[发明专利]一种用煤气、天然气净化工业窑炉、锅炉烟气的工作系统

说明书

技术领域

本发明涉及环保领域，具体涉及烟气的净化技术。

背景技术

自从2012年以来，由于空气环境的日益恶化，中国开始了对大气污染的从严治理，要求对工业窑炉、锅炉烟气以NO_X排放控制为代表的技术方法有新的要求，目前常规使用的SNCR和NH₃-SCR法由于存在着种种缺陷，而迫切需要采用新的升级替代手段。

NH₃-SCR法的主要缺陷：

技术方面的缺陷：

脱硝催化剂是SCR法烟气脱硝的核心技术，一般占总装置投资成本的30％～50％，评价催化剂的反应性能的指标：活性、选择性、稳定性(包括化学稳定性、耐热稳定性、抗毒稳定性和机械稳定性)，目前的SCR催化剂主要成分为锐钛型TiO₂为主要载体，催化剂为V₂O₅-WO₃-MoO₃等金属氧化物和根据烟气条件配套的微量组分，为保证效率和控制溢氨，反应温度为300～400℃，因此通常把反应器布置在省煤器和空预器之间，该区域为高灰高温，带来一系列的技术问题：

(1)催化剂的磨损：有烟灰中颗粒物随烟气的撞击产生，在目前SCR法环境下，颗粒物浓度一般在10000～30000mg／m³；

(2)采用NH₃作为还原剂，而与NO_X还原反应产物有水生成，加上烟气中因煤本身含湿，易于生成粘性较强的亚硫铵等和飞灰一块来吸附催化剂表面，导致催化剂的钝化和堵塞；

(3)砷中毒：烟气中的氧化砷扩散进入催化剂，并在这个温度使-活性与非活性的区域(370℃左右)固化；

(4)碱金属中毒：即碱金属和催化剂表面的活性位接触，致使失活，由于煤种差异(As，Ca，Na，K，Mg，S，Cl等元素含量不同)因而要针对性设计催化剂的组分和结构。

这些原因导致催化剂的寿命短，仅2～3年，因而需要专门在高温高灰条件下的吹灰系统与之配合，同时对NH₃与烟气的混合也需要专门的精确控制及混流装置。

环保与氨逸问题

(1)由于SCR专用催化剂中常含有V₂O₅，MoO₅等微毒物质，同时长期使用中可能在催化剂中聚集重金属以及砷等元素，为避免对土壤和水体的影响，失效的催化剂主要作为危险固体废弃物专门处理，一般为压碎后填埋并有严格的填埋要求。

(2)还原剂采用液氨，储存，使用均有严格的要求，吉林德惠的氨爆炸事件使液氨的使用过程中存在安全隐患，同时若采用尿素做还原剂需增加投资。

(3)采用氨作还原剂存在着形式HCN剧毒物的可能性。

投资运行的经济问题

一般大型电厂>30万kw机组的SCR脱硝装置前几年的平均装置约为238元／kw左右，近年来由于催化剂的国产化，均降低至145元／kw的水平。

催化剂的价格目前约在2.5万元／m³～3.5万元／m³水平，30万kw机组的SCR系统投资约为：4350万元，催化剂约为400m³，约1000～1400万元／套，寿命为3年，年折旧为333～467万元／年，运行费用按75元／kw，(据脱硝补贴电价0.008元／kwh计算)约为2250万元／年，平均锅炉蒸汽吨位大约为：投资4.15万元／ty，其中催化剂为1～1.4万元／ty，催化剂年折旧：0.33～0.467万元／ty，运行费用约为2～2.14万元／ty。

因此，我们采用低温选择性还原催化剂，用焦炉煤气、天然气作还原剂替代原有的氨或尿素，在110-150℃低温段工作，取得良好的效果，脱除NOX率为85-95％。可泛用于玻璃窑、水泥窑、锅炉、化工、钢铁烧结、焦化厂等领域。

发明内容

基本的原理为：煤气、天然气中含有大量的氢气、甲烷及一氧化碳等还原性气体，在高温下工作会还原催化剂中含有的金属氧化物催化剂，而在低温下，即<200℃条件，在催化剂作用下对烟气中的NO_X有良好的还原作用。

主要还原反应为：