CN103203160B - 一种烟气联合脱硫脱硝脱汞装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气联合脱硫脱硝脱汞装置及其方法。所述装置包括2个联合脱硫脱硝脱汞反应器，每个联合脱硫脱硝脱汞反应器均包括上下连通的脱硝脱汞反应器和脱硫脱汞反应器；脱硫脱汞反应器通过筛板分成并列的3个腔室，脱硫脱汞反应器之间通过进气室相连通，进气室上设有烟气入口，脱硝脱汞反应器之间通过出气室相连通，出气室上设有烟气出口；联合脱硫脱硝脱汞反应器的侧壁通过筛板与集气室相连接，集气室内设有喷NH₃装置；联合脱硫脱硝脱汞反应器的顶部设有活性焦入口，其底部设有活性焦出口；所述活性焦出口与再生反应器相连通，所述再生反应器的出口与所述活性焦入口相连通。本发明提供的烟气联合脱硫脱硝脱汞的方法利用本发明提供的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置，同时提高了脱硫、脱硝和脱汞效率，并可对SO₂气体进行回收利用。

Description

一种烟气联合脱硫脱硝脱汞装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种烟气净化装置及其方法，具体涉及一种烟气联合脱硫脱硝脱汞装置及其方法。

背景技术

燃煤烟气中的SO₂和NO_x所引起的酸雨和光化学烟雾等环境污染已成为影响人类生存环境的严重问题，而且重金属汞的污染控制也日益提上日程，随着近年来环保要求的提高，同时控制SO₂、NO_x和汞排放的要求更加紧迫。相对于单独应用传统的脱硫、脱硝和除汞技术，联合脱硫脱硝脱汞技术在经济性、资源利用效率方面具有优势，我国燃煤污染日趋严重，大力发展低费用、高效率的燃煤污染防治技术是当务之急，因此具有费用低、结构紧凑等优点的联合脱硫脱硝脱汞技术受到越来越多的重视。

活性焦烟气联合脱硫脱硝脱汞技术是一种先进的干法烟气联合脱硫脱硝脱汞技术，该技术脱硫脱硝脱汞效率高，脱除过程基本不消耗水，适合在我国缺水地区推广应用；脱除产物可资源化，能够在一定程度上缓解目前我国硫资源短缺的现状；采用的煤基吸附剂以我国储量相对丰富的煤炭为主要原料，原料供应有充足保证。因此，该技术是一种适合我国国情、高效且经济的燃煤烟气污染物联合控制技术。

活性焦脱硫工艺原理是基于SO₂在活性焦表面的吸附和催化作用，烟气中的SO₂在110～180℃的温度下，与烟气中氧气、水蒸汽发生反应化学反应生成硫酸吸附在活性焦孔隙内，反应式如下：

2SO₂+O₂+2H₂O→2H₂SO₄

活性焦脱硝工艺原理是利用活性焦的催化特性，采用低温选择性催化还原反应（SCR）法，在烟气中配入少量NH₃，促使NO发生选择性催化还原反应生成无害的N₂直接排放，反应方程式如下：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

活性焦脱汞是利用活性焦表面的官能团及其孔隙结构使汞吸附在活性焦的孔隙中。

由于烟气中汞的浓度相比于烟气中的SO₂或NO_X浓度较低，汞的吸附脱除对SO₂与NO_x在活性焦上的吸附或反应基本没有影响，因此汞可以在活性焦脱硫时被脱除，也可在活性焦脱硝时被脱除；但是活性焦脱硝过程中需要喷入氨气，如果有SO₂存在会对脱硝产生一定的不利影响，因此活性焦脱硫与脱硝应该分开进行。

吸附SO₂后的活性焦被加热再生时，释放出SO₂，能够恢复脱硫活性，活性焦加热再生过程中释放出的富含SO₂（V/V：20%-40%）气体可作为化工原料进行回收利用，其加工工艺均已非常成熟，根据市场需求可生产出多种含硫元素的商品级产品，如硫酸、单质硫、化肥、液体SO₂或其它含硫化工产品等，不对环境造成二次污染。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种烟气联合脱硫脱硝脱汞装置。

本发明的另一个目的是提供一种利用上述装置进行烟气净化的方法。

本发明所提供的一种烟气联合脱硫脱硝脱汞装置，包括2个联合脱硫脱硝脱汞反应器，每个所述联合脱硫脱硝脱汞反应器均包括上下连通的脱硝脱汞反应器和脱硫脱汞反应器，所述脱硝脱汞反应器位于所述脱硫脱汞反应器的上部；所述脱硫脱汞反应器通过筛板分成并列的3个腔室，所述脱硫脱汞反应器之间通过进气室相连通，所述进气室上设有烟气入口，所述脱硝脱汞反应器之间通过出气室相连通，所述出气室上设有烟气出口，且所述进气室与出气室上下不连通；所述联合脱硫脱硝脱汞反应器的侧壁通过筛板与集气室相连接，所述集气室内设有喷NH₃装置；所述联合脱硫脱硝脱汞反应器的顶部设有活性焦入口，其底部设有活性焦出口；所述活性焦出口与再生反应器相连通，所述再生反应器的出口与所述活性焦入口相连通。

上述的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置中，所述进气室通过筛板与所述脱硫脱汞反应器相连接；所述出气室通过筛板与脱硝脱汞反应器相连接。

上述的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置中，所述再生反应器与筛分装置相连通，所述筛分装置的合格粒径的出口与所述活性焦入口相连通。

本发明提供的一种烟气脱硫脱硝脱汞的方法，包括如下步骤：利用上述的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置对待净化的烟气进行脱硫脱硝脱汞，得到符合排放标准的烟气；在所述待净化烟气进入所述联合脱硫脱硝脱汞反应器进行净化时，向所述联合脱硫脱硝脱汞反应器中循环加入活性焦。

上述的方法中，待净化烟气的净化路线是：待净化的烟气从所述烟气入口进入所述进气室，然后分2股后分别进入2个所述脱硫脱汞反应器内，与所述脱硫脱汞反应器内的活性焦接触；然后所述烟气进入所述集气室内，与所述喷NH₃装置喷出的NH₃预混合后进入所述脱硝脱汞反应器内；所述烟气与所述脱硝脱汞反应器内的活性焦接触，然后分别从每个所述脱硝脱汞反应器出来的所述烟气汇聚到所述出气室，然后从所述烟气出口排出达到排放标准的烟气；

所述活性焦的循环路线是：再生后活性焦和部分新鲜活性焦从所述活性焦入口进入所述脱硝脱汞反应器内，所述活性焦依靠重力在所述脱硝脱汞反应器内自上而下移动并脱除烟气中的NO_x和汞，然后进入所述脱硫脱汞反应器内；所述活性焦依靠重力在所述脱硫脱汞反应器的腔室内自上而下移动并脱除烟气中的SO₂和汞，然后从所述活性焦出口出来后进入所述再生反应器内进行活性焦的再生；再生后的活性焦和补充的新鲜活性焦从所述活性焦入口进入到所述脱硝脱汞反应器内，开始新的循环。

上述的方法中，所述活性焦在所述脱硫脱汞反应器的3个腔室内的移动速度通过底部下料速度进行控制，其中，靠近所述进气室端的所述腔室内的活性焦与高浓度SO₂接触，下降速度最快，位于中间的所述腔室内的活性焦下降的速度次之，靠近所述出气室端的所述腔室内的活性焦最慢。

上述的方法中，所述烟气的温度可为110℃～180℃。

上述方法中，所述活性焦可为以无烟煤、烟煤或褐煤的一种或几种为原料生产的活性焦。

本发明提供的烟气脱硫脱硝脱汞装置具有如下优点：

（1）脱硝脱汞反应器与脱硫脱汞反应器是上下连通形式，可以根据烟气中污染物浓度高低灵活调整反应器床层高度，以提高污染物脱除效率。

（2）本发明这种装置结构可以有效提高烟气污染物的脱除效率，烟气从烟气入口进入后分2股分别进入不同的脱硫脱汞反应器，然后从反应器侧面分别进入脱硝脱汞反应器，这种结构可以促进烟气布风的均匀性，灵活有效的控制活性焦脱硫、脱硝和脱汞效率，而且也有利于提高烟气处理能力。

（3）脱硫脱汞反应器和脱硝脱汞反应器的主体结构简单，容易加工，烟气与活性焦为错流形式，气体阻力较小，有利于脱硫脱硝脱汞效率的提高；脱硫脱汞反应器和脱硝脱汞反应器内部结构简单，可减少活性焦摩擦，降低活性焦的破碎量，且可使烟气与活性焦接触充分，有利于脱硫脱硝脱汞效率的提高；将脱硫脱汞反应器分为3个腔室，有利于工艺控制，与高浓度SO₂接触的活性焦易于吸附饱和，容易失去活性，吸附时间较短，下移速度最快，随着SO₂被活性焦吸附，靠近出气室端的SO₂浓度很低，活性焦下移速度缓慢，一方面使失去活性焦的活性焦最快得到再生恢复活性，另一方面减少了活性焦再生量，优化了工艺控制过程。

（4）脱硫的同时将烟气中的汞一同脱除，未被脱除的汞可以在脱硝的同时二次脱除，大大提高了汞的脱除效率；而且这种工艺不用单独再配一个脱汞系统，相比于工业上独立使用的脱汞装置，大大节省了环保费用，也节省了装置的占地，提高了企业的经济效益。

（5）脱硫脱汞反应器出来的烟气，残留少量SO₂，可以在脱硝脱汞反应器内二次次脱除，实现了精脱硫，极大的提升了SO₂脱除效率，大大降低了烟气排入大气的SO₂浓度，可以有效控制SO₂的排放总量。

（6）工艺污染物脱除效率高，SO₂脱除效率≥95%，NO_x脱除效率≥70%，汞脱除效率≥70%。

本发明提供的一种烟气联合脱硫脱硝脱汞的方法，该方法利用本发明提供的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置，同时提高了脱硫、脱硝和脱汞效率，并可对SO₂气体进行回收利用。

附图说明

图1为本发明提供的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置的结构示意图。

图2为本发明提供的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置的脱硫脱汞反应器内的活性焦与烟气的流动方向示意图。

图3为本发明提供的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置的脱硝脱汞反应器内的活性焦与烟气的流动方向示意图。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

本发明下述实施例所用的活性焦购买于科兴炭业有限责任公司。

本发明下述实施例中烟气中SO₂与NO采用北京北分麦哈克分析仪器有限公司生产的SO₂与NO红外线分析仪，型号为QGS-08B；将脱硫脱硝之后的烟气分别引入分析仪器，分析仪器自动测定烟气中SO₂和NO浓度，然后将信号传给计算机将数据保存下来；汞分析仪器采用俄罗斯Lumex公司的RA-915M汞分析仪；测定烟气污染物初始浓度与脱硫脱硝脱汞后的浓度，通过计算即可得到脱除效率。

本发明提供的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置的结构如图1所示，图中各标记如下：1脱硝脱汞反应器、2脱硫脱汞反应器、3活性焦入口、4活性焦出口、5烟气入口、6烟气出口、7再生反应器、8筛分装置、9集气室、Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ腔室。

该装置包括2个联合脱硫脱硝脱汞反应器，每个联合脱硫脱硝脱汞反应器均包括上下连通的脱硝脱汞反应器1和脱硫脱汞反应器2，脱硝脱汞反应器1位于脱硫脱汞反应器2的上部；脱硫脱汞反应器2通过筛板分成并列的3个腔室Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，2个脱硫脱汞反应器2之间通过进气室（图中未示出）相连通，且进气室通过筛板与2个脱硫脱汞反应器2相连接；2个脱硝脱汞反应器1之间通过出气室（图中未示出）相连通，且该出气室通过筛板与2个脱硝脱汞反应器1相连接；进气室上设有烟气入口5，出气室上设有烟气出口6；2个联合脱硫脱硝脱汞反应器的侧壁均通过筛板与集气室9相连接，集气室9内设有喷NH₃装置（图中未示出）；2个联合脱硫脱硝脱汞反应器的顶部均设有活性焦入口3，其底部均设有活性焦出口4；活性焦出口4与再生反应器7相连通，再生反应器7的出口与筛分装置8相连通，筛分装置8的合格粒径的出口与活性焦入口3相连通，再生后的活性焦和补充的新鲜的活性焦通过活性焦入口3分别进入到2个脱硝脱汞反应器1内，进入下一个循环。

该装置的脱硫脱汞反应器2和脱硝脱汞反应器1的内部活性焦与烟气的流动方向示意图分别如图2和图3所示，待净化的烟气自烟气入口进入进气室，然后分2股进入至脱硫脱汞反应器2内，然后进入集气室中，与喷NH₃装置喷出的NH₃混合后进入至脱硝脱汞反应器1内，最后汇聚至出气室内，然后经烟气出口后排出；活性焦在脱硫脱汞反应器2和脱硝脱汞反应器1内均通过重力自上而下移动，在移动过程中与烟气接触。

用上述提供的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置进行脱硫、脱硝和脱汞，具体过程为：将初装活性焦500t分别从2个活性焦入口3加入到脱硝脱汞反应器1中和脱硫脱汞反应器2中；活性焦依靠重力在脱硝脱汞反应器1内自上而下移动并脱除烟气中的NO_x和汞，然后进入脱硫脱汞反应器2内；活性焦依靠重力在脱硫脱汞反应器2的3个并列的腔室Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ内自上而下移动并吸附烟气中的SO₂和汞，其中活性焦在脱硫脱汞反应器2的腔室Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ内的移动速度通过底部下料速度进行控制，其中，腔室Ⅰ内的活性焦与高浓度SO₂接触，下降速度最快，腔室Ⅱ内的活性焦下降的速度次之，腔室Ⅲ内的活性焦最慢。然后从活性焦出口4出来后进入再生反应器7内进行活性焦的再生；再生后的活性焦和补充的新鲜的活性焦从2个活性焦入口3进入到脱硝脱汞反应器1内，开始新的循环；将待净化烟气（SO₂浓度为3000mg/Nm³，NO_x浓度为400mg/Nm³，汞的浓度20μg/Nm³，烟气的温度为120℃）从烟气入口5加入至该装置的脱硫脱汞反应器2中与活性焦接触，以脱除烟气中的SO₂和汞，控制烟气流速为80000Nm³/h；然后将烟气引入集气室9与喷NH₃装置喷出的NH₃预混合后进入脱硝脱汞反应器1内与活性焦接触，以脱除烟气中的NO_x和汞，以及进一步精脱硫；然后从烟气出口6排出达到符合排放标准的烟气；整个过程SO₂脱除效率为98%，NO_x脱除效率为70%，汞的脱除效率为75%。

Claims (2)

1.一种烟气联合脱硫脱硝脱汞装置，其特征在于：所述装置包括2个联合脱硫脱硝脱汞反应器，每个所述联合脱硫脱硝脱汞反应器均包括上下连通的脱硝脱汞反应器和脱硫脱汞反应器，所述脱硝脱汞反应器位于所述脱硫脱汞反应器的上部；所述脱硫脱汞反应器通过筛板分成并列的3个腔室，所述脱硫脱汞反应器之间通过进气室相连通，所述进气室上设有烟气入口，所述脱硝脱汞反应器之间通过出气室相连通，所述出气室上设有烟气出口，且所述进气室与出气室上下不连通；所述联合脱硫脱硝脱汞反应器的侧壁通过筛板与集气室相连接，所述集气室内设有喷NH₃装置；所述联合脱硫脱硝脱汞反应器的顶部设有活性焦入口，其底部设有活性焦出口；所述活性焦出口与再生反应器相连通，所述再生反应器的出口与所述活性焦入口相连通；

所述进气室通过筛板与所述脱硫脱汞反应器相连接；所述出气室通过筛板与脱硝脱汞反应器相连接；

所述再生反应器与筛分装置相连通，所述筛分装置的合格粒径的出口与所述活性焦入口相连通。

2.一种烟气脱硫脱硝脱汞的方法，包括如下步骤：利用权利要求1所述的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置对待净化的烟气进行脱硫脱硝脱汞，得到符合排放标准的烟气；在所述待净化烟气进入所述联合脱硫脱硝脱汞反应器进行净化时，向所述联合脱硫脱硝脱汞反应器中循环加入活性焦；

待净化烟气的净化路线是：待净化的烟气从所述烟气入口进入所述进气室，然后分2股后分别进入所述脱硫脱汞反应器内，与所述脱硫脱汞反应器内的活性焦接触；然后所述烟气进入所述集气室内，与所述喷NH₃装置喷出的NH₃预混合后进入所述脱硝脱汞反应器内；所述烟气与所述脱硝脱汞反应器内的活性焦接触，然后分别从每个所述脱硝脱汞反应器出来的所述烟气汇聚到所述出气室，然后从所述烟气出口排出达到排放标准的烟气； 

所述活性焦的循环路线是：再生后活性焦和部分新鲜活性焦从所述活性焦入口进入所述脱硝脱汞反应器内，所述活性焦依靠重力在所述脱硝脱汞反应器内自上而下移动并脱除烟气中的NO_x和汞，然后进入所述脱硫脱汞反应器内；所述活性焦依靠重力在所述脱硫脱汞反应器内自上而下移动并吸附烟气中的SO₂和汞；然后从所述活性焦出口出来后进入所述再生反应器内进行活性焦的再生；再生后的活性焦和补充的新鲜活性焦从所述活性焦入口进入到所述脱硝脱汞反应器内，开始新的循环；

所述烟气的温度为110℃~180℃。