專利名稱：一種scr脫硝催化劑的熱處理再生裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及SCR脫硝催化劑的處理設備，具體是一種SCR脫硝催化劑的熱處
理再生裝置。
背景技術：
氮氧化物是主要的大氣污染物之一，會帶來酸雨、光化學煙霧等環(huán)境問題，而燃煤電廠的煙氣排放是人為氮氧化物的主要來源。近幾年來，我國燃煤電廠氮氧化物的排放量不斷上升，環(huán)境保護形勢日趨嚴峻，我國將加大力度嚴格控制氮氧化物的排放。依據(jù)最新頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)的要求，自2012年I月I日起新建火力發(fā)電鍋爐的氮氧化物排放將執(zhí)行100mg/m3的排放限值。隨著環(huán)境壓力的不斷增加和環(huán)保標準的日益嚴格，燃煤電廠煙氣脫硝已成為繼煙氣脫硫之后又一個環(huán)保工作重點。選擇性催化還原法(Selective Catalytic Redcution, SCR)是目前燃煤電廠的應用最廣、最為成熟的煙氣脫硝工藝，具有效率高、選擇性好、運行穩(wěn)定等優(yōu)點。目前的新建燃煤電廠已配套建設SCR脫硝系統(tǒng)，部分現(xiàn)有燃煤電廠也根據(jù)環(huán)保的要求逐步開始SCR脫硝系統(tǒng)改造。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2011年SCR脫硝工程合同容量達到57950MW，而目前已累計投運的SCR脫硝工程超過90000MW。SCR脫硝催化劑是SCR脫硝系統(tǒng)的核心所在，由于催化劑原料價格高、生產(chǎn)尚未完全國產(chǎn)化等原因，導致催化劑的價格昂貴，初期投入中催化劑成本約占脫硝工程總成本的20% 40%。隨著燃煤電廠SCR脫硝工程的大規(guī)模建設，SCR催化劑的使用量大大增加，而目前SCR催化劑的使用壽命僅為2-3年，失活催化劑的再生處理可以節(jié)省催化劑更換的成本，同時避免失活催化劑帶來的二次污染，具有良好的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。公開號為CN102266723A的發(fā)明專利提出了一種選擇性催化還原脫硝催化劑的再生方法與裝置，對實際工業(yè)應用過的中毒SCR脫硝催化劑依次經(jīng)過超聲波預處理、去離子水水洗、擴孔劑浸泡、高溫高壓蒸發(fā)、活性物質(zhì)活化以及煅燒工藝，以使催化劑能夠再生利用。公開號為CN102101060A的中國發(fā)明專利提出了一種用于煙氣脫硝催化劑活性復蘇的工藝和裝置，該再生過程的裝置包括有吹灰裝置、超聲清洗池、化學活化池、漂洗池、干燥裝置等。以上兩種方法可實現(xiàn)催化劑活性的恢復，但處理過程中活化液、再生液的使用量較大，再生成本較高，同時對催化劑進行濕法清洗，對催化劑的機械強度會有一定程度的影響。公開號為CN102133547A的中國發(fā)明專利則提供了一種釩鈦基煙氣脫硝催化劑的臭氧處理再生方法及裝置，該方法用臭氧-空氣混合氣體對催化劑進行氧化處理，即完成煙氣脫硝催化劑的再生過程。目前研究表明，造成SCR催化劑失活的原因主要有機械磨損，飛灰、硫酸鹽等引起的催化劑堵塞，催化劑堿金屬、砷中毒等。SCR催化劑的失活原因與燃煤電廠的煙氣成分及運行方式密切相關，根據(jù)燃煤電廠的實際運行情況，催化劑堵塞是目前造成SCR催化劑失活的主要原因。目前，SCR系統(tǒng)大部分采用高塵煙氣段布置方式，即SCR反應器設置于空氣預熱器與省煤器之間，此段煙氣中含塵量高，長時間運行后大量飛灰小顆粒會積累在催化劑表面，阻礙NH3等到達催化劑活性位，引起催化劑失活；另外，煙氣中的S02、SO3等會和NH3發(fā)生反應生成硫酸銨化合物，如硫酸銨、硫酸氫銨等，此類物質(zhì)會吸附在催化劑表面，將其活性位覆蓋，影響正常反應的進行。主要的化學反應方程式有S02+l/202 — SO3S03+2NH3+H20 — (NH4)2SO4[0011 ] S03+NH3+H20 — NH4HSO
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種SCR脫硝催化劑的熱處理再生裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單、易于操作，可應用于SCR脫硝催化劑的再生處理，尤其適用于催化劑堵塞而失活的類型，采用該裝置可減少催化劑更換的費用，延長催化劑的使用壽命。本實用新型的這一目的通過如下的技術方案來實現(xiàn)的一種SCR脫硝催化劑的熱處理再生裝置，其特征在于該再生裝置包括依次放置的前處理機構(gòu)、再生反應機構(gòu)和尾氣吸收機構(gòu)，再生反應機構(gòu)和尾氣吸收機構(gòu)相連接；所述的前處理機構(gòu)包括壓縮空氣儲罐、吹掃噴嘴以及吹掃池，吹掃池內(nèi)放置失活的催化劑，所述的壓縮空氣儲罐與吹掃噴嘴通過管路連接，吹掃噴嘴正對吹掃池的池口，用于對吹掃池內(nèi)失活的催化劑進行吹灰處理，清除催化劑的表面積灰；所述的再生反應機構(gòu)包括氨氣儲罐、氮氣儲罐、混合預熱爐、再生反應爐和冷凝器，所述的氨氣儲罐、氮氣儲罐分別與混合預熱爐通過管路連通，向混合預熱爐中通入NH3與N2，所述的混合預熱爐、再生反應爐和冷凝器依次連接，所述再生反應爐設有加熱器，爐膛內(nèi)放置吹灰處理后的失活的催化劑，NH3與N2的混合氣體經(jīng)混合預熱爐后進入再生反應爐，在爐膛內(nèi)對失活的催化劑進行熱處理再生；所述的尾氣吸收機構(gòu)包括相連的二氧化硫吸收器和氨氣吸收器，其中，冷凝器與二氧化硫吸收器連通，再生反應爐反應后的尾氣經(jīng)冷凝器降溫后進入尾氣吸收機構(gòu)以吸收尾氣中的SO2和NH3。本實用新型中所述的再生反應機構(gòu)為管式反應爐，將經(jīng)過吹掃處理后的催化劑裝入反應爐中，爐內(nèi)設置有加熱器，控制爐內(nèi)溫度保持在360 420°C，再生反應所用的氣體由3 5%NH3與N2混合氣體組成，經(jīng)混合預熱后通入管式反應爐中，氣體流量通過質(zhì)量流量計調(diào)節(jié)，控制氣體流量為5-10L/min進行熱處理反應，連續(xù)反應3_5h。本實用新型中，所述的前處理機構(gòu)還包括集灰槽，該集灰槽位于吹掃池的底部，用于收集吹掃池的積灰。該前處理機構(gòu)上端接有壓縮空氣吹掃口，可進行移動和伸縮吹掃，吹掃介質(zhì)為潔凈干燥壓縮空氣，吹掃壓力為O. 4-0. 6MPa ;機構(gòu)底部設有集灰槽，用于收集吹掃下來的灰塵雜質(zhì)等。本實用新型中，所述壓縮空氣儲罐與吹掃噴嘴連接的管路上設置有減壓閥和質(zhì)量流量計，用于控制吹掃噴嘴的吹掃壓力。本實用新型中，所述再生反應爐的外壁還包覆有一層隔熱保溫層。本實用新型中，所述氨氣儲罐與混合預熱爐連通的管路上設置有減壓閥和質(zhì)量流量計，所述氮氣儲罐與混合預熱爐連通的管路上也設置有減壓閥和質(zhì)量流量計。本實用新型中所述的尾氣吸收機構(gòu)由兩個或兩個以上串聯(lián)的吸收瓶組成，用于吸收尾氣中的NH3和SO2，其中，所述二氧化硫吸收器為吸收瓶，該吸收瓶內(nèi)盛裝質(zhì)量份數(shù)為3%的氫氧化鈣溶液，用于吸收尾氣中的SO2以及溶解部分NH3 ;所述氨氣吸收器為吸收瓶，該吸收瓶內(nèi)盛裝濃度為10%的硫酸溶液，用于吸收尾氣中的NH3。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下顯著效果(I)本實用新型對積灰、硫酸鹽堵塞嚴重的SCR脫硝催化劑再生處理效果明顯，再生處理后的催化劑表面積灰情況明顯改善，催化劑的活性較再生前得到較大的提高，再生后的催化劑滿足實際工業(yè)運行的要求；(2)本實用新型的再生裝置中所需壓縮空氣與氨氣均為燃煤電廠脫硝系統(tǒng)運行過程中常用氣體，易于取得，大大降低了企業(yè)SCR脫硝催化劑的維護成本；(3)本實用新型對催化劑本體幾乎無損壞，可以有效避免水洗再生或酸性再生等導致的催化劑機械強度下降和表面活性組分流失問題，再生成本低；(4)本實用新型的尾氣吸收機構(gòu)可以吸收尾氣中的冊13、502等，不會對環(huán)境造成二次污染；(5)本實用新型的再生裝置簡單，經(jīng)濟高效，具有良好的應用前景。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。


圖1是本實用新型SCR脫硝催化劑的熱處理再生裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明1、壓縮空氣儲罐；2、減壓閥；3、質(zhì)量流量計；4、吹掃噴嘴；5、吹掃池；6、集灰槽;7、排氣口 ；8、氨氣儲罐；9、氮氣儲罐；10、溫控儀；11、混合預熱爐；12、再生反應爐；13、隔熱保溫層；14、加熱器；15、冷凝器；16、二氧化硫吸收器I ;17、氨氣吸收器
具體實施方式
實施例1采用本實用新型的方法，對一條失活的蜂窩式SCR脫硝催化劑單體進行再生處理。所取催化劑A為150mmX 150mmX850mm的蜂窩式脫硝催化劑單體，截面規(guī)格為16孔X 16孔。該SCR脫硝催化劑的熱處理再生方法，包括如下步驟(I)首先將失活的催化劑單體置于吹掃池中，開啟壓縮空氣，采用壓縮空氣對失活的催化劑進行吹灰處理，清除催化劑的表面積灰，保持吹掃壓力為O. 5MPa，持續(xù)吹掃IOmin ；(2)將吹灰處理后的催化劑單體取出裝入再生反應爐中，啟動再生反應裝置對催化劑進行熱再生處理，通入NH3與N2的混合氣體，通過質(zhì)量流量計調(diào)節(jié)混合氣體NH3與N2的混合氣體的總流量為10L/min，其中，NH3所占的體積占整個混合氣體體積的為3%，，在爐溫為365°C的溫度下熱處理3h，完成催化劑熱再生處理過程；(3)經(jīng)步驟(2)處理后的尾氣，通入裝有吸收液的尾氣吸收機構(gòu)中，吸收尾氣中的SO2、NH3。實現(xiàn)上述SCR脫硝催化劑的熱處理方法的再生裝置如
圖1所示，該再生裝置包括依次放置的前處理機構(gòu)、再生反應機構(gòu)和尾氣吸收機構(gòu)，再生反應機構(gòu)和尾氣吸收機構(gòu)相連接；前處理機構(gòu)包括壓縮空氣儲罐1、吹掃噴嘴4以及吹掃池5，吹掃池5內(nèi)放置失活的催化劑，壓縮空氣儲罐I與吹掃噴嘴4通過管路連接，壓縮空氣儲罐I與吹掃噴嘴4連接的管路上設置有減壓閥2和質(zhì)量流量計3，吹掃噴嘴4正對吹掃池5的池口，用于對吹掃池5內(nèi)失活的催化劑進行吹灰處理，清除催化劑的表面積灰；再生反應機構(gòu)包括氨氣儲罐8、氮氣儲罐9、混合預熱爐11、再生反應爐12和冷凝器15，氨氣儲罐8、氮氣儲罐9分別與混合預熱爐11通過管路連通，向混合預熱爐11中通入NH3與N2，氨氣儲罐8與混合預熱爐11連通的管路上設置有減壓閥2和質(zhì)量流量計3，氮氣儲罐9與混合預熱爐11連通的管路上也設置有減壓閥2和質(zhì)量流量計3，混合預熱爐11、再生反應爐12和冷凝器15依次連接，再生反應爐12設有加熱器14，爐溫通過設置在爐膛內(nèi)的溫控儀10顯示和控制，爐膛內(nèi)放置吹灰處理后的失活的催化劑，再生反應爐12的外壁還包覆有一層隔熱保溫層13，NH3與N2的混合氣體經(jīng)混合預熱爐11后進入再生反應爐12，在爐膛內(nèi)對失活的催化劑進行熱處理再生；尾氣吸收機構(gòu)包括相連的二氧化硫吸收器16和氨氣吸收器17，其中，冷凝器15與二氧化硫吸收器16連通，再生反應爐12反應后的尾氣經(jīng)冷凝器15降溫后進入尾氣吸收機構(gòu)以吸收尾氣中的SO2和NH3。本實用新型中，前處理機構(gòu)還包括集灰槽6，該集灰槽6位于吹掃池5的底部，用于收集吹掃池5的積灰雜質(zhì)等，集灰槽6側(cè)邊還設有排氣口 7。本實用新型中，二氧化硫吸收器16為吸收瓶，該吸收瓶內(nèi)盛裝質(zhì)量份數(shù)為3%的氫氧化鈣溶液，用于吸收尾氣中的SO2以及溶解部分NH3 ;氨氣吸收器17為吸收瓶，該吸收瓶內(nèi)盛裝濃度為10%的硫酸溶液，用于吸收尾氣中的NH3。所述的前處理機構(gòu)為接有壓縮空氣吹入口的密封容器，所述的再生反應機構(gòu)為設有加熱機構(gòu)的管式反應爐，將經(jīng)過吹掃處理后的催化劑裝入反應爐中，爐內(nèi)設置有加熱器，氣體流量通過質(zhì)量流量計調(diào)節(jié)，進行熱處理反應，所述的尾氣吸收機構(gòu)由兩個或者兩個以上串聯(lián)的吸收器組成。在再生反應爐內(nèi)，附著在催化劑表面的硫酸銨、硫酸氫銨等會發(fā)生分解，從而使催化劑表面被堵塞的活性位得到恢復，使SCR脫硝反應活性提高，主要的化學反應方程式有[0041 ] (NH4) 2S04 — S03+2NH3+H20NH4HSO4 — S03+NH3+H20SO3 — S02+l/202SCR脫硝催化劑再生性能測試再生后的催化劑A截取催化劑測試單元裝入催化劑活性評價裝置進行測試，與再生前相比，催化劑A脫硝效率提高23% ;另取催化劑A樣品采用美國Micromeritics公司生產(chǎn)的TriStar II 3020型比表面積及孔隙分析儀進行BET比表面積測試，與再生前相比，催化劑A比表面積增加57. 1%。實施例2采用本實用新型的方法，對一條失活的蜂窩式脫硝催化劑單體進行再生處理。所取催化劑B為150mmX 150mmX 900mm的蜂窩式脫硝催化劑單體，截面規(guī)格為18孔X 18孔。該SCR脫硝催化劑的熱處理再生方法，包括如下步驟(I)首先將失活的催化劑單體置于吹掃池中，開啟壓縮空氣，采用壓縮空氣對失活的催化劑進行吹灰處理，清除催化劑的表面積灰，保持吹掃壓力為O. 5MPa，持續(xù)吹掃15min ；(2)將吹灰處理后的催化劑單體取出裝入再生反應爐中，啟動再生反應裝置對催化劑進行熱再生處理，通入NH3與N2的混合氣體，通過質(zhì)量流量計調(diào)節(jié)混合氣體NH3與N2的混合氣體的總流量為10L/min，其中，NH3所占的體積占整個混合氣體體積的為5%，，在爐溫為380°C的溫度下熱處理3h，完成催化劑熱再生處理過程；(3)經(jīng)步驟(2)處理后的尾氣，通入裝有吸收液的尾氣吸收機構(gòu)中，吸收尾氣中的SO2、NH3。實現(xiàn)上述SCR脫硝催化劑的熱處理方法的再生裝置和實施例1相同，在此不再重復敘述。SCR脫硝催化劑再生性能測試再生后的催化劑B截取催化劑測試單元裝入催化劑活性評價裝置進行測試，與再生前相比，催化劑B脫硝效率提高19% ;另取催化劑B樣品采用美國Micromeritics公司生產(chǎn)的TriStar II 3020型比表面積及孔隙分析儀進行BET比表面積測試，與再生前相比，催化劑B比表面積增加36. 3%。實施例3采用本實用新型所述方法，對一條失活的蜂窩式脫硝催化劑單體進行再生處理。所取催化劑C為150mmX 150mmX900mm的蜂窩式脫硝催化劑單體，截面規(guī)格為20孔X 20孔。首先將催化劑單體裝入吹掃池中，開啟壓縮空氣進行吹掃，保持吹掃壓力為O. 5MPa，持續(xù)吹掃20min ;將吹掃后的催化劑單體取出裝入再生反應爐中，啟動再生反應裝置對催化劑進行熱再生處理，通過質(zhì)量流量計調(diào)節(jié)混合氣體為5%NH3-95%N2，總流量為10L/min，設置反應爐溫度為385°C，連續(xù)進行熱處理5h，完成熱再生處理過程。SCR脫硝催化劑再生性能測試再生后的催化劑C截取催化劑測試單元裝入催化劑活性評價裝置進行測試，與再生前相比，催化劑C脫硝效率提高17% ;另取催化劑C樣品采用美國Micromeritics公司生產(chǎn)的TriStar II 3020型比表面積及孔隙分析儀進行BET比表面積測試，與再生前相比，催化劑C比表面積增加31. 0%。本實用新型的再生方法中，還可以做如下變換所述步驟(I)的吹灰處理中吹掃壓力可以在O. 4 O. 6MPa之間取值，吹灰時間可以在10 20min之間取值。所述步驟⑵中進入再生反應爐的NH3與N2的混合氣體的流量可以在5 IOL/min之間取值，其中，NH3所占的體積占整個混合氣體體積的3 5% ;再生反應爐的爐溫可以在360 420°C之間取值，熱處理時間可以在3 5h之間取值。本實用新型的上述實施例并不是對本實用新型保護范圍的限定，本實用新型的實施方式不限于此，凡此種種根據(jù)本實用新型的上述內(nèi)容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本實用新型上述基本技術思想前提下，對本實用新型上述結(jié)構(gòu)做出的其它多種形式的修改、替換或變更，均應落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種SCR脫硝催化劑的熱處理再生裝置，其特征在于該再生裝置包括依次放置的前處理機構(gòu)、再生反應機構(gòu)和尾氣吸收機構(gòu)，再生反應機構(gòu)和尾氣吸收機構(gòu)相連接；所述的前處理機構(gòu)包括壓縮空氣儲罐、吹掃噴嘴以及吹掃池，吹掃池內(nèi)放置失活的催化劑，所述的壓縮空氣儲罐與吹掃噴嘴通過管路連接，吹掃噴嘴正對吹掃池的池口，用于對吹掃池內(nèi)失活的催化劑進行吹灰處理，清除催化劑的表面積灰；所述的再生反應機構(gòu)包括氨氣儲罐、氮氣儲罐、混合預熱爐、再生反應爐和冷凝器，所述的氨氣儲罐、氮氣儲罐分別與混合預熱爐通過管路連通，向混合預熱爐中通入NH3與N2，所述的混合預熱爐、再生反應爐和冷凝器依次連接，所述再生反應爐設有加熱器，爐膛內(nèi)放置吹灰處理后的失活的催化劑，NH3與N2的混合氣體經(jīng)混合預熱爐后進入再生反應爐，在爐膛內(nèi)對失活的催化劑進行熱處理再生；所述的尾氣吸收機構(gòu)包括相連的二氧化硫吸收器和氨氣吸收器，其中，冷凝器與二氧化硫吸收器連通，再生反應爐反應后的尾氣經(jīng)冷凝器降溫后進入尾氣吸收機構(gòu)以吸收尾氣中的 SO2 和 NH3。
2.根據(jù)權利要求1所述的SCR脫硝催化劑的熱處理再生裝置，其特征在于所述的前處理機構(gòu)還包括集灰槽,該集灰槽位于吹掃池的底部,用于收集吹掃池的積灰。
3.根據(jù)權利要求1所述的SCR脫硝催化劑的熱處理再生裝置，其特征在于所述壓縮空氣儲罐與吹掃噴嘴連接的管路上設置有減壓閥和質(zhì)量流量計。
4.根據(jù)權利要求1所述的SCR脫硝催化劑的熱處理再生裝置，其特征在于所述再生反應爐的外壁還包覆有一層隔熱保溫層。
5.根據(jù)權利要求1所述的SCR脫硝催化劑的熱處理再生裝置，其特征在于所述氨氣儲罐與混合預熱爐連通的管路上設置有減壓閥和質(zhì)量流量計，所述氮氣儲罐與混合預熱爐連通的管路上也設置有減壓閥和質(zhì)量流量計。
6.根據(jù)權利要求1所述的SCR脫硝催化劑的熱處理再生裝置，其特征在于所述二氧化硫吸收器為吸收瓶，該吸收瓶內(nèi)盛裝質(zhì)量份數(shù)為3%的氫氧化鈣溶液，用于吸收尾氣中的 SO2以及溶解部分NH3。
7.根據(jù)權利要求1所述的SCR脫硝催化劑的熱處理再生裝置，其特征在于所述氨氣吸收器為吸收瓶，該吸收瓶內(nèi)盛裝濃度為10%的硫酸溶液，用于吸收尾氣中的nh3。
專利摘要本實用新型公開了一種SCR脫硝催化劑的熱處理再生裝置，該再生裝置包括依次放置的前處理機構(gòu)、再生反應機構(gòu)和尾氣吸收機構(gòu)，再生反應機構(gòu)和尾氣吸收機構(gòu)相連接；所述的再生反應機構(gòu)包括氨氣儲罐、氮氣儲罐、混合預熱爐、再生反應爐和冷凝器，所述的氨氣儲罐、氮氣儲罐分別與混合預熱爐通過管路連通，向混合預熱爐中通入NH3與N2，所述的混合預熱爐、再生反應爐和冷凝器依次連接，所述再生反應爐設有加熱器，爐膛內(nèi)放置吹灰處理后的失活的催化劑，NH3與N2的混合氣體經(jīng)混合預熱爐后進入再生反應爐，在爐膛內(nèi)對失活的催化劑進行熱處理再生。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、易于操作，采用該裝置可減少催化劑更換的費用，延長催化劑的使用壽命。
文檔編號B01J38/08GK202845023SQ201220494808
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權日2012年9月26日
發(fā)明者盤思偉, 李麗, 趙寧, 湯龍華, 韋正樂, 唐念 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院