一种用煤气、天然气净化工业窑炉、锅炉烟气的工作系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环保领域，具体涉及烟气的净化技术。
【背景技术】
[0002] 自从2012年以来，由于空气环境的日益恶化，中国开始了对大气污染的从严治 理，要求对工业窑炉、锅炉烟气以NO x排放控制为代表的技术方法有新的要求，目前常规使 用的SNCR和NH3-SCR法由于存在着种种缺陷，而迫切需要采用新的升级替代手段。
[0003] NH3-SCR法的主要缺陷：
[0004] 技术方面的缺陷：
[0005] 脱硝催化剂是SCR法烟气脱硝的核心技术，一般占总装置投资成本的30 %~ 50%，评价催化剂的反应性能的指标：活性、选择性、稳定性（包括化学稳定性、耐热稳定 性、抗毒稳定性和机械稳定性），目前的SCR催化剂主要成分为锐钛型TiO2为主要载体，催 化剂为V 2O5-WO3-MoO3等金属氧化物和根据烟气条件配套的微量组分，为保证效率和控制溢 氨，反应温度为300~400°C，因此通常把反应器布置在省煤器和空预器之间，该区域为高 灰高温,带来一系列的技术问题：
[0006] (1)催化剂的磨损：有烟灰中颗粒物随烟气的撞击产生，在目前SCR法环境下，颗 粒物浓度一般在10000~30000mg / m3 ;
[0007] ⑵采用NH3作为还原剂，而与NOx还原反应产物有水生成，加上烟气中因煤本身 含湿，易于生成粘性较强的亚硫铵等和飞灰一块来吸附催化剂表面，导致催化剂的钝化和 堵塞；
[0008] (3)砷中毒：烟气中的氧化砷扩散进入催化剂，并在这个温度使-活性与非活性的 区域（370°C左右）固化；
[0009] (4)碱金属中毒：即碱金属和催化剂表面的活性位接触，致使失活，由于煤种差异 (As，Ca, Na, K，Mg, S，Cl等元素含量不同）因而要针对性设计催化剂的组分和结构。
[0010] 这些原因导致催化剂的寿命短，仅2~3年，因而需要专门在高温高灰条件下的吹 灰系统与之配合，同时对NH 3与烟气的混合也需要专门的精确控制及混流装置。
[0011] 环保与氨逸问题
[0012] (1)由于SCR专用催化剂中常含有V2O5, MoO5等微毒物质，同时长期使用中可能在 催化剂中聚集重金属以及砷等元素，为避免对土壤和水体的影响，失效的催化剂主要作为 危险固体废弃物专门处理，一般为压碎后填埋并有严格的填埋要求。
[0013] (2)还原剂采用液氨，储存，使用均有严格的要求，吉林德惠的氨爆炸事件使液氨 的使用过程中存在安全隐患，同时若采用尿素做还原剂需增加投资。
[0014] (3)采用氨作还原剂存在着形式HCN剧毒物的可能性。
[0015] 投资运行的经济问题
[0016] 一般大型电厂>30万kw机组的SCR脱硝装置前几年的平均装置约为238元/ kw 左右，近年来由于催化剂的国产化，均降低至145元/ kw的水平。
[0017] 催化剂的价格目前约在2. 5万元/ m3~3. 5万元/ m3水平，30万kw机组的SCR 系统投资约为：4350万元，催化剂约为400m3,约1000~1400万元/套，寿命为3年，年折旧 为333~467万元/年，运行费用按75元/ kw，（据脱硝补贴电价0.008元/ kwh计算）约 为2250万元/年，平均锅炉蒸汽吨位大约为：投资4. 15万元/ ty，其中催化剂为1~1. 4 万元/ ty，催化剂年折旧：0.33~0.467万元/ ty，运行费用约为2~2. 14万元/ ty。
[0018] 因此，我们采用低温选择性还原催化剂，用焦炉煤气、天然气作还原剂替代原有的 氨或尿素，在110-150°c低温段工作，取得良好的效果，脱除NOX率为85-95%。可泛用于玻 璃窑、水泥窑、锅炉、化工、钢铁烧结、焦化厂等领域。
【发明内容】
[0019] 基本的原理为：煤气、天然气中含有大量的氢气、甲烷及一氧化碳等还原性气体， 在高温下工作会还原催化剂中含有的金属氧化物催化剂，而在低温下，即<200°C条件，在催 化剂作用下对烟气中的NO x有良好的还原作用。
[0020] 主要还原反应为：
[0021]
【主权项】
1. 一种用煤气、天然气净化工业窑炉、锅炉烟气的工程系统，用甲烷、氢气及其它烷烃 在有氧条件下选择性催化还原烟气中的NOx，需要用去除H2S、煤焦油等物质后的煤气（天然 气）经环型喷射后与烟气高效混合，在低温110-150°C条件下经低温催化反应后，由喷淋、 鼓泡的组合方式和吸收液反应净化。
2. 根据1中所述的特征一为：所使用的煤气、天然气用小型带喷淋的鼓泡塔进行水净 化，所吸附的H2S的水溶液可以在脱硫吸收塔内由烟气中的S02、N0x进一步氧化脱除&5。可 以用含Fe3+的络合物液相催化剂在塔内对H2S进行氧化生成单质硫经旋流分离器脱除液相 催化剂后经过分离、干燥、熔融生成单质硫。
3. 根据1中所述的特征二为：所用净化后的煤气、天然气用环型喷射装置和收敛-均 流-扩张的高效混合装置所组合，该装置的特征为混合后的烟气经收敛压缩后在中间均 流，并经扩张所膨胀形成较好混流效果。
4. 根据1中所述特征三为在HC-LSCR/ 0所用催化剂中引入Ga、In、Ce元素的组合成 分改善催化剂对N2的选择性，减少H2、CH4等的催化氧化程度，节约成本。
5. 根据1中所述特征四为：采用偏置式催化反应-喷淋-鼓泡-集烟处理的复合式一 体化装置，可以实现脱硫率> 98%，二次除尘率>80%，NOx脱除率> 90%的烟气综合脱除 净化效果。
【专利摘要】本发明是一种用煤气、天然气净化工业窑炉、锅炉烟气的系统，由以下关键的系统组成：煤气(天然气)小型净化器、带环型喷射气体和收敛-均流-扩张形成高效的混流装置，带有对NOX选择性改造的低温LSCR催化剂及带喷淋的鼓泡吸收塔组成的一体化反应-吸收装置等组成，可以达到对烟气中NOX的有效去除。有益的效果为可广泛使用在锅炉、窑炉烟气的高效净化。
【IPC分类】B01D53-75, B01D53-14, B01D53-86, B01D53-56, C01B17-05
【公开号】CN104759191
【申请号】CN201410000198
【发明人】张继惟
【申请人】张继惟
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年1月2日