CN109966919A - Scr脱硝中催化剂分区在线再生的装置和方法 - Google Patents

Scr脱硝中催化剂分区在线再生的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置和方法，SCR反应器的顶部和底部分别连接进烟管和出烟管，所述SCR反应器内设置多个并列的烟气分管，每个所述烟气分管均与所述进烟管连通，所述出烟管连通烟气回流管的一端，所述烟气回流管内连接有用于加热烟气的换热器，所述烟气回流管的另一端连通热风总管，所述热风总管依次穿过多个并列的所述烟气分管，每个所述烟气分管至少容置一个热风支管，所述SCR反应器通过竖向隔板分隔成多个与所述热风支管位置对应的通烟区域，多个所述催化剂层平行且水平分隔设置在所述通烟区域内，该SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置和方法对对催化剂层的每个通烟区域依次进行再生和清洗，提高催化剂层的寿命。

Description

SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置和方法
技术领域
本发明涉及SCR脱硝中催化剂清洗再生技术领域，具体而言，涉及一种SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置和方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，大气的污染程度也日益加剧。在我国，粉尘排放控制及烟气脱硫技术也已日趋成熟，并且收尘及烟气脱硫项目已经在有序地进行，然而对国家环保要求越来越严格，氮氧化物的控制标准将逐渐严格，现有的水泥窑SNCR脱硝技术已无法满足当前环保排放标准的要求。而水泥窑的NOx减排SCR脱硝处理才刚刚开始起步，因此，对水泥窑的SCR脱硝工作的研究对大气污染治理具有重要意义。
目前，SCR脱硝按照催化剂适用的烟气温度条件分类，一般按照不同的温度可以将SCR工艺分为：高温、中温、中低温、低温四种不同的SCR工艺。高温SCR一般指的是催化剂的适用温度在450-600℃及以上，中温SCR是指催化剂的适用温度在320-450℃，中低温SCR是指催化剂的适用温度在180-300℃，而低温SCR是指催化剂的适用温度在80-150℃。目前工业上应用较广泛的是运行温度处于320-450℃的中温催化剂，对于水泥企业中温SCR布置在窑尾预热器C1出口后余热锅炉前，但粉尘浓度高达80～100g/Nm3，易造成催化剂孔隙堵塞，磨损、中毒无法运行，而低温SCR脱硝布置在尾部风机之后，温度在180-220℃，粉尘20-50g/Nm3。此温度区间满足低温催化剂的温度条件，但是由于低温SCR脱硝反应过程中，由于烟气中存在SO2、SO3在喷氨后生成硫酸氢氨，硫酸氢氨是一种极其粘稠的物资，粘附在催化剂表面，又会继续粘附飞灰颗粒，导致SCR催化剂积灰堵塞，硫酸氢氨是一种干态的粉状物资，当生成较多时，会增加烟气中飞灰浓度，加剧催化剂的磨损。正是由于上述原因水泥企业SCR脱硝止步不前。
SO3与烟气中的NH3反应式如下：
NH3＋SO3＋H2O→NH4HSO4
该反应式个可逆反应，当温度高于350℃，该反应式逆向进行，因此如果能发明一种技术抑制硫酸氢氨的生成或使硫酸氢氨分解，能够保持催化剂处于高效率状态，提高催化剂寿命，将是水泥企业的福音。
发明内容
本发明旨在一定程度上解决上述技术问题。
有鉴于此，本发明提供了一种SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置和方法，该SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置和方法对催化剂层的每个通烟区域依次进行再生和清洗，提高催化剂层的寿命。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置和方法，SCR反应器的顶部和底部分别连接进烟管和出烟管，所述SCR反应器内设置多个并列的烟气分管，每个所述烟气分管均与所述进烟管连通，所述出烟管连通烟气回流管的一端，所述烟气回流管内连接有用于加热烟气的换热器，所述烟气回流管的另一端连通热风总管，所述热风总管依次穿过多个并列的所述烟气分管，每个所述烟气分管至少容置一个热风支管，所述SCR反应器通过竖向隔板分隔成多个与所述热风支管位置对应的通烟区域，多个所述催化剂层平行且水平分隔设置在所述通烟区域内。
进一步，每个所述通烟区域均设有吹灰器。
进一步，每个所述催化剂层均设有备用催化剂层，所述备用催化剂层设置在所述催化剂层的下方。
进一步，所述烟气回流管还连接有风机和布袋除尘器，所述布袋除尘器、所述风机和所述换热器沿所述烟气回流管内烟气流动的方向依次设置。
进一步，所述SCR反应器设置在所述风机的后方。
进一步，所述烟气分管、所述热风总管和所述热风支管均设有电动闸阀，所述电动闸阀通过远程控制器控制。
一种SCR脱硝中催化剂分区在线再生的方法，基于权利要求1到6任一所述的SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置，
S1：烟气进入SCR反应器中， SCR反应器中的NH3催化剂层对烟气进行脱硝，同时产生NH4HSO4；
S2：脱硝后的烟气排出SCR反应器，少量排出后的烟气进行除尘，除尘后的烟气被加热升温；
S3：将SCR反应器中的NH4HSO4分为多个通烟区域，升温后的烟气依次对多个通烟区域的NH4HSO4进行分解，同时保持未进行NH4HSO4分解的通烟区域进行脱硝。
进一步，所述S2中烟气加热升温后的温度大于等于350°。
进一步，所述S1中对NH3催化剂层进行吹灰。
本发明的技术效果在于：（1）出烟管连通烟气回流管的一端，烟气回流管内连接有用于加热烟气的换热器，烟气回流管的另一端连通热风总管，每个烟气分管至少容置一个热风支管， SCR反应器通过竖向隔板分隔成多个与热风支管位置对应的通烟区域，多个催化剂层平行且水平分隔设置在通烟区域内，烟气循环使用，减小能耗、降低投资及运行成本。
（2）风机设置在SCR反应器的出口回流管道处，避免还没有进行脱硝的烟气经过热风支管进入热风总管内。
（3）烟气分管、热风总管和热风支管均设有电动闸阀，电动闸阀通过远程控制器控制，通过远程控制器控制电动闸阀，依次使每个通烟区域的NH4HSO4进行分解，同时保持其他未进行NH4HSO4分解的通烟区域进行脱硝，对催化剂层的每个通烟区域依次进行再生和清洗，提高催化剂层的寿命。
附图说明
图1是根据本发明的一种SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置和方法的结构示意图。
其中，1-通烟区域；2-催化剂层；3-SCR反应器；4-进烟管；5-出烟管；6-烟气回流管；7-换热器；8-热风总管；9-隔板；10-电动闸阀；11-备用催化剂层；12-风机；13-布袋除尘器；41-烟气分管；81-热风支管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置， SCR反应器3的顶部和底部分别连接进烟管4和出烟管5，SCR反应器3内设置多个并列的烟气分管41，每个烟气分管41均与进烟管4连通，出烟管5连通烟气回流管6的一端，烟气回流管6内连接有用于加热烟气的换热器7，烟气回流管6的另一端连通热风总管8，热风总管8依次穿过多个并列的烟气分管41，每个烟气分管41至少容置一个热风支管81，SCR反应器3通过竖向隔板9分隔成多个与热风支管81位置对应的通烟区域1，多个催化剂层2平行且水平分隔设置在通烟区域1内，烟气分管41、热风总管8和热风支管81均设有电动闸阀10，电动闸阀10通过远程控制器控制。
根据本发明的具体实施例，一种SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置，SCR反应器3的顶部连接进烟管4，SCR反应器3内设置多个并列的烟气分管41，每个烟气分管41均与进烟管4连通，SCR反应器3内设置多个催化剂层2，SCR反应器3的底部连接出烟管5，烟气从进烟管4进入，通过多个并列的烟气分管41进入SCR反应器3中，烟气与SCR反应器3中催化剂层2内的NH3反应进行脱硝，同时产生NH4HSO4附着在催化剂层2，脱硝后的净烟气从出烟管5排出。
出烟管5连通烟气回流管6的一端，烟气回流管6内连接有用于加热净烟气的换热器7，烟气回流管6的另一端连通热风总管8，热风总管8依次穿过多个并列的烟气分管41，每个烟气分管41至少容置一个热风支管81，部分净烟气通入回流管6，回流管6内的换热器7对净烟气进行加热，加热后的净烟气通入热风总管8中，然后从热风支管81进入SCR反应器3中，使催化剂层2的NH4HSO4的温度升高，进而对NH4HSO4进行分解，使烟气循环使用，减小能耗、降低投资及运行成本。
SCR反应器3通过竖向隔板9分隔成多个与热风支管81位置对应的通烟区域1，多个催化剂层2平行且水平分隔设置在通烟区域1内，烟气分管41、热风总管8和热风支管81均设有电动闸阀10，电动闸阀10通过远程控制器控制，通过远程控制器控制电动闸阀10，依次使每个通烟区域1的NH4HSO4进行分解，同时保持其他未进行NH4HSO4分解的通烟区域1进行脱硝，对通烟区域1依次进行再生和清洗，提高催化剂层2的寿命。
如图1所示，每个通烟区域1均设有吹灰器。
根据本发明的具体实施例，吹灰器吹去催化剂层2表面的灰尘，保持脱硝反应的正常运行。
如图1所示，多个催化剂层2的下方还设有多个备用催化剂层11，多个备用催化剂层11平行且水平分隔设置。
根据本发明的具体实施例，当催化剂层2因故障等原因停止使用时，启动备用催化剂层11，保持SCR反应器3内的反应正常运行。
如图1所示，烟气回流管6还连接有风机12和布袋除尘器13，布袋除尘器13、风机12和换热器7沿烟气回流管6内烟气流动的方向依次设置。
根据本发明的具体实施例，净烟气依次经过布袋除尘器13、风机12和换热器7，净烟气通过风机12进入烟气回流管6内，使净烟气的流动提供动力，布袋除尘器13对净烟气进行除尘，避免高浓度粉尘进入SCR反应器3中，对催化剂层2造成二次堵塞。
如图1所示，SCR反应器3设置在风机12的后方。
根据本发明的具体实施例，使SCR反应器3内烟气始终处于正压状态，避免还没有进行脱硝的烟气经过热风支管81进入热风总管8内，保证了设备的正常运行。
如图1所示，一种SCR脱硝中催化剂分区在线再生的方法，基于权利要求1到6任一的SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置，
S1：烟气进入SCR反应器3中， SCR反应器3中的NH3催化剂层2对烟气进行脱硝，同时产生NH4HSO4；
S2：脱硝后的烟气排出SCR反应器3，少量排出后的烟气进行除尘，除尘后的烟气被加热升温；
S3：将SCR反应器3中的NH4HSO4分为多个通烟区域1，升温后的烟气依次对多个通烟区域1的NH4HSO4进行分解，同时保持未进行NH4HSO4分解的通烟区域1进行脱硝。
根据本发明的具体实施例，烟气进入SCR反应器3中， SCR反应器3中的NH3催化剂层2对烟气进行脱硝，同时NH3与烟气中的SO3和H2O产生NH4HSO4。
脱硝后的烟气排出SCR反应器3，少量排出后的烟气进行除尘，除尘后的烟气被加热升温至 350°。
将SCR反应器3中的NH4HSO4分为多个通烟区域1，升温后的烟气依次对多个通烟区域1的NH4HSO4进行分解，将NH4HSO4分解后产生的NH3、SO3和H2O排出SCR反应器3中，同时保持未进行NH4HSO4分解的通烟区域1进行脱硝。
根据本发明的具体实施例，S1中对NH3催化剂层2进行吹灰，保证反应的正常运行。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置， SCR反应器的顶部和底部分别连接进烟管和出烟管，其特征在于，所述SCR反应器内设置多个并列的烟气分管，每个所述烟气分管均与所述进烟管连通，所述出烟管连通烟气回流管的一端，所述烟气回流管内连接有用于加热烟气的换热器，所述烟气回流管的另一端连通热风总管，所述热风总管依次穿过多个并列的所述烟气分管，每个所述烟气分管至少容置一个热风支管，所述SCR反应器通过竖向隔板分隔成多个与所述热风支管位置对应的通烟区域，多个所述催化剂层平行且水平分隔设置在所述通烟区域内。
2.根据权利要求1所述的SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置，其特征在于，每个所述通烟区域均设有吹灰器。
3.根据权利要求1所述的SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置，其特征在于，每个所述催化剂层均设有备用催化剂层，所述备用催化剂层设置在所述催化剂层的下方。
4.根据权利要求1所述的SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置，其特征在于，所述烟气回流管还连接有风机和布袋除尘器，所述布袋除尘器、所述风机和所述换热器沿所述烟气回流管内烟气流动的方向依次设置。
5.根据权利要求4所述的SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置，其特征在于，所述SCR反应器设置在所述风机的后方。
6.根据权利要求1所述的SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置，其特征在于，所述烟气分管、所述热风总管和所述热风支管均设有电动闸阀，所述电动闸阀通过远程控制器控制。
7.一种SCR脱硝中催化剂分区在线再生的方法，基于权利要求1到6任一所述的SCR脱硝中催化剂分区在线再生的装置，其特征在于，
S1：烟气进入SCR反应器中， SCR反应器中的NH3催化剂层对烟气进行脱硝，同时产生NH4HSO4；
S2：脱硝后的烟气排出SCR反应器，少量排出后的烟气进行除尘，除尘后的烟气被加热升温；
S3：将SCR反应器中的NH4HSO4分为多个通烟区域，升温后的烟气依次对多个通烟区域的NH4HSO4进行分解，同时保持未进行NH4HSO4分解的通烟区域进行脱硝。
8.根据权利要求7所述的SCR脱硝中催化剂分区在线再生的方法，其特征在于，所述S2中烟气加热升温后的温度大于等于350°。
9.根据权利要求7所述的SCR脱硝中催化剂分区在线再生的方法，其特征在于，所述S1中对NH3催化剂层进行吹灰。
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