[发明专利]一种低温循环再生脱硝催化装置

说明书

技术领域

本发明属于工业锅(窑)炉废烟气脱硫脱硝技术领域，尤其涉及一种低温循环再生脱硝催化装置。

背景技术

自2011年起，中国的煤炭产量就超过了35亿吨，占全球的一半。煤炭消费为18.934亿吨油当量，占中国电力燃料的90％。在消耗煤炭资源的同时，产生了大量的有损于人体的SO₂、NOx，且SO₂、NOx所引起的温室效应、酸雨和臭氧层破坏等环境污染目前已成为社会一致关切的问题。各种治理大气污染的技术的研究已成为各国环保工作者最紧迫的使命。

2010年环保部发布的《火电厂氮氧化物防治技术政策》明确指出，氮氧化物是生成臭氧的重要前提物之一，也是形成区域细粒子污染和灰霾的重要原因。不仅如此，氮氧化物作为大气污染物，对人体健康有较大的危害。2012年元月1日起，国家颁布了《火电厂大气污染排放标准》，将氮氧化物的排放浓度限值统一确定为100mg/m³，此排放浓度限值要求针对全国所有地区，被称为“史上最严格的标准”。同时，为解决日益严重的雾霾问题，国务院2013年发布了《关于加快发展节能环保产业的意见》，严格部署环保方面的工作，包括环保产业的免减税负问题，可以说大气治理的环境背景压力是巨大的，同时也是机会十足的。

锅炉烟气的治理从1998年对除尘提出要求开始，已历经脱硫、脱硝到PM2.5的过程，要求日益严格，尤其是烟气脱硝目前刚刚起步。目前，各国工业锅(窑)炉废烟气脱硫、脱硝的主流工艺是利用选择性还原(SCR)技术将烟气中的氮氧化物脱除的方法。选择性还原法是利用氨(NH₃)对NOx的还原功能，在320～400℃的条件下，利用催化剂作用将NOx还原为对大气没有污染影响的N₂和水，“选择性”的意思是指氨只选择NOx进行还原反应。该工艺于20世纪70年代末首先在日本开发成功，80年代和90年代以后，欧洲和美国相继投入工业应用，现已在世界范围内成为大型工业锅炉烟气脱硝的主流工艺。

SCR系统由氨供应系统、氨气/空气喷射系统、催化反应系统以及控制系统等组成，催化反应系统是SCR工艺的核心，设有NH₃的喷嘴和粉煤灰的吹扫装置，烟气顺着烟道进入装载了催化剂的SCR反应器，在催化剂的表面用NH₃把NOx还原成N₂。如专利CN 102423604 A公开了一种组合式烟气脱硫脱硝装置。该组合装置包括增压风机、输氨管、吸附塔、自动报警探头、活性炭入口进料器、活性炭出口卸料器、饱和活性炭输送机、洁净活性炭输送机、再生反应器、脱附后活性炭输送机、振动筛、活性炭补充料斗、新增活性炭输送机、活性炭储存罐，还包括吸附区内的活性炭。并且根据烟气量的大小分为一个及一个以上的完整的、独立的吸附塔，每个吸附塔均可单独完成脱硫脱硝过程。但是利用SCR法、SNCR法及二者混合的方法实现脱硫脱硝，有以下缺点：

(1)需要对完整的锅炉进行改造；

(2)需要在高温条件300-400℃(SCR法)、900-1100℃(SNCR法)工作；

(3)SCR催化剂由于含有V₂O₅等重金属(也称为钒钛系)，中毒后对环境造成二次污染，而且操作时需要做防毒方面的处理；

(4)SNCR法没有催化剂，但对炉内的温度窗口控制要求很高；

(5)由于SCR法主要以氨作为还原剂，因此运行成本很高。

伴随着选择性还原(SCR)技术的推广，在国内研发和生产适合SCR技术的各类形式的催化剂也应运而生，催化剂是整个SCR系统的核心和关键，催化剂的设计和选择是由烟气条件、组分来确定的，影响其设计的三个相互作用的因素是NOx脱除率、NH₃的逃逸率和催化剂体积。在形式上主要有板式、蜂窝式、波纹板式和立柱式四种，而以蜂窝式居多。

由于SCR法和SNCR法及二者混合的方法实现脱硫脱硝，需满足上述条件，而且SCR法用的高温脱硝催化剂(也称为钒钛系)中毒报废后还必须要做危废处理，因此中国窑炉烟气的上述净化系统在企业的实际运行中普遍存在有抵触的状态，大多是用间歇的作业方式以应付上级环保部门的检查。

而从目前工业窑炉烟气的治理形式分析：

(1)国内外治理NOx主要采用选择性还原脱硝技术(约占96％)；