CN100344344C - 循环移动床脱除烟道气中so2和nox的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过采用循环移动床从烟道气中脱除SO2及NOX的工艺，按如下步骤进行：烟道气经除尘、增湿、加氨后，进入吸附塔，在炭基脱硫剂的作用下进行吸附、催化反应，以脱去烟道气中的SO2和NOx，余气作为排放气予以排空；从吸附塔底连续流出的吸附饱和的脱硫剂，在解吸塔中以300～700℃的温度进行解吸，并在降温塔和吹扫塔中经降温和吹扫后，再经筛分除尘和补充新脱硫剂，最后重新通过提升机返回吸附塔进行循环利用。本发明吸附塔、解吸塔、降温塔均同时采用了移动床技术，且本发明所述工艺流程短、热利用率高、SO2脱除率高，并可在脱硫的同时脱除烟道气中存在的NOx。

Description

循环移动床脱除烟道气中SO2和NOX的工艺
技术领域：
本发明涉及一种烟气脱硫工艺，尤其是涉及一种通过循环移动床从烟道气中脱除SO2及NOX的工艺。
背景技术：
在化石燃料燃烧及金属冶炼过程产生的烟道废气中通常含有相当量的SO2，此部分SO2若不脱去，会被直接排入空中造成污染。如果局部地区排放量过大，超过大气自身的调节能力而无法将其完全消化时，部分SO2及其氧化产物SO3就会随降雨落下，形成酸雨，危害人类生存环境。SO2及酸雨危害，由于涉及面广且不易治理，目前已成为当今全球三大环境问题之一。在我国，由于是以煤为主要能源，且受高速工业化进程的影响，SO2及酸雨危害表现得更为明显和日益严重。目前，我国SO2年排放量达2000万吨以上，居世界第一，SO2及酸雨污染范围约占国土面积的40％，每年造成的损失达1000亿元以上。SO2及酸雨污染已成为制约我国经济和社会发展的重要因素。预计我国2010年SO2排放量将达3100万吨，2020年将达3900万吨，而我国SO2环境容量仅为1200～1300万吨，因此减少SO2的排放，保护生态环境势在必行。
烟气脱硫(Flue Gas Desulfurization，FGD)是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制SO2污染的主要技术手段。国外烟气脱硫技术研究始于19世纪50年代。本世纪60年代以来，美国、德国、日本等国开始了对烟气脱硫技术的大规模研究开发与应用，目前已有数百种烟气脱硫技术问世，有数千套烟气脱硫装置投入运行。当前世界各国采用的烟气脱硫技术主要有：石灰石-石膏法、高速平流湿法、炉内喷钙加湿活化法、气悬浮体吸收法、旋转喷雾法、电子束加氨脱硫法、双碱法和碳酸钠法等等。在国内，最常用的烟气脱硫方法有石灰石-石膏法、喷雾干燥法、吸收再生法、炉内喷钙法、氧化铜法等。上述工艺及其装置都比较成熟，脱硫效率较高，大部分在80％以上，但是都普遍存在着装置投资大、占地广、运行成本高的特点，且对某些方法而言，其脱硫后的副产物(如石膏)销售难度较大，大部分方法在脱硫时产生的物质无法利用，在脱硫过程中还常常存在二次污染的问题。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种投资省、占地少、运行费用低、且可全面实现国产化的循环移动床烟气脱硫新工艺。本发明具有工艺流程短、热利用率高、SO2脱除率高等优点，且可在脱硫的同时脱除烟道气中存在的NOX。
本发明可广范应用于电厂锅炉烟道气、钢铁厂烧结烟道气、各种大中型锅炉和窑炉的烟道气、以及制硫酸废气等领域中SO2的污染控制和回收利用。
为实现上述发明目的，本发明采用的具体技术方案如下：
循环移动床脱除烟道气中SO2和NOX的工艺，其特征在于包括如下工艺步骤：
A、烟道气经除尘、增湿后，与NH3发生器来的NH3共同通过引风机，从底部进入吸附塔。所述吸附塔采用移动床技术，即由炭基脱硫剂构成的吸附剂床层在自上而下的移动过程中，与自下而上的烟道气接触。在炭基脱硫剂的吸附及催化作用下，烟道气中的SO2被吸附在脱硫剂表面，并由于氧的存在被进一步氧化成SO3。SO3与烟道气中的H2O接触，则以硫酸的形式存在于脱硫剂孔隙内。而由于炭基脱硫剂的吸附及催化作用，烟道气中NOX被NH3还原为N2。通过上述步骤，超过98％以上的SO2和90％以上的NOX得以脱除，剩余气体作为排放气从吸附塔顶部排出并经烟囱排空。
所述烟道气中SO2的浓度为500～20000ppm。
所述烟道气在移动床吸附塔中被吸附的温度为80～200℃。
所述排放气中SO2的浓度为1～200ppm。
所述炭基脱硫剂包括活性炭、活性焦、活性炭纤维及它们的改性产品。
B、吸附饱和的炭基脱硫剂经吸附塔底以稳定的流量连续流出，并从顶部进入移动床解吸塔。在解吸塔内，脱硫剂床层由上而下移动过程中，与从塔底流入的经加热炉加热的高温加热载气相接触，床层温度逐渐升高。当床层温度达到约400℃时，脱硫剂孔隙内存在的硫酸由于催化分解以及与碳反应，转化为SO2、H2O、CO2、O2，并随加热载气一起作为解吸气从解吸塔顶部流出，经换热器换热后，进入气柜储存或作后继利用。而解吸塔中的炭基脱硫剂则得以再生，并从解吸塔塔底以稳定的流量连续流出。
所述解吸气中SO2的浓度为4％～40％，且任意可调。
所述炭基脱硫剂的再生温度为300～700℃。
C、再生后的脱硫剂由顶部进入移动床降温塔。在塔内，脱硫剂床层由上而下移动过程中，与从塔底部流入的冷却载气相接触，床层温度逐渐得以降低，同时冷却载气得以初步加热。冷却载气从降温塔塔顶流出，并在换热器内与步骤B而来的解吸气换热，并得以再次加热，尔后再进入加热炉进行高温加热，并作为加热载气用于步骤B中的脱硫剂再生。
所述冷却载气来源于从气柜经引风机送入换热器水冷后，再经除湿塔中的浓硫酸除湿而来的一部分解吸气。
所述加热载气为依次经降温塔、换热器、加热炉进行加热后的原冷却载气。
D、经冷却后的脱硫剂经降温塔底以稳定的流量连续流出，并从顶部进入吹扫塔，再以步骤A中部分排放气对其予以吹扫。
E、经吹扫后的脱硫剂从吹扫塔底部出料并经筛分除尘后置于脱硫剂料仓，通过定时定量补加一定的新鲜脱硫剂后，再由提升机提升至吸附塔顶部的加料料斗中，并由加料料斗向吸附塔中连续加入脱硫剂。至此完成脱硫剂的一次循环使用。
本发明所述的吸附塔、解吸塔、降温塔均同时采用了移动床技术，且相互间以串联的方式连续操作。
本发明经筛分后所得的粉尘灰可作锅炉燃料或作其它用途。再生，并从解吸塔塔底以稳定的流量连续流出。
所述解吸气中SO2的浓度为4％～40％，且任意可调。
所述炭基脱硫剂的再生温度为300～700℃。
C、再生后的脱硫剂由顶部进入移动床降温塔。在塔内，脱硫剂床层由上而下移动过程中，与从塔底部流入的冷却载气相接触，床层温度逐渐得以降低，同时冷却载气得以初步加热。冷却载气从降温塔塔顶流出，并在换热器内与步骤B而来的解吸气换热，并得以再次加热，尔后再进入加热炉进行高温加热，并作为加热载气用于步骤B中的脱硫剂再生。
所述冷却载气来源于从气柜经引风机送入换热器水冷后，再经除湿塔中的浓硫酸除湿而来的一部分解吸气。
所述加热载气为依次经降温塔、换热器、加热炉进行加热后的原冷却载气。
D、经冷却后的脱硫剂经降温塔底以稳定的流量连续流出，并从顶部进入吹扫塔，再以步骤A中部分排放气对其予以吹扫。
E、经吹扫后的脱硫剂从吹扫塔底部出料并经筛分除尘后置于脱硫剂料仓，通过定时定量补加一定的新鲜脱硫剂后，再由提升机提升至吸附塔顶部的加料料斗中，并由加料料斗向吸附塔中连续加入脱硫剂。至此完成脱硫剂的一次循环使用。
本发明所述的吸附塔、解吸塔、降温塔均同时采用了移动床技术，且相互间以串联的方式连续操作。
本发明经筛分后所得的粉尘灰可作锅炉燃料或作其它用途。道气采用图1所示工艺，经除尘、增湿、加氨后，进入吸附塔，在改性活性焦脱硫剂的作用下进行吸附、催化反应，以脱去烟道气中的SO2和NOx，余气作为排放气予以排空。从吸附塔底连续流出的吸附饱和的脱硫剂，在解吸塔中以420～440℃的温度进行解吸，并在降温塔和吹扫塔中经降温和吹扫后，再经筛分除尘和补充新脱硫剂，最后重新通过提升机返回吸附塔进行循环利用。对吸附塔顶部流出排放气进行检测，排放气中SO2含量的典型值为4.1ppm、NOx含量的典型值为10.2ppm。对解吸塔顶部的解吸气进行检测，解吸气中SO2含量的典型值为23.1％。
实施例2
电厂锅炉烟道气，其中SO2含量为1698ppm、NOx含量为297ppm、H2O含量(V/V)为5.2％、O2含量为6.1％，含尘量为300mg/m3，烟道气温度为135℃。上述烟道气采用图1所示工艺，经除尘、增湿、加氨后，进入吸附塔，在改性活性焦脱硫剂的作用下进行吸附、催化反应，以脱去烟道气中的SO2和NOx，余气作为排放气予以排空。从吸附塔底连续流出的吸附饱和的脱硫剂，在解吸塔中以430～445℃的温度进行解吸，并在降温塔和吹扫塔中经降温和吹扫后，再经筛分除尘和补充新脱硫剂，最后重新通过提升机返回吸附塔进行循环利用。对吸附塔顶部流出排放气进行检测，排放气中SO2含量的典型值为6.4ppm、NOx含量的典型值为14.9ppm。对解吸塔顶部的解吸气进行检测，解吸气中SO2含量的典型值为25.4％。

Claims (11)

1、循环移动床脱除烟道气中SO2和NOx的工艺，其特征在于：包括如下工艺步骤：
A、烟道气经除尘、增湿后，与NH3发生器来的NH3共同通过引风机从底部进入吸附塔，并在吸附塔内炭基脱硫剂的作用下脱除烟道气中SO2为500～20000ppm和NOx为300ppm以下的烟气；
B、吸附饱和的炭基脱硫剂经吸附塔底以稳定的流量连续流出，并从顶部进入移动床解吸塔，在解吸塔内，脱硫剂床层由上而下移动过程中，与从塔底流入的经加热炉加热的高温加热载气相接触，脱硫剂孔隙内存在的硫酸转化为SO2、H2O、CO2、O2，并随加热载气一起作为解吸气从解吸塔顶部流出，经换热器换热后，进入气柜储存或作后继利用，而解吸塔中的炭基脱硫剂则得以再生，并从解吸塔塔底以稳定的流量连续流出；
C、再生后的脱硫剂由顶部进入移动床降温塔，在塔内，脱硫剂床层由上而下移动过程中，与从塔底部流入的冷却载气相接触，脱硫剂温度逐渐得以降低，同时冷却载气得以初步加热，冷却载气从降温塔塔顶流出，并在换热器内与步骤B而来的解吸气换热，并得以再次加热，尔后再进入加热炉进行高温加热，并作为加热载气用于步骤B中的脱硫剂再生；
D、经冷却后的脱硫剂经降温塔底以稳定的流量连续流出，并从顶部进入吹扫塔，再以步骤A中部分排放气对其予以吹扫；
E、经吹扫后的脱硫剂从吹扫塔底部出料并经筛分除尘后置于脱硫剂料仓，通过定时定量补加一定的新鲜脱硫剂后，再由提升机提升至吸附塔项部的加料料斗中，并由加料料斗向吸附塔中连续加入脱硫剂，至此完成脱硫剂的一次循环使用。
2、如权利要求1所述的循环移动床脱除烟道气中SO2和NOx的工艺，其特征在于：所述吸附塔采用移动床技术，即由炭基脱硫剂构成的吸附剂床层在自上而下的移动过程中，与自下而上的烟道气接触，在炭基脱硫剂的吸附及催化作用下，烟气中的SO2被吸附在脱硫剂表面，并由于氧的存在被进一步氧化成SO3，SO3与烟道气中的H2O接触，则以硫酸的形式存在于脱硫剂孔隙内，而由于炭基脱硫剂的吸附及催化作用，烟道气中NOx被NH3还原为N2，通过上述步骤，超过98％以上的SO2和90％以上的NOx得以脱除，剩余气体作为排放气从吸附塔顶部排出并经烟囱排空。
3、如权利要求1所述的循环移动床脱除烟道气中SO2和NOx的工艺，其特征在于：所述炭基脱硫剂包括活性炭、活性焦、活性炭纤维及它们的改性产品。
4、如权利要求1所述的循环移动床脱除烟道气中SO2和NOx的工艺，其特征在于：所述烟道气在移动床吸附塔中被吸附的温度为80～200℃。
5、如权利要求1所述的循环移动床脱除烟道气中SO2和NOx的工艺，其特征在于：所述冷却载气来源于从气柜经引风机送入换热器水冷后，再经除湿塔中的浓硫酸除湿而来的一部分解吸气。
6、如权利要求1所述的循环移动床脱除烟道气中SO2和NOx的工艺，其特征在于：所述加热载气为依次经降温塔、换热器、加热炉进行加热后的原冷却载气。
7、如权利要求1所述的循环移动床脱除烟道气中SO2和NOx的工艺，其特征在于：所述排放气中SO2的浓度为1～200ppm。
8、如权利要求1所述的循环移动床脱除烟道气中SO2和NOx的工艺，其特征在于：所述炭基脱硫剂的再生温度为300～700℃。
9、如权利要求1所述的循环移动床脱除烟道气中SO2和NOx的工艺，其特征在于：所述解吸气中SO2的浓度为4％～40％，且任意可调。
10、如权利要求1所述的循环移动床脱除烟道气中SO2和NOx的工艺，其特征在于：本发明所述的吸附塔、解吸塔、降温塔均同时采用移动床技术，且相互间以串联的方式连续操作。
11、如权利要求1或10所述的循环移动床脱除烟道气中SO2和NOx的工艺，其特征在于：所述解吸塔、降温塔、吹扫塔均为一个或多个。
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