一种控制尾气中粉尘与氮氧化物排放的方法及实现该方法的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种控制尾气中粉尘与氮氧化物排放的方法，包括如下步骤：(1)将燃气燃烧后的尾气通入旋风除尘器，以除去尾气中的粒径为5μm以上的含碱金属的粉尘；(2)将通过旋风除尘器的尾气通过电除尘器，以除去尾气中剩余的一部分含碱金属的粉尘；(3)将通过步骤(2)处理后的尾气通过SCR反应器，以降低尾气中氮氧化物的含量，以及除去剩余的含碱金属的粉尘，使尾气达标排放。本发明专利技术在燃烧尾气下游安装高效除尘器以脱除尾气中的高碱金属粉尘，采用等离子体活化NH

Method for controlling emission of dust and nitrogen oxides in tail gas and device for realizing said method

The invention discloses a method for controlling exhaust dust and NOx emission method, which comprises the following steps: (1) the exhaust gas after combustion pass into the cyclone, to remove the exhaust particle size of more than 5 mu m alkali metal containing dust; (2) through the tail gas cyclone through the electrostatic precipitator, to remove dust in the remaining part of exhaust gas containing alkali metal; (3) through the steps (2) after the treatment of the exhaust gas through the SCR reactor in order to reduce the content of nitrogen oxides in the exhaust gas, and removing residual alkali metal containing dust, exhaust emission standards. In the invention, an efficient dust remover is installed downstream of the combustion tail gas to remove the high alkali metal dust in the tail gas, and the plasma is used to activate NH

【技术实现步骤摘要】
一种控制尾气中粉尘与氮氧化物排放的方法及实现该方法的装置
：本专利技术属于环保
，具体涉及一种控制尾气中粉尘与氮氧化物排放的方法及实现该方法的装置。
技术介绍
：生物质气化可得到以H2、CO等为主要成分的粗燃气，随着化石燃料的日益枯竭以及人类能源需求量的逐年上升，以气化粗燃气替代传统化石燃料进行供热正受到能源领域的关注。生物质含N量为0.1％～0.5％(wt)，低于煤炭N含量(1.5％，wt)，但以单位热值含N量计算，生物质热利用过程含N污染物的排放问题不容忽视。生物质含N组分以氨基酸及杂环芳香族化合物为主，经热解气化后它们被转化为气相N如NH3、HCN、N2，以及常温下呈液态的焦油N(统称为氮氧化物前体物)。这些含N前体物存在于高温粗燃气中，可在后续燃气燃烧过程中被进一步氧化为NOx(x＝1或2)。经检测，以玉米秸秆为原料进行气化，得到的粗燃气中经窑炉燃烧后，尾气中NOx浓度为400mg/m3，高于国家标准(GB13271-2014)规定的新建燃气锅炉排放的浓度限值(200mg/m3)，因此需要进一步处理以达标排放。但是，生物质尤其是草本生物质含有较多的碱金属，碱金属以K为主，还包括少量的Na，如玉米秸秆的K、Na含量分别为2.69％wt、0.03％wt；如木片的K、Na含量分别为0.07％wt、0.01％wt。通常而言碱金属具有高活性和高挥发性，因此在生物质气化过程中可发生熔融、蒸发，生成氯化物、氢氧化物、硫酸盐，并以气溶胶或蒸气的形式离开气化炉而混入粗燃气，可腐蚀、堵塞下游燃气利用设备及管道。因此有别于化石燃料的燃烧过程，生物质粗燃气的燃烧尾气常常含有较多的碱金属粉尘，其排放浓度为几到几百g/(kg生物质)，远高于煤炭燃烧尾气。尤为重要的是，由于其高活性和高挥发性，这些碱金属粉尘可导致下游催化剂(如脱硝催化剂)快速、永久性的失活(KlingA等，ApplCatalB:Environ,2007,69(3-4):240-251)，该文献提出了一种添加硫酸盐抑制SCR催化剂K、Na中毒的方法，但效果很差，Kling等的研究表明，至少需将尾气中的碱金属含量降至几mg/(kg生物质)，才是足够安全的。经检测，以玉米秸秆为原料进行气化，得到的粗燃气中经窑炉燃烧及旋风除尘器除尘后，尾气中粉尘浓度为250mg/m3，其中K、Na含量分别为51.97mg/(g粉尘)、8.88mg/(g粉尘)，当前我国的环境保护标准日趋严格，因此在以生物质资源作为替代燃料的同时，有必要开发经济、高效的气化粗燃气燃烧尾气NOx及含碱金属粉尘控制技术。ZL201080057682.X公开了一种用于使用氨作为还原剂的选择性催化还原在含碱金属的烟气中的NOx的催化剂，包括具有催化活性部位的表面，其中所述表面至少部分地用包含至少一种金属氧化物的涂层涂覆，以改善脱硝催化剂的耐碱中毒性。ZL201180041446.3公开了一种具有铁或铜的丝光沸石型沸石SCR催化剂，发现Cu/丝光沸石催化剂对于采用NH3的NO的SCR是高活性的并且对碱中毒表现出高抗性。与钒催化剂不同，在钾中毒后，Cu/丝光沸石的氧化还原和酸性特性得以很好地保存。Fe-丝光沸石催化剂也比目前用于固定设施的NOx消除的商业V2O5/WO3-TiO2(VWT)SCR催化剂显示出高得多的耐碱性。上述专利均是通过催化剂改性，以提高SCR催化剂的抗碱中毒能力，从而降低氮氧化物排放的方法，故现有技术有待改进和发展。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种控制尾气中粉尘与氮氧化物排放的方法及实现该方法的装置，其在燃烧尾气下游安装高效除尘器以脱除尾气中的高碱金属粉尘，采用等离子体活化NH3以提高其催化选择还原NOx活性，并利用现有商业SCR催化剂的脱硝性能，在高效除尘的同时实现NOx的达标排放。本专利技术的第一个目的是提供一种控制尾气中粉尘与氮氧化物排放的方法，包括如下步骤：(1)将燃气燃烧后的尾气通入旋风除尘器，以除去尾气中的粒径为5μm以上的含碱金属的粉尘；(2)将通过旋风除尘器的尾气通过电除尘器，以除去尾气中剩余的一部分含碱金属的粉尘；(3)将通过步骤(2)处理后的尾气通过SCR反应器，以降低尾气中氮氧化物的含量，以及除去尾气中剩余的含碱金属的粉尘，使尾气达标排放。本专利技术针对生物质气化粗燃气燃烧尾气，提出的控制该尾气中粉尘与氮氧化物排放的方法是，对生物质粗燃气燃烧后尾气预先降低尾气中碱金属含量，并利用现有商业SCR脱硝催化剂，脱除含碱金属粉尘及控制NOx的排放。在燃烧尾气下游安装高效除尘器以脱除尾气中的高碱金属粉尘，采用等离子体活化NH3以提高其催化选择还原NOx活性，并利用现有商业SCR催化剂的脱硝性能，在高效除尘的同时实现NOx的达标排放。优选地，步骤(2)中的所述的电除尘器包括一级电除尘器和二级电除尘器。一级电除尘器为卧式电除尘器，一级电除尘器工作温度为120℃～300℃，一级电除尘器分为两个部分，即粉尘荷电部分与粉尘凝并除尘部分，粉尘荷电部分被设计成分别带正电场与带负电场的2个直径相等的气流通道，中间设置绝缘挡板，当尾气通过时被分割为2股体积相等的气流，其中的粉尘/含碱金属的气溶胶分别被荷上正、负电荷后，进入粉尘凝并除尘部分，在粉尘凝并除尘部分分别被荷上正、负电荷的粉尘/含碱金属气溶胶由于正、负电荷的相互吸引碰撞并使粒径增大，在重力的作用下，实现粉尘/含碱金属气溶胶与烟气主体的初步分离。一级电除尘器粉尘/含碱金属气溶胶的分离效率不低于60％。二级电除尘器是一个立式的静电除尘器，由4～8组结构相同的静电除尘器组成，操作温度为50℃～120℃，其中80℃时其分离效果最佳，由于尾气温度降低，90％以上的含碱金属气溶胶冷凝吸附于粉尘表面，其余部分仍以气溶胶的形式存在于尾气气相。从一级电除尘器出来的燃烧尾气在二级电除尘器内被再次荷电，并在高强静电场中向收尘极运动，尾气得以进一步深度净化，以除去其中的含碱金属粉尘。二级电除尘器对含碱金属粉尘的分离效率不低于99％。优选地，步骤(3)中通过步骤(2)处理后的尾气先通过氨气活化气体通道，再通过SCR反应器，氨气活化气体通道内在通入步骤(2)处理后的尾气的同时，通入经氨气活化器活化后的氨气或液氨作为氮氧化物的还原剂。本专利技术利用流光电晕等离子体活化NH3为N、NH、NH2自由基，以得到比NH3还原反应活性更高的自由基还原剂；通过活性N、NH、NH2自由基在SCR反应器内与NOx高效反应生成N2，脱除尾气中的NOx，实现生物质气化粗燃气燃烧尾气中含碱金属粉尘及NOx的深度脱除，净化了尾气。进一步的，所述的液氨或氨气与燃烧后尾气中的NOx的摩尔比为1.0～2.0，即NH3/NOx摩尔比为1.0～2.0。优选地，所述的一级电除尘器工作温度为120℃～300℃，所述的二级除尘器的工作温度为50℃～120℃，所述的SCR反应器内填装SCR催化剂，所述的SCR催化剂的工作温度为200℃～400℃。进一步的，所述的一级电除尘器工作温度为200℃，所述的二级除尘器的工作温度为80℃，所述的SCR催化剂的工作温度为300℃。本专利技术在一级电除尘器里给燃烧尾气中的粉尘/含碱金属气溶胶荷电与电凝并使其增加粒径，并实现初步除去含碱金属除尘；利用尾气在二级电除尘器的温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制尾气中粉尘与氮氧化物排放的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将燃气燃烧后的尾气通入旋风除尘器，以除去尾气中的粒径为5μm以上的含碱金属的粉尘；(2)将通过旋风除尘器的尾气通过电除尘器，以除去尾气中剩余的一部分含碱金属的粉尘；(3)将通过步骤(2)处理后的尾气通过SCR反应器，以降低尾气中氮氧化物的含量，以及除去尾气中剩余的含碱金属的粉尘，使尾气达标排放。

【技术特征摘要】
1.一种控制尾气中粉尘与氮氧化物排放的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将燃气燃烧后的尾气通入旋风除尘器，以除去尾气中的粒径为5μm以上的含碱金属的粉尘；(2)将通过旋风除尘器的尾气通过电除尘器，以除去尾气中剩余的一部分含碱金属的粉尘；(3)将通过步骤(2)处理后的尾气通过SCR反应器，以降低尾气中氮氧化物的含量，以及除去尾气中剩余的含碱金属的粉尘，使尾气达标排放。2.根据权利要求1所述的控制尾气中粉尘与氮氧化物排放的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的电除尘器包括一级电除尘器和二级电除尘器。3.根据权利要求1或2所述的控制尾气中粉尘与氮氧化物排放的方法，其特征在于：步骤(3)中通过步骤(2)处理后的尾气先通过氨气活化气体通道，再通过SCR反应器，氨气活化气体通道内在通入步骤(2)处理后的尾气的同时，通入经氨气活化器活化后的氨气或液氨作为尾气中氮氧化物的还原剂。4.根据权利要求3所述的控制尾气中粉尘与氮氧化物排放的方法，其特征在于：所述的液氨或氨气与燃烧后尾气中的NOx的摩尔比为1.0～2.0。5.根据权利要求2所述的控制尾气中粉尘与氮氧化物排放的方法，其特征在于：所述的一级电除尘器工作温度为120℃～300℃，所述的二级除尘器的工作温度为50℃～120℃，所述的SCR反应器内填装SCR催化剂，所述的SCR催化剂的工作温度为200℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢建军，袁洪友，阴秀丽，吴创之，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44