[发明专利]一种触媒过滤单元用于烟气脱硝的工艺及装置

说明书

一种触媒过滤单元用于烟气脱硝的工艺及装置，属于烟气脱硝领域，可解决选择性催化还原法(SCR)脱硝中催化剂堵塞、失活，氨气利用率低、混合不均匀以及设备维修困难等问题。本发明是在原陶瓷纤维滤管中，加入钒‑钛系作为触媒(催化剂)，并使所有催化剂均匀的分布在陶瓷纤维滤管表面。将其固定于固定床反应器内，NO_x和NH₃分别从气体进口进入，经负载型陶瓷纤维滤管催化还原，净化后的气体经气体出口排出。本发明利用原陶瓷纤维滤管的高比表面积、较强的过滤性和稳定性等优点，提高催化剂负载量、减小催化剂堵塞和失活，使催化剂寿命延长。该工艺具有脱硝效率高、工艺简单、运行成本低和使用寿命长等优势。

技术领域

本发明属于烟气脱硝技术领域，具体涉及一种处理高温烟气中NO_x的工艺方法，采用负载型陶瓷纤维滤管做触媒过滤单元和固定床反应器强化催化还原过程，实现高效率脱硝目标。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是一类污染大气环境、破坏人体健康的有毒污染物，是形成酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏和雾霾等污染的前驱物，NO_x排放进入大气后，可与空气中的水结合形成酸雨；在阳光的照射下，可与碳氢化合物生成毒性很大的光化学烟雾污染，同时氮氧化物对人体、植物、动物健康也有很大的影响，对呼吸器官有刺激作用，长期暴露下可能会引起支气管炎、哮喘病和肺气肿等疾病。工业NO_x的主要来源为电厂锅炉烟气和各种工业窑炉烟气(冶炼、焙烧、烧结、熔化、加热等)。我国制定了日益严格的NO_x排放标准，工业排放的NO_x呈逐年下降趋势，但排放总量仍然处于千万吨级高位。因此，氮氧化物的净化治理仍是重中之重。

目前，对NO_x的去除主要分为干法和湿法。湿法脱硝工艺采用吸收液将气相NO_x转入液相，操作条件温和、设备和工艺简单、投资运行费用低、易于实现与SO₂等污染物的协同脱除，但烟气中NO_x的存在形式主要为NO，占90％～95％，NO的难溶水性使得大多数研究仍处于实验室阶段，工业化应用较少。大部分火电企业都采用选择性还原(SCR)干法脱硝工艺，该方法技术成熟、脱硝效率高。SCR处理工艺中最常用的还原剂为氨水，在催化剂的作用下NOx会在催化床层中分解为氮气和水，其主要反应为：

8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O (1)

4NH₃+6NO→5N₂+6H₂O (2)

对于SCR处理工艺中主要反应进行方向的因素主要为温度，不同的催化剂具有不同的适用温度范围。当反应温度低于催化剂的适用温度范围下限时，在催化剂上会发生副反应，NH₃与SO₃和H₂O反应生成(NH₄)₂SO₄或NH₄HSO₄，减少与NO_x的反应，生成物附着在催化剂表面，堵塞催化剂的通道和微孔，降低催化剂的活性。反应温度高于催化剂的适用温度，催化剂通道和微孔发生变形，导致有效通道和面积减少。针对不同的烟气情况，选择适宜的催化体系非常重要；同时氨的用量对于反应控制非常关键，喷氨量过小，达不到相应的脱硝效率，喷氨量过大，会造成硫酸氢铵(NH₄HSO₄)产生量增加，堵塞下游空预器；另外在反应器内NH₃与烟气的混合程度十分重要，混合不匀，即使输入量大，NH₃与NO_x也不能充分反应，不仅不能到达有效脱硝的目的，还会增加NO_x的泄露量。