[發(fā)明專利]一種基于脫汞脫氨改性催化劑的SNCR?SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)及其脫硝方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710022850.5
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106582225A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董銳鋒;吳文龍;王鋒濤;張小霓;楊碩;張雪盈;陳浩軍
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)河南省電力公司電力科學研究院;河南恩湃高科集團有限公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: B01D53/56
• 分類號: B01D53/56;B01D53/58;B01D53/64;B01D53/86;B01D53/78
• 代理公司: 鄭州知己知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司41132
• 代理人: 任海玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃煤鍋爐排放的大氣污染物控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于脫汞脫氨改性催化劑的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)及其脫硝方法。

背景技術(shù)

電力是社會經(jīng)濟發(fā)展的重要能源支柱，我國目前電力來源依然以燃煤發(fā)電為主。煤炭在燃燒過程中會產(chǎn)生大量的氣態(tài)污染物，如二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NO_x)、煙塵、以及汞等重金屬，因此燃煤電廠必須配備相應(yīng)的脫硫、脫硝、除塵等環(huán)保設(shè)施，以保證燃煤煙氣經(jīng)過凈化之后實現(xiàn)達標排放。

目前我國燃煤中含汞量偏高，燃煤煙氣中汞污染問題較為嚴峻。煙氣中的汞存在形式主要包括氣相汞(零價汞Hg⁰和氣相二價汞Hg²⁺)與固相汞顆粒，這三者稱為總汞。對于固相汞，靜電除塵器和布袋除塵器等除塵設(shè)備對煙氣中的汞具有較好的去除效果，其中經(jīng)過布袋除塵器后能去除約99％的固相汞顆粒。對于二價汞，脫硫設(shè)施的溫度相對較低，有利于零價汞和二價汞的吸收，是目前去除汞最有效的凈化設(shè)備，由于煙氣中的二價汞極易溶于水或其他吸收液體，因此濕式脫硫系統(tǒng)對汞具有較好的去除效果，用石灰石做吸收劑的脫硫系統(tǒng)對總汞的去除率為10％～84％，具體效果主要受煙氣中二價汞含量的影響，因此在進入脫硫塔之前，將煙氣中的零價汞氧化為二價汞，可使脫硫系統(tǒng)的脫汞效率達到90％左右。對于零價汞，由于其易揮發(fā)性和低水溶性，很難被現(xiàn)有煙氣凈化裝置去除，而利用現(xiàn)有的選擇性催化還原脫硝(Selective Catalytic Reduction，SCR)裝置，將煙氣中的零價汞轉(zhuǎn)化為二價汞，進而被脫硫塔吸收脫除，是目前燃煤電廠煙氣脫汞最為行之有效的方法。

目前常見的脫硝技術(shù)主要有SCR脫硝系統(tǒng)、選擇性非催化還原(Selective Non-Catalytic Reduction，SNCR)脫硝系統(tǒng)、SCR-SNCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)，各種脫硝工藝都具有各自的技術(shù)優(yōu)勢和缺點。

SCR工藝脫硝效率可達90％以上，是脫硝效率最高、最成熟的脫硝技術(shù)，但SCR在運行過程中存在諸多問題。在煤粉鍋爐機組啟動過程中，由于煙氣溫度較低，無法達到SCR脫硝系統(tǒng)的正常工作溫度，SCR脫硝系統(tǒng)無法進行噴氨和脫硝工作，并且鍋爐在開始啟動過程中煙氣含氧量較高，因此NO_x排放濃度會在一段時間內(nèi)嚴重超標，無法滿足國家能源局提出電廠全負荷脫硝的要求。SCR脫硝系統(tǒng)在運行一段時間后，由于流場分布變化、NO_x濃度分布變化、催化劑部分區(qū)域堵塞或失活等原因，使SCR脫硝系統(tǒng)出口的氨逃逸濃度大幅升高，逃逸氨與煙氣中的SO₃反應(yīng)生成脫硝副產(chǎn)品硫酸氫銨(Ammonium Hydrogen Sulfate，AHS)，從而導(dǎo)致后續(xù)空氣預(yù)熱器等設(shè)備腐蝕和堵塞、靜電除塵器極板積灰板結(jié)、袋式除塵器糊袋等問題，嚴重威脅到機組的正常穩(wěn)定運行，甚至會導(dǎo)致機組的非計劃停機。SCR催化劑會使煙氣中部分SO₂轉(zhuǎn)化為SO₃，且轉(zhuǎn)化率隨著SCR催化劑層數(shù)的增加而增大，從而促進了硫酸氫銨生成量的增加，加重了后續(xù)設(shè)備發(fā)生堵塞、腐蝕的可能性。SCR系統(tǒng)對汞也有一定的脫除效果，SCR催化劑可將煙氣中的零價汞轉(zhuǎn)化為二價汞，進而被后續(xù)的FGD脫硫塔吸收脫除，然而現(xiàn)有常規(guī)的SCR催化劑在煙氣中HCl濃度較低時，對零價汞的氧化轉(zhuǎn)化率較低，因此有待進一步研究與改進。

SNCR工藝是把氨水或尿素溶液等還原劑噴到鍋爐爐膛800℃～1250℃的區(qū)域，還原劑溶液中熱解出的NH₃和煙氣中的NO_x發(fā)生反應(yīng)，生成N₂和H₂O。相比于SCR系統(tǒng)而言，SNCR占地面積小，運行維護費用低，鍋爐低負荷條件下仍然可以噴氨脫硝，尤其適合老電廠的改造。但是SNCR脫硝效率僅為30％～75％，對于大型煤粉鍋爐而言，SNCR工藝的脫硝效率通常在40％以下，單一地采用SNCR難以滿足嚴格的脫硝要求。并且SNCR的最優(yōu)工作溫度范圍較窄，必須在爐內(nèi)不同溫度區(qū)域安裝多層噴嘴，且平時運行所產(chǎn)生的氨逃逸濃度較大，遠超過行業(yè)標準DL/T 296-2011《火電廠煙氣脫硝技術(shù)導(dǎo)則》中3ppm的排放濃度要求。SNCR系統(tǒng)由于不存在催化劑，因此無法對煙氣中的汞進行脫除。