CN104667735B - 脱硫脱硝一体化净化的吸附剂、吸附设备及吸附方法 - Google Patents

脱硫脱硝一体化净化的吸附剂、吸附设备及吸附方法 Download PDF

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Abstract

本发明的脱硫脱硝一体化净化的吸附设备，其特征在于：包括吸附剂制备箱和反应塔，吸附剂制备箱通过供浆泵和管道连接反应塔的上部，输送吸附剂浆液，吸附剂制备箱的入口分别连接进水管、活性半焦粉仓、三氧化二铁粉仓和五氧化二钒粉仓。本发明的有益效果是：1.硫硝脱除效率高，可同时除去烟尘等污染物，还具有烟气处理流程简单，用水量极少，不需大型排水处理装置；2.吸附剂来源广泛，价格低廉，且可循环利用；3.工艺流程简单，运行操作容易，对锅炉负荷变化适应强；4.反应塔和再生塔体积小，减少占地面积，也可分体设计，既适用于老电厂改造，又适用新建电厂。

Description

脱硫脱硝一体化净化的吸附剂、吸附设备及吸附方法
技术领域
本发明涉及一种脱硫脱硝一体化净化的吸附剂及吸附设备。
背景技术
工业化SO2/NOx联合脱除工艺是采用高性能石灰/石灰石烟气脱硫（FGD）系统来脱除SO2和用SCR工艺来脱除NOx。该工艺能脱除90%以上的SO2和80%以上的NOx。但该联合工艺的主要问题是烟气中0.2%~2%的SO2氧化为SO3，而SO3与游离CaO和氨反应生成CaSO4和铵盐引起催化剂表面结垢，降低了SCR脱硝效率，同时会增加空气预热器的堵塞和腐蚀。炭基材料单独用于脱硫脱硝的情况一般很少，因为在不断的实验探索过程中发现，通过将炭基材料改性，能够大大提高脱硫脱硝的性能。金属氧化物用于这种催化剂取得了很长足的进展。
整体煤气化联合循环发电(IGCC)是一项高效率、低污染的燃煤发电技术，它不仅能满足日趋严格的环境保护要求，而且可以显著提高发电效率。IGCC系统中的固体副产物是煤在快速热解后的未完全热解的产物，这种固体产物（半焦）中不仅含有丰富的氧元素和氢元素，物理性质和活性炭很相似，都具有丰富的表面结构和孔隙，成为一种替代活性炭的新型炭基材料。根据热力学分析可知，三氧化二铁在400K-1600K温度区间内具有硫化性能，在此温度区间内三氧化二铁和二氧化硫反应的自由焓变为负值，表明反应能自动进行。有资料表明：在723K温度以下的脱硫反应为不可逆反应，理论脱硫率接近100%。将不同量的V2O5负载在半焦中可有效提高单一半焦脱硫脱硝的效率，其主要源于V2O5能够促进中间产物的生成速率，从而加大了脱硫脱硝效率。
发明内容
本发明为弥补现有技术的不足，提供了一种脱硫脱硝效率高、处理流程简单、吸附剂循环利用、价格低的脱硫脱硝一体化净化的吸附剂及吸附设备。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的脱硫脱硝一体化净化的吸附设备，其特征在于：包括吸附剂制备箱和反应塔，吸附剂制备箱通过供浆泵和管道连接反应塔的上部，输送吸附剂浆液，吸附剂制备箱的入口分别连接进水管、活性半焦粉仓、三氧化二铁粉仓和五氧化二钒粉仓。
反应塔下部通过气力输送机和管道连接再生箱，输送使用后的吸附剂粉体，再生箱通过管道和气力输送机连接吸附剂制备箱，输送活化后的吸附剂粉体。
反应塔设有用于吹送使用后的吸附剂粉末的吹灰器。
反应塔内设有耐高温的石英板，喷洒后落下的吸附剂粉末平铺在石英板上，使通过的烟气通过石英板后与吸附剂反应。
反应塔内设有用于喷洒吸附剂浆液的雾化喷头，进水管、半焦粉仓、三氧化二铁粉仓和五氧化二钒粉仓分别设有阀门。
本发明的烟气脱硫脱硝的方法，其特征在于：包括以下步骤：半焦、三氧化二铁、五氧化二钒分别以粉状形式，按照重量比80-90:8-12:4-7混合，并且加入氨水，使浆液pH值达到13后停止添加氨水，利用搅拌器搅拌12h后，制成吸附剂浆液；烟气从反应塔底部进入，利用供浆泵将吸附剂制备箱内高浓度吸附剂浆液输送到反应塔的上部并喷入反应塔内，氨水与烟气中的二氧化硫和氮氧化物反应，利用烟气温度烘干吸附剂浆液，使其成为粉末状，落在石英板上；当吸附剂粉末脱除效率降低后，采用吹灰器和气力输送机将反应塔内的吸附剂送入再生箱，在再生箱内经过高温处理后，半焦恢复活性，然后利用气力输送机通过管道送回吸附剂制备箱，进行循环利用；净化后的净烟气从反应塔顶部排出。排放到大气中。进水管用于添加氨水和工艺水。
本发明的半焦负载多元金属氧化物吸附剂，其特征在于：由以下方法制成：将半焦、三氧化二铁、五氧化二钒分别制成粉状颗粒，按照重量比80-90:8-12:4-7混合，同时加入氨水，使pH值达到13即可。
本发明的半焦负载多元金属氧化物吸附剂，由以下方法制成：将半焦、三氧化二铁、五氧化二钒分别制成粉状颗粒，按照重量比85:10:5混合，同时加入氨水，使pH值达到13即可。
本发明的有益效果是：
1.硫硝脱除效率高，可同时除去烟尘等污染物，反应速度快，还具有烟气处理流程简单，用水量极少，不需大型排水处理装置；2.吸附剂来源广泛，价格低廉，且可循环利用；本吸附剂本身为粉末状，所以在脱硫脱硝过程中不会发生严重的粉化现象，不会影响其性能。3.工艺流程简单，运行操作容易，对锅炉负荷变化适应强；4.反应塔和再生塔体积小，减少占地面积，也可分体设计，既适用于老电厂改造，又适用新建电厂。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1厂区工艺水，2半焦粉仓，3三氧化二铁粉仓，4五氧化二钒粉仓，5吸附剂制备箱，6供浆泵，7反应塔，8原烟气，9净烟气，10再生箱，11气力输送机，12气力输送机。
具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。
本发明的脱硫脱硝一体化净化的吸附设备，包括吸附剂制备箱5和反应塔7，吸附剂制备箱通过供浆泵6和管道连接反应塔的上部，输送吸附剂浆液，吸附剂制备箱的入口分别连接进水管1、半焦粉仓2、三氧化二铁粉仓3和五氧化二钒粉仓4。
反应塔下部通过气力输送机12和管道连接再生箱，输送使用后的吸附剂粉体，再生箱通过管道和气力输送机11连接吸附剂制备箱，输送活化后的吸附剂粉体，反应塔设有用于吹送使用后的吸附剂粉末的吹灰器。
反应塔内设有耐高温的石英板，喷洒后落下的吸附剂粉末平铺在石英板上，使通过的烟气通过石英板后与吸附剂反应。
反应塔内设有用于喷洒吸附剂浆液的雾化喷头，进水管1、半焦粉仓2、三氧化二铁粉仓3和五氧化二钒粉仓4分别设有阀门。
本发明的烟气脱硫脱硝的方法，包括以下步骤：半焦、三氧化二铁、五氧化二钒分别以粉状形式，在吸附剂制备箱5中按照重量比80-90:8-12:4-7混合，并且加入氨水，使浆液pH值达到13后停止添加氨水，利用搅拌器搅拌12h后，制成吸附剂浆液；原烟气8从反应塔7底部进入，利用离心泵（即供浆泵6）将吸附剂浆液喷入反应塔7内，氨水与烟气中的二氧化硫和氮氧化物反应，利用烟气温度烘干吸附剂浆液，使其成为粉末状，落在石英板上；当吸附剂粉末脱除效率降低后，采用吹灰器和气力输送机12将反应塔内的吸附剂送入再生箱10，在再生箱内经过高温处理后，半焦恢复活性，然后利用气力输送机11通过管道送回吸附剂制备箱5，进行循环利用。净化后的净烟气9从反应塔顶部排出，排放到大气中。进水管1用于添加氨水和工艺水。
本发明的半焦负载多元金属氧化物吸附剂，由以下方法制成：将半焦、三氧化二铁、五氧化二钒分别制成粉状颗粒，按照重量比80-90:8-12:4-7混合，同时加入氨水，使pH值达到13即可。
本发明的半焦负载多元金属氧化物吸附剂，由以下方法制成：将半焦、三氧化二铁、五氧化二钒分别制成粉状颗粒，按照重量比85:10:5混合，同时加入氨水，使pH值达到13即可。
本发明选用溶液共沉淀的方法制备活性半焦为载体的植入多元金属氧化物吸附剂。脱硫脱硝吸附剂采用半焦负载不同比例的三氧化二铁和五氧化二钒，制备成粉状颗粒，在反应塔内与烟气中的二氧化硫和氮氧化物反应。本工艺主要包括：吸附剂制备箱，半焦通过添加氨水将不同比例的三氧化二铁和五氧化二钒植入半焦中，利用供浆泵将制备好的浆液喷入反应塔内，利用烟气温度烘干浆液，使其成为粉末状，落入石英板上，并防止粉末状吸附剂脱落；当吸附剂脱除效率降低后，可更换反应塔内的吸附剂，更换下来的吸附剂经过高温处理后，可重复利用。
工作原理为：原烟气中的主要污染物是二氧化硫和氮氧化物。本发明中采用的半焦具有比较发达的孔结构和非常大的比表面积，其本身对二氧化硫的吸附包括物理吸附和化学吸附。当烟气中无水蒸汽和O2存在时，主要发生物理吸附，吸附量较小。当烟气中含有足量水蒸汽和O2，半焦吸附烟气中二氧化硫是一个化学吸附和物理吸附同时存在的过程。向活性半焦中添加金属氧化物主要是源于五氧化二钒和三氧化二铁对烟气中二氧化硫和氮氧化物的催化氧化和吸附氧化作用，负载的金属氧化物能够促进中间产物（硫酸铁、氮化钒）的生成速率，降低活性半焦本身的消耗了，从而加大脱硫脱硝效率。本吸附剂本身为粉末状，所以在脱硫脱硝过程中不会发生严重的粉化现象。

Claims (2)

1.一种用脱硫脱硝一体化净化的吸附设备进行烟气脱硫脱硝的方法，其特征在于：
脱硫脱硝一体化净化的吸附设备，包括吸附剂制备箱和反应塔，吸附剂制备箱通过供浆泵和管道连接反应塔的上部，输送吸附剂浆液，吸附剂制备箱的入口分别连接进水管、活性半焦粉仓、三氧化二铁粉仓和五氧化二钒粉仓；
反应塔下部通过气力输送机和管道连接再生箱，输送使用后的吸附剂粉体，再生箱通过管道和气力输送机连接吸附剂制备箱，输送活化后的吸附剂粉体；
反应塔内设有耐高温的石英板；
反应塔内设有用于喷洒吸附剂浆液的雾化喷头，进水管、半焦粉仓、三氧化二铁粉仓和五氧化二钒粉仓分别设有阀门；
反应塔设有用于吹送使用后的吸附剂粉末的吹灰器；
用该吸附设备进行烟气脱硫脱硝的方法，包括以下步骤：半焦、三氧化二铁、五氧化二钒分别以粉状形式，按照重量比80-90:8-12:4-7混合，并且加入氨水，使浆液pH值达到13后停止添加氨水，利用搅拌器搅拌12h后，制成吸附剂浆液；烟气从反应塔底部进入，利用供浆泵将吸附剂浆液喷入反应塔内，氨水与烟气中的二氧化硫和氮氧化物反应，利用烟气温度烘干吸附剂浆液，使其成为粉末状，落在石英板上；当吸附剂粉末脱除效率降低后，采用吹灰器和气力输送机将反应塔内的吸附剂送入再生箱，在再生箱内经过高温处理后，半焦恢复活性，然后利用气力输送机通过管道送回吸附剂制备箱，进行循环利用；净化后的净烟气从反应塔顶部排出。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硫脱硝的方法，其特征在于：所用的半焦负载多元金属氧化物吸附剂，由以下方法制成：将半焦、三氧化二铁、五氧化二钒分别制成粉状颗粒，按照重量比85:10:5混合，同时加入氨水，使pH值达到13即可。
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