CN103203182B - 烟气联合脱硫脱硝脱汞装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了烟气联合脱硫脱硝脱汞装置及其方法。该装置包括1个脱硫脱汞反应器和2个脱硝脱汞反应器，脱硝脱汞反应器的容积为脱硫脱汞反应器的容积的0.5~1倍；脱硫脱汞反应器的侧壁上设有烟气入口，与设置烟气入口相对的脱硫脱汞反应器的侧壁通过筛板与集气室a相连接，脱硫脱汞反应器的顶部设有脱硫脱汞反应器活性焦入口，其底部设有脱硫脱汞反应器活性焦出口；脱硝脱汞反应器活性焦出口与脱硫脱汞反应器活性焦入口相连通，脱硫脱汞反应器活性焦出口与再生反应器相连通，再生反应器的出口分别与脱硫脱汞反应器活性焦入口和脱硝脱汞反应器活性焦入口相连通。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

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联合脱硫脱硝脱汞的方法。

本发明提供的一种烟气联合脱硫脱硝脱汞装置，包括1个脱硫脱汞反应器和2个脱硝脱汞反应器，所述脱硝脱汞反应器的容积为所述脱硫脱汞反应器的容积的0.5~1倍；所述脱硫脱汞反应器的侧壁上设有烟气入口，与设置烟气入口相对的所述脱硫脱汞反应器的侧壁通过筛板与集气室a相连接，所述集气室a内设有喷NH₃装置，所述脱硫脱汞反应器的顶部设有脱硫脱汞反应器活性焦入口，其底部设有脱硫脱汞反应器活性焦出口；每个所述脱硝脱汞反应器的侧壁上均设有烟气出口，其中一个所述脱硝脱汞反应器的一个侧壁通过筛板与集气室b相连接，另一个所述脱硝脱汞反应器的一个侧壁通过筛板与集气室c相连接，所述集气室a分别与集气室b和集气室c相连通；每个所述脱硝脱汞反应器的顶部均设有脱硝脱汞反应器活性焦入口，其底部均设有脱硝脱汞反应器活性焦出口；所述脱硝脱汞反应器活性焦出口与所述脱硫脱汞反应器活性焦入口相连通，所述脱硫脱汞反应器活性焦出口与再生反应器相连通，所述再生反应器的出口分别与所述脱硫脱汞反应器活性焦入口和脱硝脱汞反应器活性焦入口相连通。

上述的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置，所述烟气入口设于所述脱硫脱汞反应器的中部；所述烟气出口设于近所述脱硝脱汞反应器的顶部处。

上述的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置，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分别与所述脱硫脱汞反应器活性焦入口和脱硝脱汞反应器活性焦入口相连通。

上述的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置，两个所述脱硝脱汞反应器分别设置在所述脱硫脱汞反应器的两侧。

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脱硫脱汞反应器和脱硝脱汞反应器进行净化时，向所述脱硫脱汞反应器和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至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a内，与所述喷NH₃装置喷出的NH₃预混合后分别进入所述集气室b和集气室c内，进而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，然后从所述烟气出口排出达到符合排放标准的烟气；

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分别从脱硫脱汞反应器活性焦入口和两个脱硝脱汞反应器活性焦入口进入所述脱硫脱汞反应器和脱硝脱汞反应器内，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，然后从所述脱硝脱汞反应器活性焦出口出来通过所述脱硫脱汞反应器活性焦入口进入至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；然后从所述脱硫脱汞反应器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分别从两个所述脱硝脱汞反应器活性焦入口和脱硫脱汞反应器活性焦入口进入到所述脱硝脱汞反应器和脱硫脱汞反应器内，开始新的循环。

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。

上述方法中，所述活性焦在所述脱硝脱汞反应器内的下移速度可根据NO_x浓度进行调整，具体可调整为在所述脱硫脱汞反应器内的下移速度的1/10~1之间。

本发明提供的烟气联合脱硫脱硝脱汞装置具有如下优点：

（1）由于脱硝是将活性焦作为催化剂使用，而烟气中汞的浓度又较低，很长时间都不会达到吸附饱和；烟气是先脱硫脱汞后脱硝脱汞，因此脱硝脱汞反应器内的活性焦会受到少量残留SO₂的影响，因此综合这2个原因来考虑，可以使脱硝脱汞反应器内活性焦下移速度较脱硫脱汞反应器慢，这样可以保证活性焦能保持较为稳定的脱硝效率，也极大的降低了脱硝脱汞反应器内活性焦的再生循环，节省了大量的能量，而且由于下移速度慢也降低了活性焦之间的摩擦，减少了活性焦破碎，大大提升了活性焦的使用寿命。

（2）由于从脱硝脱汞反应器出来的活性焦只吸附了少量的SO₂，远远没有达到饱和，因此可以返回脱硫脱汞反应器再利用继续脱硫脱汞，不将从脱硝脱汞反应器出来的活性焦送入再生反应器，可以大大节省活性焦再生需要的热能，同时也降低了再生系统的负荷。

（3）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，烟气脱硫脱汞后分为2股，促进烟气布风的均匀性，可以灵活有效的控制活性焦脱硝效率；根据不同NO_x浓度控制要求，可以灵活设计脱硝脱汞反应器的体积。

（4）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。

（5）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。

（6）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。

（7）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，由于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的结构示意图。

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的结构示意图。

图4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和脱硝脱汞反应器内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，其结构如图1所示，其中的脱硫脱汞反应器和脱硝脱汞反应器的结构示意图分别如图2和图3所示，图中各标记为：Ⅰ脱硫脱汞反应器、Ⅱ，Ⅲ脱硝脱汞反应器、1，3脱硝脱汞反应器活性焦入口、2脱硫脱汞反应器活性焦入口、4，6脱硝脱汞反应器活性焦出口、5脱硫脱汞反应器活性焦出口、7烟气入口、8烟气出口、9再生反应器、10筛分装置、11集气室a、12集气室b。

该装置包括脱硫脱汞反应器Ⅰ、脱硝脱汞反应器Ⅱ和脱硝脱汞反应器Ⅲ，脱硫脱汞反应器Ⅰ的侧壁的中部处设有烟气入口7，与烟气入口7相对的脱硫脱汞反应器Ⅰ的侧壁通过筛板与集气室a11相连接，集气室a11内设有喷NH₃装置，脱硫脱汞反应器Ⅰ的顶部设有脱硫脱汞反应器活性焦入口2，其底部设有脱硫脱汞反应器活性焦出口5；脱硝脱汞反应器Ⅱ的侧壁上近其顶部处设有烟气出口8，脱硝脱汞反应器Ⅲ的侧壁上近其顶部处设有烟气出口（图中未示出），且该脱硝脱汞反应器Ⅱ的一个侧壁通过筛板与集气室b12相连接，脱硝脱汞反应器Ⅲ的一个侧壁通过筛板与集气室c（图中未示出）相连接，集气室a11与集气室b12和集气室c均相连通；脱硝脱汞反应器Ⅱ的顶部设有脱硝脱汞反应器活性焦入口1，其底部设有脱硝脱汞反应器活性焦出口4，脱硝脱汞反应器Ⅲ的顶部设有脱硝脱汞反应器活性焦入口3，其底部设有脱硝脱汞反应器活性焦出口6；脱硝脱汞反应器活性焦出口4和6均与脱硫脱汞反应器活性焦入口2相连通，脱硫脱汞反应器活性焦出口5与再生反应器9相连通，再生反应器9的出口与筛分装置10相连通，筛分装置10的合格粒径的出口分别与脱硫脱汞反应器活性焦入口2和脱硝脱汞反应器活性焦入口1和3相连通，经过再生的活性焦经过筛分装置10的合格粒径的出口得到合格粒度的活性焦，再生后的活性焦和补充的新鲜的活性焦通过脱硫脱汞反应器活性焦入口2和脱硫脱汞反应器活性焦入口1和3分别进入到脱硫脱汞反应器Ⅰ和脱硝脱汞反应器Ⅱ和Ⅲ内，进入下一个循环。

该装置的脱硫脱汞反应器Ⅰ和脱硝脱汞反应器Ⅱ和Ⅲ的内部活性焦与烟气的流动方向示意图如图4所示，待净化的烟气自烟气入口进入至脱硫脱汞反应器Ⅰ内，然后进入集气室a中，与喷NH₃装置喷出的NH₃混合后进入至集气室b和集气室c中，然后进入脱硝脱汞反应器Ⅱ和Ⅲ内，最后通过烟气出口排出；活性焦在脱硫脱汞反应器Ⅰ和脱硝脱汞反应器Ⅱ和Ⅲ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分别从脱硝脱汞反应器活性焦入口1和3和脱硫脱汞反应器活性焦入口2加入到脱硝脱汞反应器Ⅱ和Ⅲ和脱硫脱汞反应器Ⅰ中；活性焦依靠重力在脱硝脱汞反应器Ⅱ和Ⅲ内自上而下移动并脱除烟气中的NO_x和汞，然后从脱硝脱汞反应器活性焦出口4和6出来通过脱硫脱汞反应器活性焦入口2进入至脱硫脱汞反应器Ⅰ内；活性焦依靠重力在脱硫脱汞反应器Ⅰ内自上而下移动并吸附烟气中的SO₂和汞；然后从脱硫脱汞反应器活性焦出口5出来后进入再生反应器9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分别从脱硝脱汞反应器活性焦入口1和3以及脱硫脱汞反应器活性焦入口2进入到脱硝脱汞反应器Ⅱ和Ⅲ以及脱硫脱汞反应器Ⅰ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7加入至该装置的脱硫脱汞反应器Ⅰ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a11与喷NH₃装置喷出的NH₃预混合后进入脱硝脱汞反应器Ⅱ和Ⅲ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8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80%，汞的脱除效率为85%。

Claims (3)

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1个脱硫脱汞反应器和2个脱硝脱汞反应器，所述脱硝脱汞反应器的容积为所述脱硫脱汞反应器的容积的0.5~1倍；所述脱硫脱汞反应器的侧壁上设有烟气入口，与设置烟气入口相对的所述脱硫脱汞反应器的侧壁通过筛板与集气室a相连接，所述集气室a内设有喷NH₃装置，所述脱硫脱汞反应器的顶部设有脱硫脱汞反应器活性焦入口，其底部设有脱硫脱汞反应器活性焦出口；每个所述脱硝脱汞反应器的侧壁上均设有烟气出口，其中一个所述脱硝脱汞反应器的一个侧壁通过筛板与集气室b相连接，另一个所述脱硝脱汞反应器的一个侧壁通过筛板与集气室c相连接，所述集气室a分别与集气室b和集气室c相连通；每个所述脱硝脱汞反应器的顶部均设有脱硝脱汞反应器活性焦入口，其底部均设有脱硝脱汞反应器活性焦出口；所述脱硝脱汞反应器活性焦出口与所述脱硫脱汞反应器活性焦入口相连通，所述脱硫脱汞反应器活性焦出口与再生反应器相连通，所述再生反应器的出口分别与所述脱硫脱汞反应器活性焦入口和脱硝脱汞反应器活性焦入口相连通；

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分别与所述脱硫脱汞反应器活性焦入口和脱硝脱汞反应器活性焦入口相连通；

两个所述脱硝脱汞反应器分别设置在所述脱硫脱汞反应器的两侧。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述烟气入口设于所述脱硫脱汞反应器的中部；所述烟气出口设于近所述脱硝脱汞反应器的顶部处。

3.一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或2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脱硫脱汞反应器和脱硝脱汞反应器进行净化时，向所述脱硫脱汞反应器和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至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a内，与所述喷NH₃装置喷出的NH₃预混合后分别进入所述集气室b和集气室c内，进而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，然后从所述烟气出口排出达到符合排放标准的烟气；

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分别从脱硫脱汞反应器活性焦入口和两个脱硝脱汞反应器活性焦入口进入所述脱硫脱汞反应器和脱硝脱汞反应器内，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，然后从所述脱硝脱汞反应器活性焦出口出来通过所述脱硫脱汞反应器活性焦入口进入至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；然后从所述脱硫脱汞反应器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分别从两个所述脱硝脱汞反应器活性焦入口和脱硫脱汞反应器活性焦入口进入到所述脱硝脱汞反应器和脱硫脱汞反应器内，开始新的循环；

所述烟气的温度为110℃~180℃。