一种在线再生催化剂系统的制作方法

1.本发明属于脱硫脱硝催化剂再生技术领域，具体涉及一种在线再生催化剂系统。


背景技术：

2.近些年来，由于工业发展迅猛，导致国内某些地区形成了严重的大气污染和酸雨。这是因为在生产过程中，由于各行业排放了大量的有害烟尘及有害气体，比如二氧化硫及各种含氮化合物。因此，我们需要使用脱硫脱硝设备来尽可能去除这些污染物质。在这样的环境下，脱硫脱硝设备的生产和应用就显得具有重要意义。我国的烟气脱硝工艺大部分选择scr方法，无副产物，不造成二次污染，脱硝效率也高。催化剂是scr系统的核心部件，一般催化剂使用5年左右就会出现失活现象。造成失活的原因主要有催化剂对烟气中各种成分的中毒、催化剂空隙积灰堵塞等。对失活催化剂更换或是再生将直接影响scr系统的运行成本。因此，研究scr催化剂的再生，具有很重要的现实意义。
3.脱硝催化剂失活的机理和针对不同的失活机理的再生方法的研究进展包括水洗再生、热再生、热还原再生、so2酸化热再生、酸处理再生、酸碱混合处理再生、活性盐溶液活化再生和复合再生。再生时，需根据催化剂失活的主要原因,选择适当的一种或者几种催化剂再生方法，才能达到提高或者恢复催化剂脱硝活性的目的。对于造成低温脱硝催化剂失活的主要原因是逃逸的nh3与烟气中的so
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反应生成硫氨盐，以熔融状态粘结在催化剂和换热片表面，并粘附烟气中的粉尘，最终在催化剂和换热片表面形成搭桥，从而堵塞催化剂和换热器的通道。现有技术中的再生方法在针对低温脱硝催化剂失活的再生时，一方面，需要停机操作，使得整个脱硫脱硝设备无法正常工作，从而降低了其使用的效率，直接影响了废气的处理；另一方面，现有技术中对催化剂失活的再生采用的方法较为复杂，且无法从源头解决问题，而造成催化剂的再生的复活率低，进一步影响了废气的脱硝效率。


技术实现要素：

4.为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种在线再生催化剂系统，以针对低温脱硝时烟气中生成的铵盐对催化剂的影响，能够有效地保证催化剂在线再生，且不影响主机的运行，充分分解铵盐，恢复催化剂的性能。
5.本发明提出的一种在线再生催化剂系统，包括：催化剂单元设备，其进气口通过第一进气阀门管道与布袋除尘器相连，出气口通过第一出气阀门管道连接下一工序；和再生系统，其一端通过第二进气阀门管道与催化剂单元设备的进气口相连，另一端通过第二出气阀门管道与催化剂单元设备的出气口相连，再生系统包括：加热设备；连接加热设备与第二进气阀门管道的第一主管道，第一主管道上设置有循环风机；连接加热设备与第二出气阀门管道的第二主管道，第二主管道上联通有氮气输入装置。其中，催化剂单元设备包括独立设置的若干个单元模块，第一进气阀门管道、第一出气阀门管道、第二进气阀门管道和第二出气阀门管道均设置成能够与若干个单元模块形成独立通断。
6.进一步地，第一进气阀门管道、第一出气阀门管道、第二进气阀门管道和第二出气
阀门管道均包括：分别与若干个单元模块独立连通的分支管道和设置在分支管道上的阀门装置，阀门装置设置成能够使分支管道与催化剂单元设备形成通断。
7.进一步地，第一进气阀门管道、第一出气阀门管道、第二进气阀门管道、第二出气阀门管道、第一主管道和第二主管道上设置有保温层。
8.进一步地，加热设备包括一级换热装置和二级换热装置，第一主管道、一级换热装置、二级换热装置及第二主管道依次相连，其中，一级换热装置设置在窑炉低烟气量的位置，二级换热装置设置在窑炉高烟气量的位置。
9.进一步地，加热设备还包括电加热设备，电加热设备设置于二级换热装置与第二主管道之间。
10.进一步地，再生系统还包括加热设备旁路阀门管道，加热设备旁路阀门管道的两端分别与第一主管道和第二主管道相连，其中，第一主管道和第二主管道上设置有两个加热设备开关阀门，两个加热设备开关阀门分别位于靠近加热设备的进口和出口设置，且位于加热设备旁路阀门管道的两端之间。
11.进一步地，再生系统还包括声波清灰设备，声波清灰设备包括多个朝向催化剂单元设备的声波喷射头。
12.进一步地，在线再生催化剂系统还包括连接再生系统和脱硫塔的回流阀门管道。
13.进一步地，在线再生催化剂系统还包括电气控制系统和仪表控制系统，电气控制系统用于控制阀门装置，仪表控制系统用于监测再生气内的气体含量和温度。
14.进一步地，再生系统还包括余热利用系统，余热利用系统包括：锅炉；分别连接锅炉与第一主管道和第二主管道的两个锅炉阀门管道，锅炉阀门管道的端部位于两个加热设备开关阀门之间。
15.本发明的在线再生催化剂系统针对低温脱硝时烟气中生成的铵盐对催化剂的影响，能够通过加热设备对再生气进行升温，升温后的再生气可较快的将铵盐分解，以使得催化剂能够有效地恢复其催化效果，从而有效地保证催化剂在线再生，且不影响主机的运行，充分分解铵盐，恢复催化剂的性能。
附图说明
16.下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述。在图中：
17.图1为本发明实施例的在线再生催化剂系统的系统连接示意图，其中示出了在线再生催化剂系统在脱硫脱硝系统中的连接关系。
18.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
19.下面将结合附图对本发明做进一步说明。
20.图1示出了根据本发明实施例的在线再生催化剂系统100的系统连接示意图。其中，在线再生催化剂系统100连接于布袋除尘器200的出口端。该在线再生催化剂系统100包括：催化剂单元设备1，其进气口通过第一进气阀门管道2与布袋除尘器200相连，出气口通过第一出气阀门管道3连接下一工序；和再生系统4，其一端通过第二进气阀门管道42与催化剂单元设备1的进气口相连，另一端通过第二出气阀门管道43与催化剂单元设备1的出气
口相连，再生系统4包括：加热设备41；连接加热设备41与第二进气阀门管道42的第一主管道44，第一主管道44上设置有循环风机441；连接加热设备41与第二出气阀门管道43的第二主管道45，第二主管道45上联通有氮气输入装置451。其中，催化剂单元设备1包括独立设置的若干个单元模块11，第一进气阀门管道2、第一出气阀门管道3、第二进气阀门管道42和第二出气阀门管道43均设置成能够与若干个单元模块11形成独立通断。
21.本技术中所提到的催化剂单元设备1是指设置在脱硫塔300和布袋除尘器200，其用于对脱硫后的废气进行脱硝处理。本技术中所提到的阀门管道是指管道上设置有开关阀门101，以用于对阀门管道实施通断操作。本技术中所提到的加热设备41是指用于对混合气体(再生气)进行加热并达到预设温度，预设温度能够对铵盐(主要是耐高温硫酸铵)进行分解。本技术中所提到的若干个单元模块11可根据烟气量将催化剂分别放在不同的单元模块11内，每个单元模块11之间独立设置且隔离。本技术中所提到的催化剂单元设备1包括安置催化剂的主体框架，其应用耐火绝热材料并有足够的强度，通常应当可耐450℃高温。本技术中所提到的各单元模块11之间应该整齐严密布置。本技术中所提到的循环风机441的入口端设置有氨气激光分析仪，用于检测再生气中氨气的含量。本技术中所提到的催化剂装置设置在脱硫塔300和布袋布袋除尘器200，能够防止硫氧化物和粉尘对催化剂脱硝的影响。
22.本发明实施例的在线再生催化剂系统100在使用时，当催化剂单元设备1中有某个单元模块11的脱硝效率下降或需要定时对单元模块11内的催化剂进行再生时，将该单元模块11断开，即将第一进气阀门管道2和第一出气阀门管道3与该单元模块11实施关闭，同时，第二进气阀门管道42和第二出气阀门管道43与该单元模块11实施打开，从而实现对该单元模块11的隔离。隔离完成后，启动循环风机441，同时开启氮气输入装置451，将氮气充入再生系统4，以置换再生系统4内的烟气，从而保证系统内氮气的体积在90％以上，以防止催化剂再生时氨气浓度在爆炸极限以下，进而有效地保证了再生系统4的安全。利用加热设备41对再生气进行升温，当再生气达到预设温度(例如450℃)时，同时催化剂单元设备1的出口温度达到430℃时，升温结束。升温后的再生气可较快的将铵盐(主要是耐高温硫酸铵)分解，以使得催化剂能够有效地恢复其催化效果。再生气中氨气浓度不再升高时，则可理解铵盐被分解完毕，可保持运行一小时后再生结束。当该单元模块11再生完毕后，可以逐步向其他单元模块11进行再生操作。当再生气中二氧化硫的含量低于净烟气指标时，可将第一进气阀门管道2和第一出气阀门管道3与该单元模块11打开，第二进气阀门管道42和第二出气阀门管道43与该单元模块11关闭，从而使得催化剂单元设备1进行喷氨脱硝状态。本技术中，高温的再生气与脱硝时烟气运行方向相反，逆流时易于将催化剂后端的铵盐充分热分解。而通过其他单元模块11的正常催化运行，能够不影响主机的正常运行，且随时可以对催化剂单元进行再生。
23.需要说明的是，因催化剂单元设备1中的催化剂层容积大，正常脱硝运行时在一百多度，再生开始时，升温催化剂单元设备1的进出口温差大，为确保催化剂层达到指定温度，用催化剂单元设备1的出口温度为标准。优选地，循环风机441可采用耐600℃的不锈钢。
24.优选地，如图1所示，第一进气阀门管道2、第一出气阀门管道3、第二进气阀门管道42和第二出气阀门管道43均可包括：分别与若干个单元模块11独立连通的分支管道(如图所示的2a、2b、2c、3a、3b、3c、42a、42b、42c、43a、43b、43c)和设置在分支管道上的阀门101装
置，阀门101装置设置成能够使分支管道与催化剂单元设备1形成通断。
25.结合图1所示，当有一个单元模块11的脱硝效率下降，或定时对单元模块11进行再生时，可例如，关闭2a和3a的阀门101，开42a和43a的阀门101，对需要再生的催化剂单元进行隔离。再生完毕后，可以逐步向其他单元模块11进行催化剂的再生。例如，以同样的隔离方式对分支管道(2b、2c、3b、3c、42b、42c、43b、43c)进行操作。
26.在一个优选地实施方式中，第一进气阀门管道2、第一出气阀门管道3、第二进气阀门管道42、第二出气阀门管道43、第一主管道44和第二主管道45上均可设置有保温层。通过该设置，能够使得第一进气阀门管道2、第一出气阀门管道3、第二进气阀门管道42、第二出气阀门管道43、第一主管道44和第二主管道45均能够得到有效地保温，以减少再生气的热量损失，从而使得再生气到达催化剂单元设备1的温度符合预设要求。
27.在如图1所示的优选地实施例中，加热设备41可包括一级换热装置411和二级换热装置412，第一主管道44、一级换热装置411、二级换热装置412及第二主管道45依次相连。其中，一级换热装置411设置在窑炉低烟气量的位置，二级换热装置412设置在窑炉高烟气量的位置。一级加热器可利用窑炉的烟气对再生气进行初步升温，一级用换热升温至350-400℃，同时观察记录催化剂单元的进出口温差和压差。二级加热器可利用窑炉的高温烟气对再生气进行最终升温，二级换热再生气升温至400-450℃。通过该设置，一级换热装置411和二级换热装置412分别置于窑炉烟道的中高温区间，利用高温烟气作为再生热源，能够有效地降低能耗。根据以往的运行经验，再生气达到430℃时，可以较快的将铵盐(主要是耐高温硫酸铵)分解，温度低再生效果差。将再生气温度定为450℃时，考虑到换热温差损失，二级换热装置412的列管表面可能达到500℃以上，考虑换热器列管和催化剂层框架的安全运行，所以将再生气定为450℃。优选地，一级换热装置411和二级换热装置412的换热器采用耐高温的不锈钢材质。
28.在一个优选地实施方式中，加热设备41还可包括电加热设备(图中未示出)，电加热设备设置于二级换热装置412与第二主管道45之间。通过该设置，能够有效地避免因窑炉结构或工艺不同的原因，而导致的利用烟气不能将再生气达到指定温度的问题，通过在一级换热装置411、二级换热装置412后加装部分电加热设备能够有效地作为再生热源的补充。
29.在如图1所示的优选地实施例中，再生系统4还可包括加热设备旁路阀门管道46，加热设备旁路阀门管道46的两端分别与第一主管道44和第二主管道45相连。其中，第一主管道44和第二主管道45上设置有两个加热设备开关阀门101，两个加热设备开关阀门101分别位于靠近加热设备41的进口和出口设置，且位于加热设备旁路阀门管道46的两端之间。通过该设置，再生气达到450℃时，催化剂表面会有少量粉尘，高温下粉尘的活性也增加，部分粉尘会随再生气脱离催化剂。当再生气中氨气浓度不升高时，开启加热设备旁路阀门管道46上的旁路阀，关闭两个加热设备开关阀门101，从而实现对一级换热装置411和二级换热装置412的隔离，以防止粉尘在一级换热装置411和二级换热装置412内沉积。
30.在如图1所示的优选地实施例中，再生系统4还可包括声波清灰设备47，声波清灰设备47可包括多个朝向催化剂单元设备1的声波喷射头。通过该设置，催化剂大部分是蜂窝状或波纹板状，空隙较小，通过启动声波清灰设备47能够更容易将负载催化剂表面的粉尘剥离。而当再生后催化剂单元设备1的进口和出口的压差无明显的降低，也可启动声波清灰
设备47进行人工清灰。
31.在如图1所示的优选地实施例中，在线再生催化剂系统100还可包括连接再生系统4和脱硫塔300的回流阀门管道5。通过该设置，催化剂再生结束后，可将部分再生气引入原烟气中，并通过回流阀门管道5输送至脱硫塔内再次进行脱硫。本技术中，循环风机441内的压力应高于脱硫塔入口压力，以保证再生气可以顺利进入脱硫塔300。
32.在一个优选地实施方式中，在线再生催化剂系统100还包括电气控制系统(图中未示出)和仪表控制系统(图中未示出)，电气控制系统用于控制阀门101装置，仪表控制系统用于监测再生气内的气体含量和温度。通过该设置，电气控制系统主要是用阀门101对再生的催化剂单元与运行单元进行有效隔离，对要再生的催化剂单元进行有效的隔离、置换、升温、再生、降温。仪表控制系统监控再生气中二氧化硫和氮气随升温的变化，并通过再生气旁路阀开度调整再生气温度。
33.在如图1所示的优选地实施例中，再生系统4还包括余热利用系统6，余热利用系统6可包括：锅炉61；分别连接锅炉61与第一主管道44和第二主管道45的两个锅炉阀门管道62，锅炉阀门管道62的端部位于两个加热设备开关阀门101之间。随着再生气返回脱硫塔入口，将加热设备41从再生系统4中隔离(结合上文描述的方式)，加热设备41的余热可引至余热锅炉61，供余热锅炉61使用。
34.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。