[发明专利]使用具有SCR催化剂的织物过滤袋用于从烟道气中去除有害化合物的方法和系统

说明书

本发明涉及用于在低温下从烟道气中去除氮氧化物的方法和系统。

本发明涉及一种用于减少废气和烟道气中的颗粒物和氮氧化物(NOx)的排放的方法和系统。特别地，本发明的方法和系统在低的气体温度下提供改善的NOx减少。

来自不同燃烧设施(例如固体或液体火力发电厂的锅炉、燃气、燃油发电机或水泥窑、以生物燃料为燃料的燃烧厂和废物焚烧厂)的烟道气都含有多种对环境有问题或甚至是有毒的化合物。这些包括颗粒状物质和NOx。

颗粒过滤器的使用和烟道气的催化清洁减少了颗粒状物质和NOx的量，因此总体上对环境有益。在大多数地区，法规要求减少烟道气中的NOx。

织物过滤袋在许多工业中广泛用于从烟道气和工艺气体中去除颗粒状物质。它们是最有效的集尘器类型。

如上所述，废气和烟道气通常含有多种污染物，尤其是浓度较高的氮氧化物，其根据当地法规必须予以去除或减少。为此目的，可使用几种常规方法。在所有情况下，都必须安装和操作在织物过滤袋上游/下游的额外单元。

在受让人共同待决的专利申请US 2017/0080387(其全部内容通过引用并入本文)中公开了用SCR活性催化剂催化的过滤袋。当废气或烟道气通过过滤袋时，这些过滤袋减少或去除NOx浓度和颗粒状物质。

由于构成过滤袋的纤维的组成，它们必须在低于250℃的温度下进行操作。

在NOx的选择性催化还原(SCR)中，通过与还原剂(例如氨)在催化剂上反应，氮氧化物化合物可被选择性还原为无害的氮和水。

过滤袋组成所需的低气体温度在通过SCR去除NOx时遇到了问题。

已知SCR催化剂的问题是，在气体温度低于250℃时，效率相对较低。

本发明基于：在烟道气管道外部形成NO₂，并以促进所谓的“快速”SCR反应的量将所制备的NO₂注入到烟道气中。通过在第一步中将NH₃在含有贵金属的催化剂上氧化成NO，然后在第二步中将NO氧化成NO₂，可以从NH₃形成NO₂。

已知的是，在烟道气中NO和NO₂为等摩尔量时，通过“快速”SCR反应，SCR反应可以被显著加速，并且低温活性可以被显著提高：

2NH₃+NO+NO₂→2N₂+3H₂O

因此，在第一方面，本发明提供了一种用于从来自燃烧设备的烟道气中除去氮氧化物的方法，该方法包括以下步骤：

使烟道气通过一个或多个用催化剂催化的织物过滤袋，以使氮氧化物在氨的存在下发生选择性还原，所述氨以原样或以其前体的形式加入至烟道气中；

在一个或多个织物过滤袋的上游，将含有二氧化氮的排出气体注入至烟道气中；

通过以下步骤提供含有二氧化氮的排出气体：

在氧化催化剂的存在下，用含氧气氛将氨或其前体催化氧化为含有一氧化氮和氧的排出气体；

将排出气体冷却至环境温度，并将经冷却的排出气体中的一氧化氮氧化为含有二氧化氮的排出气体。

如上文所述，已知方法和系统的问题是SCR催化剂在烟道气温度低于250℃时效率相对较低。通过在低温下将NO₂注入到烟道气中以促进“快速”SCR反应，本发明解决了该问题。该反应负责促进低温SCR。

在高于250℃的烟道气温度下，SCR催化剂具有足够的效率，并且当气体温度达到250℃时，可中断NO₂向烟道气中的注入。