[发明专利]一种低温脱除焦炉烟气中氮氧化物的工艺

说明书

技术领域

本发明属于焦炉烟气净化领域，具体涉及一种低温脱除焦炉烟气中氮氧化物的工艺。

背景技术

焦化所产生的氮氧化物是污染大气环境的重要污染物，氮氧化物产生严重的“黄龙”；能够在人体内积累富集，危害极大。焦化烟气如不经过净化处理并实现达标排放，将会严重污染环境，危害空气质量。由于焦化烟气中的氮氧化物是高毒性致癌物质，如果被人体吸入，极易危害烧结厂周边的人民生命安全。

作为除去从固定源排放的含氮氧化物的方法，通常使用氧化钒作为浸渍在二氧化钛载体上的活性材料的选择性还原(SCR)装置，通常选用氨作为还原剂。

焦化装置的SO₂含量一般在300mg/Nm³以上，其中0.95％的SO₂会转化为SO₃，这些SO₃会与喷入的氨气反应形成硫酸氢胺。硫酸氢胺在200℃时会凝结成类似胶水的黏性物质，然后覆盖在催化剂的外表面，导致氮氧化物和氨气无法进入催化剂的内部孔道，从而导致催化剂迅速失活。这也是目前许多国内的焦化装置选择性催化还原(SCR)低温脱硝系统普遍存在的风险。

对于V₂O₅/TiO₂SCR催化剂，在300℃或者更好温度下显示高的催化去除氮氧化物活性。通常当二氧化钛载体和钒用作活性催化材料时，加入额外量的钒以使催化反应在300℃或者更低温度下进行。然而，当钒的量增加时，导致废气中含有的二氧化硫氧化为三氧化硫，三氧化硫进而与还原氨气生成固态硫酸氢铵。生成的硫酸氢铵嵌入催化剂表面，阻碍还原反应的进行，从而降低了催化效率。一般为增强催化剂低温活性和抗硫中毒能力，在钒/钛体系中加入钨作为助催化剂，然而所用钨氧化物量高，增加了催化剂的成本。

因此开发低温脱除氮氧化物的低成本催化体系具有重大意义。

发明内容

首先，确定整个焦炉的烟气净化的工艺，先要将烟气中的SO₂控制下来，将进入选择性催化还原SCR系统的烟气SO₂浓度控制在40-60mg/Nm³。那么就可以设计一种间歇式加热的系统用于低温脱除氮氧化物。允许硫酸氢铵沉积在催化剂的表面，但是需要精确的控制沉积的硫酸氢铵的量，然后精确的采取间歇式提升烟气温度到280℃-300℃的做法，将沉积在催化剂表面的硫酸氢铵蒸发，通过烟气带走，然后恢复烟气温度到正常操作的240℃到260℃，仍然保持在低于露点温度的情况下运行。

本发明的目的是提供一种低温脱除焦炉烟气中氮氧化物的工艺，烟气中的氮氧化物与还原剂氨气在240-260℃发生氧化还原反应生成氮气和水。本发明实现了在相对较低的温度下，减少加热成本，安全的低温运行脱硝系统的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：包括以下步骤，

步骤1)烧结烟气经过脱硫塔进行初步脱硫处理，控制烧结烟气中SO2浓度为40-60mg/Nm³或以下；

步骤2)然后预处理的脱硫烟气经过换热器进行初步加热，烟气离开换热器温度为160-200℃；

步骤3)烧结烟气离开换热器进入预热器，利用预热器对烧结烟气进一步加热，加热后控制烧结烟气温度为280℃-300℃；

步骤4)烧结烟气离开换热器后进入预混器，在预混器内还原氨气与烧结烟气进行初步混合，NH₃/NO摩尔比1.0～1.2，还原氨气由喷枪喷射进入还原剂喷射预混管中与烧结烟气混合，还原剂迅速混合到烟气当中并迅速气化，还原剂与烧结烟气经预混后通过还原剂喷射预混器出口离开还原剂喷射预混器；

步骤5)氨气与烧结烟气预混后进入静态混合器，混合气流沿静态混合器内腔依次通过设有5个星形的金属件构成的圆盘混合区后经静态混合器出口离开静态混合器；

步骤6)烧结烟气与还原氨气通过催化还原剂层在240-260℃发生氧化还原反应生成氮气和水，所述催化剂层由TiO₂、Ti₂O₃、V₂O₃、WO₃、钨酸钠、三氧化二铈组成；

步骤7)催化还原后产生的氮气和水通过步骤1)中的换热器离开系统，待净化烧结烟气与催化还原后产生的气体分别在两个独立的管道中，从而实现了利用还原后产生的气体本身的热量通过换热器来对待烧结烟气进行预加热。