CN205868014U - 可移动式低温scr脱硝催化剂在线加热再生设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可移动式低温SCR脱硝催化剂在线加热再生设备，它包括压缩空气制备系统、热风炉加热系统、尾气吸收系统，各系统与SCR反应器之间通过管路连接；压缩空气制备系统为人工对催化剂吹灰提供气源，热风炉加热系统为SCR反应器通入高温热空气去除催化剂表面的易分解物质；尾气吸收系统将加热再生过程中产生的热分解气体进行降温、吸收处理。采用本实用新型设备对低温SCR脱硝催化剂在线加热再生，不影响催化剂的机械强度，不流失催化剂活性成分，能够清除低温SCR脱硝催化剂的表面和孔道的污染物，催化剂的活性能较再生前得到较大的提高，同时可防止加热分解的气体造成二次污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及SCR脱硝催化剂再生技术领域，具体涉及一种可移动式低温SCR脱硝催化剂再生设备。
背景技术
环保成为近些年国家大力支持的新兴产业。NOx是造成大气污染的主要污染物之一，是火力发电厂和锅炉排放主要污染物之一。烟气脱硝技术主要有低氮燃烧、SNCR和SCR，其中，SCR(Selective Catalytic Reduction)——选择性催化还原法脱硝技术因其高效可靠的脱硝性能而成为火电厂NOx排放控制的主流技术，具有效率高、选择性好、运行稳定等优点，且产物为N2和H2O，没有二次污染。SCR脱硝技术的核心部分是催化剂，其投资占系统投资的40％左右。
目前市场上应用最多的是钒钨钛型高温催化剂，然而高温催化剂所处的烟气环境条件比较恶劣，如高粉尘、高重金属等，使得催化剂易磨损、易堵塞、易中毒。因此低温催化剂就应运而生，将低温催化剂的工作环境向烟气下游推移至除尘器之后、脱硫装置之前，并采用低含尘布置方式。这时烟气中的粉尘、重金属及其中所包含的容易使催化剂中毒的物质大部分被除尘器去除，减少了催化剂磨损、堵塞以及中毒失活的危险，增加催化剂的使用寿命，减少催化剂的更换周期，降低脱硝系统的运行成本。但是，在低含尘布置方式下，烟气温度下降了很多，在150～200℃之间，烟气中SO2浓度非常高，在这样的条件下，NH3很容易和SO3或SO2反应生成硫酸铵盐或亚硫酸铵盐，铵盐会形成结晶附着在催化剂表面，导致催化剂失活。因此，对低温SCR脱硝催化剂进行再生就有十分重大意义。
目前国内催化剂再生技术主要是工厂再生，其主要工艺路线：检测→吹灰→水洗→酸洗→再生→干燥→煅烧→卸载。但是，它的不足之处在于：1、催化剂模块再生前从烟道中拆除吊出到地面、交通运输、再生、再生后吊入烟道再安装归位，工程量极大，导致再生费用高；2、因为再生装置能力所限，再生时所需时间长，且工艺复杂，不利于操作；3、再生过程中，催化剂频繁搬运，极易破碎，造成投运后烟气阻力大甚至无法运行；4、再生时需要消耗水量大，再生药品消耗大，再生能耗大；5、再生时产生的污水，具有强酸性，同时含有较高的重金属，需要处理之后才能排放。
而目前尚未见有运行成本低、再生效果好的适用于低温烟气脱硝催化剂的在线加热再生技术及设备的相关报道。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术中用于烟气脱硝催化剂的再生技术再生费用高、再生活性低、操作复杂等不足，提供一种再生费用低、再生效果好、操作性好的可移动式低温SCR脱硝催化剂在线加热再生设备。
本实用新型以如下技术方案解决上述技术问题：
本实用新型可移动式低温SCR脱硝催化剂在线加热再生设备，包括SCR反应器，SCR反应器的顶部入口接脱硝系统进口阀门，底部出口接脱硝系统出口阀门，所述再生设备还包括压缩空气制备系统、热风炉加热系统、尾气吸收系统，压缩空气制备系统、热风炉加热系统、尾气吸收系统与SCR反应器之间通过管路连接；
所述压缩空气制备系统为人工对催化剂进行吹灰处理提供气源，它包括空压机、储气罐和冷干机，空压机的输出端连接储气罐，储气罐的输出端连接冷干机，冷干机的输出端通过管路伸入SCR反应器内；
所述热风炉加热系统为SCR反应器提供高温热空气，它包括热风炉、热风炉出口电磁阀门、热风炉出口引风机、再生系统进口阀门和排空阀门一，热风炉的出口端连接有热风炉出口电磁阀门，热风炉出口电磁阀门的出口端以并联方式连接有排空阀门一和热风炉出口引风机，热风炉出口引风机的出口端连接再生系统进口阀门，再生系统进口阀门的出口端和脱硝系统进口阀门的出口端以并联方式接入SCR反应器的顶部入口；
所述尾气吸收系统包括尾气处理系统引风机、布袋除尘器、NH3吸收池、喷淋器、SO2吸收池，SCR反应器的底部出口以并联方式连接脱硝系统出口阀门和尾气处理系统引风机，尾气处理系统引风机的出口以并联方式连接NH3吸收池、布袋除尘器和SO2吸收池，布袋除尘器、SO2吸收池与尾气处理系统引风机连接的管路上分别设有布袋除尘器进口阀门和SO2吸收池入口阀门，SO2吸收池入口阀门与SO2吸收池之间的管路上还安装有喷淋器，喷淋器设有工艺水喷淋管道闸阀，NH3吸收池位于喷淋器的下方并接收喷淋液，布袋除尘器设有排空阀门二，SO2吸收池设有排空阀门三。
所述SCR反应器的底部出口连接氨逃逸监测设备，用于监测加热再生气体的氨逃逸数据。
压缩空气制备系统、热风炉加热系统、尾气吸收系统与SCR反应器连接的管路采用烟风管道波纹补偿器。
所述氨逃逸监测设备安装在尾气处理系统引风机与SCR反应器的连接口之前。
本实用新型与现有技术相比，具有如下显著效果：
1.本实用新型的设备可移动，通过在线加热再生，可以彻底免除催化剂模块频繁搬运的工作量和催化剂因搬运造成的物理损坏，采用热处理再生对催化剂本体几乎无损害，可以有效避免水洗再生或酸性再生等导致的催化剂机械强度下降和表面活性组分流失问题，同时也能有效降低再生费用。
2.本实用新型利用烟道、催化剂模块自身结构特点执行再生工序，装置操作简单，可实现温度、风量以及升温速率的可控调节，全部催化剂层的再生工序可一次性完成，提高了工作效率，再生工期短。
3.本实用新型对SCR脱硝催化剂表面和孔道的积灰、积炭、铵盐结晶堵塞等失活问题的处理效果明显，再生处理后的催化剂表面积灰情况明显改善，催化剂的活性较再生前得到较大的提高，再生后的催化剂满足实际工业运行的要求。
4.本实用新型在再生过程中所需的原材料易于取得，如天然气和工艺水在电厂、玻璃厂、水泥厂等都属必备品，因此降低了再生成本。
5.本实用新型利用尾气吸收机构可以处理和吸收尾气中的粉尘、NH3、SO2等，不会对环境造成二次污染；
6.本实用新型结合低温SCR烟气脱硝系统，运用氨逃逸监测系统监测加热再生，明确加热再生是否彻底。
7.本实用新型的再生设备可有效地应用于再生低温SCR脱硝催化剂，所述低温SCR脱硝催化剂广泛用于车辆、火电厂、化工厂、轮船等。
附图说明
图1是本实用新型可移动式低温SCR脱硝催化剂在线加热再生设备的整体结构示意图。
图中：1、热风炉；2、热风炉出口电磁阀门；3、热风炉出口引风机；4、再生系统进口阀门；5、排空阀门一；6、脱硝系统进口阀门；7、脱硝系统出口阀门；8、空压机；9、储气罐；10、冷干机；11、SCR反应器；12、尾气处理系统引风机；13、布袋除尘器进口阀门；14、布袋除尘器；15、排空阀门二；16、NH3吸收池；17、喷淋器；18、SO2吸收池；19、SO2吸收池入口阀门；20、排空阀门三；21、喷淋管道闸阀；22、氨逃逸监测设备。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型可移动式低温SCR脱硝催化剂在线加热再生设备，包括压缩空气制备系统、热风炉加热系统、尾气吸收系统，压缩空气制备系统、热风炉加热系统、尾气吸收系统与SCR反应器11之间通过管路连接，连接的管路都采用烟风管道波纹补偿器。SCR反应器11按原脱硝系统配置，在其顶部入口接有脱硝系统进口阀门6，在其底端出口接有脱硝系统出口阀门7。
所述压缩空气制备系统包括空压机8、储气罐9和冷干机10，空压机8的输出端连接储气罐9，储气罐9的输出端连接冷干机10，冷干机10的输出端经管路伸入SCR反应器11内。
所述热风炉加热系统包括热风炉1、热风炉出口电磁阀门2、热风炉出口引风机3、再生系统进口阀门4和排空阀门一5，热风炉1的出口端连接有热风炉出口电磁阀门2，热风炉出口电磁阀门2的出口端以并联方式连接有排空阀门一5和热风炉出口引风机3，热风炉出口引风机3的出口端连接再生系统进口阀门4，再生系统进口阀门4的出口端和脱硝系统进口阀门6的出口端以并联方式接入SCR反应器11的顶部入口。
所述尾气吸收系统包括尾气处理系统引风机12、布袋除尘器14、NH3吸收池16、喷淋器17、SO2吸收池18，SCR反应器11的底部烟道出口以并联方式连接脱硝系统出口阀门7和尾气处理系统引风机12，尾气处理系统引风机12的出口以并联方式连接NH3吸收池16、布袋除尘器14和SO2吸收池18，布袋除尘器14、SO2吸收池18与尾气处理系统引风机12连接的管路上分别设有布袋除尘器进口阀门13和SO2吸收池入口阀门19，SO2吸收池入口阀门19与SO2吸收池18之间的管路上还安装有喷淋器17，喷淋器17设有工艺水喷淋管道闸阀21，NH3吸收池16位于喷淋器17的下方并接收喷淋液，布袋除尘器14设有排空阀门二15，SO2吸收池18设有排空阀门三20。
本实用新型在SCR反应器11的烟道出口处设有氨逃逸监测设备22，氨逃逸监测设备22安装在尾气处理系统引风机12与SCR反应器11的连接口之前。
本实用新型采用的喷淋器在降温过程中采用工艺水。
本实用新型所述的SCR反应器内采用的催化剂为现有技术的低温SCR脱硝催化剂。
本实用新型可移动式低温SCR脱硝催化剂在线加热再生设备的操作方法包括如下操作步骤：
步骤1，吹灰：
关闭脱硝系统进口阀门6、脱硝系统出口阀门7、SO2吸收池入口阀门19和排空阀门三20，打开再生系统进口阀门4、排空阀门一5、布袋除尘器进口阀门13和排空阀门二15。启动尾气处理系统引风机12，使SCR反应器11内处于负压状态。打开空压机8和冷干机10，制备无油干燥压缩空气并存储于储气罐9，将气体压力为0～0.6Mpa、流量为0～0.1m3/s的压缩空气采用人工进入低温SCR反应器11中进行吹灰，清除催化剂表面和孔道内粉尘，直到催化剂表面和孔道清洁为止。清除的粉尘随着空气经过布袋除尘器14收集处理。
步骤2，加热：
人工吹灰完成之后，关闭空压机8和冷干机10。关闭排空阀门一5、布袋除尘器进口阀门13和排空阀门二15，打开热风炉出口电磁阀门2、SO2吸收池进口阀门19和排空阀门三20。打开热风炉出口引风机3，打开工艺水喷淋管道闸阀21。连接天然气，打开热风炉1，开始加热再生，再生温度控制在380℃～420℃，当温度稳定后，维持温度不变加热再生18～36h，或氨逃逸监测设备22显示的氨逃逸数据为0ppm为止，以去除表面吸附的易分解的物质例如积碳、积硫等物质。
吸灰过程中打开尾气处理系统引风机12，使吹扫在负压的环境下进行，防止在吹扫清灰工程中，飞灰进入催化剂空隙。人工采用压缩气体对失活SCR脱硝催化剂模块进行吹扫清灰，气体喷嘴与催化剂要保持0.1～0.5m的距离，气体吹扫方向与催化剂孔道方向的夹角要小于30°，能够清除堵塞在催化剂表面和孔道的飞灰。上述的气体吹灰过程在负压条件下进行，这样去除催化剂表面的固体颗粒及粉尘效果更好，当固体颗粒和粉尘受到压缩空气的推力离开催化剂表面后不会由于重力而重新落回到催化剂表面形成二次污染，而且不会产生扬尘，有利于人工吹灰，可以连续进行。
本实用新型所述热风炉1所用燃料为天然气，热风炉在能获得较高的工作温度的前提下，具有热效率高，并能在不同工作条件下，均能保持最佳热效率。
本实用新型采用的热风炉1到SCR反应器11之间的管道、阀门、管道波纹补偿器、引风机都有保温，保温层厚度为5cm～10cm，其保温材料是可拆卸保温套。可拆卸保温套相对于常规保温材料具有以下几点优势：(1)绝热保温效果好；(2)方便拆卸、易于安装、方便清洗管道设备、方便维修保养、可以反复使用、使用寿命、节约成本；(3)强度高，既柔软又有韧性，易弯曲包扎；(4)产品适应性强：适用于不同温度，不同形状的管道设备保温；(5)环保，无污染：不含石棉及其他任何有害物质，对人和环境完全无害；(6)产品外观漂亮整洁、表面可擦洗；(7)改善工作热环境，防止人员烫伤。
本实用新型将连接SCR反应器11烟道出口的尾气处理系统引风机12设在氨逃逸监测设备22之后，其目的是使加热再生气体经过氨逃逸监测设备探头，氨逃逸设备能够监测到加热再生铵盐分解，当氨逃逸显示数据为0ppm时，说明铵盐分解完毕。
本实用新型在吹扫过程中将产生的粉尘经过尾气处理系统中布袋除尘器14处理，处理气体能力大，性能稳定，操作方便、能耗低。经济效益好、滤袋寿命长、维修工作量小等优点。布袋除尘器14采用分室停风脉冲喷吹清灰，喷吹一次就可达到彻底清灰的目的，能有效延长清灰周期，同时也降低了清灰能耗和压缩空气的耗量。
本实用新型在加热再生的过程中将产生的热分解气体经过尾气处理系统中喷淋器17降温，将加热再生气体温度将至80℃～100℃以下，因NH3极易溶于水，喷淋过程中就能去除大部分NH3和一小部分SO2，NH3吸收池16收集喷淋水；加热再生气体再经过SO2吸收池18吸收剩余的NH3和SO2，干净气体则进行排空；所述SO2吸收池18内盛装质量浓度为3～7％的氢氧化钙溶液，用于吸收尾气中的SO2以及溶解部分NH3。
以下是本实用新型设备的应用实例：
采用本实用新型设备，对一条玻璃窑炉烟气脱硝治理使用的蜂窝式低温SCR脱硝失活催化剂，进行再生处理。采用中国实用新型专利公开号104324714A的低温SCR脱硝催化剂，低温SCR脱硝催化剂单元尺寸150mm×150mm×810mm，催化剂模块尺寸975mm×1924mm×1175mm，截面规格为25孔×25孔。
具体再生操作步骤如下：
步骤1，吹灰：
关闭脱硝系统进口阀门6、脱硝系统出口阀门7、SO2吸收池入口阀门19和排空阀门三20，打开再生系统进口阀门4、排空阀门一5、布袋除尘器进口阀门13和排空阀门二15，启动尾气处理系统引风机12。打开空压机8和冷干机10，制备无油干燥压缩空气并伸入低温SCR反应器11内，气体压力为0～0.6MPa，流量为0～0.1m3/s，采用人工进入低温SCR反应器11中进行吹灰，清除催化剂表面和孔道内粉尘，直到催化剂表面和孔道清洁为止。清除的粉尘随着空气经过布袋除尘器14收集处理。
步骤2，加热：
人工吹灰完成之后，关闭排空阀门一5、布袋除尘器进口阀门13和排空阀门二15，打开热风炉出口电磁阀门2、SO2吸收池入口阀门19和排空阀门三20。关闭空压机8和冷干机10。打开热风炉出口引风机3；打开工艺水喷淋管道闸阀21。连接天然气，启动热风炉1，开始加热再生，再生温度控制在400℃，当温度稳定后，维持温度不变加热再生24h，以去除表面吸附的易分解的物质例如积碳、积硫等物质。
加热再生的过程中产生的热分解气体，经喷淋器17降温，使加热再生气体温度降至100℃以下，因NH3极易溶于水，在喷淋过程中就能去除大部分NH3和一小部分SO2，喷淋过程的喷淋水通过NH3吸收池16收集；加热再生气体再经过SO2吸收池18吸收剩余的NH3和SO2，干净气体则通过排空阀门三20进行排空。
所述SO2吸收池18内盛装质量浓度为5％的氢氧化钙溶液，用于吸收尾气中的SO2以及溶解部分NH3。
在SCR反应器11内，附着在催化剂表面的硫酸铵、硫酸氢铵等会发生分解，从而使催化剂表面被堵塞的活性位得到恢复，使SCR脱硝反应活性提高，主要的化学反应方程式有：
(NH4)2SO4→SO3+2NH3+H2O
NH4HSO4→SO3+NH3+H2O
SO3→SO2+1/2O2
本实用新型设备对SCR脱硝催化剂表面和孔道的积灰、积炭、铵盐结晶堵塞等失活问题的处理效果明显，再生处理后的催化剂表面积灰情况明显改善，催化剂的活性较再生前得到较大的提高，再生后的催化剂满足实际工业运行的要求。
活性评价：对实施例中的低温SCR脱硝催化剂进行再生完成之后，投入运营，分析数据。进行测试对比再生前后的粉尘覆盖率(％)、再生前后活性比值K/K0、再生前后SO2/SO3转化率(％)见表1。
表1
| 项目 | 再生前 | 再生后 |
| 粉尘覆盖率(％) | 65 | 0 |
| 再生前后活性比值K/K0 | 0.51 | 0.98 |
| SO2/SO3转化率(％) | 1.5 | 0.8 |
注：所述低温SCR脱硝催化剂的粉尘覆盖率为粉尘覆盖在低温SCR催化剂模块的截面面积占催化剂模块总截面面积的百分比；所述低温SCR脱硝催化剂的模块再生前后的活性比值K/K0为所测脱硝催化剂活性(K)与新鲜脱硝催化剂活性(K0)进行比较得出。
根据实施例的结果可以知道,失活的低温SCR脱硝催化剂通过吹灰、加热再生，再生后的催化剂的粉尘覆盖率0，表明人工吹灰已经把覆盖在催化剂模块截面上的粉尘全部吹扫干净；再生前后活性比值K/K0为0.98，十分接近于1，表明再生之后低温SCR脱硝催化剂活性已经十分接近新鲜催化剂；SO2/SO3转化率(％)为0.8％，小于1％，已经达到新鲜催化剂的要求。因此，再生之后的低温SCR脱硝催化剂满足工程要求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。虽然已经公开了示例性实施例，本领域技术人员很容易地理解示例性实施例中的基础上，可能做出多种变化或变形，而没有从本质上偏离本实用新型的新颖教导和优点。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，所有这些变化或变形目的是包含在如权利要求所定义的本实用新型的范围中。因此，可以理解的是，前述是对示例性实施例的说明，并不是限制公开的特殊实施例、公开实施例的变形以及其它示例性实施例，目的是包含于所附权利要求的范围中。
Claims (4)
1.可移动式低温SCR脱硝催化剂在线加热再生设备，包括SCR反应器，SCR反应器的顶部入口接脱硝系统进口阀门，底部出口接脱硝系统出口阀门，其特征在于，所述再生设备还包括压缩空气制备系统、热风炉加热系统、尾气吸收系统，压缩空气制备系统、热风炉加热系统、尾气吸收系统与SCR反应器之间通过管路连接；
所述压缩空气制备系统为人工对催化剂进行吹灰处理提供气源，它包括空压机、储气罐和冷干机，空压机的输出端连接储气罐，储气罐的输出端连接冷干机，冷干机的输出端通过管路伸入SCR反应器内；
所述热风炉加热系统为SCR反应器提供高温热空气，它包括热风炉、热风炉出口电磁阀门、热风炉出口引风机、再生系统进口阀门和排空阀门一，热风炉的出口端连接有热风炉出口电磁阀门，热风炉出口电磁阀门的出口端以并联方式连接有排空阀门一和热风炉出口引风机，热风炉出口引风机的出口端连接再生系统进口阀门，再生系统进口阀门的出口端和脱硝系统进口阀门的出口端以并联方式接入SCR反应器的顶部入口；
所述尾气吸收系统包括尾气处理系统引风机、布袋除尘器、NH3吸收池、喷淋器、SO2吸收池，SCR反应器的底部出口以并联方式连接脱硝系统出口阀门和尾气处理系统引风机，尾气处理系统引风机的出口以并联方式连接NH3吸收池、布袋除尘器和SO2吸收池，布袋除尘器、SO2吸收池与尾气处理系统引风机连接的管路上分别设有布袋除尘器进口阀门和SO2吸收池入口阀门，SO2吸收池入口阀门与SO2吸收池之间的管路上还安装有喷淋器，喷淋器设有工艺水喷淋管道闸阀，NH3吸收池位于喷淋器的下方并接收喷淋液，布袋除尘器设有排空阀门二，SO2吸收池设有排空阀门三。
2.根据权利要求1所述可移动式低温SCR脱硝催化剂在线加热再生设备，其特征在于，所述SCR反应器的底部出口连接氨逃逸监测设备，用于监测加热再生气体的氨逃逸数据。
3.根据权利要求1所述可移动式低温SCR脱硝催化剂在线加热再生设备，其特征在于，压缩空气制备系统、热风炉加热系统、尾气吸收系统与SCR反应器连接的管路采用烟风管道波纹补偿器。
4.根据权利要求2所述可移动式低温SCR脱硝催化剂在线加热再生设备，其特征在于，所述氨逃逸监测设备安装在尾气处理系统引风机与SCR反应器的连接口之前。
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