CN220460336U - 一种低温co和nh3耦合脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种低温CO和NH3耦合脱硝装置，属于烟气净化技术领域。本实用新型包括催化剂制备装置、烟气供应装置、CO供气装置、NH3供气装置、脱硝反应器、气体分析装置和废气处理装置，脱硝反应器的气体入口端和气体出口端均开设有若干个气孔，烟气供应装置、CO供气装置和NH3供气装置均通过输气管道Ⅰ与脱硝反应器的气体入口端连通，催化剂制备装置通过催化剂输送管与脱硝反应器的催化剂入口连通，脱硝反应器的气体出口端通过输气管道Ⅱ与气体分析装置的气体入口端连通，气体分析装置的气体出口端通过输气管道Ⅲ与脱硝反应器的气体入口端连通，气体分析装置的气体出口端通过输气管道Ⅳ与废气处理装置连通。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种低温CO和NH3耦合脱硝装置，属于烟气净化技术领域。
背景技术
氮氧化物(NOx)是主要大气污染物，是形成酸雨、破坏臭氧、产生温室效应、制造光化学烟雾和雾霾的原因之一。目前针对低温、复杂成分烧结烟气进行高效脱硝一直是行业瓶颈。随着超低排放标准的全面实施和强制执行，开发出深度净化和高效环保的脱硝技术成为必然。
针对NOx的治理，一直以来选择性催化还原技术(SCR)是较为有效的方法，作为SCR的还原剂有CO和NH3。CO-SCR技术优势在于CO本身就存在于烧结烟气中，将其作为还原剂治理NOx可达到以废治废目的，但其自身存在一些难以突破的瓶颈，例如：如何实现低温活化？如何提高抗氧化能力？NH3-SCR技术作为应用最广的固定源烟气脱硝方法，同样也存在许多问题，比如NH3的储存、泄露以及二次污染等。
实用新型内容
针对现有低温脱硝装置仅采用CO作为SCR的还原剂难以实现低温活化以及抗氧化能力低的问题，本实用新型提出了一种低温CO和NH3耦合脱硝装置，即通过同时设置CO供气装置和NH3供气装置，利用NH3较好的还原性以及烟气中的CO(或者通过CO供气装置进行补CO)，实现低温CO和NH3耦合脱硝；通过设置SO2供气装置研究被SO2毒化后的催化剂对低温CO和NH3耦合脱硝率的影响。
一种低温CO和NH3耦合脱硝装置，包括催化剂制备装置、烟气供应装置1、CO供气装置19、NH3供气装置20、脱硝装置、气体分析装置和废气处理装置7，
脱硝装置为脱硝反应器3，脱硝反应器3的气体入口端和气体出口端均开设有若干个气孔，烟气供应装置1通过输气管道Ⅰ与脱硝反应器3的气体入口端连通，CO供气装置19和NH3供气装置20均与输气管道Ⅰ连通，催化剂制备装置通过催化剂输送管与脱硝反应器3的催化剂入口连通，脱硝反应器3的气体出口端通过输气管道Ⅱ与气体分析装置的气体入口端连通，气体分析装置的气体出口端通过输气管道Ⅲ与脱硝反应器3的气体入口端连通，气体分析装置的气体出口端通过输气管道Ⅳ与废气处理装置7连通。
所述脱硝装置还包括SO2供气装置2，SO2供气装置2通过SO2供气管与输气管道Ⅰ的入口端连通，SO2供气管上设置有单向控制阀Ⅱ和气体流量计Ⅱ。
所述催化剂制备装置包括依次连通的超声水浴振荡器Ⅰ8、固液分离装置Ⅰ9、干燥装置Ⅰ10、回流浸渍装置11、固液分离装置Ⅱ12、干燥装置Ⅱ13、超声水浴振荡器Ⅱ14、固液分离装置Ⅲ15、干燥装置Ⅲ16和焙烧装置17，焙烧装置17外接氮气供应装置18。
所述气体分析装置包括缓冲气瓶4、探测枪5和烟气分析仪6，脱硝反应器3的气体出口端通过输气管道Ⅱ与缓冲气瓶4的气体入口端连通，缓冲气瓶4的气体出口端通过输气管道Ⅲ与脱硝反应器3的气体入口端连通，缓冲气瓶4的气体出口端通过输气管道Ⅳ与废气处理装置7连通，探测枪5的探头正对缓冲气瓶4，探测枪5通过数据线与烟气分析仪6连接。
所述输气管道Ⅱ、输气管道Ⅲ和输气管道Ⅳ上均设有流量控制阀。
所述烟气供应装置1通过烟气供气管与输气管道Ⅰ的入口端连通，烟气供气管上设置有单向控制阀Ⅰ和气体流量计Ⅰ。
所述CO供气装置19通过CO供气管与输气管道Ⅰ的入口端连通，CO供气管上设置有单向控制阀Ⅲ和气体流量计Ⅲ；NH3供气装置20通过NH3供气管与输气管道Ⅰ的入口端连通，NH3供气管上设置有单向控制阀Ⅳ和气体流量计Ⅳ。
一种低温CO和NH3耦合脱硝装置的使用方法，具体步骤如下：
1)采用催化剂制备装置制备脱硝催化剂：以Mn-Ce/AC催化剂为例，将载体AC和去离子水加入到超声水浴振荡器Ⅰ中进行超声处理得到固液混合物Ⅰ，固液混合物Ⅰ输送至固液分离装置Ⅰ中进行固液分离，固液分离的固体Ⅰ输送至干燥装置Ⅰ进行干燥得到超声预处理载体AC；超声预处理载体AC输送至装有硝酸溶液的回流浸渍装置中进行等体积回流浸渍得到固液混合物Ⅱ，固液混合物Ⅱ输送至固液分离装置Ⅱ中进行固液分离，固液分离的固体Ⅱ输送至干燥装置Ⅱ进行干燥得到HNO3/AC；HNO3/AC输送至装有Mn前驱体-Ce前驱体溶液的超声水浴振荡器Ⅱ中浸渍得到固液混合物Ⅲ，固液混合物Ⅲ输送至固液分离装置Ⅲ中进行固液分离，固液分离的固体Ⅲ输送至干燥装置Ⅲ进行干燥，再输送至焙烧装置中焙烧得到Mn-Ce/AC；
2)脱硝催化剂(以Mn-Ce/AC催化剂为例)通过催化剂输送管定量输送至脱硝反应器；
3)烟气供应装置通过烟气供气管定量输送待脱硝烟气至脱硝反应器中，CO供气装置和NH3供气装置分别通过CO供气管和NH3供气管定量输送还原剂CO和NH3至脱硝反应器中；
4)待脱硝烟气在脱硝反应器中在脱硝催化剂的催化作用下经CO+NH3耦合脱硝，经CO+NH3耦合脱硝的脱硝烟气经输气管道Ⅱ输送至气体分析装置中进行气体成分分析；若脱硝烟气满足预设的脱硝要求，则脱硝烟气经输气管道Ⅲ返回至脱硝反应器中再次进行CO+NH3耦合脱硝处理；若脱硝烟气满足预设的脱硝要求，则脱硝烟气经输气管道Ⅳ输送至废气处理装置中进行废气处理；通过气体成分分析结果，计算出NO转化率。
利用低温CO和NH3耦合脱硝装置研究被SO2毒化后的催化剂在低温条件下利用CO+NH3耦合脱硝率的方法，具体步骤如下：
1)采用催化剂制备装置制备脱硝催化剂：以Mn-Ce/AC催化剂为例，将载体AC和去离子水加入到超声水浴振荡器Ⅰ中进行超声处理得到固液混合物Ⅰ，固液混合物Ⅰ输送至固液分离装置Ⅰ中进行固液分离，固液分离的固体Ⅰ输送至干燥装置Ⅰ进行干燥得到超声预处理载体AC；超声预处理载体AC输送至装有硝酸溶液的回流浸渍装置中进行等体积回流浸渍得到固液混合物Ⅱ，固液混合物Ⅱ输送至固液分离装置Ⅱ中进行固液分离，固液分离的固体Ⅱ输送至干燥装置Ⅱ进行干燥得到HNO3/AC；HNO3/AC输送至装有Mn前驱体-Ce前驱体溶液的超声水浴振荡器Ⅱ中浸渍得到固液混合物Ⅲ，固液混合物Ⅲ输送至固液分离装置Ⅲ中进行固液分离，固液分离的固体Ⅲ输送至干燥装置Ⅲ进行干燥，再输送至焙烧装置中焙烧得到Mn-Ce/AC；
2)脱硝催化剂(以Mn-Ce/AC催化剂为例)通过催化剂输送管定量输送至脱硝反应器；SO2供气装置通过SO2供气管定量输送SO2气体至脱硝反应器中，SO2气体对脱硝催化剂进行毒化反应得到被SO2毒化催化剂(S-Mn-Ce/AC)；
3)烟气供应装置通过烟气供气管定量输送待脱硝烟气至脱硝反应器中，CO供气装置和NH3供气装置分别通过CO供气管和NH3供气管定量输送还原剂CO和NH3至脱硝反应器中；
4)待脱硝烟气在脱硝反应器中在SO2毒化催化剂的条件下经CO+NH3耦合脱硝，经CO+NH3耦合脱硝的脱硝烟气经输气管道Ⅱ输送至气体分析装置中进行气体成分分析；若脱硝烟气满足预设的脱硝要求，则脱硝烟气经输气管道Ⅲ返回至脱硝反应器中再次进行CO和NH3耦合脱硝处理；若脱硝烟气满足预设的脱硝要求，则脱硝烟气经输气管道Ⅳ输送至废气处理装置中进行废气处理；通过气体成分分析结果，研究被SO2毒化后的催化剂在低温CO和NH3耦合脱硝率，脱硝率用NO转化率表示。
NO转化率计算公式为：
式中：NOin------反应器入口NO浓度,ppm；
NOout------反应器出口NO浓度,ppm。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型通过同时设置CO供气装置和NH3供气装置，利用NH3较好的还原性以及烟气中的CO(或者通过CO供气装置进行补CO)，实现低温CO和NH3耦合脱硝；
(2)本实用新型通过设置SO2供气装置研究被SO2毒化后的催化剂在低温CO和NH3耦合脱硝率，探究催化剂抗SO2毒化效果。
附图说明
图1为实施例1低温CO和NH3耦合脱硝装置结构示意图；
图2为催化剂制备装置结构示意图；
图3为实施例2低温CO和NH3耦合脱硝装置结构示意图；
图中，1-烟气供应装置、2-SO2供气装置、3-脱硝反应器、4-缓冲气瓶、5-探测枪、6-烟气分析仪、7-废气处理装置、8-超声水浴振荡器Ⅰ、9-固液分离装置Ⅰ、10-干燥装置Ⅰ、11-回流浸渍装置、12-固液分离装置Ⅱ、13-干燥装置Ⅱ、14-超声水浴振荡器Ⅱ、15-固液分离装置Ⅲ、16-干燥装置Ⅲ、17-焙烧装置、18-氮气供应装置、19-CO供气装置、20-NH3供气装置。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：一种低温CO和NH3耦合脱硝装置(见图1-2)，一种低温CO和NH3耦合脱硝装置，包括催化剂制备装置、烟气供应装置1、CO供气装置19、NH3供气装置20、脱硝装置、气体分析装置和废气处理装置7，
脱硝装置为脱硝反应器3，脱硝反应器3的气体入口端和气体出口端均开设有若干个气孔，烟气供应装置1通过输气管道Ⅰ与脱硝反应器3的气体入口端连通，CO供气装置19和NH3供气装置20均与输气管道Ⅰ连通，催化剂制备装置通过催化剂输送管与脱硝反应器3的催化剂入口连通，脱硝反应器3的气体出口端通过输气管道Ⅱ与气体分析装置的气体入口端连通，气体分析装置的气体出口端通过输气管道Ⅲ与脱硝反应器3的气体入口端连通，气体分析装置的气体出口端通过输气管道Ⅳ与废气处理装置7连通；
所述催化剂制备装置包括依次连通的超声水浴振荡器Ⅰ8、固液分离装置Ⅰ9、干燥装置Ⅰ10、回流浸渍装置11、固液分离装置Ⅱ12、干燥装置Ⅱ13、超声水浴振荡器Ⅱ14、固液分离装置Ⅲ15、干燥装置Ⅲ16和焙烧装置17，焙烧装置17外接氮气供应装置18；
所述气体分析装置包括缓冲气瓶4、探测枪5和烟气分析仪6，脱硝反应器3的气体出口端通过输气管道Ⅱ与缓冲气瓶4的气体入口端连通，缓冲气瓶4的气体出口端通过输气管道Ⅲ与脱硝反应器3的气体入口端连通，缓冲气瓶4的气体出口端通过输气管道Ⅳ与废气处理装置7连通，探测枪5的探头正对缓冲气瓶4，探测枪5通过数据线与烟气分析仪6连接。
所述输气管道Ⅱ、输气管道Ⅲ和输气管道Ⅳ上均设有流量控制阀；
所述烟气供应装置1通过烟气供气管与输气管道Ⅰ的入口端连通，烟气供气管上设置有单向控制阀Ⅰ和气体流量计Ⅰ；
所述CO供气装置19通过CO供气管与输气管道Ⅰ的入口端连通，CO供气管上设置有单向控制阀Ⅲ和气体流量计Ⅲ；NH3供气装置20通过NH3供气管与输气管道Ⅰ的入口端连通，NH3供气管上设置有单向控制阀Ⅳ和气体流量计Ⅳ；
一种低温CO和NH3耦合脱硝装置的使用方法，具体步骤如下：
1)采用催化剂制备装置制备脱硝催化剂：以Mn-Ce/AC催化剂为例，将载体AC和去离子水加入到超声水浴振荡器Ⅰ中进行超声处理得到固液混合物Ⅰ，固液混合物Ⅰ输送至固液分离装置Ⅰ中进行固液分离，固液分离的固体Ⅰ输送至干燥装置Ⅰ进行干燥得到超声预处理载体AC；超声预处理载体AC输送至装有硝酸溶液的回流浸渍装置中进行等体积回流浸渍得到固液混合物Ⅱ，固液混合物Ⅱ输送至固液分离装置Ⅱ中进行固液分离，固液分离的固体Ⅱ输送至干燥装置Ⅱ进行干燥得到HNO3/AC；HNO3/AC输送至装有Mn前驱体-Ce前驱体溶液的超声水浴振荡器Ⅱ中浸渍得到固液混合物Ⅲ，固液混合物Ⅲ输送至固液分离装置Ⅲ中进行固液分离，固液分离的固体Ⅲ输送至干燥装置Ⅲ进行干燥，再输送至焙烧装置中焙烧得到Mn-Ce/AC；
2)脱硝催化剂(以Mn-Ce/AC催化剂为例)通过催化剂输送管定量输送至脱硝反应器；
3)烟气供应装置(1)通过烟气供气管定量输送待脱硝烟气至脱硝反应器中，CO供气装置和NH3供气装置分别通过CO供气管和NH3供气管定量输送还原剂CO和NH3至脱硝反应器中；
4)待脱硝烟气在脱硝反应器中在脱硝催化剂的催化作用下经CO+NH3耦合脱硝，经CO+NH3耦合脱硝的脱硝烟气经输气管道Ⅱ输送至气体分析装置中进行气体成分分析；若脱硝烟气满足预设的脱硝要求，则脱硝烟气经输气管道Ⅲ返回至脱硝反应器中再次进行CO和NH3耦合脱硝处理；若脱硝烟气满足预设的脱硝要求，则脱硝烟气经输气管道Ⅳ输送至废气处理装置中进行废气处理；通过气体成分分析结果，计算出NO的转化率；
NO转化率计算公式为：
式中：NOin------反应器入口NO浓度,ppm；
NOout------反应器出口NO浓度,ppm。
实施例2：本实施例低温CO和NH3耦合脱硝装置与实施例1低温CO和NH3耦合脱硝装置结构基本相同，不同之处在于：脱硝装置还包括SO2供气装置2，SO2供气装置2通过SO2供气管与输气管道Ⅰ的入口端连通，SO2供气管上设置有单向控制阀Ⅱ和气体流量计Ⅱ；
利用低温CO和NH3耦合脱硝装置研究被SO2毒化后的催化剂对低温CO和NH3耦合脱硝率的方法，具体步骤如下：
1)采用催化剂制备装置制备脱硝催化剂：以Mn-Ce/AC催化剂为例，将载体AC和去离子水加入到超声水浴振荡器Ⅰ中进行超声处理得到固液混合物Ⅰ，固液混合物Ⅰ输送至固液分离装置Ⅰ中进行固液分离，固液分离的固体Ⅰ输送至干燥装置Ⅰ进行干燥得到超声预处理载体AC；超声预处理载体AC输送至装有硝酸溶液的回流浸渍装置中进行等体积回流浸渍得到固液混合物Ⅱ，固液混合物Ⅱ输送至固液分离装置Ⅱ中进行固液分离，固液分离的固体Ⅱ输送至干燥装置Ⅱ进行干燥得到HNO3/AC；HNO3/AC输送至装有Mn前驱体-Ce前驱体溶液的超声水浴振荡器
Ⅱ中浸渍得到固液混合物Ⅲ，固液混合物Ⅲ输送至固液分离装置Ⅲ中进行固液分离，固液分离的固体Ⅲ输送至干燥装置Ⅲ进行干燥，再输送至焙烧装置中焙烧得到Mn-Ce/AC；
2)脱硝催化剂(以Mn-Ce/AC催化剂为例)通过催化剂输送管定量输送至脱硝反应器；SO2供气装置通过SO2供气管定量输送SO2气体至脱硝反应器中，SO2气体对脱硝催化剂进行毒化反应得到被SO2毒化催化剂(S-Mn-Ce/AC)；
3)烟气供应装置1通过烟气供气管定量输送待脱硝烟气至脱硝反应器中，CO供气装置和NH3供气装置分别通过CO供气管和NH3供气管定量输送还原剂CO和NH3至脱硝反应器中；
4)待脱硝烟气在脱硝反应器中被SO2毒化催化剂经CO+NH3耦合脱硝，经CO+NH3耦合脱硝的脱硝烟气经输气管道Ⅱ输送至气体分析装置中进行气体成分分析；若脱硝烟气满足预设的脱硝要求，则脱硝烟气经输气管道Ⅲ返回至脱硝反应器中再次进行CO和NH3耦合脱硝处理；若脱硝烟气满足预设的脱硝要求，则脱硝烟气经输气管道Ⅳ输送至废气处理装置中进行废气处理；通过气体成分分析结果，研究被SO2毒化后的催化剂对低温CO和NH3耦合脱硝率，脱硝率即NO转化率。
NO转化率计算公式为：
式中：NOin------反应器入口NO浓度,ppm；
NOout------反应器出口NO浓度,ppm。
以上对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (7)
1.一种低温CO和NH3耦合脱硝装置，其特征在于：包括催化剂制备装置、烟气供应装置(1)、CO供气装置(19)、NH3供气装置(20)、脱硝装置、气体分析装置和废气处理装置(7)，
脱硝装置为脱硝反应器(3)，脱硝反应器(3)的气体入口端和气体出口端均开设有若干个气孔，烟气供应装置(1)通过输气管道Ⅰ与脱硝反应器(3)的气体入口端连通，CO供气装置(19)和NH3供气装置(20)均与输气管道Ⅰ连通，催化剂制备装置通过催化剂输送管与脱硝反应器(3)的催化剂入口连通，脱硝反应器(3)的气体出口端通过输气管道Ⅱ与气体分析装置的气体入口端连通，气体分析装置的气体出口端通过输气管道Ⅲ与脱硝反应器(3)的气体入口端连通，气体分析装置的气体出口端通过输气管道Ⅳ与废气处理装置(7)连通。
2.根据权利要求1所述低温CO和NH3耦合脱硝装置，其特征在于：还包括SO2供气装置(2)，SO2供气装置(2)通过SO2供气管与输气管道Ⅰ的入口端连通，SO2供气管上设置有单向控制阀Ⅱ和气体流量计Ⅱ。
3.根据权利要求1所述低温CO和NH3耦合脱硝装置，其特征在于：催化剂制备装置包括依次连通的超声水浴振荡器Ⅰ(8)、固液分离装置Ⅰ(9)、干燥装置Ⅰ(10)、回流浸渍装置(11)、固液分离装置Ⅱ(12)、干燥装置Ⅱ(13)、超声水浴振荡器Ⅱ(14)、固液分离装置Ⅲ(15)、干燥装置Ⅲ(16)和焙烧装置(17)，焙烧装置(17)外接氮气供应装置(18)。
4.根据权利要求1所述低温CO和NH3耦合脱硝装置，其特征在于：气体分析装置包括缓冲气瓶(4)、探测枪(5)和烟气分析仪(6)，脱硝反应器(3)的气体出口端通过输气管道Ⅱ与缓冲气瓶(4)的气体入口端连通，缓冲气瓶(4)的气体出口端通过输气管道Ⅲ与脱硝反应器(3)的气体入口端连通，缓冲气瓶(4)的气体出口端通过输气管道Ⅳ与废气处理装置(7)连通，探测枪(5)的探头正对缓冲气瓶(4)，探测枪(5)通过数据线与烟气分析仪(6)连接。
5.根据权利要求1所述低温CO和NH3耦合脱硝装置，其特征在于：输气管道Ⅱ、输气管道Ⅲ和输气管道Ⅳ上均设有流量控制阀。
6.根据权利要求1所述低温CO和NH3耦合脱硝装置，其特征在于：烟气供应装置(1)通过烟气供气管与输气管道Ⅰ的入口端连通，烟气供气管上设置有单向控制阀Ⅰ和气体流量计Ⅰ。
7.根据权利要求1所述低温CO和NH3耦合脱硝装置，其特征在于：CO供气装置(19)通过CO供气管与输气管道Ⅰ的入口端连通，CO供气管上设置有单向控制阀Ⅲ和气体流量计Ⅲ；NH3供气装置(20)通过NH3供气管与输气管道Ⅰ的入口端连通，NH3供气管上设置有单向控制阀Ⅳ和气体流量计Ⅳ。
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