[發(fā)明專利]低溫?zé)煔舛巫杂苫鰪?qiáng)選擇性催化還原脫硝方法和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010120840.7
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111298642A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓一帆;吳波
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 王學(xué)芝

本發(fā)明涉及一種低溫?zé)煔舛巫杂苫鰪?qiáng)選擇性催化還原方法和裝置，裝置包括預(yù)熱系統(tǒng)、過氧化氫配制系統(tǒng)、氨氣配制系統(tǒng)和脫硝反應(yīng)器，首先抽取除塵裝置前的部分煙氣進(jìn)入預(yù)熱系統(tǒng)，經(jīng)預(yù)熱系統(tǒng)中排出的煙氣和經(jīng)過除塵裝置后的煙氣一起進(jìn)入脫硝反應(yīng)器中；利用預(yù)熱系統(tǒng)的熱量預(yù)熱過氧化氫溶液，預(yù)熱后的過氧化氫溶液進(jìn)入脫硝反應(yīng)器，在煙氣的溫度下蒸發(fā)成過氧化氫蒸汽，在第一催化劑作用下對煙氣中的NO進(jìn)行氧化處理；利用預(yù)熱系統(tǒng)的熱量預(yù)熱氨水溶液，使氨水變成氨氣進(jìn)入脫硝反應(yīng)器中，在第二催化劑作用下進(jìn)行脫硝反應(yīng)。過氧化氫在第一催化劑表面氧化NO，可以有效提高低溫條件下NH₃還原NO的反應(yīng)效率,實現(xiàn)了對工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐的低溫?zé)煔舛芜M(jìn)行脫硝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煙氣脫硝領(lǐng)域，具體涉及一種低溫?zé)煔舛巫杂苫鰪?qiáng)選擇性催化還原方法和裝置。

背景技術(shù)

工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐為工業(yè)生產(chǎn)和國民生活提供了能源和熱源。當(dāng)空氣作為氧化劑時，熱化學(xué)反應(yīng)過程中會存在氮氧化物的生成。空氣中過量的氮氧化物(NOx)會形成硝酸鹽等細(xì)微顆粒物，嚴(yán)重?fù)p害人體的心肺功能，引起呼吸系統(tǒng)疾病；同時，NOx參與光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生對流層臭氧也會對人的視覺和呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害。如果不加處理而直接將玻璃窯爐煙氣排放至大氣中會對我國生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

成熟的電廠脫硝技術(shù)主要是非選擇性催化還原技術(shù)(SNCR)和選擇性催化還原(SCR)。這兩種成熟的電廠脫硝技術(shù)均需要在特定的反應(yīng)溫度區(qū)間下才能獲得較高的脫硝效果，這種特定的反應(yīng)溫度區(qū)間通常被稱為溫度窗口。通常，選擇性催化還原技術(shù)的溫度窗口為300-500℃，非選擇性催化還原技術(shù)的溫度窗口為則高于800℃。然而，不同于電廠鍋爐，工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐的煙氣溫度通常較低，這導(dǎo)致在工業(yè)窯爐后端(即低溫?zé)煔舛?難以獲得合適的溫度窗口。以小型供熱鍋爐為例，排煙經(jīng)過多級換熱設(shè)備后，排煙溫度通常低于200℃，這導(dǎo)致在工業(yè)窯爐后端難以獲得合適的溫度窗口。因此，受制于煙氣條件、場地面積和成本限制，成熟的電廠脫硝技術(shù)難以在工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐上得到應(yīng)用。要想達(dá)到溫度窗口必須對后端煙氣進(jìn)行外置加熱設(shè)備加熱以提高其溫度，導(dǎo)致生產(chǎn)成本大大提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)I(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐的低溫?zé)煔舛芜M(jìn)行脫硝的低溫?zé)煔舛巫杂苫鰪?qiáng)選擇性催化還原方法；同時，本發(fā)明的目的還在于提供一種實現(xiàn)上述方法的裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的低溫?zé)煔舛巫杂苫鰪?qiáng)選擇性催化還原方法采用如下技術(shù)方案：低溫?zé)煔舛巫杂苫鰪?qiáng)選擇性催化還原脫硝方法，包括以下步驟：

1)抽取除塵裝置前的部分煙氣進(jìn)入預(yù)熱系統(tǒng)，經(jīng)預(yù)熱系統(tǒng)中排出的煙氣和經(jīng)過除塵裝置后的煙氣一起進(jìn)入脫硝反應(yīng)器中；

2)利用預(yù)熱系統(tǒng)的熱量預(yù)熱過氧化氫溶液，預(yù)熱后的過氧化氫溶液進(jìn)入脫硝反應(yīng)器，在煙氣的溫度下蒸發(fā)成過氧化氫蒸汽，在第一催化劑作用下對煙氣中的NO進(jìn)行氧化處理；

3)利用預(yù)熱系統(tǒng)的熱量預(yù)熱氨水溶液，使氨水變成氨氣進(jìn)入脫硝反應(yīng)器中與步驟2)中氧化后的煙氣混合，在第二催化劑作用下進(jìn)行脫硝反應(yīng)。

在步驟2)中第一催化器選取以鐵的氧化物或銅的氧化物為活性中心的復(fù)合型氧化物。

在步驟3)中第二催化器選取以釩的氧化物或鐵的氧化物為活性中心的復(fù)合型氧化物。

在步驟2)中預(yù)熱后的過氧化氫溶液溫度在40-90℃，預(yù)熱后的過氧化氫溶液與NO的反應(yīng)溫度控制在100-250℃。

在步驟3)氨氣與煙氣中氮氧化物的反應(yīng)溫度控制在100-200℃之間。

在步驟2)中過氧化氫蒸汽與原始煙氣中NO的摩爾比為0.5-3，在步驟3)氨氣與原始煙氣中NO的摩爾比為0.8-1.5。

在步驟1)中預(yù)熱系統(tǒng)還包括備用加熱系統(tǒng)，備用加熱系統(tǒng)包括備用加熱鍋爐用于向預(yù)熱系統(tǒng)中的煙氣提供熱量。