本實(shí)用新型涉及一種煙氣凈化裝置，具體涉及一種基于炭材料氧化脫硝的半干式煙氣凈化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前SCR是工業(yè)應(yīng)用最多的煙氣脫硝技術(shù)，其中高溫催化劑反應(yīng)溫度要求在350℃左右，需要布置在除塵脫硫之前，高硫高塵煙氣對(duì)催化劑的活性和使用壽命有很大的負(fù)面作用。低溫SCR工藝將脫硝放在脫硫除塵之后，但反應(yīng)溫度一般也在150℃以上，而經(jīng)脫硫以后的煙氣溫度一般在70℃以下，這就要求脫硝之前還需對(duì)煙氣進(jìn)行再加熱。另外SCR脫硝法采用NH₃做還原劑，氨氣屬于危險(xiǎn)品，運(yùn)輸及存儲(chǔ)過程中存在一定安全隱患，脫硝過程中也存在NH₃逃逸的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于炭材料氧化脫硝的半干式煙氣凈化系統(tǒng)。

本實(shí)用新型所提供的基于炭材料氧化脫硝的半干式煙氣凈化系統(tǒng)，它包括脫硫反應(yīng)器、除塵單元、乏吸收劑儲(chǔ)送、活化及增濕單元和脫硝反應(yīng)器；

所述脫硫反應(yīng)器的出口與所述除塵單元相連接；

所述除塵單元的煙氣出口與所述脫硝反應(yīng)器相連接；

所述脫硝反應(yīng)器的出口依次連接引風(fēng)機(jī)和煙囪；

所述除塵單元的落灰斗的出口與所述乏吸收劑儲(chǔ)送、活化及增濕單元相連接。

本實(shí)用新型中，所述乏吸收劑指的是具有吸收潛力，但尚需活化處理的吸收劑。

所述的半干式煙氣凈化系統(tǒng)中，所述脫硫反應(yīng)器之前還連接一空預(yù)器。

所述的半干式煙氣凈化系統(tǒng)中，所述脫硫反應(yīng)器可為立管式反應(yīng)器。

所述的半干式煙氣凈化系統(tǒng)中，所述除塵單元包括連接的初級(jí)除塵器和精除塵器；

所述初級(jí)除塵器為旋風(fēng)式除塵器、重力式除塵器和百葉窗式除塵器中任一種；

所述精除塵器為布袋除塵器、電除塵器和電袋結(jié)合除塵器中任一種。

所述的半干式煙氣凈化系統(tǒng)中，所述乏吸收劑儲(chǔ)送、活化及增濕單元包括依次相連接的儲(chǔ)料倉、輸送裝置、活化器和增濕混合器；

所述除塵單元與所述儲(chǔ)料倉之間設(shè)有鎖氣閥，以防止串氣對(duì)除塵效果的負(fù)面影響；

所述儲(chǔ)料倉呈倒錐形，其錐角大于70°，有利于固體顆粒物的流動(dòng)；

所述儲(chǔ)料倉的倉壁上設(shè)有流化裝置和空氣炮；

所述儲(chǔ)料倉壁面上設(shè)有稱重裝置，用于固體顆粒物輸送量的計(jì)量；

所述輸送裝置為回轉(zhuǎn)卸料閥或螺旋給料器；

所述活化器上設(shè)有精細(xì)霧化噴嘴或蒸汽噴口，并可預(yù)留外加固體吸收劑加料口；

所述活化器為連續(xù)式或間歇式出料方式，如采用間歇式出料則采用2+N個(gè)活化器并聯(lián)布置，通過延長活化時(shí)間進(jìn)一步提高乏吸收劑的活化效果；

所述的半干式煙氣凈化系統(tǒng)中，所述增濕混合器與所述脫硫反應(yīng)器通過布料器相連通；

所述布料器呈圓形、方形或簸箕形。

所述的半干式煙氣凈化系統(tǒng)中，所述引風(fēng)機(jī)的出口處連接一煙氣循環(huán)煙道旁路，所述煙氣循環(huán)煙道旁路與設(shè)于鍋爐內(nèi)的換熱器相連接，所述換熱器的出口與所述脫硝反應(yīng)器的再生煙氣入口相連接；

所述脫硝反應(yīng)器的再生煙氣出口與所述空預(yù)器的入口相連接；

當(dāng)所述脫硝反應(yīng)器內(nèi)的炭基催化劑失活(即NO₂氣體吸附飽和)后，可通過所述煙氣循環(huán)煙道旁路實(shí)現(xiàn)對(duì)所述炭基催化劑的再生：通過所述換熱器加熱潔凈煙氣，返回至所述脫硝反應(yīng)器內(nèi)；利用熱煙氣的加熱作用使炭基催化劑上吸附的NO₂再通過再生煙氣出口回到空預(yù)器的進(jìn)口，與鍋爐尾氣匯合，在脫硫反應(yīng)器中被脫硫劑脫除。

所述的半干式煙氣凈化系統(tǒng)中，所述半干式煙氣凈化系統(tǒng)包括多個(gè)并聯(lián)的所述脫硝反應(yīng)器，當(dāng)一個(gè)脫硝反應(yīng)器開始再生時(shí)，可開啟其余脫硝反應(yīng)器，以保證脫硝的連續(xù)運(yùn)行。

利用本本實(shí)用新型半干式煙氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行煙氣凈化時(shí)，可按照如下步驟進(jìn)行：

利用所述的半干式煙氣凈化系統(tǒng)對(duì)待凈化的煙氣進(jìn)行脫硫脫硝，得到符合排放標(biāo)準(zhǔn)的煙氣。

其中，待凈化煙氣的凈化路線是：待凈化的煙氣經(jīng)過所述空預(yù)器進(jìn)入所述脫硫反應(yīng)器內(nèi)，與所述脫硫反應(yīng)器內(nèi)的脫硫劑接觸；然后所述煙氣從所述脫硫反應(yīng)器的出口進(jìn)入至所述除塵單元進(jìn)行除塵；所述煙氣從所述除塵單元的煙氣出口進(jìn)入至所述脫硝反應(yīng)器內(nèi)，在所述炭基催化劑的作用下進(jìn)行脫硝，然后從所述脫硝反應(yīng)器的脫硝煙氣出口排出達(dá)到符合排放標(biāo)準(zhǔn)的煙氣。

所述脫硫劑可為高鈣粉煤灰，為得到含活性鈣的粉煤灰，鍋爐燃料優(yōu)選采用高鈣煤種(當(dāng)煤中含硫量為0.5～1％時(shí)，灰分中CaO含量＞10％～20％)；如燃料為低鈣煤，可在煤中摻入一定量的CaCO₃、Ca(OH)₂或CaO。也可將Ca(OH)₂或CaO加入循環(huán)灰中。為了提高脫硫劑的反應(yīng)活性，可通過水增濕循環(huán)灰(或水增濕循環(huán)灰+在反應(yīng)器中上部噴入二級(jí)增濕水)的方式調(diào)節(jié)脫硫反應(yīng)器內(nèi)所需的溫度及相對(duì)濕度。反應(yīng)溫度與近絕熱飽和溫度的溫距控制在5～25℃。

所述炭基催化劑可為活性炭、活性焦、活性半焦和/或活性炭纖維

本實(shí)用新型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)煙氣凈化的原理是：

在脫硝反應(yīng)器內(nèi)炭基材料的催化作用下，煙氣中吸附性差的NO氧化生成更易被炭基材料吸附的NO₂，煙氣的中NO_x被催化吸附脫除；炭材料失活即吸附飽和后，通入潔凈熱煙氣加熱再生，再生后的高NO₂煙氣返回到脫硫反應(yīng)器內(nèi)用鈣基脫硫劑將其脫除。

本實(shí)用新型取得如下技術(shù)效果：

本實(shí)用新型采用炭基材料作為催化劑，在低溫及氧存在的條件下，將煙氣中的NO氧化成極易被炭材料吸附的NO₂，從而脫除煙氣中的NO_x，脫除率在90％以上。炭材料吸附飽和后，采用熱煙氣加熱的方式進(jìn)行再生，可多次重復(fù)使用。

再生后含有NO₂的煙氣進(jìn)入脫硫反應(yīng)裝置中與鈣基脫硫劑反應(yīng)將其脫除，極大簡化了脫硝后副產(chǎn)物的處理工藝。脫硝反應(yīng)器布置在脫硫及除塵之后，大大減少了煙氣中硫化物及粉塵對(duì)催化劑的毒化、堵塞、磨損等負(fù)面影響，且脫硝反應(yīng)采用固定床結(jié)構(gòu)形式，避免了移動(dòng)床脫硝工藝中催化劑的機(jī)械磨損。

脫硫后的煙氣溫度在50～90℃，正好在NO催化氧化的溫度窗口，煙氣可直接通入脫硝反應(yīng)器中進(jìn)行脫硝反應(yīng)，無需再對(duì)煙氣進(jìn)行加熱。

本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了脫硝、脫硫、除塵技術(shù)的耦合，設(shè)備緊湊，占地面積??；采用半干法，耗水量少，最終產(chǎn)物為固態(tài)，無需處理廢水，工藝簡單，可廣泛用于工業(yè)煙氣處理過程中。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型半干式煙氣凈化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是實(shí)用新型半干式煙氣凈化系統(tǒng)中脫硝反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中各標(biāo)記如下：

1，2脫硝反應(yīng)器，3脫硫反應(yīng)器，41初級(jí)除塵器，42精除塵器，5鎖氣閥，6儲(chǔ)料倉，7輸送裝置，8活化器，9增濕混合器，10布料器，11空預(yù)器，12鍋爐，13換熱器，14再生煙氣循環(huán)泵，15引風(fēng)機(jī)，16煙囪，17灰?guī)欤?01，102，103，104，201，202，203，204閥門，105催化劑進(jìn)料口，106催化劑出料口，107脫硝煙氣進(jìn)口，108脫硝煙氣出口，109再生煙氣進(jìn)口，110再生煙氣出口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。

下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

如圖1所示，為本實(shí)用新型半干式煙氣凈化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該脫除系統(tǒng)與鍋爐12相連接，鍋爐12的尾部煙道與空預(yù)器11相連接，空預(yù)器11的出口與立管式的脫硫反應(yīng)器3相連接，在脫硫反應(yīng)器3內(nèi)利用粉煤灰中的活性鈣脫除煙氣中SO₂、SO₃等酸性氣體。脫硫反應(yīng)器3的出口與與除塵單元相連接，用于將脫除污染物后的煙氣進(jìn)行除塵。其中，除塵單元包括連接的初級(jí)除塵器41和精除塵器42，初級(jí)除塵器41可選擇旋風(fēng)式除塵器、重力式除塵器和百葉窗式除塵器中任一種，精除塵器42可選擇布袋除塵器、電除塵器和電袋結(jié)合除塵器中任一種。該除塵單元的落灰口通過鎖氣閥5與乏吸收劑儲(chǔ)送、活化及增濕單元相連接，鎖氣閥5的作用是防止串氣對(duì)除塵效果的負(fù)面影響。該乏吸收劑儲(chǔ)送、活化及增濕單元包括依次連接的儲(chǔ)料倉6、輸送裝置7、活化器8和增濕混合器9，儲(chǔ)料倉6呈倒錐形，其錐角大于70°，有利于循環(huán)灰的流動(dòng)。在儲(chǔ)料倉6錐段設(shè)卸灰口，多余的物料經(jīng)卸灰口排出送至灰?guī)?7，以維持系統(tǒng)的物料平衡。本實(shí)用新型系統(tǒng)中增濕混合器9與脫硫反應(yīng)器3通過布料器10相連通，布料器可呈圓形、方形或簸箕形。除塵單元的煙氣出口與2個(gè)并聯(lián)的脫硝反應(yīng)器1和2相連接，在炭基材料的催化作用下，煙氣中吸附性差的NO氧化生成更易被炭基材料吸附的NO₂，煙氣的中NO_x被催化吸附脫除。脫硝反應(yīng)器1和2的出口依次連接引風(fēng)機(jī)15和煙囪16，即潔凈煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)15從煙囪16排出。與脫硝反應(yīng)器1和2的煙氣入口和煙氣出口相連接的管路上設(shè)有閥門101、102、103、104、201、202、203和204。

當(dāng)脫硝反應(yīng)器1和2內(nèi)的炭基催化劑失活(即NO₂氣體吸附飽和)后，可通過設(shè)置煙氣循環(huán)煙道旁路實(shí)現(xiàn)對(duì)炭基催化劑的再生：在引風(fēng)機(jī)15的出口處連接該煙氣循環(huán)煙道旁路，該煙氣循環(huán)煙道旁路與設(shè)于鍋爐12內(nèi)的換熱器13相連接，換熱器13的出口與脫硝反應(yīng)器1和2的再生煙氣入口109相連接；脫硝反應(yīng)器1和2的再生煙氣出口110與空預(yù)器11的入口相連接；通過換熱器13加熱潔凈煙氣，返回至脫硝反應(yīng)器1和2內(nèi)，利用熱煙氣的加熱作用使炭基催化劑上吸附的NO₂再通過再生煙氣出口110回到空預(yù)器11的進(jìn)口，與鍋爐尾氣匯合，在脫硫反應(yīng)器3中被脫硫劑脫除。

本實(shí)用新型半干式煙氣凈化系統(tǒng)采用的脫硝反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其上部和下部分別設(shè)有催化劑進(jìn)料口105和催化劑出料口106，其相對(duì)側(cè)壁上分別設(shè)有脫硝煙氣進(jìn)口107和脫硝煙氣出口108，其側(cè)壁上還設(shè)有再生煙氣進(jìn)口109和再生煙氣出口110。

采用本實(shí)用新型半干式煙氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行煙氣凈化的流程如下：

鍋爐12燃燒產(chǎn)生100～200℃煙氣經(jīng)空預(yù)器11換熱后進(jìn)一步降溫，溫度在120℃以下的煙氣進(jìn)入立管式的脫硫反應(yīng)器3中，在脫硫反應(yīng)器3內(nèi)利用粉煤灰中的活性鈣脫除煙氣中SO₂、SO₃等酸性氣體；之后依次進(jìn)入初級(jí)除塵器41和精除塵器42脫除煙氣中的粉塵；經(jīng)脫硫除塵后的低溫?zé)煔?50～90℃)進(jìn)入脫硝反應(yīng)器1，在炭基材料的催化作用下，煙氣中吸附性差的NO氧化生成更易被炭基材料吸附的NO₂，煙氣的中NOx被催化吸附脫除，潔凈煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)從煙囪排出。預(yù)除塵器41和精除塵器42收集的粉煤灰經(jīng)鎖氣閥5進(jìn)入儲(chǔ)料倉6中儲(chǔ)存，輸送裝置7定量供入活化器8，活化后的物料進(jìn)入增濕混合裝置9均勻增濕后，再經(jīng)布料器10負(fù)壓吸入脫硫反應(yīng)器3中，未反應(yīng)完全的脫硫劑重新參與反應(yīng)，以提高脫硫劑的利用率。儲(chǔ)料倉6中多余的粉煤灰排入灰?guī)?7中。

脫硝反應(yīng)器1內(nèi)炭材料失活后即NO₂氣體吸附飽和，關(guān)閉進(jìn)出口煙氣閥門101和102，開啟再生煙氣進(jìn)出口煙道閥門103和104，從引風(fēng)機(jī)15出口引出部分煙氣經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)14進(jìn)入位于鍋爐12內(nèi)的換熱器13，加熱至250～450℃的潔凈熱煙氣經(jīng)再生煙氣進(jìn)口閥門103進(jìn)入脫硝反應(yīng)器1內(nèi)部或者夾套(即熱煙氣對(duì)炭材料的加熱解析可以采用直接接觸式，也可以采用非接觸式)，經(jīng)熱煙氣加熱后脫硝反應(yīng)器1中炭材料上吸附的NO₂通過出口閥門104回到空預(yù)器11進(jìn)口，與鍋爐尾氣匯合，在脫硫反應(yīng)器3中被脫硫劑脫除。為保證脫硝裝置的連續(xù)運(yùn)行，脫硝反應(yīng)器1開始再生時(shí)，同時(shí)開啟脫硝反應(yīng)器2的進(jìn)出口煙道閥門201和201。兩個(gè)及以上脫硝反應(yīng)器交替啟用。

本實(shí)用新型系統(tǒng)的凈化效果：

鍋爐尾氣組成為：SO₂濃度為600mg/Nm³，NO_x濃度為400mg/Nm³，煙氣的溫度為120℃。經(jīng)本實(shí)用新型半干式煙氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行凈化，其中，脫硫劑為高鈣粉煤灰，炭基催化劑為活性炭。經(jīng)凈化處理，SO₂脫除效率為92％，NO_x脫除效率為90％。