CN101856587A - 一种流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺。含有SO₂和NO_x的烟气在与流化状态的活性炭混合，通过调温增湿水调节烟气温度，在循环流化床反应塔下部SO₂被吸附氧化脱除；在反应塔的上部喷入氨气与烟气中的NO_x发生反应，实现NO_x的脱除；净化后的烟气经气-固分离装置，将活性炭进行分离，一部分活性炭被送入循环流化床反应塔内，一部分进入螺旋式微波再生装置，使活性炭再生，实现活性炭的循环利用；本发明的流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺，实现了活性炭的高效循环利用，提高了系统的可靠性。

Description

一种流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺

一、技术领域

本发明属于烟气污染治理领域，特别是涉及火力发电厂燃煤锅炉烟气中SO₂和NO_x的流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺。

二、背景技术

燃煤电站锅炉排放的烟气污染物引起的大气污染和酸雨等问题已十分严重，造成了巨大的经济损失，因此控制烟气污染物排放已经势在必行。目前工业化应用较多的是单独的脱硫或脱硝技术，已开发应用的联合脱硫脱硝技术也是烟气脱硫技术(Flue Gas Desulfurization，FGD)和烟气脱硝技术一选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)组合工艺，造成了资源的巨大浪费、初投资大、运行费用高等问题，而且在协调组织各独立子系统以达到高效烟气净化方面也存在着诸多问题。

活性炭由于具有独特的孔隙结构和很高的化学稳定性和热稳定性、疏水性、负载催化能力以及可循环利用等优点，是一种优良的吸附剂和催化剂，并且在投资和运行成本方面有明显优势；另外我国还拥有丰富的活性炭相关自然资源，因此近年来活性炭法脱硫脱硝技术已成为研究焦点，并在工业上得到推广和应用。目前应用最广泛的活性炭脱硫脱硝工艺多采用固定床或移动床吸附流程，但该流程应用过程中存在着以下问题：(1)床层传热效果差，活性炭利用率低；(2)床层阻力过大，造成系统运行费用高；(3)系统运行连续性差、活性炭更换困难，不利于活性炭及时再生和循环利用；(4)工艺设备复杂、空间占用大，造成设备的初投资增加等缺点，阻碍了活性炭脱硫脱硝工艺的推广应用。

三、发明内容

本发明的目的在于克服上述现有活性炭脱硫脱硝工艺的不足，提出一种流态化活性炭联合脱除的工艺，通过烟气循环流化床活性炭脱硫脱硝的工艺流程，不仅简化了设备装置，还提高了活性炭的容积负荷、增强了活性炭活性和改善传质效果，实现了活性炭高效利用和再生的连续性。

本发明是通过如下方式实现：

流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺，该工艺由预除尘装置、活性炭进料装置、氨喷射装置、水雾化系统、循环流化床净化塔、气-固分离装置、螺旋回送装置、螺旋式微波再生装置、活性炭储存罐、文丘里、储气罐和二氧化硫储存罐组成，本发明的流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺步骤为：

a、从锅炉排出的烟气经过预除尘装置处理后，在反应塔内与活性炭进料装置送入的活性炭混合；

b、在循环流化床反应塔内，通过水雾化系统将温度调节为70℃-80℃，在反应塔下部，烟气中的SO₂被活性炭吸附；在反应塔上部由氨喷射装置喷入氨气，烟气中的和NO_x与氨气发生催化还原反应而被脱除；

c、净化的烟气与活性炭一起进入气-固分离装置进行气固分离，分离的活性炭一部分经螺旋回送装置送入塔内，另一部分经过螺旋式微波再生装置再生后，进入活性炭储存罐；

d、活性炭在螺旋式微波再生装置再生过程中，释放出二氧化硫，进入二氧化硫储存罐。

本发明的流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺，利用烟气循环流化床作为活性炭联合脱硫脱硝的主要装置。活性炭以流化状态方式与烟气中SO₂和NO_x充分接触，在保证床层内部温度均匀前提下加快其催化吸附反应速率，充分提高活性炭的利用率。烟气中SO₂和NO_x在循环流化床净化塔内的脱除反应既有活性炭的物理吸附，又有化学吸附。在反应塔下部，一方面部分SO₂通过分子间引力被活性炭颗粒物理吸附；另一方面吸附的SO₂在活性炭的催化作用下，被氧化后生成H₂SO₄，SO₂脱除率达到95％以上；在反应塔上部喷入氨气，在活性炭的催化作用下与NO_x与NH₃发生反应被还原成N₂，实现NO_x的催化还原脱除，NO_x脱除率超过80％；实现了SO₂和NO_x的分区脱除。具体反应方程式为：

活性炭吸附脱硫的反应式：

SO₂→SO₂ ^*         (物理吸附)

O₂→O₂ ^*           (物理吸附)

H₂O→H₂O^*         (物理吸附)

2SO₂ ^*+O₂ ^*→2SO₃ ^*  (化学吸附)

SO₃ ^*+H₂O^*→H₂SO₄ ^* (化学吸附)

式中^*——表示吸附于活性炭表面的分子。

活性炭脱硝的反应式：

经过该工艺后，烟气中的SO₂被活性炭吸附，并在活性炭的催化作用下与烟气中的氧气反应生成SO₃，然后与水结合生成硫酸。烟气中的NO_x在氨的作用下与氧气反应生成N₂，随烟气排出。活性炭再生后，吸附的H₂SO₄与活性炭分离，活性炭循环利用，分离的H₂SO₄可作为化工原料。

本发明的流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺，由气-固分离装置实现活性炭的分离循环，分离后的活性炭部分送入塔内参与循环，部分进入螺旋式微波再生装置，使活性炭再生，实现活性炭的循环利用，净化后的烟气排出系统，对活性炭再生过程中排放的气体进行收集处理。

本发明与传统工艺相比，具有工艺简单、无二次污染、资源可再生利用等优点，改工艺降低了初始投资和运行成本，实现了活性炭的高效利用，应用前景非常广阔。

四、附图说明

图1为流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺流程图。

图中1为预除尘装置、2为活性炭进料装置、3为水雾化系统、4为循环流化床反应塔、5为氨喷射装置、6为气-固分离装置、7为螺旋回送装置、8为螺旋式微波再生装置、9为二氧化硫储存罐、10为活性炭储存罐、11为文丘里。

五、具体实施方式

下面结合附图1给出本发明的一个最佳实施工艺。

流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺如图1所示。从锅炉排出的烟气经过预除尘装置1进入循环流化床反应塔4，烟气在文丘里11处与活性炭进料装置2送入的活性炭混合接触，并利用水雾化系统3进行温度调节，活性炭在塔内以流态化方式与烟气混合接触，烟气中的SO₂在反应塔下部被活性炭吸附氧化并脱除；氨喷射装置5在反应塔上部喷入适量氨气，烟气中的NO_x与NH₃进行催化还原反应而被脱除。

烟气由循环流化床反应塔4进入气-固分离装置6，进行活性炭的分离，分离后的活性炭分为两部分，一部分经过螺旋回送装置7送回烟气净化塔5参与循环，另一部分进入螺旋式微波再生装置8，在微波的加热的作用下活性炭得到再生，再生后的活性炭进入活性炭储存罐10，实现活性炭的循环再生利用；活性炭再生过程中脱附的气体进入二氧化硫储存罐9被收集后进行利用。净化后的烟气经烟囱排出。

Claims (1)

1.一种流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺，该工艺由预除尘装置、活性炭进料装置、氨喷射装置、水雾化系统、循环流化床反应塔、文丘里、气-固分离装置、螺旋回送装置、螺旋式微波再生装置、活性炭储存罐、储气罐和二氧化硫储存罐构成，其特征在于该工艺的步骤为：

a、从锅炉排出的烟气经过预除尘装置处理后，在反应塔内与活性炭进料装置送入的活性炭及氨喷射装置供给的氨气混合；

b、在循环流化床反应塔内，通过水雾化系统将温度调节为70℃-80℃，在反应下部，烟气中的SO₂被活性炭吸附；在反应塔上部由氨喷射装置喷入氨气，烟气中的和NO_x与氨气发生催化还原反应而被脱除；

c、净化的烟气与活性炭一起进入气-固分离装置进行气固分离，分离的活性炭一部分经螺旋回送装置送入塔内，另一部分经过螺旋式微波再生装置再生后，进入活性炭储存罐；

d、活性炭在螺旋式微波再生装置再生过程中，释放出二氧化硫，进入二氧化硫储存罐。