一种低温烟气脱硝防中毒系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境保护脱硝技术领域，具体涉及一种低温烟气脱硝防中毒系统。
【背景技术】
[0002] 氮氧化物N0X是主要的大气污染物之一，二十一世纪以来，我国二氧化硫的排放量 基本得到控制，但是N0 X的排放量迅速上升，N0X主要来源于机动车尾气和固定源废气的排 放，其不仅会引起酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏和气候变化等，还会对人体健康造成一定 的损害，因此在环境保护领域中，N0 X的排放控制与污染治理迫在眉睫，作为一种末端处理 技术，选择性催化还原技术SCR是目前控制固定源烟气中N0 X的最为有效的技术之一。其中， 催化剂是决定N0脱除效率的关键因素之一，目前工业上广泛应用的SCR催化剂是V-W(Mo)-Ti系列整体式催化剂，由于该催化剂的活性温度窗口为300~400°C，温度较高，为获得理想 的脱硝效果，多采用高温高灰工艺，即将SCR装置设在除尘和脱硫之前.但高温操作会造成 系统运行费用升高，同时对催化剂的抗硫和抗粉尘等性能要求较高，对水泥等高硫高粉尘 行业实施较难；如果将SCR装置置于脱硫、除尘之后，这可能会使烟气的温度降到200°C以 下，锰基(MnO x)催化剂是目前SCR低温脱硝技术的研究重点；进行除尘和脱硫后，尾气中依 然含有少量的S02和含重金属粉尘等，而低温脱硝催化剂对此较为敏感，长时间运行状态下 仍会使催化剂中毒，导致脱硝活性降低。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种低温烟 气脱硝防中毒系统，保证了脱硝催化剂的脱硝效率，使脱硝催化剂的脱硝率能稳定在较高 的数值上，解决了低温催化剂易中毒的问题，活性炭可以循环使用，且副产物可以利用，降 低了生产成本。
[0004] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0005] -种低温烟气脱硝防中毒系统，在SCR脱硝设施中，沿烟气流动方向依次设有改性 活性炭层和多层脱硝催化剂，改性活性炭层通过物理吸附和化学吸附来吸附烟气中的水蒸 气、S02、重金属和粉尘，多层脱硝催化剂用于脱除烟气中的N0 X。
[0006] 接上述技术方案，所述改性的活性炭为用一定浓度的硝酸和氨水处理过的活性 炭。
[0007] 接上述技术方案，所述脱硝催化剂为蜂窝式、平板式或波纹式。
[0008] 接上述技术方案，所述脱硝催化剂为掺杂有Fe、Ce的Mn0x/Ti02/堇青石整体式催化 剂。
[0009] 接上述技术方案，所述脱硝催化剂为Mn-Fe_Ce/Ti〇2/CC整体式催化剂。
[0010]接上述技术方案，所述脱硝催化剂的层数为2~4层。
[0011] 本发明具有以下有益效果：
[0012] 1、通过采用改性后的活性炭，能更有效的脱除S02、灰尘、重金属等多种污染物，大 大延长了催化剂的使用寿命，改性活性炭在脱除污染物的同时，并未降低烟气的温度，保证 了脱硝催化剂的脱硝效率，使脱硝催化剂的脱硝率能稳定在较高的数值上，解决了低温催 化剂易中毒的问题，活性炭可以循环使用，且副产物可以利用，降低了生产成本。
[0013] 2、通过采用掺杂有Fe、Ce的Mn0x/Ti02/堇青石整体式催化剂，低温脱硝活性高，有 一定的抗中毒能力，即使有少量的污染气体未被活性炭吸附，对催化剂的使用寿命影响较 小。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明实施例中低温烟气脱硝防中毒系统的结构示意图。
[0015] 图中，卜烟气入气口，2-改性活性炭层，3-脱硝催化剂，4-烟气出气口。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0017] 本发明提供的一种实施例中低温烟气脱硝防中毒系统，在SCR脱硝设施中，沿烟气 流动方向依次设有改性活性炭层2和多层脱硝催化剂3,改性活性炭层2通过物理吸附和化 学吸附来吸附烟气中的水蒸气、S0 2、重金属和粉尘，多层脱硝催化剂3用于脱除烟气中的 N0X;通过采用改性后的活性炭，能更有效的脱除S02、灰尘、重金属等多种污染物，大大延长 了催化剂的使用寿命，改性活性炭在脱除污染物的同时，并未降低烟气的温度，保证了脱硝 催化剂3的脱硝效率，使催化剂脱硝率能稳定在较高的数值上，解决了低温催化剂易中毒的 问题，活性炭可以循环使用，且副产物可以利用，降低了生产成本。
[0018] 所述改性的活性炭为用一定浓度的硝酸和氨水处理过的活性炭；以增加其含氧官 能团和含氮官能团，有利于更有效的脱除水蒸气、S0 2、重金属等。
[0019] 进一步地，所述脱硝催化剂3为蜂窝式、平板式或波纹式。
[0020] 进一步地，所述脱硝催化剂3为掺杂有Fe、Ce的Mn0x/Ti02/堇青石整体式催化剂;通 过采用掺杂有Fe、Ce的Mn0 x/Ti02/堇青石整体式催化剂，低温脱硝活性高，有一定的抗中毒 能力，即使有少量的污染气体未被活性炭吸附，对催化剂的使用寿命影响较小。
[0021 ] 进一步地，脱硝催化剂3为Mn-Fe-Ce/Ti02/CC整体式催化剂。
[0022] 进一步地，所述脱硝催化剂3的层数为3层，可根据实际空速的需要增减。
[0023] 本发明的一个实施例中：在SCR脱硝设施中，沿烟气流动方向依次设有改性活性炭 层2和多层脱硝催化剂3，脱硝催化剂3为Mn-Fe-Ce/Ti0 2/CC整体式催化剂，改性的活性炭为 用一定浓度的硝酸和氨水处理过的活性炭;烟气中Ν0、ΝΗ3、0 2的浓度分别为800ppm、900ppm、 3 %，N2位平衡气体，水蒸气浓度为1 %，烟气空速为δΟΟΟΙΓ1;
[0024] 在以下各种情况下所测的试验数据如下：
[0025] 在烟气中S02浓度为100ppm，120°C下测得脱硝率随时间变化情况如下表1所示：
[0026]
[0027] 表 1
[0028] 在烟气中S02浓度为300ppm，120°C下测得脱硝率随时间变化情况如下表2所示：
[0029]
[0030] 表 2
[0031] 在烟气中S02浓度为lOOppm，180°C下测得脱硝率随时间变化情况如下表3所示：
[0032]
[0033] 表 3
[0034] 在烟气中S02浓度为300ppm，180°C下测得脱硝率随时间变化情况如下表4所示：
[0035]
[0036] 表 4
[0037] 在相应的对比例中，在系统中不设有改性活性炭层2,烟气中除S02浓度外其余物 质含量相同，其他条件不变的情况下的试验数据如下：
[0038] 不设有改性活性炭层2,在烟气中S02浓度为100ppm，120°C下测得脱硝率随时间变 化情况如下表5所示：
[0039]
[0040] 表 5
[00411 不设有改性活性炭层2,在烟气中S02浓度为300ppm，120°C下测得脱硝率随时间变 化情况如下表6所示：
[0042]
[0043] 表 6
[0044] 不设有改性活性炭层2,在烟气中S02浓度为100ppm，180°C下测得脱硝率随时间变 化情况如下表7所示：
[0045]
[0046] 表 7
[0047] 不设有改性活性炭层2,在烟气中S02浓度为300ppm，180°C下测得脱硝率随时间变 化情况如下表8所示：
[0048]
[0049] 表 8
[0050] 由以上对比试验数据可以看出，脱硝催化剂3在低温下有良好的脱销活性，但是在 系统中无改性活性炭时，脱硝催化剂3的脱硝率在24h内基本降到20%以下，不适合工业使 用，当在脱硝催化剂3前设有改性活性炭时，催化剂脱硝率能稳定在较高的数值上，解决了 低温催化剂易中毒的问题。
[0051 ] 本发明的工作原理：
[0052]活性炭脱硫技术是利用活性炭良好的吸附性脱除烧结烟气中S02的一种干法脱硫 工艺，虽然从上世纪60年代国外开始研制活性炭，近些年国内外开始研究将其用于烟气净 化，已取得了一些成果，但目前活性炭脱除污染物的研究主要是针对单项污染物，对于同时 脱除多种污染物的研究较少，对实际工程应用中所需考虑的问题研究更少。活性炭中除含 氮官能团对氧化脱除酸性污染物有利外，一些含氧官能团也对脱除污染物起着一定的作 用，所以对活性炭进行改性处理，同时引进含氧官能团及含氮官能团，以便更有效的处理多 种烟气污染物。
[0053]改性后的活性炭在脱除S02方面能达到95%以上，其吸附方式包括物理吸附和化 学吸附两种。当气氛中含有足量水蒸气和氧时，活性炭烟气脱硫是一个化学吸附和物理吸 附同时存在的过程。先发生的是物理吸附，然后发生化学吸附，而化学吸附是主要过程，先 将吸附到活性炭表面的S0 2催化氧化为S〇3,进而与水蒸气结合生成出304,化学吸附过程决 定着S02总的吸附量。另外，改性的活性炭对氮氧化物、灰尘、重金属和二噁英也有良好的脱 除效果，且该方法在进行烟气处理过程中烟气温度并没有下降，不影响SCR反应温度。
[0054]以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围， 因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种低温烟气脱硝防中毒系统，其特征在于，在SCR脱硝设施中，沿烟气流动方向依 次设有改性活性炭层和多层脱硝催化剂，改性活性炭层通过物理吸附和化学吸附来吸附烟 气中的水蒸气、S0 2、重金属和粉尘，多层脱硝催化剂用于脱除烟气中的N0X。2. 根据权利要求1所述的低温烟气脱硝防中毒系统，其特征在于，所述改性的活性炭为 用一定浓度的硝酸和氨水处理过的活性炭。3. 根据权利要求1所述的低温烟气脱硝防中毒系统，其特征在于，所述脱硝催化剂为蜂 窝式、平板式或波纹式。4. 根据权利要求1所述的低温烟气脱硝防中毒系统，其特征在于，所述脱硝催化剂为掺 杂有Fe、Ce的Mn0x/Ti0 2/堇青石整体式催化剂。5. 根据权利要求4所述的低温烟气脱硝防中毒系统，其特征在于，所述脱硝催化剂为 Mn-Fe-Ce/Ti02/CC整体式催化剂。6. 根据权利要求1所述的低温烟气脱硝防中毒系统，其特征在于，所述脱硝催化剂的层 数为2~4层。
【专利摘要】本发明公开了一种低温烟气脱硝防中毒系统，在SCR脱硝设施中，沿烟气流动方向依次设有改性活性炭层和多层脱硝催化剂，改性活性炭层通过物理吸附和化学吸附来吸附烟气中的水蒸气、SO2、重金属和粉尘，多层脱硝催化剂用于脱除烟气中的NOx；保证了脱硝催化剂的脱硝效率，使脱硝催化剂的脱硝率能稳定在较高的数值上，解决了低温催化剂易中毒的问题，活性炭可以循环使用，且副产物可以利用，降低了生产成本。
【IPC分类】B01D53/86, B01J23/889, B01D53/56, B01D53/04
【公开号】CN105498447
【申请号】CN201610034742
【发明人】谢峻林, 李凤祥, 何峰, 齐凯, 方德, 施江, 崔海峰, 张哲
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月19日