一种工业烟气储存还原脱硝系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种工业烟气储存还原脱硝系统和方法，所述方法包括：(1)工业烟气中NOx的瞬时排放浓度较高时，将工业烟气通入催化剂层，其中的NOx以硝酸盐或亚硝酸盐的形式被催化剂氧化储存；(2)工业烟气中NOx的瞬时排放浓度较低时，对工业烟气加热，同时喷入还原剂，释放并还原被储存的NOx。本发明专利技术有效避免了由于瞬时排放浓度剧烈变化引起的现有工业烟气脱硝技术对于波动性烟气条件响应时间慢，瞬时高浓度不能达到排放标准等问题。同时，本发明专利技术采用了固定床式的脱硝催化反应装置，实现了原位储存和还原过程，有效避免了物料循环性差、催化剂再生率低，甚至堵塞反应装置的现象发生。

A System and Method for Reductive Denitrification of Industrial Flue Gas Storage

The invention provides a system and method for industrial flue gas storage, reduction and denitrification. The method includes: (1) when the instantaneous emission concentration of NOx in industrial flue gas is high, the industrial flue gas is fed into the catalyst layer, where NOx is oxidized and stored by the catalyst in the form of nitrate or nitrite; (2) when the instantaneous emission concentration of NOx in industrial flue gas is low, the industrial flue gas is heated and injected at the same time. Reducer, releases and reduces stored NOX. The present invention effectively avoids the problems of slow response time of existing industrial flue gas denitrification technology to fluctuating flue gas conditions caused by drastic changes of instantaneous emission concentration, and that instantaneous high concentration can not meet the emission standard. At the same time, the fixed-bed denitrification catalytic reaction device is adopted to realize in-situ storage and reduction process, effectively avoiding the phenomenon of poor material circulation, low catalyst regeneration rate and even blocking the reaction device.

【技术实现步骤摘要】
一种工业烟气储存还原脱硝系统和方法
本专利技术属于烟气净化
，涉及一种工业烟气储存还原脱硝系统和方法，尤其涉及一种根据NOx瞬时浓度变化情况，将脱硝分为储存过程和还原过程的系统和方法。
技术介绍
工业烟气中的NOx瞬时排放浓度会随着工况条件的改变呈波动性变化，现有脱硝技术主要包括NH3-SCR、碱液直接吸收法、臭氧氧化+碱液吸收法、活性炭吸附法等，能够满足瞬时排放浓度基本恒定情况下的脱硝要求。而部分烟气中NOx的瞬时排放浓度的变化规律如图1所示呈周期性变化，以有色冶炼烟气、回转窑烟气为例，其NOx瞬时排放浓度不断变化，峰值最高可达10000mg/m3，周期内同时存在NOx瞬时排放浓度为零的时刻。将在用的脱硝技术应用于此类烟气条件的治理主要存在以下问题：(1)NH3-SCR的还原效率一般不超过95％，当NOx瞬时排放浓度达10000mg/m3时，不能够满足100mg/m3的排放标准；且喷氨量不能与剧烈变化的NOx瞬时浓度实时匹配，容易由于氨气泄露造成二次污染。(2)碱液直接吸收法产生大量NO3-、NO2-超标废液。(3)臭氧氧化+碱液吸收法需要根据NOx排放浓度实时调节臭氧浓度，但过程中需要一定的响应时间。(4)活性炭使用量大，吸附后需要再生或填埋处理。由日本丰田公司提出的NOx储存还原技术在治理稀燃发动机(柴油机和稀燃汽油机)尾气中有较大的优势，稀燃发动机尾气中NOx排放浓度呈周期性变化，且浓度达峰值时尾气中同时具有较高的氧含量和较低的CO、H2、碳氢化合物等还原性气体含量；NOx瞬时排放浓度较低时尾气中同时具有较高的还原性气体含量。CN101422689B公开了一种循环流化床氮氧化物储存还原烟气的脱硝方法及其装置，包括如下步骤：a、将烟气经加速或者加压后直接喷入以催化剂为床料的流化床储存反应器中，在带动床料流动的同时实现NOx的氧化和吸收储存；b、通过设置在储存反应器尾部的气固分离器实现气固相分离，气相可以直接排放或者进入下级NOx净化系统进行净化，固相催化剂进入流化床还原再生反应器；c、存储NOx的催化剂在流化床还原再生反应器中与还原剂接触，还原被储存的NOx，实现催化剂再生；d、将再生后的催化剂引入流化床储存反应器。但该技术方案采用了循环流化床反应器，而循环流化床反应器想要实现将固相流化的目的对于物料物性例如催化剂本身性质、成型制作等都提出了严格要求。如粒度较大的颗粒存在中心处上升，一定高度在边缘处回落的返混现象；而粘性较大的颗粒粒度需控制在20μm以下等。这使得循环流化床在设计中需要注意输送分离高度的问题，即受催化剂物性和气体流速的影响，循环流化床反应器的设计要求比较高，否则达不到使固相流化的目的，就会造成循环率下降、气固接触时间短、催化剂利用率下降等问题。CN105251326A公开了一种还原与氧化联合脱硝系统及其脱硝方法，包括SNCR脱硝装置、SCR脱硝装置以及氧化脱硝装置。所述SNCR脱硝装置包括还原剂储存装置、旋风分离器和还原剂喷射装置。所述SCR脱硝装置，包括还原剂补充剂量控制装置和脱硝催化剂层，所述脱硝催化剂层设于锅炉烟气管道尾部内。所述氧化脱硝装置，其与锅炉烟气管道出口通过烟气管道连接，包括依次通过烟气管道连接的氧化反应装置、浓硝酸吸收塔和碱液洗涤塔；所述氧化脱硝装置对经过SNCR脱硝装置与SCR脱硝装置脱硝处理后的烟气进行深度脱硝处理。但该系统仍存在如下缺陷：1、SNCR脱硝装置适用于高温脱硝需求，反应温度窗口在800-1100℃，效率一般不高于60％；2、SCR适用于NOx瞬时排放浓度恒定的工况，否则会存在NH3过量的问题，易造成二次污染；3、氧化脱硝装置一般为臭氧氧化脱硝，臭氧的浓度要根据NOx瞬时排放浓度变化情况做出实时的调节，而在实际生产中臭氧的浓度调节往往存在滞后现象。将储存还原技术用于治理NOx瞬时排放浓度剧烈变化的工业烟气，可以在NOx瞬时排放浓度较高时将其储存在催化剂上；当工况条件改变，NOx瞬时排放浓度较低或停止排放时，将催化剂上的NOx缓慢释放并还原成N2。该过程实现了对催化剂的再生。解决了现有工业烟气脱硝技术对于波动性烟气条件响应时间慢，对瞬时高浓度NOx治理难以达到排放标准等问题。
技术实现思路
鉴于将现有工业烟气脱硝技术应用于此类烟气条件治理中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种瞬时浓度变化剧烈的工业烟气储存还原脱硝系统和方法，根据NOx瞬时浓度变化情况，将脱硝分为储存过程和还原过程，利用催化剂(氧化还原活性组分/储存组分/载体)的氧化还原活性组分和储存组分，在烟气中NOx瞬时浓度波动性较强时，将NOx以硝酸盐或亚硝酸盐的形式赋存在催化剂表面；烟气中NOx瞬时浓度较低时，喷入还原剂，同时打开热风炉对烟气加热，此时催化剂上的NOx被缓慢释放并还原成N2。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种工业烟气的储存还原脱硝方法，所述方法包括：(1)工业烟气中NOx的瞬时排放浓度较高时，将工业烟气通入催化剂层，其中的NOx以硝酸盐或亚硝酸盐的形式被催化剂氧化储存；(2)工业烟气中NOx的瞬时排放浓度较低时，对工业烟气加热，同时喷入还原剂，释放并还原被储存的NOx。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述工业烟气中NOx的瞬时排放浓度高于步骤(2)所述工业烟气中NOx的瞬时排放浓度。优选地，步骤(1)所述工业烟气中NOx的瞬时排放浓度高于100mg/m3，例如可以是150mg/m3、200mg/m3、250mg/m3、300mg/m3、350mg/m3、400mg/m3、450mg/m3、500mg/m3、550mg/m3、600mg/m3、650mg/m3、700mg/m3、750mg/m3、800mg/m3、950mg/m3或1000mg/m3，且峰值浓度为10000mg/m3。优选地，步骤(2)所述工业烟气中NOx的瞬时排放浓度为0～100mg/m3，例如可以是10mg/m3、20mg/m3、30mg/m3、40mg/m3、50mg/m3、60mg/m3、70mg/m3、80mg/m3或90mg/m3。本专利技术利用催化剂上的储存组分将瞬时排放浓度较高的NOx储存在催化剂上，在瞬时排放浓度较低时释放并加以还原，有效避免了由于瞬时排放浓度剧烈变化引起的现有工业烟气脱硝技术对于波动性烟气条件响应时间慢、瞬时高浓度不能达到排放标准等问题。具体地，所述方法包括如下步骤：(Ⅰ)当在线监测装置检测NOx瞬时排放浓度高于100mg/m3，且峰值浓度可达10000mg/m3时，利用催化剂上的氧化活性组分将通入储存还原脱硝装置中的NO氧化成NO2；所述的化学反应包括但不限于以下反应：NO(g)→NO(ad)O2(g)→O2(ad)→2O(ad)O(ad)+NO(g)→NO2(g)O(ad)+NO(ad)→NO2(ad)NO2(g)→NO2(ad)(Ⅱ)利用催化剂上的储存组分与氧化后的NO2反应，使其以硝酸盐或亚硝酸盐的形式储存在催化剂上；所述的化学反应包括但不限于以下反应：BaCO3+2NO2(ad)+O(ad)→Ba(NO3)2+CO2(g)K2CO3+2NO(ad)+O(ad)→2KNO2+CO2(g)K2CO3+2NO(ad)+3O(ad)→本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业烟气的储存还原脱硝方法，其特征在于，所述方法包括：(1)工业烟气中NOx的瞬时排放浓度较高时，将工业烟气通入催化剂层，其中的NOx以硝酸盐或亚硝酸盐的形式被催化剂氧化储存；(2)工业烟气中NOx的瞬时排放浓度较低时，对工业烟气加热，同时喷入还原剂，释放并还原被储存的NOx。

【技术特征摘要】
1.一种工业烟气的储存还原脱硝方法，其特征在于，所述方法包括：(1)工业烟气中NOx的瞬时排放浓度较高时，将工业烟气通入催化剂层，其中的NOx以硝酸盐或亚硝酸盐的形式被催化剂氧化储存；(2)工业烟气中NOx的瞬时排放浓度较低时，对工业烟气加热，同时喷入还原剂，释放并还原被储存的NOx。2.根据权利要求1所述的储存还原脱硝方法，其特征在于，步骤(1)所述工业烟气中NOx的瞬时排放浓度高于步骤(2)所述工业烟气中NOx的瞬时排放浓度；优选地，步骤(1)所述工业烟气中NOx的瞬时排放浓度高于100mg/m3，且峰值浓度为10000mg/m3；优选地，步骤(2)所述工业烟气中NOx的瞬时排放浓度为0～100mg/m3。3.根据权利要求1或2所述的储存还原脱硝方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤(1)之前对所述工业烟气进行除尘和脱硫处理。4.根据权利要求1-3任一项所述的储存还原脱硝方法，其特征在于，所述工业烟气中NOx的瞬时排放浓度呈周期性变化；优选地，所述工业烟气为有色冶炼烟气或回转窑烟气。5.根据权利要求1-4任一项所述的储存还原脱硝方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化储存过程的工业烟气温度为100℃～250℃；优选地，步骤(2)所述的工业烟气加热过程包括：由步骤(1)所述氧化储存过程的工业烟气温度升温至350～450℃；优选地，步骤(2)所述NOx缓慢释放过程通过控制升温速率实现，进一步优选地，所述的升温速率为5℃/min～30℃/min。6.根据权利要求1-5任一项所述的储存还原脱硝方法，其特征在于，步骤(1)所述催化剂层包括氧化还原活性组分、...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱廷钰，徐文青，王艺晰，王健，杨阳，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11