一种基于脱汞脱氨改性催化剂的SNCR‑SCR联合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SNCR‑SCR联合脱硝系统及其脱硝方法，SCR系统包括位于省煤器和空气预热器之间的SCR喷嘴、导流叶片、整流格栅、SCR脱硝催化剂层，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。本发明专利技术联合脱硝系统能够实现对烟气中的汞和氨气进行同时脱除，烟气中零价汞和氨气的脱除率分别可达99％和95％以上。

【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SNCR-SCR联合脱硝系统及其脱硝方法。
技术介绍
电力是社会经济发展的重要能源支柱，我国目前电力来源依然以燃煤发电为主。煤炭在燃烧过程中会产生大量的气态污染物，如二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、烟尘、以及汞等重金属，因此燃煤电厂必须配备相应的脱硫、脱硝、除尘等环保设施，以保证燃煤烟气经过净化之后实现达标排放。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。目前常见的脱硝技术主要有SCR脱硝系统、选择性非催化还原(SelectiveNon-CatalyticReduction，SNCR)脱硝系统、SCR-SNCR联合脱硝系统，各种脱硝工艺都具有各自的技术优势和缺点。SCR工艺脱硝效率可达90％以上，是脱硝效率最高、最成熟的脱硝技术，但SCR在运行过程中存在诸多问题。在煤粉锅炉机组启动过程中，由于烟气温度较低，无法达到SCR脱硝系统的正常工作温度，SCR脱硝系统无法进行喷氨和脱硝工作，并且锅炉在开始启动过程中烟气含氧量较高，因此NOx排放浓度会在一段时间内严重超标，无法满足国家能源局提出电厂全负荷脱硝的要求。SCR脱硝系统在运行一段时间后，由于流场分布变化、NOx浓度分布变化、催化剂部分区域堵塞或失活等原因，使SCR脱硝系统出口的氨逃逸浓度大幅升高，逃逸氨与烟气中的SO3反应生成脱硝副产品硫酸氢铵(AmmoniumHydrogenSulfate，AHS)，从而导致后续空气预热器等设备腐蚀和堵塞、静电除尘器极板积灰板结、袋式除尘器糊袋等问题，严重威胁到机组的正常稳定运行，甚至会导致机组的非计划停机。SCR催化剂会使烟气中部分SO2转化为SO3，且转化率随着SCR催化剂层数的增加而增大，从而促进了硫酸氢铵生成量的增加，加重了后续设备发生堵塞、腐蚀的可能性。SCR系统对汞也有一定的脱除效果，SCR催化剂可将烟气中的零价汞转化为二价汞，进而被后续的FGD脱硫塔吸收脱除，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，因此有待进一步研究与改进。SNCR工艺是把氨水或尿素溶液等还原剂喷到锅炉炉膛800℃～1250℃的区域，还原剂溶液中热解出的NH3和烟气中的NOx发生反应，生成N2和H2O。相比于SCR系统而言，SNCR占地面积小，运行维护费用低，锅炉低负荷条件下仍然可以喷氨脱硝，尤其适合老电厂的改造。但是SNCR脱硝效率仅为30％～75％，对于大型煤粉锅炉而言，SNCR工艺的脱硝效率通常在40％以下，单一地采用SNCR难以满足严格的脱硝要求。并且SNCR的最优工作温度范围较窄，必须在炉内不同温度区域安装多层喷嘴，且平时运行所产生的氨逃逸浓度较大，远超过行业标准DL/T296-2011《火电厂烟气脱硝技术导则》中3ppm的排放浓度要求。SNCR系统由于不存在催化剂，因此无法对烟气中的汞进行脱除。SNCR-SCR联合脱硝工艺是近年来广泛应用的脱硝技术，其结合了SCR和SNCR的技术优势，使得SCR系统可以重新利用SNCR系统较高浓度的逃逸氨，且SNCR系统的加入可以减少SCR系统的催化剂使用层数，并且可以轻松地实现较高的脱硝效率。然而SNCR-SCR联系脱硝系统在实际运行过程中依旧存在较多的问题，比如由于SNCR和SCR系统所处的距离较远，流经SNCR区域的烟气经过1分钟左右方可到达SCR区域，因此当锅炉负荷发生变化时，SNCR和SCR系统相配合的喷氨调节在同步性上无法达到最优，彼此存在较大的滞后性，于是产生氨逃逸浓度严重超标或NOx浓度超标的现象。目前电厂为了保证锅炉负荷变化时NOx排放浓度一直低于标准限值，故SNCR-SCR联合脱硝系统均采用多喷还原剂的策略，从而造成实际运行过程中氨逃逸浓度依旧超标的现象。因此，在保证NOx排放浓度达标的前提下，大幅降低SNCR-SCR联合脱硝系统的氨逃逸浓度具有非常重要的意义。申请号为201510768292.8的中国专利公开了一种燃煤锅炉SNCR和SCR联合脱硝系统及方法，包括锅炉SNCR反应系统和SCR反应器。锅炉SNCR反应系统包括锅炉、尿素溶液分配模块和计量模块，以及由尿素溶液分配模块和计量模块连接的尿素喷射系统和尿素供应系统。尿素喷射系统包括在锅炉炉膛燃烧区上部标高为25m至40m范围内呈多层布设的短喷枪，和锅炉折焰角位置呈多层布设的多孔长喷枪，每层至少一支的多孔长喷枪竖直伸入锅炉内部布设，并延伸贯穿其所在横断面。SCR反应器位于省煤器和空气预热器之间，设置多层蜂窝式催化剂。所述方法使进入SCR催化剂入口截面的氨氮摩尔比分布均匀，提高SCR反应器的脱硝效率。但是该系统无法实现对烟气中的汞和逃逸氨的脱除。申请号为201410648536.4的中国专利公开了一种基于SNCR-SCR联用的NOx与汞联合脱除工艺及装置，包括控制系统，以及依次连接的SNCR系统，炉膛，SCR系统和烟气处理系统。在SNCR系统中用尿素和氯化铵混合做还原剂，将混合还原剂溶液喷入炉膛，利用尿素和氯化铵热分解出NH3进行脱硝，利用NH4Cl受热分解出HCl气体，得到包含有HCl和未反应的NH3的尾气，尾气进入到SCR系统中，在SCR催化剂的作用下，HCl将烟气中的单质汞氧化成二价汞，之后混合烟气进入湿法脱硫塔中，二价离子汞溶于湿法脱硫塔内的石膏浆液中，完成单质汞的脱除。然而，该专利技术在实施过程中提高了烟气中的HCl浓度，会加剧烟道内部及相关设备的腐蚀，并且该专利无法对逃逸氨进行脱除。申请号为201410087513.0的中国专利公开了一种低温烟气脱硫脱硝除氨一体化工艺，适用于烟气温度大于180℃，SO2含量小于150mg/m3的焦炉烟道废气脱硫脱硝，根据流态化原理在脱硝之前先干法脱硫，采用焦化厂蒸氨工段产生的剩余氨水蒸发出来的氨气作为还原剂，利用布袋-除氨催化剂复合结构作为除尘及脱硝手段，高效脱硫脱硝的同时，可控制氨逃逸量低于国家排放标准值。然而，将布袋-除氨催化剂复合结构应用至燃煤电厂烟气处理中时，仅能降低脱硫塔入口处的氨逃逸浓度，而空预器位于除尘器上游烟道，故无法解决由于氨逃逸所引起的空预器堵塞等问题。并且，该专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于脱汞脱氨改性催化剂的SNCR‑SCR联合脱硝系统，包括还原剂制备系统、SNCR系统、SCR系统和除尘脱硫系统，所述还原剂制备系统包括除盐水箱、还原剂储罐、还原剂溶液储罐，所述SNCR系统包括位于锅炉折焰角附近的SNCR喷嘴，所述SCR系统包括位于省煤器和空气预热器之间的SCR喷嘴、导流叶片、整流格栅、SCR脱硝催化剂层，所述除尘脱硫系统包括空气预热器、除尘器、FGD脱硫塔和烟囱，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SNCR-SCR联合脱硝系统，包括还原剂制备系统、SNCR系统、SCR系统和除尘脱硫系统，所述还原剂制备系统包括除盐水箱、还原剂储罐、还原剂溶液储罐，所述SNCR系统包括位于锅炉折焰角附近的SNCR喷嘴，所述SCR系统包括位于省煤器和空气预热器之间的SCR喷嘴、导流叶片、整流格栅、SCR脱硝催化剂层，所述除尘脱硫系统包括空气预热器、除尘器、FGD脱硫塔和烟囱，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SNCR-SCR联合脱硝系统，其特征在于，所述催化剂载体为TiO2，所述脱硝的活性成分为V2O5和/或WO3，所述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SNCR-SCR联合脱硝系统，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SNCR-SCR联合脱硝系统，其特征在于，所述SNCR喷嘴设置2～4层，最高层喷嘴位于锅炉全负荷时烟气温度为800～1100℃的区域内，最低层喷嘴设置在锅炉负荷30％时烟气温度为800～1100℃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SNCR-SCR联合脱硝系统，其特征在于，所述SCR喷嘴为单层布置，设置在省煤器后烟气温度为320～400℃的区域内。6.根据权利要求1所述的基于脱汞脱氨改性催化剂的SNCR-SCR联合脱硝系统，其特征在于，所述SCR脱硝催化剂层设置1～3层。7.根据权利要求6所述的基于脱汞脱氨改性催化剂的SNCR-SCR联合脱硝系统，其特征在于，所述SCR脱硝催化剂层包括催化剂载体和活性成分，催化剂载体为TiO2，活性成分为V2O5和/或WO3，所述V...

【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