CN102430318B - 一种活性焦烟气脱硫脱硝系统与工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活性焦烟气脱硫脱硝的系统与工艺方法，所述的系统包括吸附反应器、脱附再生器、物料输送装置和副产物转化装置，各装置之间通过特定的管路连接，并采用特定的工艺方法实现功能。所述的吸附反应器为复合层双段错流移动床，所述吸附反应器由脱硝段与脱硫段两段组成，实现烟气中的SO₂、NO_x、二噁英、汞和烟尘的集成净化；所述的脱附再生器分为预热区、再生区和冷却区，实现附集汞、二噁英的活性焦的取料和后续活性焦无害化处理；所述脱附再生器通过加热器换热并循环热能回收，所述的副产物转化装置用于对再生过程中产生的脱附再生气体进行硫资源化；所述的工艺方法可实现烟气集成净化和活性焦无害化。

Description

一种活性焦烟气脱硫脱硝系统与工艺方法

技术领域

本发明属于燃煤火电、冶炼烧结机、燃煤锅炉、有色冶金和化工建材领域的烟气脱硫、脱硝、脱二噁英与脱汞及除尘的烟(废)气集成净化技术，具体而言，涉及一种用于活性焦烟气脱硫脱硝的系统与工艺方法。

背景技术

我国的工业化和经济建设快速发展，每年排放到大气中大量的SO₂和NO_x，造成严重的酸雨危害。截止2010年，每年向大气中排放的SO₂超过2000万吨，超出了大气自净的能力。每年排放到大气中的NOx逐年增加，已使我国的酸雨逐渐从以前硫酸根型酸雨向硫酸与硝酸混合型酸雨类型转化；同时，我国贫硫，每年花费巨资从国外进口大量硫磺；即使新建成的回收和生产硫磺的企业在近几年投产，但是依然不能满足国内硫磺的用量，并且我国是农业大国，每年需要大量化肥，其他工业行业也需要大量的硫酸。

在“十二五”期间，国家对SO₂和NO_x的减排量分别为8％和10％，成为我国进一步发展的约束性指标；因此，在“十二五”和之后更长的时间里，我国控制SO₂和NO_x排放和节能减排的任务很重，有着较大的脱硫市场和巨大的脱硝市场。随着对环保要求的日趋严格，排放到大气中的汞和二噁英等有毒物质也开始受到关注和控制，对大气污染控制从以前的单纯烟气脱硫开始到烟气脱硫、脱硝、脱汞与二噁英等多污染物的联合脱除，开发能联合脱除，资源化回收的烟气净化技术具有重要意义。

我国的能源、冶金和化工行业的空间布局与清洁发展需要开发高度环保、深度节水、集成净化和可资源化的烟气净化技术。我国煤炭主要分布在北方和西北的缺水地区，在“十二五”期间，我国拟建设的十六个大型煤电基地多分布在缺水地区，如规划建设的内蒙锡盟煤电基地，新疆哈密煤电基地，地区生态脆弱，严重缺水，建设的大容量、高参数的火电需要采用空冷技术和优先选择干法脱硫技术实现节水，并需要选择先进烟气净化技术脱硫脱硝和脱汞。在烧结烟气脱硫脱硝行业，烟气成分复杂、波动大，钢铁厂需要硫酸，并且需要脱硫、脱硝和脱除二噁英等污染物，因此，需要选用能适应烧结烟气波动、复杂性特点的烟气集成净化技术。

在各种烟气净化技术中，活性焦烟气净化技术是一种能联合脱除烟气中的SO₂、NO_x、汞、二噁英及除尘，并能节水与回收硫资源的烟气净化技术，具有高度环保、深度节水、集成净化和可资源化的特点，是适应我国缺水地区燃煤火电烟气脱硫和我国多数钢铁厂烧结脱硫以及集成净化的先进烟气净化技术，是一种有广阔发展前景的先进环保技术。

吸附反应器和脱附再生器及工艺方法是活性焦脱硫脱硝技术的关键与核心部分，开发适合进行多污染物集成净化的吸附反应器和脱附再生器及工艺方法，是进行联合脱硫脱硝技术的关键。国外的日本和德国有一些单位开发了联合脱硫脱硝的吸附反应器和脱附再生器及工艺方法，错流移动床是一种联合脱硫脱硝的工艺方法中广泛使用的吸附反应器，专利CN 101274193B公开了一种用于烟气净化的径向移动床，所公布的径向移动床其圆形截面的装置多单元并联组合性能相对较差；专利JP8103668公布了一种活性焦脱硫脱硝催化剂和相应的脱硫脱硝装置图，所公布的装置中没有明显的双段结构和内部结构也没有分层；因此脱硫脱硝的效果不明显；专利JP62171737公布了一种活性焦脱硫脱硝工艺流程，但是脱硫塔与脱硝塔分开布置。

综上，现有的联合脱硫脱硝的吸附反应器和脱附再生器及工艺方法存在结构效率偏低、能耗偏高、流程复杂、气固接触不充分，床内传热性能不良，热点易形成，集成净化性能偏低、适应工况波动稳定性较差等特点，需要开发新的活性焦烟气脱硫脱硝及工艺流程和新结构的吸附反应器及脱附再生器，实现活性焦烟气脱硫脱硝系统与工艺方法的创新。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效低耗的活性焦脱硫脱硝系统及工艺方法，实现对烟气中的SO₂、NO_x、汞、二噁英和烟尘等污染物的集成净化，回收硫资源，并把富集吸附汞和二噁英的危险活性焦作为固废处理。为实现本发明目的，本发明提供如下具体技术方案：

一种活性焦烟气脱硫脱硝的系统，所述系统包括吸附反应器1、脱附再生器2、物料输送装置和副产物转化装置，各装置之间通过特定的管路连接，并采用特定的工艺方法实现功能；

所述吸附反应器1为复合层双段错流移动床，所述吸附反应器1由脱硝段与脱硫段两段组成；所述脱硝段包括脱硝段集气室11、脱硝区5和脱硝段分气室12；所述脱硫段包括脱硫段集气室10、脱硫区6和脱硫段分气室9，所述脱硝区5与所述脱硫区6通过设置在两段间的下料通道24连通；所述脱硝段分气室12与脱硫段集气室10之间设置有一烟气氨气混合室26；所述脱硫段分气室9与一烟气进口21连通，所述脱硝段集气室11与一烟气出口22连通；所述脱硫段集气室10通过一烟气氨气混合室26与所述脱硝段分气室12连通，所述烟气氨气混合室26与一氨气进口25连通；

所述脱附再生器2用于对吸附反应器1排出的活性焦进行再生；所述脱附再生器2为在一密闭壳体四周密布管道的列管式结构，包括预热区15、再生区16和冷却区17；所述预热区15、所述再生区16分别设置一再生气体抽气管路，所述再生气体抽气管路上均设有控制管路开度的控制阀门；所述再生气体抽气管路并联接入到所述副产物转化装置中进行硫资源化处理；所述预热区15和再生区16的管道内通入加热介质进行循环；所述预热区15采用三层结构，分别为预热区下料管层38、上取料层37和下取料层39，在上取料层37和下取料层39进行活性焦取样或卸料后处理；所述冷却区17的管道内通入冷却介质进行冷却循环；

所述物料输送装置采用密封的输送带输送活性焦，连接吸附反应器1和脱附再生器2；所述的输送带包括吸附后活性焦输送带3和再生后活性焦输送带4；所述的吸附后活性焦输送带3连接设置在吸附反应器1下方的混合下料仓18和设置在脱附再生器2上方的脱附再生器储料罐35，所述的再生后活性焦输送带4连接设置在脱附再生器2下方的筛分装置30和设置在吸附反应器1上方的吸附反应器储料罐35；

所述副产物转化装置33与所述再生区16连接用于对再生过程中产生的脱附再生气体进行硫资源化，包括浓硫酸生产装置、Claus制硫磺装置或液体SO₂生产装置。

由此，本发明提供的一种活性焦脱硫脱硝系统能实现高效低耗的集成净化功能。这种活性焦烟气脱硫脱硝装置通过将吸附反应器、脱附再生器组合使用，烟气在吸附反应器中被活性焦吸附除去了烟气中的SO₂、NO_x、汞、二噁英和烟尘等污染物，吸附后的活性焦进入到脱附再生器中进行脱附，脱附后的活性焦可以重新循环使用，脱附后的再生气体可以通过副产物转化装置进行硫资源化处理。

同时本发明为了减少后续副产物转化装置的二噁英含量，尽量把脱附出来的二噁英固化在预热区的活性焦中，把活性焦做无害化处理，在预热区与再生区设置了两个并联的再生气体抽气管路，因为再生气体抽气管路上均设有控制阀门，所以可以根据需要控制多少含量的二噁英进入后续的副产物转化装置，而选择哪个再生气体抽气管路抽气；即可以选择是在再生区抽气还是在预热区抽气还是在两个区域进行组合抽气；如果不限制或少限制二噁英进入副产物转化装置，则可以直接在再生区抽气；如果限制二噁英进入副产物转化装置，则只在预热区抽气而不在再生区抽气，当然也可以两者同时组合抽气。

对于吸附反应器部分，本发明通过将吸附反应器内部进行分段设计-脱硝段与脱硫段两段，同时形成复合层结构-脱硝段包括脱硝段集气室、脱硝区和脱硝段分气室三层结构；脱硫段包括脱硫段集气室、脱硫区和脱硫段分气室三层结构，从而让烟气与活性焦在吸附反应器内部充分错流接触，最大限度的脱除烟气中的SO₂、NO_x、汞、二噁英和烟尘等污染物。

进一步优化地，所述吸附反应器的横截面为矩形，整体为近似长方体，所述预热区15设置的再生气体抽气管路为两个并联的第一抽气管路与第二抽气管路，所述第一抽气管路设置在所述上取料层37中，所述第二抽气管路设置在所述下取料层39中。

为了进一步的使得从预热区抽气能够更精确，可以把预热区15设置的再生气体抽气管路再细分成两个并联的抽气管路，分别设置在上取料层与下取料层，显然上取料层的二噁英含量更少，下取料层的二噁英含量相对要多点，便于进行控制组合抽气。

进一步优化地，所述吸附反应器的脱硝段与脱硫段之间设置一用于清理所述脱硫区与所述脱硝区活性焦的清理通道；在所述吸附反应器的活性焦出口设置一用于过滤出碎活性焦及硫酸铵盐的振动筛。

活性焦在下落的过程中，会有部分活性焦落在下料通道上，由于下料通道为类似两个锥形漏斗的组合，可以通过设置适当的倾角避免活性焦颗粒的积累；但是，在上段有NH₃参与反应生成硫酸铵，增加活性焦粘滞力的情况下，在特定情况下可能有部分活性焦积聚，因此本专利装置中预留了清理通道，清理通道可以为人孔或者其他结构。

在吸附反应器中，由于残余的SO₂与NH₃反应，会生成少量的硫酸铵盐，虽然在装置内设置清理通道，可以定期清理活性焦以及硫酸铵盐，但是必然还会有部分硫酸铵盐粘附在活性焦上，从而增加了活性焦的粘滞力，减慢了活性焦在吸附反应器中的移动速度。因此，本专利在吸附反应器下段选择性设振动筛，在分离破碎的活性焦和焦粉时也筛分出一部分硫酸铵盐然后移除，从而减少活性焦运动中的粘滞力。

进一步优化地，所述的吸附反应器脱硫区6设置活性焦分层格栅23，吸附反应器1下部设置前出料口13和后出料口14，所述前出料口13和后出料口14通过阀门控制活性焦不同的下料流量，使活性焦颗粒在脱硫区内的前活性焦层和后活性焦层向下移动的速度和停留时间不同，强化高效吸附反应脱硫效果。

这样设置的优点在于将脱硫区再做分隔，有利于烟气的进一步净化，在吸附反应器的前活性焦层，可以实现活性焦对烟气的粗脱硫，烟气得到初步净化；在吸附反应器的后活性焦层，可以实现活性焦精脱硫，烟气继续得到净化；通过活性焦层的分隔设计，实现了活性焦的高效利用和装置的高效脱硫。

进一步考虑到某些简化有利的特定工况，所述的吸附反应器脱硫区6在特定情况下在脱硫区不设活性焦分层格栅，吸附反应器下部设置一出料口，简化了吸附反应器结构和操作。

对于脱附再生器部分；所述脱附再生器2的下方设置一用于对再生的活性焦进行筛分的筛分装置30，所述活性焦经所述筛分装置30筛分后，一部分碎活性焦被剔除，其余的活性焦重新进入到所述吸附反应器1上方的吸附反应器储料罐35进行再次循环。

筛分装置将尺寸小于1.5mm的碎活性焦颗粒和活性焦粉筛分下，将碎活性焦和焦粉分离；颗粒较大的活性焦，与补充的部分新鲜活性焦一起，经过再生后活性焦输送带，输送到吸附反应器上方，加入吸附反应器，进行下一个循环的吸附反应脱除。

进一步优化地，硫资源化的副产物转化装置；包括浓硫酸生产装置、Claus制硫磺装置或液体SO₂生产装置，生产浓硫酸、硫磺、液体SO₂或其它含硫化工产品。

本专利同时还公开了一种活性焦烟气脱硫脱硝装置进行烟气脱硫脱硝的工艺方法，包括如下步骤：

(a)脱硫脱硝脱汞脱二噁英：烟气从所述吸附反应器1的烟气进口进入到所述吸附反应器1的脱硫段，与从上向下落下的活性焦错流接触，脱除烟气中的SO₂、二噁英和汞；烟气经过脱硫段与从所述氨气进口通入的氨气在所述烟气氨气混合室26内混合，向上流动横向穿过脱硝段，实现烟气脱硝，并脱除烟气中残余的SO₂、二噁英和汞；净化后的烟气从所述吸附反应器1的烟气出口22排出；

(b)脱附再生：活性焦从所述吸附反应器1的吸附反应器储料罐下落后从所述前出料口13和后出料口14排出然后进入所述脱附再生器2，在所述脱附再生器2内活性焦将吸附的含硫气体脱附出来，脱附出来的分别从所述预热区15、所述再生区16进入到所述副产物转化装置中进行硫资源化处理；再生后的活性焦从所述脱附再生器2的壳体内下落出来后连同部分新添加的活性焦重新进入到所述吸附反应器1进行下一次循环。

进一步优选地，还可包括如下步骤(c)活性焦处理：在脱附再生器2的预热区，存在吸附和富集了汞和二噁英的活性焦，经过较长时间如半年到一年的运行时间，集中将脱附再生器2预热区的活性焦卸料置换，卸料取出的活性焦按照危险固废进行深埋；经过较长运行时间，对活性焦中的汞也可以采用洗涤、反应沉淀汞，再干燥活性焦重新利用的方式实现汞的无害化处理。

(d)副产物转化：从脱附再生器2再生区引出的再生气体，经过副产物转化装置生产浓硫酸、硫磺或液体SO₂，并根据需要进行后续深加工。

进一步优选地，所述活性焦的吸附温度为80-150℃，脱附温度为350-450℃，烟气空速280～500h^-1，氨气浓度为烟气中的NOx浓度的1.0～1.5倍。

通过活性焦进行烟气脱硫脱硝的方法主要分为三步，一步就是烟气脱硫脱硝脱汞脱二噁英除尘的集成净化，一步就是活性焦的脱附再生，另一步就是副产物的生产和硫资源的回收。对于活性焦来说，不断的吸附反应，再生、再吸附反应，然后再生，从而形成一个循环，当然循环过程中不断加入新鲜的活性焦，从而保持活性焦的脱硫脱硝的能力基本恒定。而烟气被活性焦脱除了其中的SO₂、NOx、二噁英和汞等污染物后排出，被脱附的含硫再生气体再经过硫资源化进行充分利用；综上，整个工艺过程中，活性焦循环利用，消耗不大，烟气脱硫脱硝脱汞脱二噁英除尘的集成净化效果也很明显，再生的气体还可以进行硫资源化，基本没有什么浪费，是一个低碳、环保、经济的过程，符合循环经济和清洁生产理念，而且整个工艺流程简单明了，易于操作。同时由于吸附反应器采用双段复合层结构，使得气固接触更充分，活性焦利用效率和系统效能更高，烟气集成净化性能更高；近似长方体的吸附反应器也有利于反应单元的并联组合，提高一次处理烟气的数量，能更有效地实现烟气的集成净化；脱附再生器预热区的多层结构设计和多层管路引出脱附再生气体的结构，满足了间隔一段时间将吸附饱和富集汞、二噁英的活性焦危险固料取出，加以后续深埋处理，实现汞和二噁英的无害处处理；脱附再生器的热能集成回收和高效换热结构降低了能耗；通过副产物转化装置对富含浓SO₂的脱附再生气进行转化，生产浓硫酸、硫磺、液体SO₂等产品，回收硫资源，实现了环保与经济的双赢；本专利的系统与工艺方法具有高度环保、深度节水、集成净化、资源回收、适应面广、高效低耗的多种优点。

附图说明

图1是本发明的活性焦烟气脱硫脱硝系统整体结构示意图。

附图标号说明：

1.吸附反应器，2.脱附再生器，3.吸附后活性焦输送带，4.再生后活性焦输送带，5.脱硝区，6.脱硫区，7.前活性焦层，8.后活性焦层，9.脱硫段分气室，10.脱硫段集气室，11.脱硝段集气室，12.脱硝段分气室，13.前出料口，14.后出料口，15.预热区，16.再生区，17.冷却区，18.混合下料仓，19.烟气发生装置，20.除尘器，21.烟气进口，22烟气出口，23.活性焦分层格栅，24.下料通道，25.氨气进口，26.烟气氨气混合室；27.风机，28.烟囱，29.加热器，30.筛分装置，31.碎活性焦移出装置，32.尾气净化装置，33.副产物转化装置34.清理通道35.吸附反应器储料罐36.脱附再生器储料罐37.上取料层38.预热区下料管层39.下取料层

具体实施方式

现结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示一种活性焦烟气脱硫脱硝系统，包括吸附反应器1；用于对从吸附反应器1排出的活性焦进行再生的脱附再生器2；用于对再生过程中产生的脱附再生气体进行硫资源化的副产物转化装置33；

吸附反应器1的横截面为矩形，整体形状为近似长方体。吸附反应器可以分为主体部分以及主体两端的活性焦进出口部分，由于活性焦进出口部分采用塔式设计，具体可以参见附图1，而主体部分为长方体，因此，可以说吸附反应器整体为近似长方体。吸附反应器1为复合层双段错流移动床，吸附反应器1由脱硝段与脱硫段两段组成；脱硝段包括脱硝段集气室11、脱硝区5和脱硝段分气室12；脱硫段包括脱硫段集气室10、脱硫区6和脱硫段分气室9，脱硝区5与脱硫区6通过设置在两段间的下料通道24连通；脱硫段分气室9与一烟气进口21连通，脱硝段集气室11与一烟气出口22连通，脱硫段集气室10通过一烟气氨气混合室26与脱硝段分气室12连通，烟气氨气混合室26与一氨气进口25连通；吸附反应器1的脱硝段与脱硫段之间设置一用于清理脱硫区6与脱硝区5活性焦的清理通道34；清理通道34可以为人孔或者其他结构。在吸附反应器1的活性焦出口设置一用于过滤出碎活性焦及硫酸铵盐的振动筛(图中未示出)。活性焦在下落的过程中，会有部分活性焦落在下料通道24上，由于下料通道24为类似两个锥形漏斗的组合(一正一反两个漏斗叠加)，在反应时生成的硫酸铵盐的增加的粘滞力，有可能在下料通道24上积聚活性焦，时间一长就需要进行清理，因此本专利装置中预留了清理通道34。

吸附反应器脱硫区6设置活性焦分层格栅23时，吸附反应器1下部设置前出料口13和后出料口14，所述的前出料口13和后出料口14通过阀门控制活性焦不同的下料流量，使活性焦颗粒在脱硫区内的前活性焦层和后活性焦层向下移动的速度和停留时间不同，强化高效吸附反应脱硫效果。

这样的结构设置将脱硫区再做分隔，有利于烟气的进一步净化，在吸附反应器的前活性焦层，可以实现活性焦对烟气的粗脱硫，烟气得到初步净化；在吸附反应器的后活性焦层，可以实现活性焦精脱硫，烟气继续得到净化，实现高效脱硫。

吸附反应器1顶端设置一吸附反应器储料罐35，底端设置一混合下料仓18，活性焦从吸附反应器储料罐35下落依次通过脱硝区5、下料通道24、脱硫区6后从混合下料仓18排出；

烟气发生装置(一般为工厂里面的冶炼烧结机、燃煤锅炉等)产生的烟气经过除尘器除尘后从烟气进口进入依次通过脱硫段集气室10、脱硫区6、脱硫段分气室9后在烟气氨气混合室26内与氨气混合后再依次通过脱硝段分气室12、脱硝区5、脱硝段集气室11，最后通过烟气出口22排出。

在吸附反应器1中，由于残余的SO₂与NH₃反应，会生成少量的硫酸铵盐，虽然在装置内设置清理通道34，可以定期清理活性焦以及硫酸铵盐，但是必然还会有部分硫酸铵盐粘附在活性焦上，从而增加了活性焦的粘滞力，减慢了活性焦在吸附反应器1中的移动速度。因此，本专利在吸附反应器下段设置振动筛，在分离破碎的活性焦和焦粉时也筛分出一部分硫酸铵盐然后移除，从而减少活性焦运动中的粘滞力。

脱附再生器2为在一密闭壳体的四周密布管道的列管式结构，包括预热区15、再生区16、冷却区17；预热区15、再生区16产生的再生气体被风机27抽吸进入到尾气净化装置32，尾气净化装置32主要对再生气体进行过滤；然后再进入到副产物转化装置33中进行硫资源化处理；副产物转化装置33可以为浓硫酸生产装置或者Claus制硫磺装置或液体SO₂生产装置，这几种装置都是市场上比较成熟的硫资源制备装置，具体不再赘述。预热区15的管道内通入加热介质进行循环；冷却区17的管道内通入冷却介质进行循环；加热介质为为氮气、热蒸汽、热空气或高温熔盐中一种，所述冷却介质为氮气。如图1所示，譬如预热区15的管道内有氮气，氮气将在预热区下落的活性焦加热后冷却下来，然后再在风机27的驱动下通过加热器29被加热后再次进入到预热区15加热活性焦。而在冷却区17，常温下的氮气不断的在风机27的驱动下在管道内循环，将活性焦的热量带出，从而使活性焦冷却下来。

脱附再生器2的下方设置一用于对再生的活性焦进行筛分的筛分装置30，活性焦从吸附反应器1进入到脱附再生器2，在整个吸附、脱附再生的过程中，会有少许活性焦破碎，如果再次进入循环中，会增大吸附反应器压降和影响脱附效果，因此活性焦经筛分装置30筛分后，一部分碎活性焦经过碎活性焦移出装置31被剔除，其余的活性焦连同一部分新补充的活性焦重新进入到吸附反应器1顶端的吸附反应器储料罐35进行再次循环。

筛分装置30将尺寸小于1.5mm的碎活性焦颗粒和活性焦粉筛分下，将碎活性焦和焦粉分离；颗粒较大的活性焦，与补充的部分新鲜活性焦一起，经过再生后活性焦输送带4，输送到吸附反应器1上方的吸附反应器储料罐35，加入吸附反应器1，进行下一个循环的吸附反应脱除。

吸附反应器1下方设置有一混合下料仓18，前活性焦层7和后活性焦层8下方分别对应前出料口13和后出料口14，活性焦从前出料口13和后出料口14下落后进入混合下料仓18，然后通过吸附后活性焦输送带3输送到脱附再生器2的上端的脱附再生器储料罐36，从脱附再生器2的壳体内下落出来后与补充的部分新鲜活性焦一起，经过再生后活性焦输送带4重新进入到吸附反应器1顶端的吸附反应器储料罐35。

这种活性焦烟气脱硫脱硝系统通过将吸附反应器1、脱附再生器2组合使用，烟气在吸附反应器1中被活性焦吸附反应除去了烟气中的SO₂、NO_x、汞、二噁英和烟尘等污染物，吸附后的活性焦进入到脱附再生器2中进行脱附，脱附后的活性焦可以重新循环使用，脱附后的再生气体可以通过副产物转化装置33进行硫资源化处理。

进一步深入地，考虑到活性焦脱除烟气中的汞和二噁英时，汞和二噁英在脱附再生器2预热区15的活性焦层富集，需要每经过半年到一年时间就要把预热区的活性焦卸料深埋处理，因此对脱附再生器2设计了特殊结构；预热区15采用多层结构，一种典型的三层结构包括三个预热区下料管层38、设置在预热区下料管层38上方的上取料层37和设置在预热区下料管层38下方的下取料层39，在上取料层37和下取料层39进行活性焦取样或卸料后处理。同时，预热区15、再生区16分别设置一再生气体抽气管路，预热区15设置的再生气体抽气管路为两个并联的第一抽气管路与第二抽气管路，第一抽气管路设置在上取料层37中，第二抽气管路设置在下取料层39中；所有的再生气体抽气管路上均设有控制管路开度的控制阀门从而便于控制每个抽气管路的抽气量；这样根据处理烟气中不同二噁英和汞浓度以及二噁英和汞在脱附再生器2内的分布，对脱附再生气体在不同区域的抽气管路抽气，或者特殊情况下组合抽气，最大限度的降低进入到副产物转化装置中的再生气体中的气态二噁英和汞浓度，把在再生区16分解到再生气体中的二噁英和汞吸附固化在预热区15温度较低的活性焦上，便于减少副产物中的二噁英和汞以及方便对富集更多二噁英和汞的预热区15活性焦进行深埋无害化处理。

为了清楚的标明活性焦、烟气以及脱附再生器中气体的流向，图1中分别用不同的线条进行了标注，具体文字描述如下：

活性焦：活性焦从吸附反应器1顶端的吸附反应器储料罐35下落依次通过脱硝区5、下料通道24、脱硫区6后从吸附反应器1的底端出口排出进入到混合下料仓18，然后通过吸附后活性焦输送带3输送到脱附再生器2顶端的脱附再生器储料罐36依次经过脱附再生器2的预热区15、再生区16、冷却区17后进入到筛分装置30与补充的部分新鲜活性焦一起，经过再生后活性焦输送带4重新进入到吸附反应器1顶端的吸附反应器储料罐35。

烟气：烟气从烟气进口21进入，依次通过脱硫段分气室9、脱硫区6、脱硫段集气室10后在烟气氨气混合室26内与氨气混合后再依次通过脱硝段分气室12、脱硝区5、脱硝段集气室11，最后通过烟气出口22排出，在风机27的牵引下从烟囱28排出。

脱附再生器2中气体：(1)加热介质可以为氮气、热蒸汽、热空气或高温熔盐中一种，如果为氮气，氮气将在预热区15下落的活性焦加热后冷却下来，然后再在风机27的驱动下通过加热器29加热后再次进入到预热区15加热活性焦。

(2)冷却介质，如果也为氮气，在冷却区17，常温下的氮气不断的在风机27的驱动下在管道内循环，将活性焦的热量带出，从而使活性焦冷却下来。

(3)再生气体：再生气体在风机27的驱动下进入尾气净化装置32进行尾气净化，然后进入副产物转化装置33进行硫资源化处理。

具体的整个工艺方法包括如下步骤：

(a)脱硫脱硝脱汞脱二噁英：烟气从吸附反应器1的烟气进口21进入到吸附反应器1的脱硫段，与从上向下落下的活性焦错流接触，脱除烟气中的SO₂、二噁英和汞；烟气经过脱硫段与从氨气进口25通入的氨气在烟气氨气混合室26内混合，向上流动横向穿过脱硝段，实现烟气脱硝，并脱除烟气中残余的SO₂、二噁英和汞；净化后的烟气从吸附反应器1的烟气出口22排出；

(b)脱附再生：活性焦从吸附反应器1的活性焦入口下落后从活性焦出口排出然后进入脱附再生器2，在脱附再生器2内活性焦将吸附的含硫气体脱附出来，脱附出来的再生气体从预热区15、再生区16进入到副产物转化装置33中进行硫资源化处理；再生后的活性焦从脱附再生器2的壳体内下落出来后连同部分新添加的活性焦重新进入到吸附反应器1进行下一次循环。

(c)活性焦处理：在脱附再生器2的预热区，存在吸附和富集了汞和二噁英的活性焦，每次经过较长时间后就要清理置换一次，如经过半年到一年的运行时间，集中将脱附再生器2预热区的活性焦卸料置换，卸料取出的活性焦按照危险固废进行深埋；

(d)副产物转化：从脱附再生器2预热区15、再生区16引出的脱附再生气，经过副产物转化装置生产浓硫酸、硫磺或液体SO₂，并根据需要进行后续深加工。

整个工艺流程中，活性焦的吸附温度为80-150℃，脱附温度为350-450℃，烟气空速280～500h^-1，氨气浓度为烟气中的NOx浓度的1.0～1.5倍。

为了进一步说明本发明系统的效果，我们进行了案例设计，本专利系统的设计处理烟气量3.2×10⁶Nm³/h，采用多个吸附反应器单元并联进行处理，1个吸附反应器单元处理烟气量20×10⁴Nm³/h，分为两个吸附反应器净化烟气，吸附反应器采用模块化多单元并联设计，每个吸附反应器由8个吸附反应器单元并联组成，共16个吸附反应器单元，设计烟气空速280～500h^-1。烟气组分中SO₂体积分数为2000×10^-6，NO_x体积分数为600×10^-6，还含有部分二噁英、重金属离子汞、有害烟尘。吸附温度在120℃，脱附温度在400℃；吸附催化剂为性能合格、经济实惠的柱状脱硫脱硝活性焦。通过吸附反应器1，脱除烟气中的SO₂、NO_x、二噁英和汞等污染物，实现在一个吸附反应器1内对多种污染物的联合脱除。

设计了两种工况：第一种工况的烟气空速300h^-1；第二种工况烟气空速400h^-1，活性焦装填量比第一种工况增加1.33倍，增加1.33倍。本专利系统设计的脱硫率大于95％，脱硝率大于70％，脱二噁英和脱汞率大于90％，本专利的系统以及工艺方法具有良好的脱硫脱硝集成净化性能。

本发明的方法与装置可以用于燃煤电厂中单机组1000MW的超超临界燃煤火电机组、450平方米以上的大型冶炼烧结机、大型燃煤锅炉、中小型工业燃煤锅炉和其它有色冶金烟气、硫酸尾气及垃圾焚烧烟气的脱硫脱硝脱二噁英脱汞烟气净化领域。

本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本专利内容，不应理解为是对本专利保护范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利保护范围。

Claims (9)

1.一种活性焦烟气脱硫脱硝系统，其特征在于：所述系统包括吸附反应器（1）、脱附再生器（2）、物料输送装置和副产物转化装置，所述各装置之间通过管路连接；

所述吸附反应器（1）为复合层双段错流移动床，所述吸附反应器（1）的横截面为矩形，整体为近似长方体；所述吸附反应器（1）由脱硝段与脱硫段两段组成；所述脱硝段包括脱硝段集气室（11）、脱硝区（5）和脱硝段分气室（12）；所述脱硫段包括脱硫段集气室（10）、脱硫区（6）和脱硫段分气室（9），所述脱硝区（5）与所述脱硫区（6）通过设置在两段间的下料通道（24）连通；所述脱硝段分气室（12）与脱硫段集气室（10）之间设置有一烟气氨气混合室（26）；所述脱硫段分气室（9）与一烟气进口（21）连通，所述脱硝段集气室（11）与一烟气出口（22）连通；所述脱硫段集气室（10）通过一烟气氨气混合室（26）与所述脱硝段分气室（12）连通，所述烟气氨气混合室（26）与一氨气进口（25）连通；

所述脱附再生器（2）用于对所述吸附反应器（1）排出的活性焦进行再生；所述脱附再生器（2）为在一密闭壳体四周密布管道的列管式结构，包括预热区（15）、再生区（16）和冷却区（17）；所述预热区（15）、所述再生区（16）分别设置一再生气体抽气管路，所述再生气体抽气管路上均设有控制管路开度的控制阀门从而可以根据需要控制多少含量的二噁英进入后续的副产物转化装置；所述再生气体抽气管路并联接入到所述副产物转化装置中进行硫资源化处理；所述预热区（15）和所述再生区（16）的管道内通入加热介质进行循环；所述预热区（15）采用三层结构，分别为预热区下料管层（38）、上取料层（37）和下取料层（39），在所述上取料层（37）和所述下取料层（39）进行活性焦取样或卸料后处理；所述冷却区（17）的管道内通入冷却介质进行冷却循环；

所述预热区（15）设置的再生气体抽气管路为两个并联的第一抽气管路与第二抽气管路，所述第一抽气管路设置在所述上取料层（37）中，所述第二抽气管路设置在所述下取料层（39）中；

所述物料输送装置采用密封的输送带输送活性焦；所述输送带包括吸附后活性焦输送带（3）和再生后活性焦输送带（4）；所述吸附后活性焦输送带（3）连接设置在所述吸附反应器（1）下方的混合下料仓（18）和设置在所述脱附再生器（2）上方的脱附再生器储料罐（36），所述再生后活性焦输送带（4）连接设置在所述脱附再生器（2）下方的筛分装置（30）和设置在所述吸附反应器（1）上方的吸附反应器储料罐（35）；

所述副产物转化装置（33）与所述再生区（16）连接用于对再生过程中产生的脱附再生气体进行硫资源化。

2.如权利要求1所述的活性焦烟气脱硫脱硝系统，其特征在于：所述脱硫区（6）内设置一活性焦分层格栅，将所述脱硫区（6）分成前活性焦层（7）和后活性焦层（8），所述前活性焦层（7）和后活性焦层（8）下部分别对应设置前出料口（13）和后出料口（14），所述前出料口（13）和后出料口（14）通过阀门控制活性焦不同的下料流量，使活性焦颗粒在脱硫区内的前活性焦层（7）和后活性焦层（8）向下移动的速度和停留时间不同。

3.如权利要求1所述的活性焦烟气脱硫脱硝系统，其特征在于：所述吸附反应器（1）的脱硝段与脱硫段之间设置一用于清理所述脱硫区（6）与所述脱硝区（5）活性焦的清理通道（34）；在所述吸附反应器（1）的活性焦出口设置一用于过滤出碎活性焦及硫酸铵盐的振动筛。

4.如权利要求1所述的活性焦烟气脱硫脱硝系统，其特征在于：所述的脱附再生器（2）中加热介质为氮气、热蒸汽、热空气或高温熔盐中一种，所述冷却介质为氮气。

5.如权利要求1所述的活性焦烟气脱硫脱硝系统，其特征在于：所述脱附再生器（2）的下方设置一用于对再生的活性焦进行筛分的筛分装置（30），所述活性焦经所述筛分装置（30）筛分后，一部分碎活性焦被剔除，其余的活性焦重新进入到所述吸附反应器（1）上方的吸附反应器储料罐（35）进行再次循环。

6.如权利要求1所述的活性焦烟气脱硫脱硝系统，其特征在于：所述副产物转化装置为浓硫酸生产装置、Claus制硫磺装置或液体SO₂生产装置。

7.一种采用如权利要求1至6任一权项所述的活性焦烟气脱硫脱硝系统进行烟气脱硫脱硝的工艺方法，其特征在于包括如下步骤：

（a）脱硫脱硝脱汞脱二噁英：烟气从所述吸附反应器（1）的烟气进口（21）进入到所述吸附反应器（1）的脱硫段，与从上向下落下的活性焦错流接触，脱除烟气中的SO₂、二噁英和汞；烟气经过脱硫段与从所述氨气进口（25）通入的氨气在所述烟气氨气混合室（26）内混合，向上流动横向穿过脱硝段，实现烟气脱硝，并脱除烟气中残余的SO₂、二噁英和汞；净化后的烟气从所述吸附反应器（1）的烟气出口（22）排出；

（b）脱附再生：活性焦从所述吸附反应器（1）的吸附反应器储料罐下落后从所述前出料口（13）和后出料口（14）排出然后进入所述脱附再生器（2），在所述脱附再生器（2）内活性焦将吸附的含硫气体脱附出来，脱附出来的再生气体被一再生气体抽气管路分别从所述预热区（15）、所述再生区（16）抽气进入到所述副产物转化装置中进行硫资源化处理；再生后的活性焦从所述脱附再生器（2）的壳体内下落出来后连同部分新添加的活性焦重新进入到所述吸附反应器（1）进行下一次循环；

所述再生气体抽气管路上均设有控制管路开度的控制阀门从而可以根据需要控制多少含量的二噁英进入后续的副产物转化装置。

8.如权利要求7所述的烟气脱硫脱硝的工艺方法，其特征在于:还包括如下步骤

（c）活性焦处理：在所述脱附再生器（2）的预热区（15）存在吸附和富集了汞和二噁英的活性焦，每经过半年到一年的运行后，集中将预热区（15）的活性焦卸料置换；

（d）副产物转化：从所述脱附再生器（2）再生区（16）引出的再生气体，经过副产物转化装置（33）生产浓硫酸、硫磺或液体SO₂。

9.如权利要求7所述的烟气脱硫脱硝工艺方法，其特征在于：所述活性焦的吸附温度为80－150℃，脱附温度为350－450℃，烟气空速280～500h^-1，氨气浓度为烟气中的NOx浓度的1.0～1.5倍。

Images