一種多層流化床兩段式活性炭/焦煙氣同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)煙氣污染治理領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種多層流化床兩段式活性炭/焦煙氣同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]化石燃料燃燒與金屬冶煉等過(guò)程排放的煙氣中含有SOx和NOx等有害污染物，這些煙氣污染物導(dǎo)致的霧霾、酸雨、光化學(xué)煙霧等環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重危及人類(lèi)的身體健康和居住環(huán)境，因此引起世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。在這樣的背景下，出現(xiàn)了多種煙氣脫硫、脫硝的方法和技術(shù)。
[0003]活性炭/焦(簡(jiǎn)稱(chēng)AC)同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)，是以煤或生物質(zhì)等制成的活性炭/焦作為脫硫吸附劑和脫硝催化劑同時(shí)脫除煙氣中的SOx和NOx的干法煙氣凈化技術(shù)?；钚蕴?焦脫硫是利用SO2在炭/焦表面的吸附和催化氧化作用。SO2通過(guò)物理吸附的方式被吸附到活性炭/焦表面，吸附量極小而且不穩(wěn)定，但當(dāng)煙氣中有氧和水蒸氣存在時(shí)，吸附態(tài)的SO2和O2在活性炭/焦表面發(fā)生催化氧化反應(yīng)并生成SO3，SO3再和水蒸氣反應(yīng)生成硫酸，表面吸附的硫酸存在于活性炭/焦微孔中，降低了其吸附能力，可通過(guò)加熱或水洗使活性炭/焦再生，并得到富SO2氣體或稀硫酸?；钚蕴?焦脫硝是利用活性炭/焦的催化還原作用，煙氣中的NOx在加氨條件下經(jīng)活性炭/焦催化還原，生成水和氮?dú)?，達(dá)到脫硝的目的。
[0004]國(guó)外自20世紀(jì)50年代以來(lái)，開(kāi)發(fā)出了多種活性炭/焦吸附工藝，典型工藝有固定床、移動(dòng)床工藝，而流化床、旋轉(zhuǎn)床、滴流床等工藝工業(yè)化應(yīng)用報(bào)道較少。固定床典型工藝有德國(guó)Lurg1-Sulfacid法、日本的日立東電法，兩種工藝核心設(shè)備為固定床吸附器，主要針對(duì)煙氣脫硫，采用水(酸)洗再生，副產(chǎn)品為硫酸。Lurg1-Sulfacid工藝特點(diǎn)是煙氣吸附、水洗再生在同一個(gè)吸附器中進(jìn)行，并使用水洗得到的稀硫酸進(jìn)行煙氣冷卻，缺點(diǎn)是副產(chǎn)物硫酸濃度低，難以濃縮；日立東電技術(shù)采用4塔運(yùn)行、I塔再生的運(yùn)行方式，設(shè)備復(fù)雜，空間占用面積大。移動(dòng)床典型工藝有德國(guó)Reinluft法、德國(guó)-日本合作的Mitsu1-BF法。德國(guó)Reinluft技術(shù)為世界上第一個(gè)移動(dòng)床炭法煙氣凈化技術(shù)，采用吸附器和再生器上下一體化布置，節(jié)省空間，使用熱惰性氣體加熱再生，但易出現(xiàn)著火事故;Mitsu1-BF技術(shù)采用兩段式移動(dòng)床反應(yīng)器，成型活性焦由上至下緩慢移動(dòng)，第一段(上段)噴入NH3脫硝，第二段(下段)脫硫，同時(shí)脫除多種雜質(zhì)，加熱再生飽和活性焦得到富SO2氣體，該技術(shù)脫硫脫硝效率高，但必須使用成型柱狀活性焦，且活性焦磨損嚴(yán)重。采用流化床工藝的有美國(guó)的韋斯特瓦科(Westvaco)吸附技術(shù)，核心設(shè)備為流化床，吸附劑采用還原再生，進(jìn)行了中試試驗(yàn)但未見(jiàn)進(jìn)一步工業(yè)化放大的報(bào)道。
[0005]國(guó)內(nèi)自上世紀(jì)70年代以來(lái)開(kāi)發(fā)了多種炭法脫硫工藝以及同時(shí)脫硫脫硝工藝。中科院大連化學(xué)物理研究所開(kāi)發(fā)的工藝采用固定床反應(yīng)器，用含碘活性炭做脫硫劑，水洗再生，曾在湖北松木坪電廠進(jìn)行中間試驗(yàn)，但未能得到進(jìn)一步推廣，其缺點(diǎn)是洗滌再生導(dǎo)致碘流失嚴(yán)重，脫硫性能下降，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。PAFP工藝又稱(chēng)磷銨肥法，是我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)脫硫技術(shù)，該工藝采用固定床反應(yīng)器，吸附劑采用玉米芯制的活性炭，水洗再生產(chǎn)生的稀硫酸用于分解磷礦石并生產(chǎn)磷銨復(fù)合肥，或者加入鐵顆粒經(jīng)過(guò)加熱、冷卻結(jié)晶得到硫酸亞鐵，該技術(shù)脫硫效率較高，且能回收農(nóng)業(yè)急需的磷銨肥產(chǎn)品，解決了稀硫酸的利用問(wèn)題。YJJ工藝是由南京自動(dòng)化設(shè)備總廠、甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司和煤炭科學(xué)研究總院共同研發(fā)的活性焦移動(dòng)床技術(shù)，采用熱蒸汽加熱再生，在炭層噴水降溫，改變內(nèi)構(gòu)件提升顆粒下移性能，增大過(guò)熱蒸汽管道，提高了系統(tǒng)性能，目前已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。YJJ技術(shù)特點(diǎn)是吸附塔有錯(cuò)流和逆流兩種形式，可單獨(dú)脫硫也可以同時(shí)脫硫脫硝，可連續(xù)運(yùn)行，脫附采用熱解析法，吸附/解吸一體化設(shè)計(jì)節(jié)約場(chǎng)地，但活性焦損耗大，運(yùn)行成本高。
[0006]專(zhuān)利CN102019143B公開(kāi)了一種移動(dòng)床煙氣聯(lián)合脫硫脫硝方法及其專(zhuān)用裝置，該裝置中脫硝和脫硫反應(yīng)器本體上下連通，其特點(diǎn)為脫硝反應(yīng)器體積大于脫硫反應(yīng)器，增加了活性焦在脫硝反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，提高了活性焦脫硝效率；另一特點(diǎn)為再生裝置分為NO富集段以及SO2富集段，有利于氣體凈化和回收利用。專(zhuān)利102430318B報(bào)道了一種復(fù)合層雙段錯(cuò)流移動(dòng)床脫硫脫硝系統(tǒng)，吸附反應(yīng)器同樣由上部脫硝段、下部脫硫段組成。專(zhuān)利CN101856587B報(bào)道了一種流態(tài)化活性炭聯(lián)合脫硫脫硝工藝，在循環(huán)流化床反應(yīng)器下部脫硫，上部噴入氨氣脫硝，實(shí)現(xiàn)了活性炭的循環(huán)利用。
[0007]綜上所述，目前國(guó)內(nèi)外活性炭/焦法煙氣凈化工藝以固定床、移動(dòng)床工藝為主，其中固定床工藝存在諸多不足之處，主要針對(duì)煙氣脫硫而設(shè)計(jì)，單位設(shè)備處理煙氣量小，設(shè)備并聯(lián)造成空間占用面積大，運(yùn)行不連續(xù)，高壓降，吸附再生切換頻繁等問(wèn)題;而移動(dòng)床工藝的缺點(diǎn)是傳質(zhì)、傳熱效果差，壓降高，活性焦磨損嚴(yán)重，需要高強(qiáng)度的成型活性焦，成本較高，阻礙了活性炭/焦脫硫脫硝工藝的推廣應(yīng)用。因此亟需開(kāi)發(fā)一種新型反應(yīng)器以解決活性炭/焦脫硫脫硝一體化推廣的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種多層流化床兩段式活性炭/焦煙氣同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)，目的在于可以強(qiáng)化傳質(zhì)傳熱，提高脫硫脫硝效率，降低壓降，采用低成本的細(xì)顆粒活性炭/焦代替高成本的成型柱狀活性炭/焦。
[0009]本發(fā)明的目的還在于提供了一種多層流化床兩段式活性炭/焦煙氣同時(shí)脫硫脫硝的方法。
[0010]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0011]本發(fā)明的多層流化床兩段式活性炭/焦煙氣同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)，包括除塵裝置4，還包括脫硫脫硝多層流化床反應(yīng)器13，所述除塵裝置4入料口與脫硫脫硝多層流化床反應(yīng)器13頂部相連通，用于分離從多層流化床13頂部出來(lái)的煙氣中夾帶的活性炭/焦細(xì)粉顆粒；
[0012]所述脫硫脫硝多層流化床反應(yīng)器13分為上部的脫硝段和下部的脫硫段，所述脫硝段包含若干層流化床，每層流化床的底部以下對(duì)應(yīng)的側(cè)壁設(shè)置一氨氣噴入口 10，用于將氨氣噴入并與煙氣混合，氨氣參與脫硝段選擇性催化還原反應(yīng);所述脫硫段包含若干層流化床，最下層流化床底部以下對(duì)應(yīng)的側(cè)壁設(shè)置一煙氣入口 7，用于通入煙氣;所述脫硫脫硝多層流化床反應(yīng)器13位于設(shè)置在最下部的氨氣噴入口以上為脫硝段，以下為脫硫段;所述脫硝段的第一層流化床側(cè)壁設(shè)置活性炭/焦入口 ；
[0013]所述脫硫脫硝多層流化床反應(yīng)器13底部設(shè)置有排料閥14，用于排出活性炭/焦磨損生成的粉末；
[0014]所述脫硫脫硝多層流化床反應(yīng)器13的脫硫段的最底層流化床的側(cè)壁設(shè)置有活性炭/焦排出管12，用于排出脫硫脫硝后的活性炭/焦。
[0015]本發(fā)明的各裝置之間通過(guò)特定的管路以及物料輸送裝置連接。
[0016]本發(fā)明所述脫硝段可以包含η層流化床，作為優(yōu)選，n= l?5，例如η取1、2、3;所述脫硫段可以包含m層流化床，作為優(yōu)選，m= I?5，例如m取1、2、3。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括活性炭/焦再生及冷卻裝置，所述活性炭/焦再生及冷卻裝置包括待生活性炭/焦儲(chǔ)料罐5、提升機(jī)2、待生活性炭/焦輸送器1D、細(xì)顆粒燃燒器15、再生輸送器1C、夾套8、再生活性炭/焦冷卻儲(chǔ)料罐3和活性炭/焦輸送器IB;
[0018]所述待生活性炭/焦儲(chǔ)料罐5的入料口與提升機(jī)2相連接，提升機(jī)2通過(guò)待生活性炭/焦輸送器ID與活性炭/焦排出管12相連；
[0019]所述待生活性炭/焦儲(chǔ)料罐5的出料口與再生輸送器IC入料口連接;所述再生輸送器IC出料口連接一再生活性炭/焦冷卻儲(chǔ)料罐3，所述再生活性炭/焦冷卻儲(chǔ)料罐3通過(guò)活性炭/焦輸送器IB與脫硫脫硝多層流化床反應(yīng)器13的活性炭/焦入口相連;所述再生活性炭/焦冷卻儲(chǔ)料罐3還與新鮮活性炭/焦輸送器IA相連；
[0020]所述夾套8套于再生輸送器IC外部，所述夾套8在再生輸送器IC的進(jìn)料端處與細(xì)顆粒燃燒器15的煙氣出口相連;所述夾套8可以?xún)?yōu)選為同心圓管夾套；
[0021]所述細(xì)顆粒燃燒器15的固體入料口通過(guò)廢焦粉輸送器IE分別與除塵裝置4的固體出料口以及排料閥14相連通。所述除塵裝置4分離得到的活性炭/焦細(xì)粉顆粒輸送到細(xì)顆粒燃燒器15燃燒。所述排料閥14排出的活性炭/焦磨損生成的粉末經(jīng)廢焦粉輸送器IE送入細(xì)顆粒燃燒器15燃燒。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)，其中，所述除塵裝置4頂部的氣體出口連接于二次除塵裝置6的物料入口，進(jìn)一步濾除煙氣中的活性炭/焦細(xì)粉顆粒;所述二次除塵裝置6的固體物料出口與細(xì)顆粒燃燒器15連接。進(jìn)一步地，所述除塵裝置4優(yōu)選為旋風(fēng)分離器，所述二次除塵裝置優(yōu)選為布袋式除塵器。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)，其中優(yōu)選地，所述再生活性炭/焦冷卻儲(chǔ)料罐3頂部的氣體出口連接有副產(chǎn)物回收裝置16 ο所述副產(chǎn)物回收裝置16對(duì)脫附產(chǎn)生的富502氣體進(jìn)行硫資源化，根據(jù)產(chǎn)品需求，所述副產(chǎn)物回收裝置(16)可選擇克勞斯制硫磺裝置、濃硫酸生產(chǎn)裝置或液體SO2生產(chǎn)裝置。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的同時(shí)脫硫脫硝系統(tǒng)，物料輸送裝置包括輸送器(1A、1B、1C、1D、1E)以及提