專利名稱：燃煤鍋爐低溫scr固定床煙氣脫硝裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鍋爐煙氣排放處理裝置及方法，特別是一種燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝裝置及方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)一次能源中，煤炭的消耗比例在70%以上，因此煤炭是我國(guó)能源的主要來(lái)源。煤炭燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的NOx是繼SO2之后亟待治理的重要大氣污染物質(zhì)之一。為了保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展，世界各國(guó)制定了 嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，如美國(guó)、日本、德國(guó)等都制定了嚴(yán)格的氮氧化特的排放標(biāo)準(zhǔn)，并規(guī)定了嚴(yán)格執(zhí)行的削減計(jì)劃。2011年7月29日，中國(guó)發(fā)布了 GB13223-2011“火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”，已于2012年I月I日正式實(shí)施，其中燃煤電廠NOx的排放指標(biāo)進(jìn)行了大幅度的削減，排放濃度從GB13223-2003版的450mg/m3下調(diào)到GB13223-2011版的100mg/m3，全部的新建燃煤電廠需配套脫硝裝置，老電廠需進(jìn)行脫硝改造。傳統(tǒng)的煙氣脫硝技術(shù)主要有選擇性催化還原法(SCR)和選擇性非催化還原法(SNCR)，其中SNCR因其脫硝效率低，容易產(chǎn)生二次污染，應(yīng)用較少。SCR法雖然可以實(shí)現(xiàn)很高的脫硝效率，滿足嚴(yán)格的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)，但是高溫SCR脫硝技術(shù)反應(yīng)溫度要求在3500C _400°C，反應(yīng)器常被布置在鍋爐之后，這種布置方式的煙氣中含有大量S02、K2O, CaO和As2O3等，會(huì)引起催化劑中毒失活，而高濃度的飛灰又會(huì)引起催化劑的堵塞和腐蝕，降低其使用壽命；另一方面，由于空間和管道的局限期性，在一些電廠現(xiàn)有鍋爐系統(tǒng)中進(jìn)行高溫SCR系統(tǒng)改造需破壞原有系統(tǒng)，改造費(fèi)用很高。低溫SCR將反應(yīng)溫度降低至80-200°C，可以將SCR反應(yīng)器布置在除塵器或引風(fēng)機(jī)后的爐后空間，對(duì)大多數(shù)機(jī)組的布局不產(chǎn)生大的影響；另外，由于煙氣溫度的降低，低溫SCR將會(huì)有效減少反應(yīng)器的體積；其次，由于采用固定床脫硝及再生，脫硝催化劑的破損率低，基本不需補(bǔ)充新催化劑；同時(shí)由于采用的是低飛灰布置，催化劑的運(yùn)行環(huán)境相對(duì)較好，節(jié)約系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的工作量，因此低溫SCR比高溫SCR來(lái)說(shuō)技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面存在優(yōu)勢(shì)，是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)外低溫SCR開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)主要是開(kāi)發(fā)高效抗硫抗水的SCR催化劑。公開(kāi)號(hào)為CN101767003A、CN102008956A、CN101352681的中國(guó)發(fā)明專利說(shuō)明書公開(kāi)了幾種低溫SCR催化劑，均采用錳的氧化物MnOx作為活性組分，其采用的載體略有不同，分別為Ti氧化物或活性炭作為載體。由于低溫SCR反應(yīng)溫度較低，煙氣中的SO2會(huì)與NH3反應(yīng)生成硫酸銨、硫酸氫銨等鹽附著在催化劑表面，使得催化劑的活性逐漸下降。因此，僅靠催化劑本身很難實(shí)現(xiàn)抗硫和抗水的性能，這也是低溫SCR技術(shù)尚不能工業(yè)推廣應(yīng)用的主要原因。因此，要實(shí)現(xiàn)煙氣的低溫SCR，需要一種新的可行的低溫SCR裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有低溫SCR技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的難點(diǎn)，提出一種可行的，適用范圍更廣的燃煤鍋爐低溫SCR裝置及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝裝置，包含煙氣入口、再生氣入口、氨氣入口、煙氣出口、再生氣出口 ；包含脫硝反應(yīng)器，該脫硝反應(yīng)器為兩個(gè)以上，脫硝反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置固定床，固定床上設(shè)置催化劑，固定床下方設(shè)置氣體分布器；煙氣入口、氨氣入口及再生氣入口連接脫硝反應(yīng)器下部，脫硝反應(yīng)器上部設(shè)置煙氣出口及再生氣出口。再生氣出口連接洗滌冷卻塔，洗滌冷卻塔上部設(shè)置再生氣排空口，洗滌冷卻塔下部設(shè)置產(chǎn)物出口。產(chǎn)物出口連接厚稠器，厚稠器連接離心機(jī)，離心機(jī)連接干燥器，干燥器設(shè)有成品出、□。該再生氣入口通入的再生氣為300°C -600°c的空氣、N2或清潔煙氣。該催化劑為低溫催化劑。一種燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝方法，將煙氣和脫硝還原劑氨氣通入脫硝反應(yīng)器，其采用的脫硝裝置具有兩個(gè)以上的脫硝反應(yīng)器，所述煙氣和氨氣在脫硝反應(yīng)器內(nèi)與固定床催化劑之間以逆流或錯(cuò)流的方式進(jìn)行氣固接觸，煙氣中的NOx與氨氣反應(yīng)，生產(chǎn)的氮?dú)夂退魵怆S脫硝煙氣從煙氣出口排出脫硝反應(yīng)器；在上述過(guò)程中，煙氣中的SO2和氨氣反應(yīng)生成的硫酸鹽沉積在催化劑上，造成催化劑失活；停止催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器的脫硝工作，同時(shí)啟動(dòng)另外的脫硝反應(yīng)器進(jìn)行上述脫硝反應(yīng)，并將再生氣通入催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器進(jìn)行催化劑再生，再生后的脫硝反應(yīng)器再替換催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器，反復(fù)循環(huán)；再生過(guò)程中，分解出SO2和氨氣，再生后分解的氣體從脫硝反應(yīng)器排出。排出的再生氣通入洗滌冷卻塔，并噴入水蒸氣和空氣，使得SO2、氨氣水蒸氣和空氣中的氧氣相互反應(yīng)，生成硫酸銨溶液。對(duì)硫酸銨溶液進(jìn)行結(jié)晶、濃縮、分離、干燥后得到硫酸銨產(chǎn)品。該再生氣為300°C _600°C的空氣、N2或清潔煙氣。本發(fā)明的有益效果為經(jīng)試驗(yàn)表明，應(yīng)用本發(fā)明的低溫催化固定床煙氣脫硝方法，在較低的煙氣溫度(80-200°C)下，可實(shí)現(xiàn)較高的脫硝性能，氮氧化物的脫除率為32-95%，脫硝效率高。不僅適合新建鍋爐，也適合舊鍋爐的改造，對(duì)電廠的空間要求低。通過(guò)對(duì)兩臺(tái)或多臺(tái)脫硝反應(yīng)器中的脫硝催化劑分別間竭再生，解決了催化劑中毒失活問(wèn)題，提高了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，降低了催化劑損耗，不僅能減少污染物排放，同時(shí)可回收脫硝過(guò)程中產(chǎn)生的硫酸銨副產(chǎn)品用于氮肥，較目前其他的脫硝方法更具有經(jīng)濟(jì)性，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖I本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所述，本發(fā)明一種燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝裝置，包含煙氣入口 I、再生氣入口 2、氨氣入口 3、煙氣出口 4、再生氣出口 5 ;包含脫硝反應(yīng)器6，該脫硝反應(yīng)器6為兩個(gè)以上，本實(shí)施例中以兩個(gè)為例。該脫硝反應(yīng)器6內(nèi)設(shè)置固定床催化劑61，本實(shí)施例中選用低溫催化劑，固定床催化劑61下方設(shè)置氣體分布器62 ;煙氣入口 I、氨氣入口 3及再生氣入口 2連接脫硝反應(yīng)器6下部，脫硝反應(yīng)器6上部設(shè)置煙氣出口 4及再生氣出口 5，再生氣出口 5連接洗滌冷卻塔7，洗滌冷卻塔7上部設(shè)置再生氣排空口 71，洗滌冷卻塔7下部設(shè)置產(chǎn)物出口 72。產(chǎn)物出口 72連接厚稠器8，厚稠器8連接離心機(jī)9，離心機(jī)9連接干燥器10，干燥器10設(shè)有成品出口 11。使用時(shí)，將煙氣和脫硝還原劑氨氣通入脫硝反應(yīng)器6，所述煙氣和氨氣在脫硝反應(yīng)器6內(nèi)與固定床催化劑61之間以逆流或錯(cuò)流的方式進(jìn)行氣固接觸，煙氣中的NOx與氨氣反應(yīng)，生產(chǎn)的氮?dú)夂退魵怆S脫硝煙氣從煙氣出口 4排出脫硝反應(yīng)器6 ;在上述過(guò)程中，煙氣中的SO2和氨氣反應(yīng)生成的硫酸鹽沉積在催化劑上，造成催化劑失活。停止催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器的脫硝工作，同時(shí)啟動(dòng)另外的脫硝反應(yīng)器進(jìn)行上述脫硝反應(yīng)，并將再生氣通入催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器進(jìn)行催化劑再生，這里的再生氣可以是高溫且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的氣體，一般采用300°C飛00°C的空氣、N2或清潔煙氣，再生過(guò)程中，分解出SO2和氨氣，再生后的脫硝反應(yīng)器再替換催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器，反復(fù)循環(huán)，而再生后分解的氣體(主要是SO2和氨氣)從脫硝反應(yīng)器排出。 排出的再生氣通過(guò)再生氣出口 5通入洗滌冷卻塔7，并噴入水蒸氣和空氣，使得SO2、氨氣水蒸氣和空氣中的氧氣相互反應(yīng)，生成硫酸銨溶液。上述硫酸銨溶液從產(chǎn)物出口72流出，經(jīng)過(guò)厚稠器、離心機(jī)9、干燥器10處理后，經(jīng)成品出口 11得到硫酸銨產(chǎn)品。上述實(shí)施例中兩臺(tái)脫硝反應(yīng)器，多臺(tái)脫硝反應(yīng)器也是同樣的工作模式，其經(jīng)歷“投用一退出一再生一投用”反復(fù)循環(huán)。本實(shí)施例中可以選用的低溫催化劑指可以在80-200°C進(jìn)行高效催化反應(yīng)的催化劑，其可以為武漢某公司生產(chǎn)的ETX-3型低溫脫硝催化劑；蘭州某化工新技術(shù)公司生產(chǎn)的RN-372低溫脫硝催化劑；以及專利公開(kāi)號(hào)分別為CN101767003A、CN102008956A、CN101352681的低溫脫硝催化劑等。本發(fā)明給出一種燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝方法，將煙氣和脫硝還原劑氨氣通入脫硝反應(yīng)器，其采用的脫硝裝置具有兩個(gè)以上的脫硝反應(yīng)器，所述煙氣和氨氣在反應(yīng)器內(nèi)與固定床催化劑之間以逆流或錯(cuò)流的方式進(jìn)行氣固接觸，煙氣中的NOx與氨氣反應(yīng)，生產(chǎn)的氮?dú)夂退魵怆S脫硝煙氣從煙氣出口排出脫硝反應(yīng)器；在上述過(guò)程中，煙氣中的SO2和氨氣反應(yīng)生成的硫酸鹽沉積在催化劑上，造成催化劑失活；停止催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器的脫硝工作，同時(shí)啟動(dòng)另外的脫硝反應(yīng)器進(jìn)行上述脫硝反應(yīng)，并將再生氣通入催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器進(jìn)行催化劑再生，再生后的脫硝反應(yīng)器再替換催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器，反復(fù)循環(huán)；再生過(guò)程中，分解出SO2和氨氣，再生后分解的氣體從脫硝反應(yīng)器排出。排出的再生氣通入洗滌冷卻塔，并噴入水蒸氣和空氣，使得SO2、氨氣水蒸氣和空氣中的氧氣相互反應(yīng)，生成硫酸銨溶液。對(duì)硫酸銨溶液進(jìn)行結(jié)晶、濃縮、分離、干燥后得到硫酸銨產(chǎn)品。該再生氣可以為300°C _600°C的空氣、N2或清潔煙氣。
權(quán)利要求
1.ー種燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝裝置，其特征在于，包含煙氣入口、再生氣入ロ、氨氣入口、煙氣出口、再生氣出口 ； 包含脫硝反應(yīng)器，該脫硝反應(yīng)器為兩個(gè)以上，脫硝反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置固定床，固定床上設(shè)置催化劑，固定床下方設(shè)置氣體分布器； 煙氣入口、氨氣入口及再生氣入口連接脫硝反應(yīng)器下部，脫硝反應(yīng)器上部設(shè)置煙氣出ロ及再生氣出口。
2.如權(quán)利要求I所述的燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝裝置，其特征在干，再生氣出ロ連接洗滌冷卻塔，洗滌冷卻塔上部設(shè)置再生氣排空ロ，洗滌冷卻塔下部設(shè)置產(chǎn)物出ロ。
3.如權(quán)利要求2所述的燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝裝置，其特征在于，產(chǎn)物出ロ連接厚稠器，厚稠器連接離心機(jī)，離心機(jī)連接干燥器，干燥器設(shè)有成品出ロ。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝裝置，其特征在干，該再生氣入口通入的再生氣為300°C _600°C的空氣、N2或清潔煙氣。
5.如權(quán)利要求1-3任一所述的燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝裝置，其特征在干，該催化劑為80-200°C低溫催化劑。
6.ー種燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝方法，將煙氣和脫硝還原劑氨氣通入脫硝反應(yīng)器，其特征在于，其采用的脫硝裝置具有兩個(gè)以上的脫硝反應(yīng)器，所述煙氣和氨氣在脫硝反應(yīng)器內(nèi)與固定床催化劑之間以逆流或錯(cuò)流的方式進(jìn)行氣固接觸，煙氣中的NOx與氨氣反應(yīng)，生產(chǎn)的氮?dú)夂退魵怆S脫硝煙氣從煙氣出口排出脫硝反應(yīng)器；在上述過(guò)程中，煙氣中的SO2和氨氣反應(yīng)生成的硫酸鹽沉積在催化劑上，造成催化劑失活； 停止催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器的脫硝工作，同時(shí)啟動(dòng)另外的脫硝反應(yīng)器進(jìn)行上述脫硝反應(yīng)，并將再生氣通入催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器進(jìn)行催化劑再生，再生后的脫硝反應(yīng)器再替換催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器，反復(fù)循環(huán)； 再生過(guò)程中，分解出SO2和氨氣，再生后分解的氣體從脫硝反應(yīng)器排出。
7.如權(quán)利要求6所述的燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝方法，其特征在于，排出的再生氣通入洗滌冷卻塔，并噴入水蒸氣和空氣，使得SO2、氨氣水蒸氣和空氣中的氧氣相互反應(yīng)，生成硫酸銨溶液。
8.如權(quán)利要求7所述的燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝方法，其特征在于，對(duì)硫酸銨溶液進(jìn)行結(jié)晶、濃縮、分離、干燥后得到硫酸銨產(chǎn)品。
9.如權(quán)利要求6-8任一所述的燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝方法，其特征在干，該再生氣為300°C _600°C的空氣、N2或清潔煙氣。
全文摘要
本發(fā)明一種燃煤鍋爐低溫SCR固定床煙氣脫硝方法及裝置，將煙氣和脫硝還原劑氨氣通入脫硝反應(yīng)器，其采用的脫硝裝置具有兩個(gè)以上的脫硝反應(yīng)器，煙氣中的SO2和氨氣反應(yīng)生成的硫酸鹽沉積在催化劑上，造成催化劑失活；停止催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器的脫硝工作，同時(shí)啟動(dòng)另外的脫硝反應(yīng)器進(jìn)行上述脫硝反應(yīng)，并將再生氣通入催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器進(jìn)行催化劑再生，再生后的脫硝反應(yīng)器再替換催化劑已經(jīng)失活的脫硝反應(yīng)器，反復(fù)循環(huán)；再生過(guò)程中，分解出SO2和氨氣，再生后分解的氣體從脫硝反應(yīng)器排出。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有低溫SCR技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的難點(diǎn)，提出一種可行的，適用范圍更廣的燃煤鍋爐低溫SCR裝置及方法。
文檔編號(hào)B01D53/96GK102658013SQ20121015700
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者孫永斌, 李新春 申請(qǐng)人:中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院工程有限公司