一種煙氣低溫聯(lián)合脫硫脫硝工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及脫除煙氣中二氧化硫和氮氧化物的聯(lián)合脫硫脫硝工藝方法，用于工業(yè)煙氣的凈化處理。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化硫和氮氧化物是大氣的主要污染物，也是大氣污染治理和環(huán)境保護的重點和難點。近年來，為了控制二氧化硫和氮氧化物排放，世界很多國家都出臺了大量的法律法規(guī)對其排放加以控制，且對二氧化硫和氮氧化物排放的控制日趨嚴格。
[0003]大氣中的污染物二氧化硫和氮氧化物主要來源于石化物質(zhì)燃燒后的煙氣。到目前為止，煙氣脫硫脫硝是控制二氧化硫和氮氧化物污染最有效的技術(shù)。
[0004]煙氣脫硫技術(shù)主要分為濕法脫硫和干法脫硫兩大類。所謂濕法脫硫，最主要方法是噴灑石灰漿與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成漿狀的硫酸鈣石膏，由于漿狀的硫酸鈣石膏雜質(zhì)較多，目前無法有效利用，因此濕法脫除煙氣中的二氧化硫，不僅投資大，運行費用高，而且還會產(chǎn)生二次污染。這些缺點嚴重制約了濕法的推廣使用與發(fā)展。所謂干法煙氣脫硫，是應(yīng)用粉狀或粒狀吸收劑、吸附劑或催化劑來脫除煙氣中的so2。優(yōu)點是工藝過程簡單，無污水、污酸處理問題，能耗低，特別是凈化后煙氣溫度較高，有利于煙囪排氣擴散，不會產(chǎn)生“白煙”現(xiàn)象，凈化后的煙氣不需要二次加熱，腐蝕性小，其缺點是脫硫效率較低，設(shè)備龐大、投資大、占地面積大，操作技術(shù)要求高。
[0005]目前國內(nèi)氮氧化物的控制主要依靠低燒控制技術(shù)，已經(jīng)工業(yè)應(yīng)用的脫硝技術(shù)普遍存在脫硝效率較低的問題，已經(jīng)不能滿足我國嚴格的排放標(biāo)準(zhǔn)。采取選擇性催化還原反應(yīng)(SCR)技術(shù)已建的脫硝工程項目，所采用脫硝催化劑均為高溫脫硝催化劑，脫硝工藝通常采用傳統(tǒng)的高溫高塵布置方式，即將脫硝催化反應(yīng)器布置在除塵脫硫裝置之前，反應(yīng)溫度通常為350°C左右。采用這一布置方式時，對原有的生產(chǎn)工段進行改造的成本較高，且催化劑暴露在高灰高硫的復(fù)雜煙氣中，易發(fā)生磨損、中毒，影響催化劑壽命。
[0006]有文獻報道，已開發(fā)出了適用溫度為160°C?240°C的低溫脫硝催化劑。采用該低溫脫硝催化劑對煙氣進行脫硝，工藝布置方式有兩種，一種是將脫硝催化反應(yīng)床布置在除塵器之后，脫硫反應(yīng)床之前；另一種是將脫硝催化反應(yīng)床布置在脫硫反應(yīng)床之后。對于前一種布置方式，優(yōu)點是可以直接對煙氣中氮氧化物進行脫除，不需對煙氣進行除濕加熱，占地面積小，但脫硝催化劑對煙氣中的塵含量和二氧化硫含量有嚴格要求，而煙氣中的二氧化硫含量通常都比較高，因此，該種布置方式所能適用的煙氣非常少。對于后一種布置方式，雖然煙氣經(jīng)脫硫后二氧化硫含量低，能滿足脫硝催化劑對煙氣中二氧化硫含量的要求，但煙氣經(jīng)脫硫后的溫度只有50°C?70°C，而煙氣脫硝需要在160°C?240°C操作溫度進行，因此需要將煙氣的溫度由50°C?70°C加熱到160°C?240°C，這就造成加熱能耗高，煙氣脫硫脫硝運行成本高，企業(yè)治理污染的積極性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的煙氣脫硫脫硝存在的不足，本發(fā)明旨在提供一種新的煙氣低溫聯(lián)合脫硫脫硝工藝方法，以克服現(xiàn)有煙氣脫硫脫硝工藝存在的煙氣適用范圍窄，或者加熱能耗尚，運彳丁成本尚等冋題。
[0008]本發(fā)明提供的煙氣低溫聯(lián)合脫硫脫硝工藝方法，主要包括:
[0009](1)煙氣脫硫工段，將塵含量、溫度和濕度滿足脫硫要求的煙氣送入脫硫塔，使其流經(jīng)脫硫催化劑床層，煙氣中的二氧化硫、氧在催化劑的催化氧化作用下氧化為三氧化硫，三氧化硫與煙氣中的水作用生成硫酸，脫硫后的煙氣送入脫硝調(diào)質(zhì)工段，脫硫操作溫度為50°C?150°C，優(yōu)選60°C?120°C，特別優(yōu)選70°C?100°C ;相對濕度為6%?12% ；
[0010](2)脫硫催化劑床層再生工段，脫硫后的煙氣中二氧化硫濃度達到設(shè)計要求濃度，停止脫硫運行，用硫酸溶液和清水對脫硫催化劑床層進行濃度遞減梯度洗滌，且將本次再生循環(huán)操作中的本洗滌步驟洗滌后的洗滌液用作下一次再生循環(huán)操作中的前一洗滌步驟的洗滌用液，用清水洗滌后再用空氣吹掃催化劑床層，使催化劑的活性得以恢復(fù)；
[0011](3)脫硝調(diào)質(zhì)工段，脫硫后的煙氣依次送入除濕塔、加熱器分別進行除濕、加熱，將煙氣的溫度和相對濕度調(diào)整至滿足脫硝要求的工藝條件；
[0012](4)混合工段，經(jīng)除濕、加熱后的煙氣送入混合塔與送入的氨氣、空氣混合，氨氣的加入量滿足在脫硝過程中與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)需求的量；
[0013](5)脫硝工段，混合有氨氣、空氣的煙氣混合氣送入脫硝塔，使其流經(jīng)脫硝催化劑床層，混合氣中氮氧化物^^^與NH3、02在脫硝催化劑的催化作用下轉(zhuǎn)化為N2和水，從脫硝塔排出，脫硝操作溫度為80°C?158°C。
[0014]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，對于除塵后塵含量滿足脫硫條件要求，溫度或/和濕度不能滿足脫硫條件要求的煙氣，煙氣在送入脫硫工段脫硫之前，需先將煙氣送入脫硫調(diào)質(zhì)塔進行調(diào)質(zhì)，將煙氣的溫度或/和濕度調(diào)整至滿足脫硫條件要求。煙氣中的氧含量一般都能脫硫條件要求，當(dāng)煙氣中的氧含量低于脫硫條件要求滿足的含氧量時，一般采取在煙氣進行脫硫調(diào)質(zhì)之前，通過通入一定量的空氣將煙氣中含氧量調(diào)整至滿足脫硫條件要求的含氧量。
[0015]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，脫硫工段設(shè)有不少于2個獨立操作的脫硫塔，其中一部分塔脫硫運行，一部分塔再生運行。通常設(shè)有4個獨立操作的脫硫塔，一部分塔脫硫運行，一部分塔再生。具體根據(jù)煙氣中二氧化硫含量的情況，可以采取三個塔并聯(lián)或串聯(lián)脫硫操作運行，一個塔再生操作運行，也可以是兩個塔并聯(lián)或串聯(lián)脫硫操作運行，兩個塔再生操作運行。
[0016]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，當(dāng)脫硫后煙氣中的二氧化硫濃度升至50?lOOmg/Nm3時，需停止塔脫硫運行，需要對脫硫劑床層進行再生操作。脫硫劑床層再生操作，優(yōu)先選用4種不同濃度的硫酸溶液和清水按硫酸濃度的高低依次對催化劑床層進行濃度遞減梯度洗滌。
[0017]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，脫硫后的煙氣送入脫硝調(diào)質(zhì)工段的除濕塔進行除濕，優(yōu)先采取降壓冷凝法對煙氣進行脫濕。
[0018]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，煙氣混合氣中順3與NO x的摩爾比一般控制在(1?
1.5): 1范圍?；旌蠠煔庵械陌睔馀c空氣最好按1: (2?5)的體積比先混合好后再送入混合塔，與送入的煙氣再混合。氨氣與空氣于氨氣稀釋塔內(nèi)混合，氨氣的氨源為液氨；空氣為經(jīng)過過濾的潔凈空氣。
[0019]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，所使用的脫硫催化劑是以炭材料為載體，以鎳、鈦、鈰等為活性組分的低溫復(fù)合脫硫催化劑，由四川大學(xué)國家煙氣脫硫工程技術(shù)研究中心開發(fā)生產(chǎn)，已面向社會出售，產(chǎn)品的名稱為S02低溫催化劑，反應(yīng)活性溫度50-150°C，SO 2濃度適應(yīng)范圍600-7000mg/m3，轉(zhuǎn)化率可達99%以上。
[0020]在本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，所使用的脫硝催化劑是以活性炭為載體，以鈰、金屬氧化物為活性組分，配以粘合劑制成的脫硝低溫催化劑，由四川大學(xué)國家煙氣脫硫工程技術(shù)研究中心開發(fā)生產(chǎn)，已面向社會出售，產(chǎn)品的名稱為N0X低溫催化劑，反應(yīng)活性溫度80-158°C，NOji度適應(yīng)范圍500-2000mg/m3，轉(zhuǎn)化率可達80%以上。
[0021]本發(fā)明提供的煙氣低溫聯(lián)合脫硫脫硝工藝方法，是將新型的低溫脫硫催化法與低溫NH3_SCR法相結(jié)合形成的一種聯(lián)合脫硫脫硝工藝。脫硫采用新型低溫催化法可以實現(xiàn)煙氣脫硫及脫硫劑的再生，并且在一個脫硫塔進行脫硫劑的再生過程中，不影響其他脫硫塔的煙氣脫硫進程，保證了脫硫的效率，且有副產(chǎn)品硫酸產(chǎn)生，無有害物質(zhì)進入環(huán)境中，其生產(chǎn)過程環(huán)保，可實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。脫硝采用低溫NH3_SCR，具有運行穩(wěn)定，效率高，能耗低等優(yōu)點。選取合適的氨氮比，既保證了較高的脫硝活性，也不會引起較多的NH3逃逸。本發(fā)明工藝將脫硫置于脫硝之前，并且脫硝之前對煙氣進行脫硫除濕，降低了水分和硫?qū)γ撓醮呋瘎┗钚缘挠绊?，能保證脫硝催化劑長期高效運行，運行時間可達三年，不需對脫硝催化劑進行再生處理。另外，本發(fā)明的脫硝操作溫度僅為80°C?158°C，較之現(xiàn)有低溫脫硝技術(shù)的脫硝操作溫度160°C?248°C，溫度大大降低，本發(fā)明將煙氣由脫硫后的溫度50°C?150°C加熱至80°C?158°C脫硝操作溫度，加熱升溫的溫度幅度大大降低，降低了加熱能耗和運行成本。本發(fā)明提出的煙氣低溫