CN204865783U - 一种低温烟气脱硝催化反应装置 - Google Patents
一种低温烟气脱硝催化反应装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及烟气中氮氧化物的治理技术，特别公开了一种低温烟气脱硝催化反应装置。该低温烟气脱硝催化反应装置，包括连接锅炉系统的除尘器，其特征在于：所述除尘器通过脱硫单元连通加热器，加热器与烟气-氨气混合器、催化还原反应器和烟囱依次连通；其中，加热器、烟气-氨气混合器和催化还原反应器组成一个框架式塔式结构。本实用新型的低温烟气脱硝装置结构紧凑、占地面积小，提高了工艺的反应效率。
Description
（一）技术领域
本实用新型涉及烟气中氮氧化物的治理技术，特别涉及一种低温烟气脱硝催化反应装置。
（二）背景技术
氮氧化物（NOx）是造成雾霾、酸雨、光化学烟雾及温室效应的罪魁祸首之一。我国是世界第一大NOx排放国，2013年NOx排放量达到2240万吨，NOx治理（烟气脱硝）成为国家“十二五”大气污染强治的重点。选择性催化还原（SelectiveCatalyticReduction，简称SCR）脱硝技术成熟、效率高、稳定性好，成为当前国内外治理NOx的主流技术和发展方向，其中，SCR技术核心为脱硝催化剂。
SCR技术与其他技术相比，具有脱硝效率高，技术成熟等优点，是目前国内外烟气脱硝工程应用最多的技术。根据催化剂的适宜温度范围，SCR可分为高温、中温和低温工艺，其温度分别为：高温SCR工艺：450-590℃；中温SCR工艺：260-380℃；低温SCR工艺：80-300℃。低温SCR工艺可使脱硝装置置于脱硫和除尘装置之后，从而减少硫、飞灰等对催化剂污染毒害。
目前SCR使用最为成熟的催化剂是V2O5/TiO2或者在V2O5/TiO2基础上进行改性的催化剂，但目前传统的钒钛系SCR催化剂在操作温度高于350℃时才具有较高活性，因此只能将SCR反应器布置于省煤器和除尘器之间。但是现有锅炉中在该位置大多没有预留脱硝空间，因此给SCR工艺的工业应用带来了很大的困难；此外在该工艺段的烟气中含有高浓度的灰尘，灰尘中还含有碱金属、砷和汞等物质，会对催化剂产生很强的侵蚀和毒化作用，影响其寿命。基于上述原因，近年来不少学者建议将SCR反应器布置于除尘甚至是脱硫装置之后。为节约运行和锅炉改造成本，研究和开发在低温条件下具有活性的SCR催化剂和相应的工艺具有重要的经济和实际意义。
（三）发明内容
本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单、流程合理的低温烟气脱硝催化反应装置。
本实用新型是通过如下技术方案实现的：
一种低温烟气脱硝催化反应装置，包括连接锅炉系统的除尘器，其特征在于：所述除尘器通过脱硫单元连通加热器，加热器与烟气-氨气混合器、催化还原反应器和烟囱依次连通；其中，加热器、烟气-氨气混合器和催化还原反应器组成一个框架式塔式结构，从而可以有效提高脱硝工艺的加热和反应效率，并节省占地面积。
本实用新型在锅炉后面连接除尘器，把粉尘对低温烟气脱硝工艺的影响减至最低；除尘器的前置可以在烟气中粉尘量发生波动的情况下，将烟气中粉尘对SCR催化剂活性影响降至最小，而且不影响烟气中氮氧化物的去除率。
本实用新型的更优方案为：
所述烟气-氨气混合器与供氨单元连通。
所述除尘器为电除尘器或布袋除尘器。
所述催化还原反应器中放置有呈蜂窝结构的金属氧化催化剂，该结构具有活性面积大，抗堵塞，耐中毒，老化等优异特性，催化剂分为3～6层，其中1层设置为预留层，便于更换和添加催化剂。所述的催化剂以蜂窝状堇青石作为载体，采用二氧化钛和Al等组分产生的溶胶在其表面进行涂敷，然后浸渍V、W、Fe、Mn、Ce等金属作为催化剂的活性组份，并加入适量助剂。该催化剂对SCR反应具有良好的催化活性。
所述脱硫单元为氨法脱硫，通过控制排放液的pH值大于7，可防止脱硫设备的排放气中形成气溶胶，同时由脱硫设备中逃逸出的氨可作为脱硝反应的还原剂；脱硫外排液可去污水处理场或其它脱硫装置；烟气经脱硫后通过加热器加热后进入脱硝单元，烟气经过脱硝后从烟囱排入大气，至此完成除尘、脱硫、脱硝的工艺过程。
本实用新型工艺流程中在除尘、脱硫后设置加热器。加热器的功能是要在烟气温度未达到低温SCR反应温度时，对烟气加热。从而保证在烟气温度变化时，进入反应器的烟气温度不发生较大波动，以确保烟气中的NOx和投加的NH3在较佳温度反应区间反应。
与现有技术相比较，本实用新型装置的特点在于：
（1）本实用新型装置在烟气中粉尘量发生波动的情况下，将烟气中粉尘对SCR催化剂活性的影响降至最小，而且不影响烟气中NOx的去除率；
（2）本发明方法中，氨水在脱硫设备中吸收SOx，将逃逸出氨气至气体中，逃逸的氨气可作为氨法脱硝的部分的还原剂，因此，采用该组合工艺可避免单纯的氨法脱硫存在的氨逃逸问题；
（3）在锅炉烟气温度变化时，可以保证进入催化还原反应器的烟气温度保持平稳，不会发生较大的波动；
（4）本实用新型的低温烟气脱硝装置结构紧凑、占地面积小，提高了工艺的反应效率。
（四）附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
附图1为本实用新型的结构示意图。
图中，1锅炉系统，2供氨单元，3除尘器，4脱硫单元，5加热器，6烟气-氨气混合器，7催化还原反应器，8烟囱。
（五）具体实施方式
附图为本实用新型的一种具体实施例。该实施例包括连接锅炉系统1的除尘器3，所述除尘器3通过脱硫单元4连通加热器5，加热器5与烟气-氨气混合器6、催化还原反应器7和烟囱8依次连通；其中，加热器4、烟气-氨气混合器6和催化还原反应器7组成一个框架式塔式结构；所述烟气-氨气混合器6与供氨单元2连通；所述除尘器3为电除尘器或布袋除尘器；所述催化还原反应器7中放置有呈蜂窝结构的金属氧化催化剂，催化剂为3-6层；所述脱硫单元4为氨法脱硫。
来自锅炉系统1的含有NOx的烟气经除尘器3除尘，除尘后烟气进入脱硫单元4，在脱硫单元4内，烟气与雾状碱液滴在充分接触，NH3与SOx反应，生成铵盐；烟气经脱硫后，烟气通过螺旋气液分离器→撞击式除雾器，将液滴分离，最后通过换热器，进入加热器5进一步加热至160-300℃后，进入烟气-氨气混合器6，在此烟气与来自供氨单元2的氨气充分均匀地混合，而后再向下进入催化还原反应器7，在催化剂床层中，NOx和NH3反应生成N2和H2O，处理后的烟气从烟囱8排入大气。
催化剂模块采用蜂窝结构，该结构具有活性面积大，抗堵塞，耐中毒，老化等优异特性，催化剂分为3-6层，其中1层设置为预留层，便于更换和添加催化剂。该催化剂为自主研发，以蜂窝状堇青石作为载体，采用二氧化钛和Al等组分产生的溶胶在其表面进行涂敷，然后浸渍V、W、Fe、Mn、Ce等金属作为催化剂的活性组份，并加入适量助剂。该催化剂对SCR反应具有良好的催化活性。
由此可以看出：本实用新型的烟气脱硝反应装置，针对锅炉烟气的特点做了针对性的改进：将除尘器设置在锅炉后，消除了粉尘对催化剂寿命和活性的影响；采用该组合工艺可避免单纯的氨法脱硫存在的氨逃逸问题；合理设置加热器，增强了装置的适应能力，在烟气温度发生较大波动时，能够进行自我调节以适应变化的工况。
Claims (5)
1.一种低温烟气脱硝催化反应装置，包括连接锅炉系统（1）的除尘器（3），其特征在于：所述除尘器（3）通过脱硫单元（4）连通加热器（5），加热器（5）与烟气-氨气混合器（6）、催化还原反应器（7）和烟囱（8）依次连通；其中，加热器（5）、烟气-氨气混合器（6）和催化还原反应器（7）组成一个框架式塔式结构。
2.根据权利要求1所述的低温烟气脱硝催化反应装置，其特征在于：所述烟气-氨气混合器（6）与供氨单元（2）连通。
3.根据权利要求1所述的低温烟气脱硝催化反应装置，其特征在于：所述除尘器（3）为电除尘器或布袋除尘器。
4.根据权利要求1所述的低温烟气脱硝催化反应装置，其特征在于：所述催化还原反应器（7）中放置有呈蜂窝结构的金属氧化催化剂，催化剂为3-6层。
5.根据权利要求1所述的低温烟气脱硝催化反应装置，其特征在于：所述脱硫单元（4）为氨法脱硫。
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