CN112902680A - 烧结烟气scr脱硝节能减排方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种烧结烟气SCR脱硝节能减排方法与系统。所述的方法为：烧结烟气经脱硝催化剂进行SCR反应后，进入CO催化燃烧催化剂床层，以使烟气中CO在催化剂床层发生催化燃烧反应。本发明中烧结烟气经SCR脱硝后进入CO催化燃烧催化剂床层，烟气中的CO发生催化燃烧后，烟气温度可升高30℃以上，CO降低70％以上。同时CO催化燃烧催化剂与SCR脱硝逃逸的NH3发生催化氧化反应生成无害的N2，氨逃逸可由3ppm降低至0.5ppm。CO催化燃烧后的高温烟气进入换热器净烟气入口，与原烟气侧低温烟气进行换热，换热后原烟气可直接达到脱硝反应所需温度，无需额外补充热量。

Description

烧结烟气SCR脱硝节能减排方法与系统
技术领域
本发明适用于大气污染治理技术领域，具体是一种烧结烟气SCR脱硝节能减排方法与系统。
背景技术
在当前火电行业大气污染防治达到一定高度的情况下，钢铁冶金、建材等非电行业也迅速拉开了提标改造的序幕。针对非电行业的大气污染防治，国家环保部和各地方省市政府，发布了一系列更加严格的污染物超低排放标准。烧结烟气作为钢铁行业大气污染物重点排放源，主要特点是烟气量大、温度低。目前主流的烧结烟气脱硝技术为SCR脱硝工艺，由于烧结烟气温度较低，而SCR脱硝温度范围一般为230℃～350℃，需要对烧结烟气进行加热升温。尽管工程上通过采用换热器进行能量回收利用，降低能耗，但仍需要通过燃料燃烧补充约30℃温差，且部分燃料消耗占到脱硝系统运行成本的一半左右。烧结烟气中CO含量一般在5000～10000ppm，CO作为有毒物质，不进行处理直接排放会造成严重环境污染。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供一种具有降低能耗、减少污染物排放的烧结烟气SCR脱硝节能减排的方法与系统。
为了解决上述技术问题，本发明的烧结烟气SCR脱硝节能减排的方法，所述的方法为：烧结烟气经脱硝催化剂进行SCR反应后，进入CO催化燃烧催化剂床层，以使烟气中CO在催化剂床层发生催化燃烧反应。
进一步的，所述的方法包括下述步骤：
含有CO的烟气经过换热器换热后使烟气温度升至预定温度；
升温后的含CO烟气与喷加的NH3混合后进入SCR脱硝催化剂床层发生脱硝反应；
脱硝反应后的含CO烟气下游CO催化燃烧催化剂床层，以使烟气中CO在催化剂床层发生催化燃烧反应，烟气温度由上升；
净烟气经换热器与原烟气换热后温度降至预定温度，进入下游工艺。
进一步的，所述CO催化燃烧催化剂为Cu-Ce、Cu-Mn复合氧化物催化剂或钙钛矿氧化物催化剂。
进一步的，所述CO催化燃烧催化剂为蜂窝式催化剂。
进一步的，所述CO催化燃烧催化剂上游、下游设有CO浓度在线监测装置。
为达到上述目的，本发明烧结烟气SCR脱硝节能减排系统，包括从烟气管道进口依次设置在烟气管道内的加热装置、喷氨装置、整流格栅、SCR脱硝装置、CO催化燃烧床；在所述烟气管道的烟气进口和烟气出口的设置有换热器。
本发明中，烧结烟气经SCR脱硝催化剂床层后，流场及温度分布十分均匀，有利于后续CO催化燃烧反应的进行。烟气中的CO在催化燃烧催化剂床层发生燃烧反应后，烟气温升可达30℃以上，CO浓度降低70％以上，减少CO排放量的同时大幅降低烧结烟气补热能耗。进一步，置于SCR脱硝催化剂后端的CO催化燃烧催化剂还可以催化SCR脱硝逃逸的NH3发生氧化反应生成无害的N2，氨逃逸可由3ppm降低至0.5ppm。CO催化燃烧后的高温烟气进入换热器净烟气入口，与原烟气侧低温烟气换热，换热后原烟气可直接达到脱硝反应所需温度，无需额外能耗。通过在CO催化燃烧催化剂前后设置的CO浓度在线监测装置监控CO氧化燃烧量，可实时评估催化剂性能，同时对换热器、加热装置运行参数进行动态调整。
脱硝系统配置的加热装置仅需在脱硝系统冷态启动时使用，当脱硝系统温度达到设计温度后，烟气中CO催化燃烧提供的热量足够满足整个系统的正常运行，无需外部供热。
附图说明
图1是本发明中烧结烟气SCR脱硝节能减排的流程及系统示意图。
图中：1—换热器；2—加热装置；3—喷氨格栅；4—整流格栅；5—SCR脱硝催化剂；6—CO催化燃烧催化剂；7—CO在线监测装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
本发明的烧结烟气SCR脱硝节能减排系统包括从烟气管道进口依次设置在烟气管道内的加热装置2、喷氨装置3、整流格栅4、SCR脱硝装置5、CO催化燃烧床5；在所述烟气管道的烟气进口和烟气出口的设置有换热器1。
上述的系统中，未脱硝的低温烧结烟气由原烟气侧进入换热器，与脱硝后的高温净烟气进行换热，进行一次升温，随后经加热装置二次升温至SCR脱硝所需温度(230℃～350℃)。高温烟气与喷氨格栅投加的还原剂NH3混合均匀后进入脱硝反应器催化剂床层，进行SCR脱硝反应。脱硝净烟气随后进入CO催化燃烧催化剂床层，烟气经CO催化燃烧后温度可升高30℃以上，CO降低70％以上，同时SCR脱硝未反应的NH3发生催化氧化反应生成N2，氨逃逸可由3ppm降低至0.5ppm。CO催化燃烧后的高温烟气进入换热器净烟气入口，与原烟气侧低温烟气换热后进入下游工序。
加热装置仅需在脱硝系统冷态启动时使用，当脱硝系统温度达到设计温度后，烟气中CO催化燃烧提供的热量足够满足系统的正常运行，无需外部供热。
所述CO催化燃烧催化剂放置于SCR脱硝催化剂与换热器净烟气入口之间。CO催化燃烧催化剂放置于SCR脱硝催化剂下游，能够确保催化剂表面温度、流速分布十分均匀。同时由于CO催化燃烧催化剂具有NH3催化氧化性能，可以进一步去除SCR脱硝反应逃逸的NH3。避免了将SCR脱硝所需的还原剂NH3进行氧化，。
所述CO催化燃烧催化剂上游、下游设有CO浓度在线监测装置。通过监测CO催化燃烧催化剂前后的CO浓度，评估CO催化燃烧催化剂的性能，调整换热器、加热装置等的运行参数。
实施例一
脱硝系统入口烟气温度90℃，CO浓度5000ppm，经过换热器1换热后温度升至280℃，随后与喷氨格栅3投加的NH3混合后进入SCR脱硝催化剂床层5发生脱硝反应，其中有2.5ppm未反应的NH3进入下游CO催化燃烧催化剂床层6。CO催化燃烧催化剂上同时发生CO催化燃烧和NH3催化氧化反应，CO由5000ppm降至1000ppm，NH3由2.5ppm降至0.5ppm，烟气温度由280℃升至310℃。随后净烟气经换热器与原烟气换热后温度降至120℃，进入下游工艺。
实施例二
脱硝系统入口烟气温度80℃，CO浓度10000ppm，经过换热器换热后温度升至280℃，随后与喷氨格栅投加的NH3混合后进入SCR脱硝催化剂床层发生脱硝反应，其中有3ppm未反应的NH3进入下游CO催化燃烧催化剂床层。CO催化燃烧催化剂上同时发生CO催化燃烧和NH3催化氧化反应，CO由10000ppm降至1500ppm，NH3由3ppm降至0.6ppm，烟气温度由280℃升至330℃。随后净烟气经换热器与原烟气换热后温度降至130℃，进入下游工艺。
综上，本发明以节能减排为目的，一方面利用CO催化燃烧能够产生热量，以大幅降低上游加热装置的燃料耗量。另一方面利用CO催化燃烧生成CO2，可大幅降低烟气中CO的排放浓度，减少对环境的污染。此外，CO催化燃烧催化剂还可以协同催化氧化NH3生成N2，降低SCR脱硝氨逃逸；具有很好的经济效益和环境效益。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种烧结烟气SCR脱硝节能减排的方法，其特征在于，所述的方法为：烧结烟气经脱硝催化剂进行SCR反应后，进入CO催化燃烧催化剂床层，以使烟气中CO在催化剂床层发生催化燃烧反应。
2.如权利要求1所述的烧结烟气SCR脱硝节能减排的方法，其特征在于，所述的方法包括下述步骤：
含有CO的烟气经过换热器换热后使烟气温度升至预定温度；
升温后的含CO烟气与喷加的NH3混合后进入SCR脱硝催化剂床层发生脱硝反应；
脱硝反应后的含CO烟气进入下游CO催化燃烧催化剂床层，以使烟气中CO在催化剂床层发生催化燃烧反应，烟气温度上升；
净烟气经换热器与原烟气换热后温度降至预定温度，进入下游工艺。
3.根据权利要求1所述的烧结烟气SCR脱硝节能降耗的方法，其特征在于，所述CO催化燃烧催化剂为Cu-Ce、Cu-Mn复合氧化物催化剂或钙钛矿氧化物催化剂。
4.根据权利要求1所述的烧结烟气SCR脱硝节能降耗的方法，其特征在于，所述CO催化燃烧催化剂为蜂窝式催化剂。
5.根据权利要求1所述的一种烧结烟气SCR脱硝节能降耗的方法，其特征在于，所述CO催化燃烧催化剂上游、下游设有CO浓度在线监测装置。
6.一种烧结烟气SCR脱硝节能减排系统，其特征在于，包括从烟气管道进口依次设置在烟气管道内的加热装置、喷氨装置、整流格栅、SCR脱硝装置、CO催化燃烧床；在所述烟气管道的烟气进口和烟气出口的设置有换热器。
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