[发明专利]一种高温含尘气体除尘与脱硫脱硝一体化装置及方法

说明书

一种高温含尘气体除尘与脱硫脱硝一体化装置及方法。本发明针对高温烟气中存在硫化气体(SOx)与氮氧化物(NOx)气体污染问题，通过除尘技术与脱硫脱硝催化技术相结合，形成高效除尘与脱硫脱硝一体化过滤处理设备。其中玻璃相变材料包裹陶瓷球吸附强化颗粒层进行高温烟气超细粉尘的过滤除尘技术为基础，形成高温“无尘”气体，消除粉尘对脱硫脱硝过程的影响；然后以多孔氧化铝陶瓷球为催化剂载体，在多孔氧化铝陶瓷球上浸渍有金属氧化物作为活性物质，氧化铈作为助催化剂，实现对高温烟气的脱硫脱硝；三是通过系统流程设计，实现动态化和连续化除尘与脱硫脱硝、在线效果调控以及与除尘和催化功能再生。

技术

本发明涉及一种除尘与脱硫脱硝装置及方法，特别涉及一种高温含尘气体除尘与脱硫脱硝一体化装置及方法

背景技术

中国是世界最大的制造国，其中钢铁、有色、石化、建材等行业具有较大的比重。这些行业在生产过程中排放大量的工业烟气。这些烟气中不仅含有大量粉尘，而且还有一定的氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)等有害气体，成为大气污染的主要来源。对于工业燃烟气处理，除了对烟气中的粉尘进行过滤除尘以外，对烟气进行脱硫脱硝处理，实现环保达标排放也很重要。

目前，国内外烟气脱硫的主要技术按工艺特点可分为湿法、干法和半干法。其中最高效的湿法烟气脱硫技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物。该法具有反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点。然而，在实际使用过程中，常会出现过滤器结垢、堵塞以及腐蚀等技术问题，如果不有效处理存在的问题，则脱硫效果就会大大降低。

烟气脱硝工艺中最常用的是选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)。其中以SCR技术最为成熟，应用最为广泛。然而对于烟气成分复杂的情况，某些污染物可造成催化剂中毒，使其失效。高分散度的粉尘微粒可覆盖催化剂的表面，使其活性下降。系统中存在一些多余未反应的NH₃和烟气中的SO₂作用，生成易腐蚀和堵塞设备的硫酸氨和硫酸氢氨，同时还会降低氨的利用率。这些均会造成过滤器件的腐蚀与破损，从而增加了烟气处理设备成本。对于SNCR系统，其对正常运行或异常事件造成的污染和堵塞非常敏感。由于未处理的气体中存在一定量的污染物，许多SNCR的使用寿命很有限。市场上大部分催化剂都是多孔结构，然而，这些孔很容易被燃料气体中存在的各种化合物堵塞。温度是SNCR的另一大限制，处理过程中烟气温度过高，若超过催化剂所需温度，催化剂会失效，则使NOx还原效果大大降低。因此工业中的脱硫脱硝工艺常有对高温烟气的降温操作，该步骤会增加尾气处理设备成本，也降低了对热能源的高效利用率。并且，对于湿法烟气脱硫技术虽有高效的脱硫效率，却不能同时做到对细小粉尘的高效除尘，烟气脱硝技术也是面临同样的问题。这使得对于工业烟气处理上需经过除尘、脱硫、脱硝多个步骤，直接增加了设备投入和运行成本，也降低生产效率。因此，除尘与脱硫脱硝一体化技术是人们长期追寻的理想目标。

近年来，脱硫脱硝一体化技术在国内外已有一定进展，但仍未大量投入到工业生产中。其中电子束照射法(EBA法)是目前我国广泛推广的一种典型的碱性喷雾干燥法。该法的原理是在烟气进入反应器之前先加入氨气，然后在反应器中用电子加速器产生电子束照射烟气，使水蒸气、氧等分子激发产生高能自由基，这些自由基使烟气中的SO₂和NOx很快氧化，产生硫酸和硝酸，再和氨气反应形成硫酸铵和硝酸铵化肥。该流程工艺的特点是能同时脱硫脱硝，脱硫效率高达90％以上，脱硝率达80％以上，不产生废水和废渣，过程易于控制，运行可靠，无堵塞、腐蚀和泄漏等问题，对负荷的变化适应性强，处理后烟气无需加热可直接排放。缺点是能耗较高，要考虑对X射线的防护，可能在工程实际中造成污染转嫁，另外液氨储运困难。

CombiNOX工艺是采用碳酸钠、碳酸钙和硫代硫酸钠作为吸收剂的一种新型湿式工艺。其中亚碳酸钠的主要作用是提供吸附氮氧化物的亚硫酸根离子；碳酸钙的作用是吸附二氧化硫，吸收生成物为硫酸钙和氨基磺酸。该工艺的氮氧化物的脱除率为90％～95％，二氧化硫的脱除率为99％。此工艺的缺点是脱除后的产物为钠和钙的硫酸盐及亚硫酸盐的混合物，这给后续处理阶段脱除物带来困难，该工艺目前仍处于实验室研究阶段。