[發明專利]一種防止低溫SCR催化劑失活的工藝系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202010044793.2
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111111435B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 樊曉茹;霍沛強;韓衛冬;劉力源;王正峰;吳阿峰
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/56;B01D53/30
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

本發明提供了一種防止低溫SCR催化劑失活的工藝系統及其控制方法。本發明通過測定SCR處理后的煙氣的SO₃含量以及氨含量，計算硫酸氫銨的理論凝結溫度，并將該凝結溫度與SCR處理后的煙氣的溫度進行對比，發出加熱器加熱量的調整信號，調整SCR入口煙氣的溫度處于安全與經濟的最佳平衡區，以延長催化劑使用壽命，控制運行加熱量；再在催化劑壽命初期降低運行溫度，在壽命末期提高運行溫度，以使初期減少的能耗抵消末期增加的能耗，從而使催化劑全壽命運行能耗沒有顯著增加。

技術領域

本發明屬于SCR技術領域，涉及一種防止低溫SCR催化劑失活的工藝系統及其控制方法。

背景技術

SCR(選擇性催化還原)脫硝是目前煙氣脫硝的主要工藝手段，采用氨作為還原劑，通過催化劑的作用，氨與煙氣中的氮氧化物反應生成無害的氮氣和水，實現煙氣的凈化。其中，催化劑按工作溫度劃分，320～420℃的歸為中溫催化劑；120～260℃的歸為低溫催化劑。垃圾焚燒電廠和固廢焚燒爐窯因煙氣中成分復雜容易使催化劑中毒失活，一般把SCR布置在煙氣凈化設備的下游，如圖1所示(其中，SDA為噴霧干燥吸收，PAC為干粉噴射吸附，PTFE-FF為布袋除塵器，GGHd為脫酸煙氣換熱器，W-FGD為濕法脫酸塔，GGHc為脫硝煙氣換熱器，SGH為蒸汽加熱器，IDF為引風機)，此時煙氣只能達到120～160℃，只能采用低溫催化劑，因此稱為低溫SCR工藝。

催化劑在使用過程中，會受到煙氣的侵蝕、堵塞、磨損等不同作用，也會因操作溫度過高而局部燒結，導致催化劑的活性下降(催化效率降低)，甚至失去使用功能的過程，稱為失活，失活是催化劑消耗的主要因素。

在催化劑作用下，還原劑理論上可以與氮氧化物完全反應，但是實際還原劑與煙氣混合過程中總存在一些不均勻，或者催化劑失活使催化反應條件不足，因此會有少量氨不參與反應。未參加反應的氨占煙氣中的比例，稱為氨逃逸率。

垃圾焚燒爐和固廢焚燒爐窯一般采用低溫SCR進行脫硝，雖然經過煙氣凈化處理，但是煙氣中總會存在少量SO₂和SO₃，這些成分與脫硝的還原劑氨也會發生化學反應，生成硫酸氫銨(ABS)或硫酸銨(AS)。其中ABS在溫度較低時會凝結成粘度很大的液體，造成催化劑微孔堵塞，繼而引發催化劑臨時甚至永久失活。運行溫度高于ABS凝結溫度可避免ABS堵塞催化劑微孔，但是運行溫度越高，需要對煙氣加熱的能耗越高，造成運行成本增加。

目前主要技術是依靠設計階段計算合適的運行溫度，在運行中按相對固定的設計溫度運行。在運行初期催化劑活性較高時一般運行是安全的，但是在催化劑壽命后期活性逐步降低，氨逃逸率就會提高，會從0.5ppm升高到8ppm以上，造成ABS生成量增加，在煙氣中的含量增加以后，ABS的分壓隨之提高，其它條件一致時，ABS凝結溫度隨分壓提高而降低，因此更易在催化劑上凝結，加速了催化劑的失活速度，導致催化劑中后期的失活速度高于平均速度，最終造成催化劑需要補充或者更換。一般氨逃逸率3ppm時就要增加催化劑，5ppm時就要更換大部分催化劑，令運行成本增加。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種防止低溫SCR催化劑失活的工藝系統及其控制方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

第一方面，本發明一種防止低溫SCR催化劑失活的工藝系統，包括依次連接的設備連接煙道、加熱器和SCR脫硝反應器，所述工藝系統還包括控制單元，在所述SCR脫硝反應器的出氣口設有分別與所述控制單元連接的SO₃含量檢測器、氨含量檢測器以及溫度檢測器，所述控制單元包含運算器，所述運算器能根據SO₃含量以及氨含量判斷是否有硫酸氫銨或硫酸銨生成，如果只有硫酸氫銨生成，還會計算硫酸氫銨的理論凝結溫度tc，或者如果既有硫酸氫銨也有硫酸銨生成，還會計算過渡區的理論凝結溫度tc’。