[发明专利]一种焦炉烟气低温SCR脱硝及催化剂在线保护再生系统

说明书

本发明提供一种焦炉烟气低温SCR脱硝及催化剂在线保护再生系统，包括：还原剂储罐、两个脱硝反应器、两个烟气混合腔室、一个喷氨腔室、一个氨捕捉反应器。针对采用前置脱硝技术路线低温SCR脱硝过程中催化剂的硫中毒失活问题，将SCR脱硝反应过程、脱硝催化剂在线保护和失活催化剂在线再生过程相集成，采用烟气流向可逆变换的方法，实现脱硝催化剂上的脱硝反应过程和在线保护、再生过程分别在两个脱硝反应器内同时进行。通过本发明可有效延长催化剂的失活周期，并对失活的脱硝催化剂进行有效的在线再生，不需要SCR脱硝系统停车拆卸失活的脱硝催化剂，以保证SCR脱硝系统的长期稳定运行。

技术领域

本发明属于能源环境领域中焦炉烟气SCR法脱硝技术，具体涉及一种焦炉烟气低温SCR脱硝及催化剂在线保护再生系统。

背景技术

我国是世界第一焦炭生产大国、消耗大国和出口大国，现有800多家焦化厂，2000多座焦炉。目前国内比较成熟的脱硝技术主要应用在火力发电行业，属于高温脱硝，而炼焦化工企业NOx排放最近几年才得以重视并加以治理。焦炉烟气的温度相对较低。因焦炉在炉型、燃料种类和操作制度等方面存在很大差异，从而导致不同焦化厂的焦炉烟气在温度方面存在着很大差异，焦炉烟气温度低至180℃，高至320℃，但大多数在220-270℃区间。国内焦炉烟气的治理，重点在于含硫化合物和NOx的治理，通常采用脱硫技术和脱硝技术相结合的烟气治理工艺，可以分为前置脱硫后脱硝工艺和前置脱硝后脱硫工艺。

采用前置脱硫后脱硝工艺，将脱硫装置布置在前端，优点很明显，不论采用的脱硫工艺是湿法、干法、半干法，都可以先把焦油、碳粉、煤粉、灰尘等物质与氨盐类物质去除掉，同时有效降低了SO₃对脱硝催化剂和管路的负面影响。从理论上讲，前置脱硫可减少对脱硝单元的影响，能够有效的延长脱硝装置的使用寿命，但在实际运行中，前置脱硫带来的直接问题是烟气温度过低，尤其是“湿法脱硫+低温脱硝”根本没有实际应用意义，因为必须将湿法脱硫后80-100℃的烟气温度升高到180℃以上，能耗急剧增加。而采用干法脱硫工艺，通过采用烟气升温工艺(能耗也增加，但可接受)，烟气温度可控制在200℃以上，可满足实际运行的需求，但采用干法脱硫的运行成本非常高，给企业带来极大的负担。

前置脱硝后脱硫工艺则更适合于杂质少、温度稍高(烟气到达脱硝反应器时气流主体温度≥250℃)、含硫低(SO₂含量≤500mg/Nm³)的焦炉烟气。其优点是工艺简单、能耗低，烟气不用加热处理直接进入脱硝催化单元脱硝，后接湿法脱硫工艺理论上可保证99％以上的脱硫效率。由于受到焦炉窜漏的影响，在烟道气温度低于250℃时，烟气组分反应生成的各种氨盐类物质析出，与焦油、碳粉、煤粉、灰尘等物质裹夹在一起，极易附着在烟道及脱硝催化剂床层表面，导致脱硝装置阻力增加、催化剂活性下降，进而影响脱硝装置的正常运行。因此在实际生产运行中，需要采取相应的脱硝催化剂保护和再生措施，以保证脱硝装置的长期稳定运行。

采取前置脱硝的技术成本低、能耗低，深受企业欢迎。目前国内商用脱硝催化剂主要以为钒基催化剂为主，应用较为广泛的是V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂。钒的存在易导致部分烟气中存在的SO₂催化氧化成SO₃，在较低的温度条件下，吸附在催化剂表面的NH₃易与SO₂/SO₃发生反应，生成硫酸氢铵/硫酸铵盐并附着在催化剂表面，堵塞催化剂孔道，并覆盖表面活性位点，进而导致催化剂活性下降。因此在烟气实际治理过程中经常出现脱硝催化剂因为硫中毒而失活的现象，进而导致脱硝系统不能够长期稳定的运行，需要对催化剂进行再生处理。

常规的失活脱硝催化剂的再生方法主要包括洗液再生法、水洗再生法、热解析法等。