[发明专利]一种烧结烟尘在线自催化脱硝装置

说明书

本发明公开了一种烧结烟尘在线自催化脱硝装置。解决了现有烧结烟尘脱硝系统投资大，运行成本高等问题。技术方案包括烧结机，所述烧结机的台车下方设有风箱，风箱底部的出口连通主烟道，沿台车行进方向烧结机依次分为点火段、机头段、烟气快速升温段和机尾段4个区域，所述机尾段至烟气快速升温段区域下方的风箱内均装有液氨喷嘴。本发明系统装置简单、不外购催化剂、占地面积小、设备投资和运行成本低。

技术领域

本发明涉及环保领域的烟气脱硝装置，具体的说是一种烧结烟尘在线自催化脱硝装置。

背景技术

钢铁产业发达的国家，如日本、美国和德国，烧结烟气均进行了脱硫脱硝处理。国内烧结烟气脱硫在“十二五”已基本完成，但脱硝技术的工程应用刚刚起步。活性炭(焦)吸附和选择性催化还原(S-SCR)两种技术是目前可以工程应用并且有实际业绩的烧结烟气脱硝技术，但两种工艺的缺点明显。活性炭(焦)吸附SO₂，并用NH₃还原NOx，可以实现同时脱硫脱硝脱二噁英功能，但其投资大，运行成本高，同时脱硝效率也较低(40％左右)；选择性催化还原法具有较高的脱硝效率，已广泛应用于火电厂燃煤烟气NO_x的脱除，在钢铁烧结烟气NO_x的净化中也有成功应用案例。不同的是，电厂烟气先脱硝再脱硫，烧结烟气一般是先脱硫再脱硝。由于SCR法脱硝技术温度窗口一般在350－450℃下进行，所以需要消耗大量热能给脱硫后烟气加热，额外增加了SCR脱硝的运行成本，同时该技术一次性投资成本高(其中催化剂成本占投资总成本的30－40％)，废弃催化剂属危险废弃物，处置难度大。

为了节省能耗，许多研究者开展了低温催化剂的研究工作。目前，国内外对于低温SCR催化剂的研究主要集中在锰基(MnOx)、钒基(V₂O₅)，以及其他金属氧化物基(如铈基(CeO₂)、铁基(FeOx)、铜基(CuO))等催化剂的方向上。

Li等研究了V₂O₅/TiO₂催化剂在300－400℃内具有较高的NH₃-SCR脱硝活性。通过增加V₂O₅的负载量可以提高V₂O₅/TiO₂在低温下(＜300℃)的脱硝活性,但是由于V₂O₅有助于SO₂的氧化以及N₂O的形成，由此导致催化剂寿命缩短以及选择性降低。王海波制备了Fe-MnOx/TiO₂催化剂，研究水蒸气和SO₂对催化剂催化性能的影响，实验结果显示：在150℃，空速为15000h^-1，O₂含量为2％时，将含量为100ppm SO₂和2.5％的水加入反应系统，有10％催化剂在反应5h后催化活性降低到了原来的48％左右，而后停止加入SO₂和水蒸气后，活性受到抑制的那部分催化剂的催化效率能够逐渐恢复，最后达到原来活性的85％左右。探究其机理发现当烟气中存在SO₂时，O₂能将其氧化为SO₃，SO₃与金属氧化物反应会生成硫酸盐以及硫酸铵附着在催化剂表面，在低温条件下很难脱附，占据了催化剂表面的活性点从而降低了催化剂的活性。水的存在能加速催化剂的中毒效应，一方面是由于在催化剂表面水蒸气与NH₃和NO之间产生的竞争吸附，另一方面可能是由于水蒸气的存在加速了硫酸铵盐在催化剂表面的沉积，加速了催化剂孔径的堵塞，从而更加降低了催化剂的活性。