一种防止低温SCR催化剂失活的工艺系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种防止低温SCR催化剂失活的工艺系统及其控制方法。本发明专利技术通过测定SCR处理后的烟气的SO

A process system to prevent the deactivation of SCR catalyst at low temperature and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种防止低温SCR催化剂失活的工艺系统及其控制方法
本专利技术属于SCR
，涉及一种防止低温SCR催化剂失活的工艺系统及其控制方法。
技术介绍
SCR(选择性催化还原)脱硝是目前烟气脱硝的主要工艺手段，采用氨作为还原剂，通过催化剂的作用，氨与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮气和水，实现烟气的净化。其中，催化剂按工作温度划分，320～420℃的归为中温催化剂；120～260℃的归为低温催化剂。垃圾焚烧电厂和固废焚烧炉窑因烟气中成分复杂容易使催化剂中毒失活，一般把SCR布置在烟气净化设备的下游，如图1所示(其中，SDA为喷雾干燥吸收，PAC为干粉喷射吸附，PTFE-FF为布袋除尘器，GGHd为脱酸烟气换热器，W-FGD为湿法脱酸塔，GGHc为脱硝烟气换热器，SGH为蒸汽加热器，IDF为引风机)，此时烟气只能达到120～160℃，只能采用低温催化剂，因此称为低温SCR工艺。催化剂在使用过程中，会受到烟气的侵蚀、堵塞、磨损等不同作用，也会因操作温度过高而局部烧结，导致催化剂的活性下降(催化效率降低)，甚至失去使用功能的过程，称为失活，失活是催化剂消耗的主要因素。在催化剂作用下，还原剂理论上可以与氮氧化物完全反应，但是实际还原剂与烟气混合过程中总存在一些不均匀，或者催化剂失活使催化反应条件不足，因此会有少量氨不参与反应。未参加反应的氨占烟气中的比例，称为氨逃逸率。垃圾焚烧炉和固废焚烧炉窑一般采用低温SCR进行脱硝，虽然经过烟气净化处理，但是烟气中总会存在少量SO2和SO3，这些成分与脱硝的还原剂氨也会发生化学反应，生成硫酸氢铵(ABS)或硫酸铵(AS)。其中ABS在温度较低时会凝结成粘度很大的液体，造成催化剂微孔堵塞，继而引发催化剂临时甚至永久失活。运行温度高于ABS凝结温度可避免ABS堵塞催化剂微孔，但是运行温度越高，需要对烟气加热的能耗越高，造成运行成本增加。目前主要技术是依靠设计阶段计算合适的运行温度，在运行中按相对固定的设计温度运行。在运行初期催化剂活性较高时一般运行是安全的，但是在催化剂寿命后期活性逐步降低，氨逃逸率就会提高，会从0.5ppm升高到8ppm以上，造成ABS生成量增加，在烟气中的含量增加以后，ABS的分压随之提高，其它条件一致时，ABS凝结温度随分压提高而降低，因此更易在催化剂上凝结，加速了催化剂的失活速度，导致催化剂中后期的失活速度高于平均速度，最终造成催化剂需要补充或者更换。一般氨逃逸率3ppm时就要增加催化剂，5ppm时就要更换大部分催化剂，令运行成本增加。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种防止低温SCR催化剂失活的工艺系统及其控制方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：第一方面，本专利技术一种防止低温SCR催化剂失活的工艺系统，包括依次连接的设备连接烟道、加热器和SCR脱硝反应器，所述工艺系统还包括控制单元，在所述SCR脱硝反应器的出气口设有分别与所述控制单元连接的SO3含量检测器、氨含量检测器以及温度检测器，所述控制单元包含运算器，所述运算器能根据SO3含量以及氨含量判断是否有硫酸氢铵或硫酸铵生成，如果只有硫酸氢铵生成，还会计算硫酸氢铵的理论凝结温度tc，或者如果既有硫酸氢铵也有硫酸铵生成，还会计算过渡区的理论凝结温度tc’。ABS/AS的相位图如图2所示，定义硫酸氢铵生成区域为ABS区，硫酸铵生成区域为AS区，硫酸氢铵与硫酸铵共生区域为过渡区。从该图可知，当硫酸氢铵和/或硫酸铵的凝结温度不变时，烟气中氨含量与SO3含量关系近似直线，且同一凝结温度下，氨含量与SO3含量的线性关系式的斜率在ABS区、过渡区以及AS区均不同，另外，烟气中氨含量与SO3含量处于ABS区与过渡区之间的边界或AS区与过渡区之间的边界时也均呈线性关系，因此，根据氨含量与SO3含量，不仅可以通过设置边界条件来判断是否有硫酸氢铵或硫酸铵生成，还可以当落入ABS区，即只有硫酸氢铵生成时，通过一元一次方程计算得到硫酸氢铵的理论凝结温度tc，或者当既有硫酸氢铵也有硫酸铵生成时，通过一元一次方程计算得到过渡区的理论凝结温度tc’，通过设置相应的程序在所述运算器内，即能实现前述判断和计算。当落入ABS区，即只有硫酸氢铵生成时，所述运算器还会计算硫酸氢铵的理论凝结温度tc与所述温度传感器检测的温度t的差值，并根据该差值判断是否发出加热器加热量的调整信号，以调整SCR入口烟气的温度处于安全与经济的最佳平衡区，从而延长催化剂使用寿命，控制运行加热量。当落入AS区，即无硫酸氢铵生成时，发出SCR运行温度不受限制的信号，此时只需确保温度t不低于工艺要求的最低温度(例如最低催化剂活性温度)即可。当落入过渡区时，可按照AS区的运行策略运行；或者从保守角度考虑，可按照ABS区的运行策略运行，即所述运算器计算过渡区的理论凝结温度tc’与温度t的差值，并根据该差值判断是否发出加热器加热量的调整信号。作为本专利技术工艺系统的优选实施方式，所述加热器为蒸汽加热器，所述蒸汽加热器的出汽管道上设有疏水调节阀，所述控制单元通过与所述疏水调节阀连接而与所述蒸汽加热器连接。作为本专利技术工艺系统的优选实施方式，所述加热器为蒸汽加热器，所述蒸汽加热器的进汽管道上设有蒸汽调节阀，所述控制单元通过与所述蒸汽调节阀连接而与所述蒸汽加热器连接。作为本专利技术工艺系统的优选实施方式，所述设备连接烟道和所述加热器之间还设有换热器，所述换热器还与所述SCR脱硝反应器的出气口连接。第二方面，本专利技术还提供了所述工艺系统的控制方法，具体为：所述控制单元分别将所述SO3含量检测器、所述氨含量检测器以及所述温度检测器测得的SO3含量、氨含量以及温度t转化为信号并传送给所述控制单元，所述控制单元判断是否有硫酸氢铵或硫酸铵生成，如果只有硫酸氢铵生成，还会计算硫酸氢铵的理论凝结温度tc，并将t和tc进行对比，当t≤tc时，控制所述加热器提高供热量，或者如果既有硫酸氢铵也有硫酸铵生成，还会计算过渡区的理论凝结温度tc’，并将t和tc’进行对比，当t≤tc’时，控制所述加热器提高供热量。作为本专利技术控制方法的优选实施方式，如果计算所述硫酸氢铵的理论凝结温度tc，当t-tc≥x℃时，则所述控制单元控制所述加热器降低供热量；如果计算所述过渡区的理论凝结温度tc’，当t-tc’≥x℃时，则所述控制单元控制所述加热器降低供热量，其中x可选为1～2内的任意一个数值。作为本专利技术控制方法的优选实施方式，所述蒸汽加热器的出汽管道上设有疏水调节阀，所述蒸汽加热器的进汽管道上设有蒸汽调节阀，所述控制单元通过控制所述疏水调节阀、所述蒸汽调节阀中的至少一种来调节供热。作为本专利技术控制方法的优选实施方式，当所述氨含量＜1ppm时，所述控制单元控制所述加热器供热以使所述温度t低于设计温度ts，ts-t≥y℃，其中y可选为3～5内的任意一个数值。催化剂较新、活性较高，氨逃逸率低于1ppm时，控制烟气温度比设计温度低3～5℃左右，可以降低能耗。作为本专利技术控制方法的优选实施方式，当所述氨含量为1～3ppm时，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防止低温SCR催化剂失活的工艺系统，包括依次连接的设备连接烟道、加热器和SCR脱硝反应器，其特征在于，所述工艺系统还包括控制单元，在所述SCR脱硝反应器的出气口设有分别与所述控制单元连接的SO

【技术特征摘要】
1.一种防止低温SCR催化剂失活的工艺系统，包括依次连接的设备连接烟道、加热器和SCR脱硝反应器，其特征在于，所述工艺系统还包括控制单元，在所述SCR脱硝反应器的出气口设有分别与所述控制单元连接的SO3含量检测器、氨含量检测器以及温度检测器，所述控制单元包含运算器；所述运算器能根据SO3含量以及氨含量判断是否有硫酸氢铵或硫酸铵生成，如果只有硫酸氢铵生成，还会计算硫酸氢铵的理论凝结温度tc，或者如果既有硫酸氢铵也有硫酸铵生成，还会计算过渡区的理论凝结温度tc’。


2.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述加热器为蒸汽加热器，所述蒸汽加热器的出汽管道上设有疏水调节阀，所述控制单元通过与所述疏水调节阀连接而与所述蒸汽加热器连接。


3.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述加热器为蒸汽加热器，所述蒸汽加热器的进汽管道上设有蒸汽调节阀，所述控制单元通过与所述蒸汽调节阀连接而与所述蒸汽加热器连接。


4.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述设备连接烟道和所述加热器之间还设有换热器，所述换热器还与所述SCR脱硝反应器的出气口连接。


5.如权利要求1-4中任一项所述的工艺系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法为：所述控制单元分别将所述SO3含量检测器、所述氨含量检测器以及所述温度检测器测得的SO3含量、氨含量以及温度t转化为信号并传送给所述控制单元，所述控制单元判断是否有硫酸氢铵或硫酸铵生成，如果只有硫酸氢铵生成，还会计算在所述SO3含量以及所述氨含量下硫酸氢铵的理论凝结温度tc...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊晓茹，霍沛强，韩卫冬，刘力源，王正峰，吴阿峰，
申请(专利权)人：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44