CN105617831A - 一种烟气低温脱硝半干法脱硫工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烟气低温脱硝半干法脱硫工艺，所述工艺包括：(1)尾气进入低温SCR反应器，以将尾气中的NOx还原为N2和H2O；(2)将步骤(1)中得到的气体送入半干法脱硫反应***中，并向反应***中喷入吸收剂进行脱硫，以将尾气中的酸性气体脱除；(3)将步骤(2)中得到的气体送入除尘装置中，以将尾气中的粉尘彻底脱除，得到的净化气体排入大气。其中，所述尾气包括NOx、SO2、SO3和HCl等，尾气温度为100-260℃。本发明所提供的工艺能广泛应用于电力、钢铁、石油化工等企业产生的含NOx和SO2的尾气处理中，经处理后，净化尾气中的SO2≤35mg/Nm3，NOx≤50mg/Nm3，粉尘≤5mg/Nm3；其中SO2的转化率≥97％，NOx的转化率≥85％。

Description

一种烟气低温脱硝半干法脱硫工艺
技术领域
本发明涉及一种尾气处理工艺，尤其涉及一种烟气低温脱硝半干法脱硫工艺。
背景技术
工业过程产生的SO2和NOx，带来的大气污染和酸雨问题十分严重，对人类的生存环境和人体健康造成极大的伤害，因此控制SO2和NOx污染已势在必行。
由于烟气中同时含有SO2和NOx，因此发展了一些同时脱硫脱硝的工艺技术，如活性炭法、SNOX工艺、SNRB工艺、NOXSO工艺和电子束法等。但是目前脱硫脱硝一体化技术还不够成熟，应用工业化不能完全实现。因此目前，大部分电厂、工业锅炉仍采用单独脱硫脱硝方法。
单独脱硝和单独脱硫的方法种类繁多。其中脱硫方法主要有湿法、干法和半干法。湿法脱硫是燃煤电厂最成熟的脱硫方法，湿法脱硫工艺主要有石灰石/石膏法、氨法、镁法、海水脱硫法等。但是湿法脱硫仍然存在一系列的问题，例如湿法脱硫***复杂、占地面积大、设备腐蚀严重，产生大量废液难以处理造成二次污染等，并且研究表明湿法脱硫也是导致雾霾现象严重的原因之一。而半干法脱硫工艺既有占地少、投资运行费用低、无污染的特点，又能在钙硫比适中的情况下获得较高的脱硫率，因此目前半干法脱硫技术备受关注。
选择性催化还原(SCR)技术是我国电站锅炉脱硝的主要技术。目前商业上应用比较广泛的是运行温度处于320-450℃的中温催化剂。按照SCR装置所布设的位置不同进行分类，SCR工艺可以划分为高灰段、低灰段和尾部布置三种类型。高灰份工艺要求催化剂适用于中温条件，有较强的抗阻塞能力，有较强的抗碱金属毒性、抗SO2毒性等。低灰份催化剂使用中温条件，仍然要求具有抗SO2毒性。高灰段和低灰段脱硝要求催化剂具有良好的抗阻塞能力和抗SO2毒性，对催化剂要求较高。尾部布置虽然能使催化剂免受高粉尘和SO2的毒害，防止催化剂中毒，但是使用中温的催化剂需要再热而浪费大量能耗。因此极需开发低温烟气SCR脱硝***，减少烟气的加热环节，大大降低能源消耗和***运行费用，减少了设备投资规模。
由于目前常用的湿法脱硫和脱硝处理方法，其设备投资和运行费用高，烟气处理后产生二次污染，且使雾霾现象日益严重。因而如何寻找一种可以获得较高脱硫脱硝效率并降低投资和二次环境污染的处理工艺是目前亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术在尾气脱硫脱硝处理时存在的缺陷，本发明提供了一种烟气低温脱硝半干法脱硫工艺，其工艺简单、能耗低、无二次污染、净化尾气能够达标排放，具有一定的经济效益。
为达此目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明提供了一种烟气低温脱硝半干法脱硫工艺，包括以下步骤：
(1)尾气进入低温SCR反应器，以将尾气中的NOx还原为N2和H2O；
(2)将步骤(1)中得到的气体送入半干法脱硫反应***中，并向反应***中喷入吸收剂进行脱硫，以将尾气中的酸性气体脱除；
(3)将步骤(2)中得到的气体送入除尘装置中，以将尾气中的粉尘彻底脱除，得到的净化气体排入大气。
本发明采用新型的低温SCR脱硝催化剂，将尾气中的NOx转化为N2和H2O，选用的低温脱硝催化剂可以大大减少设备投资和运行费用；采用先进的半干法脱硫工艺代替成熟的石灰石湿法脱硫工艺，不但可以简化***流程，节省设备投资，减少占地面积，而且不会产生二次污染，脱硫产生的CaSO3也可以作为建筑材料使用。因此本工艺与传统的脱硫脱硝工艺相比，降低了投资，避免了二次污染，具有可观的经济效益，确保处理后的尾气满足最新的排放标准。
本发明中，步骤(1)所述尾气包括NOx、SO2、SO3和HCl等。
优选地，步骤(1)所述低温SCR反应器的进口温度为100-260℃，例如可以是100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃，出口温度为102-280℃，例如可以是102℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃。
优选地，步骤(1)所述低温SCR反应器采用固定床催化反应器。
优选地，步骤(1)所述低温SCR反应器中采用的脱硝催化剂为含稀土金属活性组分的催化剂。
优选地，步骤(1)所述稀土金属为钪、钇、镧、铈或镨中的任意一种或至少两种的混合物，其中典型但非限制型的混合物为：钪和钇的混合物，镧和铈的混合物，钇、镧和铈的混合物，钪、钇、镧、铈和镨的混合物。
优选地，步骤(1)所述还原用到的还原剂为NH3，也可以采用其他还原剂。
本发明中，步骤(2)所述半干法脱硫反应***包括脱硫反应器；本发明的半干法脱硫反应是在脱硫反应器中进行的。
优选地，所述脱硫反应器的进口温度为100-280℃，例如可以是100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃，出口温度为40-120℃，例如可以是40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、105℃、110℃、120℃。
优选地，所述脱硫的过程中Ca/S为1-1.5，例如钙硫比可以为1:1、1:1.1、1:1.15、1:1.2、1:1.25、1:1.3、1:1.35、1:1.4、1:1.45、1:1.5。
优选地，所述吸收剂为经过消化器消化处理的石灰。
优选地，所述吸收剂是以雾化状态喷入脱硫反应器；所述吸收剂喷入脱硫反应器的温度为40-120℃，例如可以是40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃。
本发明中，步骤(3)所述除尘装置为布袋除尘器、电除尘器或电袋除尘器。
作为本发明的优选技术方案，所述工艺包括如下步骤：
(1)尾气进入低温SCR反应器，尾气中的NOx在还原剂NH3的存在下，转化为N2和H2O；所述低温SCR反应器的进口温度为100-260℃，出口温度为102-280℃；所述低温SCR反应器采用固定床催化反应器；所述低温SCR反应器中采用的脱硝催化剂为含稀土金属活性组分的催化剂；
(2)将步骤(1)中得到的气体送入半干法脱硫反应器中，并向反应器中喷入吸收剂进行脱硫，以将尾气中的SO2、SO3和HCl脱除；所述脱硫反应器的进口温度为100-280℃，出口温度为40-120℃；所述脱硫的过程中Ca/S(钙硫比)为1-1.5；所述吸收剂为经过消化器消化处理的石灰；所述吸收剂是以雾化状态喷入脱硫反应器；所述吸收剂喷入脱硫反应器的温度为40-120℃；
(3)将步骤(2)中得到的气体送入除尘器中，以将尾气中的粉尘彻底脱除，得到的净化气体排入大气；所述除尘器为布袋除尘器、电除尘器或电袋除尘器。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明采用新型的低温SCR脱硝催化剂，将尾气中的NOx转化为N2和H2O，可以大大减少设备投资和运行费用；采用先进的半干法脱硫工艺代替成熟的石灰石湿法脱硫工艺，不但可以简化***流程，节省设备投资减少占地面积，而且不会产生二次污染，脱硫产生的CaSO3也可以作为建筑材料使用。因此本工艺与传统的脱硫脱硝工艺相比，降低了投资，避免了二次污染，具有可观的经济效益，确保处理后的尾气满足最新的排放标准。
本发明的低温脱硝和半干法脱硫处理工艺工艺简单、能耗低、无二次污染、SO2和NOx转化率高，其中SO2的转化率≥97％；NOx的转化率≥85％；经本发明处理后的尾气SO2≤35mg/Nm3，NOx≤50mg/Nm3，粉尘≤5mg/Nm3；能够达标排放。
附图说明
图1是本发明尾气低温脱硝和半干法脱硫处理工艺流程图；
其中：1-低温SCR反应器；2-脱硫反应器；3-除尘器；4-消化器；5-石灰仓；6-灰料仓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
如图1所示，本发明以下实施例中尾气的处理工艺流程为：尾气进入低温SCR反应器1，尾气中的NOx转化为无毒无害的N2和H2O，再经半干法脱硫反应器2，石灰仓5中的生石灰经消化器4消化后进入反应器2与尾气接触并反应，以将尾气中的SO2、SO3、HCl等酸性气体脱除，再经过除尘器3，将尾气中的粉尘彻底脱除，得到的净化气体排入大气，反应器2底部和除尘器3底部的脱硫灰进入灰料仓6。
本发明以下实施例中使用某装置排放的废气数据，经测定该尾气的组成如下表1所示。
表1
名称 单位 数值
总气量 Nm3/h 213000
CO2 v％ 11.57
N2 v％ 67.96
H2O v％ 18.60
O2 v％ 1.87
SO2 mg/Nm3 1300
NOx mg/Nm3 300
颗粒物 mg/Nm3 ≤20
实施例1
如图1所示，尾气先进入低温SCR反应器，采用钪、钇活性组分催化剂，入口物料温度控制在120℃，出口温度控制在123℃，再进入半干法脱硫反应器，入口物料温度控制在123℃，出口温度控制在50℃，最后进入除尘器中处理后排出，吸收剂石灰喷入半干法脱硫反应器的温度为80℃，脱硫***Ca/S为1.1，***操作压力控制在20kPa。
经测定，净化尾气中其他组分含量为：SO2≤35mg/Nm3，NOx≤50mg/Nm3，粉尘≤5mg/Nm3；其中SO2的转化率≥97％，NOx的转化率≥85％。
实施例2
如图1所示，尾气先进入低温SCR反应器，采用镧、铈活性组分催化剂，入口物料温度控制在190℃，出口温度控制在193℃，再进入半干法脱硫反应器，入口物料温度控制在193℃，出口温度控制在100℃，最后进入除尘器中处理后排出，吸收剂石灰喷入半干法脱硫反应器的温度为70℃，脱硫***Ca/S为1.2，***操作压力控制在20kPa。
经测定，净化尾气中其他组分含量为：SO2≤35mg/Nm3，NOx≤50mg/Nm3，粉尘≤5mg/Nm3；其中SO2的转化率≥98％，NOx的转化率≥87％。
实施例3
如图1所示，尾气先进入低温SCR反应器，采用铈、镨活性组分催化剂，入口物料温度控制在150℃，出口温度控制在153℃，再进入半干法脱硫反应器，入口物料温度控制在153℃，出口温度控制在80℃，最后进入除尘器中处理后排出，吸收剂喷入半干法脱硫反应器的温度为80℃，脱硫***Ca/S为1.3，***操作压力控制在20kPa。
经测定，净化尾气中其他组分含量为：SO2≤35mg/Nm3，NOx≤50mg/Nm3，粉尘≤5mg/Nm3；其中SO2的转化率≥98％，NOx的转化率≥90％。
实施例4
如图1所示，尾气先进入低温SCR反应器，采用钇、镧活性组分催化剂，入口物料温度控制在170℃，出口温度控制在173℃，再进入半干法脱硫反应器，入口物料温度控制在173℃，出口温度控制在90℃，最后进入除尘器中处理后排出，吸收剂喷入半干法脱硫反应器的温度为80℃，脱硫***Ca/S为1.4，***操作压力控制在20kPa。
经测定，净化尾气中其他组分含量为：SO2≤35mg/Nm3，NOx≤50mg/Nm3，粉尘≤5mg/Nm3；其中SO2的转化率≥98.5％，NOx的转化率≥92％。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (5)

1.一种烟气低温脱硝半干法脱硫工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)尾气进入低温SCR反应器，以将尾气中的NOx还原为N2和H2O；
(2)将步骤(1)中得到的气体送入半干法脱硫反应***中，并向反应***中喷入吸收剂进行脱硫，以将尾气中的酸性气体脱除；
(3)将步骤(2)中得到的气体送入除尘装置中，以将尾气中的粉尘彻底脱除，得到的净化气体排入大气。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，在步骤(1)中，所述尾气包括NOx、SO2、SO3和HCl；
优选地，所述低温SCR反应器的进口温度为100-260℃，出口温度为102-280℃；
优选地，所述低温SCR反应器采用固定床催化反应器；
优选地，所述低温SCR反应器中采用的脱硝催化剂为含稀土金属活性组分的催化剂；
优选地，所述稀土金属为钪、钇、镧、铈或镨中的任意一种或至少两种的混合物；
优选地，所述还原用到的还原剂为NH3。
3.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，在步骤(2)中，所述半干法脱硫反应***包括脱硫反应器；
优选地，所述脱硫反应器的进口温度为100-280℃，出口温度为40-120℃；
优选地，所述脱硫的过程中Ca/S为1-1.5；
优选地，所述吸收剂为经过消化器消化处理的石灰；
优选地，所述吸收剂是以雾化状态喷入脱硫反应器；所述吸收剂喷入脱硫反应器的温度为40-120℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的工艺，其特征在于，在步骤(3)中，所述除尘装置为布袋除尘器、电除尘器或电袋除尘器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：
(1)尾气进入低温SCR反应器，尾气中的NOx在还原剂NH3的存在下，转化为N2和H2O；所述低温SCR反应器的进口温度为100-260℃，出口温度为102-280℃；所述低温SCR反应器采用固定床催化反应器；所述低温SCR反应器中采用的脱硝催化剂为含稀土金属活性组分的催化剂；
(2)将步骤(1)中得到的气体送入半干法脱硫反应器中，并向反应器中喷入吸收剂进行脱硫，以将尾气中的SO2、SO3和HCl脱除；所述脱硫反应器的进口温度为100-280℃，出口温度为40-120℃；所述脱硫的过程中Ca/S(钙硫比)为1-1.5；所述吸收剂为经过消化器消化处理的石灰；所述吸收剂是以雾化状态喷入脱硫反应器；所述吸收剂喷入脱硫反应器的温度为40-120℃；
(3)将步骤(2)中得到的气体送入除尘器中，以将尾气中的粉尘彻底脱除，得到的净化气体排入大气；所述除尘器为布袋除尘器、电除尘器或电袋除尘器。
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