一种烟气处理方法及一种SCR脱硝系统

技术领域

本发明涉及烟气处理技术领域，特别涉及一种烟气处理方法及一种SCR脱硝系统。

背景技术

一直以来，各行业的SCR(选择性还原脱硝)都存在堵塞的问题，主要是大部分企业SCR前端无除尘器，布袋除尘器的最高处理温度不能超过250℃，电除尘的运维费用较高，陶瓷管除尘器对安装场地要求较高。而SCR的最低运行稳定为280℃，因此目前的布袋除尘器不能满足高温除尘的要求。特别是以很多以化石燃料燃烧的玻璃生产线，烟气中的硫较高，其中的三氧化硫在SCR前端的喷氨管网中迅速的与氨气结合，生成硫酸氢氨(NH

NH

目前现有技术中，SCR生成的NH

发明内容

本发明的目的是提供一种烟气处理方法及一种SCR脱硝系统，旨在解决SCR系统中催化剂的堵塞问题。

为实现上述目的，本发明提出一种烟气处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待处理烟气通入SCR反应器，其中，SCR反应器内设有催化剂；

检测待处理烟气中氮氧化物的含量，将氨气通入SCR反应器；

待处理烟气中的氮氧化物在催化剂的作用下与氨气反应生成氮气，将尾气排出SCR反应器；

其中，待处理烟气中氮氧化物的总质量为M

可选地，所述烟气处理方法还包括以下步骤：

向SCR反应器中通入高压气体，以吹出催化剂中的灰尘。

可选地，所述高压气体包括空气、惰性气体以及氮气中的至少一种。

可选地，向SCR反应器中通入高压气体的步骤包括：

检测SCR反应器的脱硝压差，计算脱硝压差的波动值ΔP，若ΔP＞50Pa，则将高压气体通入SCR反应器。

可选地，向SCR反应器中通入高压气体的步骤中，若50Pa＜ΔP＜100Pa，则调整0.55MPa≤P

若ΔP≥100Pa，则调整0.6MPa＜P

其中，P

可选地，高压气体的水分为M，M≤100mg/kg。

可选地，高压气体的温度为T，100℃≤T≤120℃。

本发明还提出一种SCR脱硝系统，用于实现上述的烟气处理方法，所述SCR脱硝系统包括：

反应器，具有内腔，所述内腔的内壁开设有入口和出口，所述内腔中设有用以催化氮氧化物与氨气反应生成氮气的催化剂组件，所述入口及所述出口处均设置有检测器，以分别检测所述入口及所述出口处的氮氧化物的含量；

加氨装置，连通所述内腔，且与两个所述检测器电性连接，以向所述内腔内通入氨气并根据各所述检测器的检测结果调节氨气的通入量；以及，

吹灰组件，所述吹灰组件的出风口连通所述内腔且朝向所述催化剂组件设置，用以向所述内腔通入高压气体。

可选地，所述催化剂组件与所述内腔连接，以将所述内腔分隔形成至少两个腔体，一个所述腔体与所述入口连通，另一个所述腔体与所述出口连通，两个所述腔体通过所述催化剂组件连通。

可选地，所述吹灰组件包括：

吹灰器，设于所述内腔，所述吹灰器的出风口朝向所述催化剂组件设置，用以向所述内腔通入高压气体以实现所述催化剂组件的清灰；

换热器，设于所述反应器的外部，所述换热器包括换热管，所述换热管连通所述吹灰器，用以提高高压气体的温度；以及，

干燥器，设于所述反应器的外部，所述干燥器连通所述换热器，用以降低高压气体的湿度。

本发明提供的技术方案中，通过控制氨气的通入量，调节氨氮摩尔比，以加快氮氧化物还原反应的反应速率，以降低尾气中氮氧化物的含量，并减少产生硫酸氢铵导致的催化剂堵塞，从而降低催化剂的维护频率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中烟气处理方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例中烟气处理方法中向SCR反应器中通入高压气体的流程示意图；

图3为本发明一实施例中SCR脱硝系统的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或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。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前现有技术中，SCR生成的NH

鉴于上述问题，请参阅图1，本发明提出一种烟气处理方法，包括以下步骤：将待处理烟气通入SCR反应器，其中，SCR反应器内设有催化剂；检测待处理烟气中氮氧化物的含量，将氨气通入SCR反应器；待处理烟气中的氮氧化物在催化剂的作用下与氨气反应生成氮气，将尾气排出SCR反应器；其中，待处理烟气中氮氧化物的总质量为M

需要说明的是，SCR反应器中主要存在两个反应进程，反应A：NO+NO

通过控制氨气的通入量，以使得通入的绝大部分氨气与尾气中氮氧化物完全反应生成氮气，降低尾气中氮氧化物的含量以达到排放标准，同时减少未与氮氧化物反应的氨气含量，避免高浓度的氨气与三氧化硫反应生成硫酸氢铵；而硫酸氢铵在低温段容易凝结或凝固，吸附烟气中的水分和灰尘，堵塞SCR反应器中催化剂的毛细孔洞，因此，控制氨气的通入量能够避免催化剂堵塞现象的发生；通过检测待处理烟气中氮氧化物的含量，控制氨气的通入量，将氨氮摩尔比的范围控制在0.33～0.57，以使氨气与氮氧化物反应，从而降低氮氧化物的含量，同时减少氨气的逃逸量和硫酸氢铵的生成量；若X＜0.33，则氨气不足，氮氧化物无法有效还原生成氮气，导致尾气中氮氧化物含量超标；若X＞0.57，则氨气过量，反应B平衡向右移动，硫酸氢铵生成量增加，易堵塞催化剂的毛细孔洞。本发明提供的技术方案中，通过控制氨气的通入量，调节氨氮摩尔比，以加快氮氧化物还原反应的反应速率，以降低尾气中氮氧化物的含量，并减少产生硫酸氢铵导致的催化剂堵塞，从而降低催化剂的维护频率。

具体地，在本发明的一些实施例中，在烟气流量不变的前提下，通过检测待处理烟气中氮氧化物的含量，以确定通入氨气的含量；同时设置SCR反应器内的温度为350～370℃，若低于350℃，则容易引发硫酸氢铵凝结吸附水分和灰尘，造成催化剂堵塞，并使得反应平衡向右移动，氨气消耗量增加，导致参与还原氮氧化物的氨气量减少，尾气中氮氧化物含量增加；若高于370℃，则反应无较大变化，造成热量浪费。

在本发明的另外一些实施例中，设置有氨气调节阀以控制氨气通入量，在窑炉换火时，窑炉换火信号给到环保DCS，环保DCS接收到窑炉换火信号后，延时20～40s关闭脱硝氨气调节阀，关闭调节阀后延时40～60s开氨气调节阀。如此设置，在窑炉换火时氨气产生量低，减少氨气供给过量造成的催化剂和锅炉换热器堵塞。

此外，所述烟气处理方法还包括以下步骤：向SCR反应器中通入高压气体，以吹出催化剂中的灰尘。如此设置，能够将催化剂中的灰尘吹出，提高催化剂的催化效率，提高氮氧化物的还原效率，从而提高烟气处理效率。

进一步地，所述高压气体包括空气、惰性气体以及氮气中的至少一种。如此设置，避免氨气和烟气中的成分与高压气体反应，从而提高体系的稳定性，提高吹灰效率。具体地，在本发明的一实施例中，应用压缩空气作为高压气体对催化剂进行吹灰，相较于应用惰性气体，压缩空气成本更低；相较于氮气，压缩空气不会对氮氧化物的还原反应产生影响，而氮气分压较高时，反应A平衡向左移动，反应速率降低。

此外，请参阅图2，向SCR反应器中通入高压气体的步骤包括：检测SCR反应器的脱硝压差，计算脱硝压差的波动值ΔP，若ΔP＞50Pa，则将高压气体通入SCR反应器。需要说明的是脱硝压差指的是SCR反应器入口烟气压力与出口尾气压力的差值，当SCR反应器正常工作时，脱硝压差恒定不变，其波动值ΔP≤50Pa，若ΔP＞50Pa，通常是尾气压力下降，说明催化剂发生了堵塞，需要清除催化剂中的灰尘。通过将高压气体通入SCR反应器，以将催化剂中的灰尘吹出，提高催化剂的催化效率，直到ΔP≤50Pa，停止将高压气体通入SCR反应器，从而达到调节通入高压气体的时长以解决催化剂堵塞问题的效果。

进一步地，向SCR反应器中通入高压气体的步骤中，若50Pa＜ΔP＜100Pa，则调整0.55MPa≤P

此外，高压气体的水分为M，M≤100mg/kg。通过调节高压气体中的水分含量M≤100mg/kg，以使得反应A平衡向右移动，提高反应速率，加快氮氧化物还原速度，同时使得反应B平衡向左移动，减少硫酸氢铵的生成，进而减少催化剂堵塞现象的发生。具体地，在本发明的一些实施例中，高压气体的露点为-20～-10℃，对应M的范围为70～100mg/kg。

进一步地，高压气体的温度为T，100℃≤T≤120℃。如此设置，避免通入的高压气体温度过低导致SCR反应器中的水及硫酸氢铵凝结吸附灰尘，加剧催化剂的堵塞情况；若T＞120℃，对反应的影响无明显变化，造成热量浪费。

本发明还提出一种SCR脱硝系统100，用于实现上述的烟气处理方法，所述SCR脱硝系统100包括反应器1、加氨装置2及吹灰组件3；其中，所述反应器1具有内腔11，所述内腔11的内壁开设有入口12和出口13，所述内腔11中设有用以催化氮氧化物与氨气反应生成氮气的催化剂组件14，所述入口12及所述出口13处均设置有检测器，以分别检测所述入口12及所述出口13处的氮氧化物的含量；所述加氨装置2连通所述内腔11，且与两个所述检测器电性连接，以向所述内腔11内通入氨气并根据各所述检测器的检测结果调节氨气的通入量；所述吹灰组件3的出风口连通所述内腔11且朝向所述催化剂组件14设置，用以向所述内腔11通入高压气体。

需要说明的是，所述SCR脱硝系统100还包括控制装置，所述控制装置电性连接所述检测器、所述加氨装置2及所述吹灰组件3，以对各装置进行总控制。具体地，在本发明的一实施例中，所述加氨装置2包括加氨阀门21，所述控制装置获取所述入口12处检测器的检测结果，根据所述检测结果控制所述加氨阀门21的开度，若所述入口12处检测器的检测结果显示氮氧化物的含量大于2000mg/m

本发明提供的技术方案中，所述检测器及所述加氨装置2相配合，检测所述入口12处的氮氧化物含量，根据检测结果调节所述加氨装置2的加氨量，从而实现定量反应，控制反应A顺利进行，同时降低反应B的速率，减少硫酸氢铵的生成，避免所述催化剂组件14发生堵塞；通过设置所述吹灰组件3的出风口朝向所述催化剂组件14，以将所述催化剂组件14中的灰尘吹出，提高所述催化剂组件14中的催化剂与烟气的接触面积，从而提高催化效率，降低所述出口13处氮氧化物的含量，同时降低所述催化剂组件14所需的维护频率。

进一步地，所述催化剂组件14与所述内腔11连接，以将所述内腔11分隔形成至少两个腔体，一个所述腔体与所述入口12连通，另一个所述腔体与所述出口13连通，两个所述腔体通过所述催化剂组件14连通。如此设置，两个所述腔体通过所述催化剂组件14连通，烟气从所述入口12进入，与氨气混合后须穿过所述催化剂组件14才能从所述出口13排出，而在所述催化剂组件14上，烟气中的氮氧化物与氨气发生反应，生成氮气，降低烟气中氮氧化物的含量，以形成满足排放标准的尾气。具体地，在本发明的一些实施例中，所述催化剂组件14包括多个催化剂板141，所述催化剂板141上设置有催化剂且开设有过孔，多个所述催化剂板141将所述内腔11分隔成多个腔体，其中多个腔体包括与所述入口12连通的第一腔体111、与所述出口13连通的第二腔体112及所述催化剂板141之间的多个第三腔体113，相邻的所述腔体通过所述催化剂板141连通，以实现多次催化反应，进一步降低尾气中氮氧化物的含量。

此外，所述吹灰组件3包括吹灰器、换热器及干燥器33；其中，所述吹灰器设于所述内腔11，所述吹灰器的出风口朝向所述催化剂组件14设置，用以向所述内腔11通入高压气体以实现所述催化剂组件14的清灰；所述换热器设于所述反应器1的外部，所述换热器包括换热管，所述换热管连通所述吹灰器，用以提高高压气体的温度；所述干燥器33设于所述反应器1的外部，所述干燥器33连通所述换热器，用以降低高压气体的湿度。

需要说明的是，所述吹灰器可以是枪式吹灰器，也可以是旋转式吹灰器，还可以是伸缩式吹灰器；所述换热器可以是浮头式换热器，也可以是板式换热器；所述干燥器33可以是常压干燥器33，也可以是真空干燥器33。具体地，在本发明的一些实施例中，所述催化剂组件14包括多个催化剂板141，所述吹灰器对应所述催化剂板141设置有多个。

通过采用所述干燥器33和所述换热器对高压气体进行先除湿后升温的处理，一方面减少高压气体中的水分，避免水分过高凝结成水后吸附灰尘后堵塞所述催化剂组件14，同时降低水分含量可促使反应B的平衡向左移动，从而减少硫酸氢铵的生成，进一步缓解所述催化剂组件14的堵塞情况；另一方面提高高压气体的温度，避免低温的高压气体进入所述反应器1后，所述反应器1内的水蒸气遇冷凝结成水后吸附灰尘后堵塞所述催化剂组件14；采用先除湿后升温的处理流程，避免后除湿导致高压气体的温度降低，从而避免反应器1内的水蒸气遇冷凝结成水后吸附灰尘后堵塞所述催化剂组件14。

具体地，在本发明的一些实施例中，所述干燥器33包括冷干机331及吸附式干燥机332，所述吸附式干燥机332连通所述换热器，所述冷干机331连通所述吸附式干燥机332。通过采用冷干机331，将高压气体中的水分冷凝形成水，从而快速去除高压气体中的大部分水分，同时降低高压气体中水蒸气的饱和蒸气压，进一步降低高压气体，通过采用吸附式干燥机332，吸附掉冷干机331难以去除的余量水分，进一步降低高压气体中的含水量。此外，所述换热器包括蛇形盘管换热器32。如此设置，可通入高压气体进行加热，从而提高加热效率，同时避免加热后再加压导致高压气体中的水分凝结成水继而引发堵塞。此外，所述吹灰器包括耙式吹灰器31。如此设置，可增大吹灰面积，提高吹灰效率。在本发明的一实施例中，所述耙式吹灰器31可沿其中心管前后移动，而不进行转动，进一步增大吹灰面积，提高吹灰效率。

以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

提供一种烟气处理方法，包括以下步骤：

将待处理烟气从入口通入SCR反应器，反应器入口的检测器检测得到烟气中氮氧化物的含量为2400mg/m

持续处理一小时后，烟气中氮氧化物的平均含量为2200mg/m

实施例2

提供一种烟气处理方法，包括以下步骤：

将待处理烟气从入口通入SCR反应器，反应器入口的检测器检测得到烟气中氮氧化物的含量为2000mg/m

持续处理一小时后，烟气中氮氧化物的平均含量为1900mg/m

实施例3

提供一种烟气处理方法，包括以下步骤：

将待处理烟气从入口通入SCR反应器，反应器入口的检测器检测得到烟气中氮氧化物的含量为1800mg/m

持续处理一小时后，烟气中氮氧化物的平均含量为1800mg/m

实施例4

提供一种烟气处理方法，包括以下步骤：

将待处理烟气从入口通入SCR反应器，反应器入口的检测器检测得到烟气中氮氧化物的含量为1600mg/m

持续处理一小时后，烟气中氮氧化物的平均含量为1600mg/m

实施例5

提供一种烟气处理方法，包括以下步骤：

将待处理烟气从入口通入SCR反应器，反应器入口的检测器检测得到烟气中氮氧化物的含量为1400mg/m

持续处理一小时后，烟气中氮氧化物的平均含量为1400mg/m