一種基于脫汞脫氨改性催化劑的SNCR?SCR聯合脫硝系統及其脫硝方法技術方案

本發明專利技術屬于燃煤鍋爐排放的大氣污染物控制技術領域，具體涉及一種基于脫汞脫氨改性催化劑的SNCR?SCR聯合脫硝系統及其脫硝方法，SCR系統包括位于省煤器和空氣預熱器之間的SCR噴嘴、導流葉片、整流格柵、SCR脫硝催化劑層，SCR脫硝催化劑層下方設置脫硝改性催化劑層，脫硝改性催化劑層包括催化劑載體、脫硝的活性成分和脫汞脫氨的活性成分。本發明專利技術聯合脫硝系統能夠實現對煙氣中的汞和氨氣進行同時脫除，煙氣中零價汞和氨氣的脫除率分別可達99％和95％以上。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于燃煤鍋爐排放的大氣污染物控制
，具體涉及一種基于脫汞脫氨改性催化劑的SNCR-SCR聯合脫硝系統及其脫硝方法。
技術介紹
電力是社會經濟發展的重要能源支柱，我國目前電力來源依然以燃煤發電為主。煤炭在燃燒過程中會產生大量的氣態污染物，如二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、煙塵、以及汞等重金屬，因此燃煤電廠必須配備相應的脫硫、脫硝、除塵等環保設施，以保證燃煤煙氣經過凈化之后實現達標排放。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備對煙氣中的汞具有較好的去除效果，其中經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，因此濕式脫硫系統對汞具有較好的去除效果，用石灰石做吸收劑的脫硫系統對總汞的去除率為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，可使脫硫系統的脫汞效率達到90％左右。對于零價汞，由于其易揮發性和低水溶性，很難被現有煙氣凈化裝置去除，而利用現有的選擇性催化還原脫硝(SelectiveCatalyticReduction，SCR)裝置，將煙氣中的零價汞轉化為二價汞，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主要有SCR脫硝系統、選擇性非催化還原(SelectiveNon-CatalyticReduction，SNCR)脫硝系統、SCR-SNCR聯合脫硝系統，各種脫硝工藝都具有各自的技術優勢和缺點。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，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脫硝系統的正常工作溫度，SCR脫硝系統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NOx排放濃度會在一段時間內嚴重超標，無法滿足國家能源局提出電廠全負荷脫硝的要求。SCR脫硝系統在運行一段時間后，由于流場分布變化、NOx濃度分布變化、催化劑部分區域堵塞或失活等原因，使SCR脫硝系統出口的氨逃逸濃度大幅升高，逃逸氨與煙氣中的SO3反應生成脫硝副產品硫酸氫銨(AmmoniumHydrogenSulfate，AHS)，從而導致后續空氣預熱器等設備腐蝕和堵塞、靜電除塵器極板積灰板結、袋式除塵器糊袋等問題，嚴重威脅到機組的正常穩定運行，甚至會導致機組的非計劃停機。SCR催化劑會使煙氣中部分SO2轉化為SO3，且轉化率隨著SCR催化劑層數的增加而增大，從而促進了硫酸氫銨生成量的增加，加重了后續設備發生堵塞、腐蝕的可能性。SCR系統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化為二價汞，進而被后續的FGD脫硫塔吸收脫除，然而現有常規的SCR催化劑在煙氣中HCl濃度較低時，對零價汞的氧化轉化率較低，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℃的區域，還原劑溶液中熱解出的NH3和煙氣中的NOx發生反應，生成N2和H2O。相比于SCR系統而言，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的最優工作溫度范圍較窄，必須在爐內不同溫度區域安裝多層噴嘴，且平時運行所產生的氨逃逸濃度較大，遠超過行業標準DL/T296-2011《火電廠煙氣脫硝技術導則》中3ppm的排放濃度要求。SNCR系統由于不存在催化劑，因此無法對煙氣中的汞進行脫除。SNCR-SCR聯合脫硝工藝是近年來廣泛應用的脫硝技術，其結合了SCR和SNCR的技術優勢，使得SCR系統可以重新利用SNCR系統較高濃度的逃逸氨，且SNCR系統的加入可以減少SCR系統的催化劑使用層數，并且可以輕松地實現較高的脫硝效率。然而SNCR-SCR聯系脫硝系統在實際運行過程中依舊存在較多的問題，比如由于SNCR和SCR系統所處的距離較遠，流經SNCR區域的煙氣經過1分鐘左右方可到達SCR區域，因此當鍋爐負荷發生變化時，SNCR和SCR系統相配合的噴氨調節在同步性上無法達到最優，彼此存在較大的滯后性，于是產生氨逃逸濃度嚴重超標或NOx濃度超標的現象。目前電廠為了保證鍋爐負荷變化時NOx排放濃度一直低于標準限值，故SNCR-SCR聯合脫硝系統均采用多噴還原劑的策略，從而造成實際運行過程中氨逃逸濃度依舊超標的現象。因此，在保證NOx排放濃度達標的前提下，大幅降低SNCR-SCR聯合脫硝系統的氨逃逸濃度具有非常重要的意義。申請號為201510768292.8的中國專利公開了一種燃煤鍋爐SNCR和SCR聯合脫硝系統及方法，包括鍋爐SNCR反應系統和SCR反應器。鍋爐SNCR反應系統包括鍋爐、尿素溶液分配模塊和計量模塊，以及由尿素溶液分配模塊和計量模塊連接的尿素噴射系統和尿素供應系統。尿素噴射系統包括在鍋爐爐膛燃燒區上部標高為25m至40m范圍內呈多層布設的短噴槍，和鍋爐折焰角位置呈多層布設的多孔長噴槍，每層至少一支的多孔長噴槍豎直伸入鍋爐內部布設，并延伸貫穿其所在橫斷面。SCR反應器位于省煤器和空氣預熱器之間，設置多層蜂窩式催化劑。所述方法使進入SCR催化劑入口截面的氨氮摩爾比分布均勻，提高SCR反應器的脫硝效率。但是該系統無法實現對煙氣中的汞和逃逸氨的脫除。申請號為201410648536.4的中國專利公開了一種基于SNCR-SCR聯用的NOx與汞聯合脫除工藝及裝置，包括控制系統，以及依次連接的SNCR系統，爐膛，SCR系統和煙氣處理系統。在SNCR系統中用尿素和氯化銨混合做還原劑，將混合還原劑溶液噴入爐膛，利用尿素和氯化銨熱分解出NH3進行脫硝，利用NH4Cl受熱分解出HCl氣體，得到包含有HCl和未反應的NH3的尾氣，尾氣進入到SCR系統中，在SCR催化劑的作用下，HCl將煙氣中的單質汞氧化成二價汞，之后混合煙氣進入濕法脫硫塔中，二價離子汞溶于濕法脫硫塔內的石膏漿液中，完成單質汞的脫除。然而，該專利技術在實施過程中提高了煙氣中的HCl濃度，會加劇煙道內部及相關設備的腐蝕，并且該專利無法對逃逸氨進行脫除。申請號為201410087513.0的中國專利公開了一種低溫煙氣脫硫脫硝除氨一體化工藝，適用于煙氣溫度大于180℃，SO2含量小于150mg/m3的焦爐煙道廢氣脫硫脫硝，根據流態化原理在脫硝之前先干法脫硫，采用焦化廠蒸氨工段產生的剩余氨水蒸發出來的氨氣作為還原劑，利用布袋-除氨催化劑復合結構作為除塵及脫硝手段，高效脫硫脫硝的同時，可控制氨逃逸量低于國家排放標準值。然而，將布袋-除氨催化劑復合結構應用至燃煤電廠煙氣處理中時，僅能降低脫硫塔入口處的氨逃逸濃度，而空預器位于除塵器上游煙道，故無法解決由于氨逃逸所引起的空預器堵塞等問題。并且，該專利技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于脫汞脫氨改性催化劑的SNCR?SCR聯合脫硝系統，包括還原劑制備系統、SNCR系統、SCR系統和除塵脫硫系統，所述還原劑制備系統包括除鹽水箱、還原劑儲罐、還原劑溶液儲罐，所述SNCR系統包括位于鍋爐折焰角附近的SNCR噴嘴，所述SCR系統包括位于省煤器和空氣預熱器之間的SCR噴嘴、導流葉片、整流格柵、SCR脫硝催化劑層，所述除塵脫硫系統包括空氣預熱器、除塵器、FGD脫硫塔和煙囪，其特征在于，所述SCR脫硝催化劑層下方設置脫硝改性催化劑層，所述脫硝改性催化劑層包括催化劑載體、脫硝的活性成分和脫汞脫氨的活性成分。

【技術特征摘要】
1.一種基于脫汞脫氨改性催化劑的SNCR-SCR聯合脫硝系統，包括還原劑制備系統、SNCR系統、SCR系統和除塵脫硫系統，所述還原劑制備系統包括除鹽水箱、還原劑儲罐、還原劑溶液儲罐，所述SNCR系統包括位于鍋爐折焰角附近的SNCR噴嘴，所述SCR系統包括位于省煤器和空氣預熱器之間的SCR噴嘴、導流葉片、整流格柵、SCR脫硝催化劑層，所述除塵脫硫系統包括空氣預熱器、除塵器、FGD脫硫塔和煙囪，其特征在于，所述SCR脫硝催化劑層下方設置脫硝改性催化劑層，所述脫硝改性催化劑層包括催化劑載體、脫硝的活性成分和脫汞脫氨的活性成分。2.根據權利要求1所述的基于脫汞脫氨改性催化劑的SNCR-SCR聯合脫硝系統，其特征在于，所述催化劑載體為TiO2，所述脫硝的活性成分為V2O5和/或WO3，所述脫汞脫氨的活性成分為CuO、MoO3和RuO2金屬氧化物中至少一種。3.根據權利要求2所述的基于脫汞脫氨改性催化劑的SNCR-SCR聯合脫硝系統，其特征在于，所述V2O5的重量百分含量為1～5％，所述WO3的重量百分含量為5～10％；所述脫汞脫氨的活性成分中金屬元素的含量為1.5～2.5％Cu、0.8～1.2％Mo和0.8～1.2％Ru。4.根據權利要求1所述的基于脫汞脫氨改性催化劑的SNCR-SCR聯合脫硝系統，其特征在于，所述SNCR噴嘴設置2～4層，最高層噴嘴位于鍋爐全負荷時煙氣溫度為800～1100℃的區域內，最低層噴嘴設置在鍋爐負荷30％時煙氣溫度為800～1100℃的區域內。5.根據權利要求1所述的基于脫汞脫氨改性催化劑的SNCR-SCR聯合脫硝系統，其特征在于，所述SCR噴嘴為單層布置，設置在省煤器后煙氣溫度為320～400℃的區域內。6.根據權利要求1所述的基于脫汞脫氨改性催化劑的SNCR-SCR聯合脫硝系統，其特征在于，所述SCR脫硝催化劑層設置1～3層。7.根據權利要求6所述的基于脫汞脫氨改性催化劑的SNCR-SCR聯合脫硝系統，其特征在于，所述SCR脫硝催化劑層包括催化劑載體和活性成分，催化劑載體為TiO2，活性成分為V2O5和/或WO3，所述V...

【專利技術屬性】
技術研發人員：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)人：國網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，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：河南;41