一种基于脱汞脱氨改性催化剂的SCR脱硝系统及其脱硝方法技术方案

本发明专利技术属于燃煤锅炉排放的大气污染物控制技术领域，具体涉及一种基于脱汞脱氨改性催化剂的SCR脱硝系统及其脱硝方法。所述SCR脱硝系统的SCR脱硝催化剂层下方设置脱硝改性催化剂层，脱硝改性催化剂层包括催化剂载体、脱硝的活性成分和脱汞脱氨的活性成分。本发明专利技术SCR脱硝系统能够实现SCR脱硝催化剂在正常脱硝的过程中，同时对烟气中的汞和氨气进行脱除，从而使烟气中零价汞和氨气的浓度分别降低99％和95％以上，成本低廉，适应电厂的实际运行条件。

SCR denitration system based on catalyst for removing mercury and removing ammonia and denitration method thereof

The invention belongs to the technical field of air pollution control of coal fired boiler, in particular to a SCR denitration system based on mercury removal and ammonia removal catalyst and a denitration method thereof. The denitration catalyst layer is arranged below the SCR denitration catalyst layer of the SCR denitration system, and the denitration modified catalyst layer comprises a catalyst carrier, an active component of denitration, and an active component for removing mercury and ammonia. The invention of SCR denitrification system can achieve SCR denitration catalyst in normal denitration process, while the removal of mercury and ammonia in flue gas, so that the concentration of mercury in flue gas and ammonia decreased more than 99% and 95% respectively, low cost, adapt to the actual operating conditions of the power plant.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃煤锅炉排放的大气污染物控制
，具体涉及一种基于脱汞脱氨改性催化剂的SCR脱硝系统及其脱硝方法。
技术介绍
煤炭在我国能源消费结构的比重高达60％以上，并且超过一半的动力煤都是由火力发电行业所消耗的。煤炭在燃烧过程中会排放出大量污染物，主要有二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、烟尘、以及砷、汞、铬等重金属，因此燃煤电厂在运行过程中均配套有脱硫、脱硝、除尘等环保设施。目前我国燃煤中含汞量偏高，燃煤烟气中汞污染问题较为严峻。烟气中的汞存在形式主要包括气相汞(零价汞Hg0和气相二价汞Hg2+)与固相汞颗粒，这三者称为总汞。对于固相汞，静电除尘器和布袋除尘器等除尘设备对烟气中的汞具有较好的去除效果，其中经过布袋除尘器后能去除约99％的固相汞颗粒。对于二价汞，脱硫设施的温度相对较低，有利于零价汞和二价汞的吸收，是目前去除汞最有效的净化设备，由于烟气中的二价汞极易溶于水或其他吸收液体，因此湿式脱硫系统对汞具有较好的去除效果，用石灰石做吸收剂的脱硫系统对总汞的去除率为10％～84％，具体效果主要受烟气中二价汞含量的影响，因此在进入脱硫塔之前，将烟气中的零价汞氧化为二价汞，可使脱硫系统的脱汞效率达到90％左右。对于零价汞，由于其易挥发性和低水溶性，很难被现有烟气净化装置去除，而利用现有的选择性催化还原脱硝(SelectiveCatalyticReduction，SCR)装置，将烟气中的零价汞转化为二价汞，进而被脱硫塔吸收脱除，是目前燃煤电厂烟气脱汞最为行之有效的方法。然而，现有常规的SCR催化剂在烟气中HCl浓度较低时，对零价汞的氧化转化率较低，而且现有SCR系统在实际运行过程中也会产生诸多问题，因此，对现有的SCR系统进行改进和优化是极为必要的。在脱硝系统运行过程中，由于喷氨不均、烟气流速分布不均、部分区域催化剂活性降低、催化剂堵塞、锅炉机组负荷变动等问题，会使脱硝系统出口的氨逃逸浓度超过行业标准DL/T296-2011《火电厂烟气脱硝技术导则》中3ppm的排放浓度要求，甚至高达50ppm。当烟气中的氨逃逸浓度超标时，会与烟气中SO2气体反应生成大量的硫酸氢铵产物，进而使后续空气预热器、除尘器等设备发生堵塞、大量积灰等后果，严重威胁到机组的正常稳定运行，甚至会导致机组的自动停运。目前解决氨逃逸超标问题最常用的方案是进行AIG喷氨优化调整，使喷氨浓度分布情况与脱硝系统入口的NOx浓度分布情况相一致，从而降低脱硝系统出口的氨逃逸浓度。然而，AIG喷氨优化调整的结果仅适用于特定锅炉负荷与特定运行工况，当进行设备运行调整或锅炉负荷偏离喷氨调整时的负荷值时，脱硝系统出口的氨逃逸浓度会重新超过标准要求。目前，在现有技术之中，尚未出现针对燃煤电厂脱硝出口逃逸氨脱除的装置及系统，氨逃逸问题已经成为燃煤电厂脱硝系统运行过程中的一大顽疾，且严重威胁到锅炉机组的正常稳定运行。因此，对现有的脱硝系统进行升级改造，使其同时具备脱硝、脱汞、脱氨的作用，对于锅炉机组的正常稳定运行，以及大气污染物排放的防治，都具有非常重要的意义。申请号为200710056740.7的中国专利公开了一种防止氨逃逸的锅炉低温烟气SCR联合吸附脱附催化床，是在SCR催化反应床末端的排烟管路中接入至少两个并联布置的具有吸附脱附交替转换功能的吸附脱附床，防止氨逃逸，该吸附脱附床具有吸附和脱附两个回路交替工作。然而，活性碳纤维吸附材料在高尘烟气中工作时，不仅沿程阻力损失非常大，而且吸附脱附床很快就会被烟尘堵塞，运行成本高，无法适应电厂的实际运行条件，同时该专利无法实现对烟气中汞污染物的同时脱除。申请号为201610357128.2的中国专利公开了一种燃煤电厂处理脱硫废水同时脱氮脱汞的方法和装置，该专利涉及燃煤锅炉烟气治理，所述装置设有锅炉燃烧器、雾化喷嘴、脱硫废水输送管道、锅炉、烟道、除尘器、脱硫塔、烟囱、石膏堆、反应池、澄清池和清水池。烟气湿法脱硫废水从脱硫塔排出之后，依次经过反应池、澄清池、清水池进行常规废水处理，即经过调节pH，去除重金属离子和悬浮物后，将清液输送至锅炉燃烧器中心处，采用雾化喷嘴将其雾化，使雾化后的脱硫废水与煤粉混合后进入锅炉的炉膛燃烧区进行燃烧，当清液消耗不完时，将余下的清液输送至除尘器前的烟道中，采用雾化喷嘴将其雾化后喷出，保证雾化后的液滴粒径较小，在进入除尘器前蒸发完毕。该装置可以降低炉膛出口10％～30％的NOx浓度，并除去烟气中大部分的Hg2+与固相汞颗粒，但是Hg0的去除率受到烟气成分的影响而不稳定，且通过降低炉膛出口NOx浓度而间接降低氨逃逸浓度的方法可靠性较差。申请号为201610826767.9的中国专利公开了一种烟气脱汞脱硫除尘系统及工艺，在传统的烟气污染物控制装置上增设一个转换阀门及布袋除尘器，并可以根据富氧燃烧或空气燃烧条件转换阀门，改变烟气流道，在富氧燃烧条件下可以通过在布袋除尘器中放置由传统的烟气污染物控制装置的飞灰制得的吸附剂来进行深度脱汞，解决了活性炭深度脱汞成本昂贵、除尘器负荷升高及飞灰质量下降的问题。该专利装置包括依次串联连接的静电除尘器、湿法脱硫装置、烟气再热器、转换阀门，以及布袋除尘器、CO2收集装置、沉淀池、含汞吸附剂收集装置以及吸附剂制备子系统。然而该系统仅适用于可以采用富氧燃烧的燃煤锅炉，无法适用于普通的燃煤电厂锅炉系统。
技术实现思路
为克服上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于脱汞脱氨改性催化剂的SCR脱硝系统及其脱硝方法，能够实现SCR脱硝催化剂在正常脱硝的过程中，同时对烟气中的汞和氨气进行脱除，从而使烟气中零价汞和氨气的浓度分别降低99％和95％以上，成本低廉，适应电厂的实际运行条件。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于脱汞脱氨改性催化剂的SCR脱硝系统，包括燃煤烟气依次流经的脱硝系统入口烟道、灰斗、喷氨格栅、导流叶片、整流格栅、SCR脱硝催化剂层和脱硝系统出口烟道，所述SCR脱硝催化剂层下方设置脱硝改性催化剂层，所述脱硝改性催化剂层包括催化剂载体、脱硝的活性成分和脱汞脱氨的活性成分。优选地，所述催化剂载体为TiO2，脱硝的活性成分为V2O5和/或WO3，脱汞脱氨的活性成分为CuO、MoO3和RuO2金属氧化物中至少一种。优选地，所述V2O5的重量百分含量为1～5％，所述WO3的重量百分含量为5～10％；所述脱汞脱氨的活性成分中金属元素的含量为1.5～2.5％Cu、0.8～1.2％Mo和0.8～1.2％Ru。优选地，所述SCR脱硝催化剂层和脱硝改性催化剂层工作在烟气温度为320～400℃的区域内。优选地，所述SCR脱硝催化剂层为2～4层。优选地，所述SCR脱硝催化剂层包括催化剂载体和脱硝效果的活性成分，所述催化剂载体为TiO2，脱硝的活性成分为V2O5和/或WO3，所述V2O5的重量百分含量为1～5％，所述WO3的重量百分含量为5～10％。优选地，所述脱硝改性催化剂层为1层。优选地，所述脱硝改性催化剂层的制备方法包括以下步骤：将SCR脱硝催化剂层的催化剂单元浸渍在15～35g/L的硝酸铜溶液、10～20g/L的硝酸钼和10～25g/L的亚硝酰基硝酸钌至少一种溶液中，浸泡6～12h，取出滤干后置于煅烧炉内在100～120℃温度下干燥10～15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于脱汞脱氨改性催化剂的SCR脱硝系统，包括燃煤烟气依次流经的脱硝系统入口烟道、灰斗、喷氨格栅、导流叶片、整流格栅、SCR脱硝催化剂层和脱硝系统出口烟道，其特征在于，所述SCR脱硝催化剂层下方设置脱硝改性催化剂层，所述脱硝改性催化剂层包括催化剂载体、脱硝的活性成分和脱汞脱氨的活性成分。

【技术特征摘要】
1.一种基于脱汞脱氨改性催化剂的SCR脱硝系统，包括燃煤烟气依次流经的脱硝系统入口烟道、灰斗、喷氨格栅、导流叶片、整流格栅、SCR脱硝催化剂层和脱硝系统出口烟道，其特征在于，所述SCR脱硝催化剂层下方设置脱硝改性催化剂层，所述脱硝改性催化剂层包括催化剂载体、脱硝的活性成分和脱汞脱氨的活性成分。2.根据权利要求1所述的基于脱汞脱氨改性催化剂的SCR脱硝系统，其特征在于，所述催化剂载体为TiO2，脱硝的活性成分为V2O5和/或WO3，脱汞脱氨的活性成分为CuO、MoO3和RuO2金属氧化物中至少一种。3.根据权利要求2所述的基于脱汞脱氨改性催化剂的SCR脱硝系统，其特征在于，所述V2O5的重量百分含量为1～5％，所述WO3的重量百分含量为5～10％；所述脱汞脱氨的活性成分中金属元素的含量为1.5～2.5％Cu、0.8～1.2％Mo和0.8～1.2％Ru。4.根据权利要求1所述的基于脱汞脱氨改性催化剂的SCR脱硝系统，其特征在于，所述SCR脱硝催化剂层和脱硝改性催化剂层工作在烟气温度为320～400℃的区域内。5.根据权利要求1所述的基于脱汞脱氨改性催化剂的SCR脱硝系统，其特征在于，所述SCR脱硝催化剂层为2～4层。6.根据权利要求1所述的基于脱汞脱氨改性催化剂的SCR脱硝系统，其特征在于，所述SCR脱硝催化剂层包括催化剂载体和脱硝效果的活性成分，所述催化剂载体为TiO2，脱硝的活性成分为...

【专利技术属性】
技术研发人员：董锐锋，吴文龙，王锋涛，张小霓，杨硕，张雪盈，陈浩军，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，河南恩湃高科集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南;41