气流等进料气体，所述下游出口用于从SCR系统54排出并产生经处理的过程流，如处理后的经处理的烟道气流或脱氮的烟道气流。
在方法中，将经处理的烟道气流引入到接触区56中，在所述接触区中，所述经处理的烟道气流在合适的deNOx反应条件下与deNOx催化剂58接触，以产生脱氮的烟道气流。脱氮的烟道气流通过导管66从接触区56到达烟囱68。
使经处理的烟道气与deNOx催化剂58接触足以提供通过硫化合物失活的失活的SCR催化剂58的接触时间。一旦deNOx催化剂58充分失活，就停止向SCR系统54充入经处理的烟道气流，并隔离SCR系统54以提供隔离或封闭系统69。
为了隔离SCR系统54，将上游阻尼器或阀装置70插置到位于微粒去除单元44的出口与SCR系统54的上游入口60之间的位置处的导管50中，并且将下游阻尼器或阀装置74插置到位于SCR系统54的下游出口62与烟囱68之间的位置处的导管66中。上游阻尼器70和下游阻尼器74两者都关闭，以阻断进出SCR系统54的气体流动连通，并提供封闭系统69。循环管线76提供从下游出口62到上游入口60的流体连通，以允许封闭系统69内的循环流动。
旁路管线80提供经处理的烟道气流从微粒去除单元44穿过绕过SCR系统54和封闭系统69的流动。旁路管线80提供从位于微粒去除单元44的出口与上游阻尼器70的入口之间的位置处的导管50到位于下游阻尼器74的出口与烟囱68之间的位置处的导管66的气体流动连通。当通过关闭上游阻尼器70和下游阻尼器74两者来隔离SCR系统54时，经处理的烟道气流通过管线80从微粒去除单元44和旁路SCR系统54和封闭系统69穿过到达导管66和烟囱68。
失活的SCR催化剂58的再生包含用经处理的烟道气填充封闭系统69，所述烟道气用作用于使失活的deNOx催化剂58再生的再生气体。管线82提供了从导管66到封闭系统69的循环管线76的流体流动连通。通过管线82将经处理的烟道气引入到封闭系统69中用作再生气体。
插置在管线82内的控制阀83提供用于控制将经处理的烟道气流引入到封闭系统69的速率的装置。引入到封闭系统69的循环管线76的经处理的烟道气的流速由流量传感器和发射器装置84测量的。流量发射器装置84将信号85提供给流量控制器86，所述信号代表经处理的烟道气穿过管线82的流速。流量控制器86将此经测量的流速与期望的流速进行比较，由此提供流速差。流量控制器86响应于流速差来调整控制阀83，以维持经处理的烟道气以期望的流速穿过管线82并被引入到封闭系统69的循环管线76的流速。
再生气体以循环速率循环通过封闭系统69的循环管线76，并通过失活的SCR催化剂58以提供其再生并产生含有SOx和氨的再生流出气体。再生流出气体通过下游出口62从SCR系统54穿过，并且通过循环管线76循环穿过封闭系统。
为了连续去除循环再生流出气体中的再生产物，通过管线84从循环再生流出气体中去除排出流或滑流，并使其通过并将其引入到管线24中，在所述管线中，其与通入到酸性气体去除单元30的烟道气流组合。将经处理的烟道气通过管线82连续引入到封闭系统中作为再生气体，同时通过管线84同时从封闭系统中去除循环再生流出气体的排出流。
一旦失活的SCR催化剂58恢复了足够量的活性，通过中断将经处理的烟道气通过管线82引入到封闭系统中并从封闭系统中通过管线84去除再生流出气体来停止再生。然后通过打开上游阻尼器70和下游阻尼器74两者重新打开封闭系统，停止使经处理的烟道气流围绕SCR系统54通过旁路管线80绕过，并将经处理的烟道气流再次通入SCR系统54以进行处理，以去除氮氧化物，以产生通过管线66从SCR系统54穿过到达烟囱68的脱氮的烟道气流。
Claims (10)
1.一种用于对气体流中含有的氮氧化物进行选择性催化还原并使失活的催化剂再生的方法，其中所述方法包括：
提供含有氮氧化物和硫化合物的经处理的烟道气流；
将所述经处理的烟道气流通入到具有上游入口和下游出口并且含有SCR催化剂的SCR系统，并使所述经处理的烟道气流与所述SCR催化剂接触持续足以提供通过硫化合物失活的失活的SCR催化剂的时间，并从所述SCR系统产生脱氮的烟道气流以排出到烟囱中；
通过隔离所述SCR系统中断所述将所述经处理的烟道气流通入到所述SCR系统的步骤以提供封闭系统；
在用所述经处理的烟道气填充所述封闭系统之后，以引入速率将所述经处理的烟道气流的一部分引入到所述封闭系统中作为再生气体，所述再生气体用于使所述失活的SCR催化剂再生，由此使所述SCR催化剂再生并产生含有SOx和氨的再生流出气体，同时使所述再生流出气体的全部或部分以循环速率从所述下游出口循环到所述上游入口；以及
以去除速率从所述封闭系统中去除所述再生流出气体的一部分，同时将所述经处理的烟道气流的一部分引入到所述封闭系统中。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
使可燃材料在炉内燃烧并由其产生烟道气流，所述烟道气流包括氮氧化物、酸性气体组分和微粒；
通过酸性气体去除单元处理所述烟道气流以从所述烟道气流中去除所述酸性气体组分并产生脱硫的烟道气流；以及
通过微粒去除单元从所述烟道气流或所述脱硫的烟道气流中去除微粒，以产生所述经处理的烟道气流。
3.根据权利要求2或3所述的方法，其进一步包括：
通过将氨或尿素或两者引入到所述炉中以诱导所述氮氧化物的选择性非催化还原来去除所述烟道气流中的所述氮氧化物的一部分。
4.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
将所述再生流出气体的所述部分引入到所述酸性气体去除单元或引入到所述微粒去除单元或引入到两者。
5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：
将热能引入到在所述封闭系统内循环的所述再生流出气体中，由此控制所述再生气体的再生温度。
6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：
测量所述经处理的烟道气的所述部分的所述引入速率以提供经测量的引入速率，并且将所述经测量的引入速率与期望的引入速率进行比较以提供引入速率差；以及
响应于所述引入速率差而调整所述经处理的烟道气流的所述部分的所述引入速率，以将所述引入速率维持处于所述期望的引入速率。
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
测量所述再生流出气体的所述部分的所述去除速率以提供经测量的去除速率，并且将所述经测量的去除速率与期望的去除速率进行比较以提供去除速率差；以及响应于所述去除速率差而调整所述再生流出气体的所述部分的所述去除速率，以将所述去除速率维持处于所述期望的去除速率。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：
围绕所述封闭系统通入所述经处理的烟道气流作为旁路流，并将所述旁路流通入到所述烟囱。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：
测量所述再生气体的所述循环速率以提供经测量的循环速率，并且将所述经测量的循环速率与期望的循环速率进行比较以提供循环速率差；以及
响应于所述循环速率差而调整所述循环速率，以将所述循环维持处于所述期望的循环速率。
10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：
在所述再生流出气体已经循环足以通过恢复其降低的活性的至少一部分来使所述失活的SCR催化剂再生的循环时间之后，停止所述中断、进料和去除步骤；以及
继续所述通入步骤。
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