一种改良型SCR脱硝处理系统及工艺

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域，特别涉及一种改良型SCR脱硝处理系统及工艺。

背景技术

伴随污染物减排技术的发展以及相关装备的更新换代，我国水泥、钢铁、火电等行业在大气污染物排放控制方面取得了长足的进步。2015年国家三部委联合印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》要求在2020年前全国所有具备条件的现役燃煤机组，全部完成超低排放改造，实现烟尘、SO

选择性催化还原(SCR)烟气脱硝因具有很好的脱硝效果，工艺成熟、控制简便，已经在国内大量推广，不过也存在一些控制难点，比如催化剂失活、氨逃逸率高等。其中，氨逃逸率是指SCR脱硝系统出口未参与反应的NH

SCR脱硝工艺中逃逸的氨会与烟气中的二氧化硫发生副反应，将生成硫酸铵和硫酸氢铵，硫酸氢铵具有很强的粘性，容易沉积在空气预热器冷端，同时会粘附大量的飞灰，从而减小流通面积、增大空预器阻力，导致空预器传热性能恶化、风机电耗升高等一系列问题。同时，SCR脱硝未反应的氨排放到大气中会对大气环境造成很大危害，近几年随着大气雾霾成因及源头解析的研究，才引起人们的重视，特别是在目前燃煤电厂常规污染物排放浓度达到超低排放限值，甚至超超低限值、“近零排放”的情况下，脱硝装置逃逸出的未反应氨在烟气污染物总排放量中的占比持续上升，超低排放下燃煤电厂脱硝逃逸氨过大带来的危害日渐突出。伴随着水泥、钢铁等非电领域烟气脱硝逃逸氨问题的暴露，氨已经被视为造成大气雾霾的“元凶”，成为了继常规烟气污染物治理之后的新一类烟气污染物。

为防止氨污染，我国推出一系列法规对氨的排放进行了限制，《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2010)中要求了居住区氨气浓度的限值为0.2mg/m

因此，治理氨污染将成为国家环保领域的重点工作之一，解决超低排放下燃煤电厂、水泥、钢铁等行业带来的脱硝逃逸氨过大问题，已经到了刻不容缓的地步。

所以，现在有必要对现有技术进行改进，以提供更可靠的方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种改良型SCR脱硝处理系统及工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于烟气处理的改良型SCR脱硝处理系统，包括依次设置的喷氨装置、SCR反应器以及SCO反应器；

所述喷氨装置用于将氨水喷入进入所述SCR反应器之前的烟气中；

所述SCR反应器内垂直间隔设置有若干SCR催化剂层，所述SCR催化剂层中填充的脱硝催化剂用于催化NH

所述SCO反应器内由上至下依次间隔设置有至少一个SCO催化剂层、石英砂隔离层、至少一个SCR催化剂层，所述SCO催化剂层中填充的SCO脱氨催化剂用以通过选择性催化氧化作用去除NH

优选的是，所述SCR反应器和所述SCO反应器中的SCR催化剂层内填充的脱硝催化剂均为V

优选的是，所述SCO反应器中的SCO脱氨催化剂为RuO

优选的是，所述SCO脱氨催化剂通过以下方法制备得到：

1)将聚乙烯吡咯烷酮和RuCl

2)将颗粒型脱硝催化剂V

3)50-80℃水浴下搅拌2-10h得到固体颗粒，将固体颗粒转移至马弗炉中，升温至350-500℃，煅烧2-10h，得到RuO

优选的是，所述SCO脱氨催化剂通过以下方法制备得到：

1)将1kg聚乙烯吡咯烷酮和1kg RuCl

2)将回流得到的Ru胶体溶液与10kg颗粒型脱硝催化剂V

3)60℃水浴下搅拌5h得到固体颗粒，将固体颗粒转移至马弗炉中，以5℃/min的升温速率升温至420℃，煅烧5h，得到RuO

优选的是，所述SCR反应器内沿垂直方向由上至下依次间隔设置有四个SCR催化剂层，处于最上端的一个SCR催化剂层作为备用层；

所述SCR反应器中的每个SCR催化剂层的上方均设置有用于导入空气的第一进气装置。

优选的是，所述SCO反应器内沿垂直方向由上至下依次间隔设置有第一SCO催化剂层、第二SCO催化剂层、石英砂隔离层和SCR催化剂层，所述第一SCO催化剂层作为备用层。

优选的是，所述第一SCO催化剂层、第二SCO催化剂层和石英砂隔离层的上方均设置有用于导入氧气的第二进气装置；

所述SCO反应器中的SCR催化剂层的上方设置有用于导入空气的第三进气装置。

优选的是，该系统还包括设置在喷氨装置前端的除尘装置、以及设置在所述除尘装置前端的预热装置；

处于所述喷氨装置和所述SCR反应器中间的烟气输送管道内设置有用于将烟气与喷入的氨水混合的静态混合器。

本发明还提供一种用于烟气处理的改良型SCR脱硝处理工艺，其采用如上所述的系统进行烟气脱硝处理，该工艺包括以下步骤：

S1、待处理的烟气经预热装置余热至320～350℃，然后输送至所述除尘装置进行除尘；

S2、所述除尘装置排出的烟气进入烟气输送管道，然后与所述喷氨装置喷入的氨水在所述静态混合器的作用下混合，再进入所述SCR反应器，进行初步脱硝处理；

所述喷氨装置喷入的氨水量按照以下条件进行控制：

使烟气中的NH

S3、所述SCR反应器处理后的烟气再经烟气输送管道输送至所述SCO反应器，进行深度脱硝处理。

本发明的有益效果是：

针对现有的SCR脱硝处理工艺中存在的氨逃逸问题严重，本发明提供了一种改良型SCR脱硝处理系统及工艺，本发明将NH

本发明中，通过采用RuO

附图说明

图1为本发明的改良型SCR脱硝处理系统的原理结构示意图；

图2为本发明的SCR反应器的结构示意图；

图3为本发明的SCO反应器的结构示意图；

附图标记说明：

1—预热装置；2—除尘装置；3—喷氨装置；4—SCR反应器；5—SCO反应器；41—SCR催化剂层；42—第一进气装置；51—第一SCO催化剂层；52—第二SCO催化剂层；53—石英砂隔离层；54—SCR催化剂层41；55—第二进气装置；56—第三进气装置。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

下列实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法。下列实施例中所用的材料试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下列实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

参照图1-3，本发明提供了一种用于烟气处理的改良型SCR脱硝处理系统，包括依次设置的喷氨装置3、SCR反应器4以及SCO反应器5。在优选的实施例中，该系统还包括设置在喷氨装置3前端的除尘装置2以及设置在除尘装置2前端的预热装置1。

喷氨装置3用于将氨水喷入进入SCR反应器4之前的烟气中。在优选的实施例中，喷氨装置3为喷氨格栅。处于喷氨装置3和SCR反应器4中间的烟气输送管道内设置有用于将烟气与喷入的氨水混合的静态混合器(图中未示出)。在静态混合器的作用下，喷入的氨水形成的还原剂NH

SCR反应器4内垂直间隔设置有若干SCR催化剂层41，SCR催化剂层41中填充的脱硝催化剂用于催化NH

4NO+4NH

6NO+4NH

6NO

2NO

在优选的实施例中，SCR反应器4内沿垂直方向由上至下依次间隔设置有四个SCR催化剂层，处于最上端的一个SCR催化剂层41作为备用层；SCR反应器4中的每个SCR催化剂层41的上方均设置有用于导入空气的第一进气装置42。

SCO反应器5内由上至下依次间隔设置有至少一个SCO催化剂层、石英砂隔离层53、至少一个SCR催化剂层41，SCO催化剂层中填充的SCO脱氨催化剂用以通过选择性催化氧化作用去除NH

在优选的实施例中，SCO反应器5内沿垂直方向由上至下依次间隔设置有第一SCO催化剂层51、第二SCO催化剂层52、石英砂隔离层53和SCR催化剂层54，第一SCO催化剂层51作为备用层。第一SCO催化剂层51、第二SCO催化剂层52和石英砂隔离层53的上方均设置有用于导入氧气的第二进气装置55；SCO反应器5中的SCR催化剂层54的上方和下方均设置有用于导入空气的第三进气装置56。

SCO反应器5中，在SCO脱氨催化剂的催化作用下，烟气中的NH

4NH

6NO+4NH

6NO

之后烟气从SCO反应器5中排出，经过后处理后(如热量回收、除尘等)即可外排。

在优选的实施例中，SCR反应器4和SCO反应器5中的SCR催化剂层内填充的脱硝催化剂均为V

在优选的实施例中，SCO反应器5中的SCO脱氨催化剂为RuO

1)将聚乙烯吡咯烷酮和RuCl

2)将颗粒型脱硝催化剂V

3)50-80℃水浴下搅拌2-10h得到固体颗粒，将固体颗粒转移至马弗炉中，升温至350-500℃，煅烧2-10h，得到RuO

SCO脱氨催化剂的作用机理为：

SCO脱氨催化剂具有吸附性能，可将氨气和氧气吸附在催化剂表面，催化剂中的贵金属钌可促进氧气O

NH

本发明还提供一种用于烟气处理的改良型SCR脱硝处理工艺，其采用如上的系统进行烟气脱硝处理，该工艺包括以下步骤：

S1、待处理的烟气经预热装置1余热至320～350℃，然后输送至除尘装置2进行除尘；

S2、除尘装置2排出的烟气进入烟气输送管道，然后与喷氨装置3喷入的氨水在静态混合器的作用下混合，再进入SCR反应器4，进行初步脱硝处理；

喷氨装置3喷入的氨水量按照以下条件进行控制：

使烟气中的NH

S3、SCR反应器4处理后的烟气再经烟气输送管道输送至SCO反应器5，进行深度脱硝处理。

本发明，通过对现有的SCR脱硝处理工艺进行改良，采用NH

本发明中，通过采用RuO

以上为本发明的总体构思，以下在其基础上提供详细的实施例和对比例，以对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例中，以水泥窑窑尾烟气的处理为例进行说明。水泥窑窑尾烟气仅预热器后，烟气流量10000～15000Nm

本实施例提供一种用于烟气处理的改良型SCR脱硝处理系统及处理工艺，该系统包括依次设置的预热装置1、除尘装置2(高温除尘器)、喷氨装置3、SCR反应器4以及SCO反应器5。

喷氨装置3为喷氨格栅，处于喷氨装置3和SCR反应器4中间的烟气输送管道内设置有用于将烟气与喷入的氨水混合的静态混合器。

SCR反应器4内沿垂直方向由上至下依次间隔设置有四个SCR催化剂层，处于最上端的一个SCR催化剂层41作为备用层；SCR反应器4中的每个SCR催化剂层41的上方均设置有用于导入空气的第一进气装置42。

SCO反应器5内沿垂直方向由上至下依次间隔设置有第一SCO催化剂层51、第二SCO催化剂层52、石英砂隔离层53和SCR催化剂层41，第一SCO催化剂层51作为备用层。第一SCO催化剂层51和第二SCO催化剂层52的上方均设置有用于导入氧气的第二进气装置55；SCO反应器5中的SCR催化剂层41的上方设置有用于导入空气的第三进气装置56。

本实施例中，脱硝催化剂为V

本实施例中，SCO反应器5中的SCO脱氨催化剂为RuO

1)将1kg聚乙烯吡咯烷酮和1kg RuCl

2)将回流得到的Ru胶体溶液与10kg颗粒型脱硝催化剂V

3)60℃水浴下搅拌5h得到固体颗粒，将固体颗粒转移至马弗炉中，以5℃/min的升温速率升温至420℃，煅烧5h，得到RuO

采用该改良型SCR脱硝处理系统进行烟气脱硝处理的工艺步骤为：

S1、待处理的烟气经预热装置1余热至320～350℃，然后输送至除尘装置2(高温除尘器)进行除尘，经除尘后烟气粉尘浓度降低至30g/Nm

S2、除尘装置2排出的烟气进入烟气输送管道，然后与喷氨装置3喷入的氨水在静态混合器的作用下混合，再进入SCR反应器4，进行初步脱硝处理；

喷氨装置3喷入的氨水量按照以下条件进行控制：

使烟气中的NH

S3、SCR反应器4处理后的烟气再经烟气输送管道输送至SCO反应器5，进行深度脱硝处理，SCO反应器5排出的烟气经余热回收后除尘后外排。

对比例1

对比例中，以水泥窑窑尾烟气的处理为例进行说明。水泥窑窑尾烟气仅预热器后，烟气流量10000～15000Nm

对比例中，脱硝催化剂为V

对比例中，SCO反应器5中装填的催化剂为V

具体工艺步骤为：

S1、待处理的烟气经预热装置1余热至320～350℃，然后输送至除尘装置2(高温除尘器)进行除尘，经除尘后烟气粉尘浓度降低至30g/Nm

S2、除尘装置2排出的烟气进入烟气输送管道，然后与喷氨装置3喷入的氨水在静态混合器的作用下混合，再进入SCR反应器4，进行初步脱硝处理；

喷氨装置3喷入的氨水量按照以下条件进行控制：

使烟气中的NH

S3、SCR反应器4处理后的烟气再经烟气输送管道输送至SCO反应器5，进行深度脱硝处理，SCO反应器5排出的烟气经余热回收后除尘后外排。

实施例1的处理结果如下表1所示：

表1

对比例1的处理结果如下表2所示：

表2

从表1和表2的结果可以看出，实施例1中的水泥窑窑尾烟气经NH

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。