CN102188872A - 排气处理方法及排气处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种排气处理方法及该处理方法所使用的排气处理装置，所述排气处理方法具有第1循环工序，所述第1循环工序将在吸附塔中吸附了排气中的硫氧化物的碳质吸附剂输送到脱离塔，通过加热使所述碳质吸附剂再生，将再生的所述碳质吸附剂返回到所述吸附塔，再次供于硫氧化物的吸附，结果使所述碳质吸附剂在所述吸附塔与所述脱离塔之间循环；其特征在于，所述排气处理方法还具有第2循环工序，所述第2循环工序通过筛分器对从所述吸附塔排出的所述碳质吸附剂与灰尘的混合物进行分离，将所述碳质吸附剂返回到吸附塔；并设定为能够将第2循环工序中的所述碳质吸附剂的至少一部分切换到第1循环工序中。

Description

排气处理方法及排气处理装置

技术领域

本发明涉及排气处理方法以及排气处理装置，具体来说，涉及干式排气处理，是关于使用碳质吸附剂将硫氧化物吸附除去、并且将吸附了硫氧化物的碳质吸附剂输送到脱离工序中进行活化再生的排气处理方法及排气处理装置。

背景技术

基于图5对现有技术进行说明。在使用了活性炭或活性焦炭等碳质吸附剂的干式排气处理装置中，在移动层型的吸附塔2中使排气1中的硫氧化物吸附于碳质吸附剂，将排气净化并从吸附塔2排出。

吸附了硫氧化物的碳质吸附剂通过传送带8输送到脱离塔6中，通过在脱离塔6内加热到400℃以上进行再生，使其能进行再吸附。

再生的碳质吸附剂通过传送带9返回到吸附塔2，再次供于硫氧化物的吸附。这样，碳质吸附剂在吸附塔2与脱离塔6之间循环。即，由吸附塔2、脱离塔6以及将它们连接的传送带8、9形成碳质吸附剂的循环线5(参见专利文献1)。

在用吸附塔2对锅炉排气或烧结机排气那样的大容量的排气进行处理时，碳质吸附剂在循环使用中发生由磨损引起的粉化或由碰撞引起的细粒化。因此，粉化或细粒化了的碳质吸附剂通过筛分器7而与灰尘一起作为废弃物12被废弃。

但是，已知排气中的硫氧化物的含量对碳质吸附剂的活化有影响。硫氧化物中的大部分为二氧化硫(SO₂)，因此，下面以SO₂的反应体系来进行说明。

(1)吸附塔内反应

SO₂+1/2O₂+H₂O→H₂SO₄※

(2)脱离塔内反应

H₂SO₄※+1/2C→SO₂+1/2CO₂+H₂O

(※表示吸附于活性炭粒子细孔内的状态。)

从上式可知，SO₂以H₂SO₄(硫酸)的形式被吸附于碳质吸附剂中。另一方面，在脱离塔6中，H₂SO₄与作为碳质吸附剂的构成元素的碳(C)反应，分解成SO₂。通过该碳质吸附剂中的C的消耗，碳质吸附剂的细孔扩展，同时比表面积增加。

通常，碳质吸附剂的活化是水蒸气活化，其主要的反应是：

H₂O+C→CO+H₂

脱离塔6内的反应是将水蒸气活化中的H₂O置换成H₂SO₄后的反应，因此，碳质吸附剂的活化与再生同时进行，被称为硫酸活化(在线活化)。

因此，在使用了碳质吸附剂的干式排气处理装置中，排气中的SO₂浓度会对碳质吸附剂的在线活化产生影响。

通常，根据SO₂浓度来决定碳质吸附剂在吸附塔2内的停留时间。但另一方面，作为停留时间的限制要素，还要考虑排气中的灰尘负荷，若灰尘负荷高，则吸附塔2内的压损上升，陷入无法运转的状态。在SO₂浓度低的情况下，若想得到所希望的SO₂吸附量，必须延长碳质吸附剂的停留时间，但因灰尘负荷而存在碳质吸附剂的极限最大停留时间，因此SO₂吸附量的增加有限，对碳质吸附剂的在线活化产生界限。

专利文献1：日本特开2001-276562号公报

发明内容

本发明的目的在于，解决含低浓度硫氧化物的排气的处理方法及排气处理装置中的碳质吸附剂的在线活化存在限度的问题点，使排气处理性能提高。

本申请发明的排气处理方法是具有第1循环工序的干式排气处理工序，所述第1循环工序将在吸附塔中吸附了排气中的硫氧化物的碳质吸附剂输送到脱离塔，通过加热使碳质吸附剂再生，将再生的碳质吸附剂返回到吸附塔，供于硫氧化物的吸附，结果是使碳质吸附剂在吸附塔与脱离塔之间循环；其特征在于，所述排气处理方法还具有第2循环工序；所述第2循环工序通过筛分器对从吸附塔排出的碳质吸附剂与灰尘的混合物进行分离，将碳质吸附剂返回到吸附塔；并设定为可将第2循环工序中的碳质吸附剂的至少一部分切换到第1循环工序中。

此外，该排气处理方法的特征在于，在排气处理工序的启动阶段，所述第2循环工序持续进行到碳质吸附剂的硫氧化物吸附量达到规定值。

进而，还提供了下述干式排气处理方法，其特征在于，在排气处理工序的启动阶段，第2循环工序持续进行到碳质吸附剂的平均SO₂吸附量达到20mg/g-AC以上的设定值，然后，将所述第2循环工序的所述碳质吸附剂的至少一部分切换到第1循环工序中。

进而，该排气处理方法的特征还在于，作为对象的排气为将烧结机中的硫氧化物含量低的排气区域选择性地集中而得到的气体。

本申请发明的排气处理装置是具有第1循环线的干式排气处理装置，所述第1循环线将在吸附塔中吸附了排气中的硫氧化物的碳质吸附剂输送到脱离塔，通过加热使碳质吸附剂再生，将再生的碳质吸附剂返回到吸附塔，供于硫氧化物的吸附，结果使碳质吸附剂在吸附塔与脱离塔之间循环；其特征在于，所述排气处理装置还具备第2循环线和切换机构，所述第2循环线通过筛分器对从吸附塔排出的碳质吸附剂与灰尘的混合物进行分离，将碳质吸附剂返回到吸附塔；所述切换机构将第2循环线中的碳质吸附剂的至少一部分切换到第1循环线中。

根据本发明，能够最大限度地利用碳质吸附剂对硫氧化物的吸附能力，此外，能削减为了再生而使用的热量。

附图说明

图1表示本发明的排气处理装置和碳质吸附剂的概略流程。

图2表示本发明的一个实施例。

图3是表示本发明与现有技术的脱硫性能的经时变化的比较图。

图4是烧结机的各风箱的排气中的SO₂、NOx浓度。

图5表示现有的排气的处理装置和碳质吸附剂的概略流程。

具体实施方式

图1中，用双划线表示的排气1为从发电站、垃圾焚烧炉、烧结机等中排出的含有较低浓度的硫氧化物(约100ppm以下)的气体。

排气1在吸附塔2中与碳质吸附剂接触而被吸附除去硫氧化物，然后排出到体系外。这里，碳质吸附剂可以使用本领域公知的碳质吸附剂，例如可以列举出活性炭、活性焦炭等(以下均简称为AC)。

在排气处理工序的初期启动阶段中，碳质吸附剂从吸附塔2的下部排出，用筛分器3除去灰尘之后，通过传送带10再次供给到吸附塔2的上部。由吸附塔2、筛分器3以及传送带10形成第2循环线4。

在通过该第2循环线4使碳质吸附剂循环的过程中，吸附于碳质吸附剂中的硫氧化物的量不断增加。若吸附于碳质吸附剂中的硫氧化物的量达到预先设定的规定值，则通过切换机构11将第2循环线4的碳质吸附剂的流量的一部分切换到第1循环线5中。所述硫氧化物的吸附量的规定值只要是对于碳质吸附剂的活性化来说充分的吸附量即可，可以根据具体情况而定，例如根据设备尺寸、工艺要求、碳质吸附剂的性质、排气中硫氧化物的含量等因素设置为合适的值，不同用户或地区可以有不同要求，作为例示性的数值，例如以平均SO₂吸附量计为20mg/g-AC以上。

在第1循环线5中，从吸附塔2的下部排出的碳质吸附剂被运送到脱离塔6中，在脱离塔6中进行加热再生。

在进行再生时，如上所述，通过消耗碳质吸附剂中的C(碳)，使得碳质吸附剂粒子中的细孔扩展，同时比表面积增加，因此，对排气中的有害物质(硫氧化物、氮氧化物)的除去性能提高。在用筛分器7将粉化或者细粒化了的碳质吸附剂除去之后，再生的碳质吸附剂返回到吸附塔2。另外，细粒化了的碳质吸附剂与用筛分器3除去的灰尘一起作为废弃物12被废弃。

这样，碳质吸附剂通过第1循环线5在吸附塔2与脱离塔6之间循环，从而经常地将再生的碳质吸附剂供给到吸附塔2。

图2中表示了排气处理方法的一个实施例。首先在启动时，将在吸附塔2中与排气1接触并吸附了SO₂的碳质吸附剂从吸附塔2排出，通过筛分器3除去灰尘部分，然后几乎全部返回到吸附塔2，与排气再次接触来吸附SO₂。该循环持续到碳质吸附剂中的SO₂吸附量达到目标值即20.0mg/g-AC为止。

若碳质吸附剂中的SO₂吸附量达到了20.0mg/g-AC，则将第2循环线4中的碳质吸附剂的一部分送入到第1循环线5中，在脱离塔6中使其再生。然后，再生的碳质吸附剂通过第1循环线5返回吸附塔2。

从吸附塔2出来的碳质吸附剂被分配到第2循环线4和第1循环线5中，其分配量优选按照第2循环线4中的碳质吸附剂的SO₂吸附量维持在目标值即20.0mg/g-AC以上的方式来设定。

在本实施例中，碳质吸附剂(AC)的整体移送量为17.5t/h，其中，在第2循环线4中分配11.1t的碳质吸附剂，并在第1循环线5中分配6.4t的碳质吸附剂。另外，由于碳质吸附剂不断被消耗，因此，在吸附塔2与脱离塔6之间设置补给线，对消耗的部分进行补给。例如图2中补给线的补给AC的量为0.35t/h。另外，消耗了的碳质吸附剂通过筛分器3或筛分器7被筛分并废弃。如图2所示，本实施例中，废弃AC的总量为0.35t/h。

在运转中，从吸附塔2排出的碳质吸附剂变成17.5t/h(SO₂吸附量达到20.0mg/g-AC)。其中被分配到第1循环线5中的6.4t/h的碳质吸附剂被移送到脱离塔6而被再生，从脱离塔6排出的碳质吸附剂的SO₂吸附量变为0mg/g-AC。被分配到第2循环线4中的11.1t/h的碳质吸附剂原样返回吸附塔2，因此SO₂吸附量还是20.0mg/g-AC。第1循环线5与第2循环线4的碳质吸附剂在吸附塔2的入口前合并，再次进入吸附塔2时的碳质吸附剂的总量维持为17.5t/h，SO₂吸附量变为12.7mg/g-AC。

在该稳定状态下的排气以及碳质吸附剂的各参数示于表1，表1的第1栏表示各参数名称，第2栏表示各参数的单位，第3栏表示各参数的测定值。其中，SV表示空速(space velocity)，其单位为1/h，表示相对于每单位容量活性炭(m³)的排气流量(m³N/h)。AC自循环量表示在图2中的第2循环线4中循环的碳质吸附剂的量，在本实施例中为11.1t/h，AC循环量表示在第1循环线5中循环的碳质吸附剂的量，在本实施例中为6.4t/h，AC自循环率由下式决定，在本实施例中，AC自循环率为63.4％。

AC自循环率(％)＝(第2循环线的碳质吸附剂的移送量/碳质吸附剂整体的移送量)×100

但是，最初(在SO₂吸附量达到20.0mg/g-AC之前)碳质吸附剂不移送到第1循环线5中，仅在第2循环线4中循环，因此，AC自循环率为100％。

表1

下面基于图3对现有技术与本发明的脱硫性能的比较进行说明。图3的纵坐标为吸附塔2中的脱硫率，横坐标为碳质吸附剂的循环次数(循环数)。

在现有技术中，从初期开始将碳质吸附剂全部送入到脱离塔进行再生，因此，脱硫性能缓缓上升，但同时发生损耗、细粒化等，因此脱硫率在95％左右达到上限。

另一方面，在本发明中，在初期，使碳质吸附剂全部通过第2循环线4进行循环，不将碳质吸附剂送入到第1循环线5中，因此，不进行再生，脱硫性能持续降低。但是，若碳质吸附剂的平均SO₂吸附量达到20.0mg/g-AC的设定值，则一部分的碳质吸附剂被分配到第1循环线5中，从而开始再生。

若碳质吸附剂开始再生，则与现有技术相比，碳质吸附剂的比表面积的增加率高，因此，脱硫性能也急剧改善，能维持在99.5％的高性能。

作为适用本发明的排气的例子，优选为在发电站中的流化床锅炉等的炉内已经进行了脱硫处理后的排气、或者烧结机中的SO₂含量低的部分的排气等含较低浓度的硫氧化物(约100ppm以下)的排气。例如，在具备图4所示的风箱No.1～16的烧结机的情况下，优选为将风箱No.1～9的排气选择性地集中而得到的排气。即，在排气中的SO₂的浓度低的情况下，根据以往的在线活化的限度，由于碳质吸附剂的SO₂吸附量受到限制，因此即使在脱离塔中再生，碳质吸附剂的脱硫性能也不会大幅度提高。但是，根据本发明，通过使用第2循环线，能将碳质吸附剂的SO₂吸附量提高到规定值，通过将其在脱离塔中再生，能使碳质吸附剂的脱硫性能大幅度提高。

另外，对于碳质吸附剂的输送，除了传送带之外还可以使用空气输送等适当的方法。

对于切换机构11，可以使用转向器、辊式送料器(roll feeder)、回转阀等。在使用转向器的情况下，通过转向器的角度或切换频率对分配量进行调整。在使用辊式送料器、回转阀的情况下，通过转速对分配量进行控制。

Claims (5)

1.一种排气处理方法，其是具有第1循环工序的排气处理工序，所述第1循环工序将在吸附塔中吸附了排气中的硫氧化物的碳质吸附剂输送到脱离塔，通过加热使所述碳质吸附剂再生，将再生的所述碳质吸附剂返回到所述吸附塔，再次供于硫氧化物的吸附，结果使所述碳质吸附剂在所述吸附塔与所述脱离塔之间循环；其特征在于，

所述排气处理工序还具有第2循环工序，所述第2循环工序通过筛分器对从所述吸附塔排出的所述碳质吸附剂与灰尘的混合物进行分离，将所述碳质吸附剂返回到吸附塔；

并设定为能够将第2循环工序中的所述碳质吸附剂的至少一部分切换到第1循环工序中。

2.根据权利要求1所述的排气处理方法，其中，在排气处理工序的启动时，所述第2循环工序持续进行到所述碳质吸附剂的硫氧化物吸附量达到规定值，然后将所述第2循环工序中的所述碳质吸附剂的至少一部分切换到所述第1循环工序中。

3.根据权利要求2所述的排气处理方法，其中，在排气处理工序的启动时，所述第2循环工序持续进行到所述碳质吸附剂的平均SO₂吸附量为20mg/g-AC以上，然后将所述第2循环工序中的所述碳质吸附剂的至少一部分切换到所述第1循环工序中。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的排气处理方法，其中，所述排气为将烧结机中的硫氧化物含量低的排气区域选择性地集中而得到的气体。

5.一种排气处理装置，其是具有第1循环线的排气处理装置，所述第1循环线将在吸附塔中吸附了排气中的硫氧化物的碳质吸附剂输送到脱离塔，通过加热使所述碳质吸附剂再生，将再生的所述碳质吸附剂返回到所述吸附塔，供于硫氧化物的吸附，结果使所述碳质吸附剂在所述吸附塔与所述脱离塔之间循环；其特征在于，

所述排气处理装置还具备第2循环线和切换机构，

所述第2循环线通过筛分器对从所述吸附塔排出的所述碳质吸附剂与灰尘的混合物进行分离，将所述碳质吸附剂返回到所述吸附塔；

所述切换机构将所述第2循环线中的所述碳质吸附剂的至少一部分切换到第1循环线中。

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