CN105413326B - 一种活性焦烟气净化系统 - Google Patents

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Abstract

一种活性焦烟气净化系统，包括吸附再生一体化净化塔、振动筛、斗提机、储料仓和烟囱；吸附再生一体化净化塔分别与烟囱、振动筛和斗提机连通；吸附再生一体化净化塔的内部从上至下依次为吸附段、上部锥形布料器、再生抽气段、再生加热段、再生冷却段和下部锥形布料器。本发明采用一体化结构，在一个塔内完成吸附和再生，减少活性焦的损失，降低能耗，具有高度环保、多种污染物高效协同处理，资源回收、占地面积小、低能耗等优点。

Description

一种活性焦烟气净化系统
技术领域
本发明属于烟气净化技术领域，具体涉及一种活性焦烟气净化系统。
背景技术
燃煤锅炉、烧结、球团等生产工程中产生大量烟气，烟气中含有的SOx、NOx、颗粒物、重金属和二噁英等物质对环境造成污染。随着国家环保要求日益严格，多重污染物综合治理的技术，是烟气治理发展的必然趋势。
活性焦烟气净化技术，能够在脱硫的基础上实现低温脱硝，同时对粉尘、重金属及二噁英等污染物有一定的脱除效果。此外，脱硫副产物为高品质硫酸，可以回收硫资源，符合循环经济的理念，是当前世界公认的最具前途的多种污染物综合治理技术；但是较高的运行成本也限制这一技术的推广应用。
活性焦烟气净化技术主要由吸附过程和再生过程组成，吸附过程中烟气中的污染物被吸附在活性焦表面；再生过程中污染物从活性焦表面脱附，活性焦实现再生和循环利用；吸附反应器和活性焦再生反应器是活性焦烟气净化技术的核心设备，开发多种污染物协同处理的、低运行成本的吸附和再生反应器是活性焦烟气净化技术的关键；目前应用较多的工艺方法为吸附塔和再生塔分开布置，如专利CN102430318和专利CN104801174分别公开了一种活性焦烟气净化系统，吸附塔和再生塔分开布置，活性焦循环通过多条水平输送设备和垂直输送设备实现，能耗较大，且活性焦多次倒料导致损耗较大，从而增加了运行成本；专利CN104785082公布了一种吸附和再生一体化塔，吸附和再生功能可以在一个塔内完成，但是该塔内管路复杂，容易造成活性焦下料不均匀和局部蓄热。
综上，现有的活性焦吸附反应器和再生反应器及工艺方法存在流程复杂、设备繁多、能耗偏高、活性焦下料不均匀，容易蓄热等缺点，需要开发新的活性焦烟气净化工艺和新结构的吸附再生反应器，以减少运行过程中活性焦的损耗，进而降低运行成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种活性焦烟气净化系统，在投资少、占地小、流程简单的同时，达到烟气净化的效果。
本发明提供的一种活性焦烟气净化系统，包括吸附再生一体化净化塔、振动筛、斗提机、储料仓和烟囱；吸附再生一体化净化塔顶部的排气口与烟囱连通，吸附再生一体化净化塔底部的出料口与振动筛的进料口通过管道阀门连通，振动筛的大颗粒出口与斗提机的进料口连通，斗提机的出料口与吸附再生一体化净化塔顶部的进料口连通，储料仓的与斗提机的进料口连通；吸附再生一体化净化塔的内部从上至下依次为吸附段、上部锥形布料器、再生抽气段、再生加热段、再生冷却段和下部锥形布料器，上部锥形布料器和再生抽气段之间设有中间锁气阀。
上述系统中，吸附段的进气口与鼓风机的出口连通，两者连通的管道同时与喷氨管路和喷水管路连通。
上述系统中，上部锥形布料器由多个漏斗均匀排列构成。
上述系统中，再生抽气段设有抽气口与第一引风机的进口连通。
上述系统中，再生加热段为列管式换热器，各列管内部用于通过活性焦，列管与再生抽气段和再生冷却段连通，外壳设有热风进口和回风出口，回风出口与第二引风机的进口连通，第二引风机的出口和再生加热段的热风进口均与加热装置连通。
上述系统中，再生冷却段为列管式换热器，各列管内部用于通过活性焦，列管与再生加热段为和振动筛连通，外壳设有热空气排空口和冷空气进口，冷空气进口与第三引风机的出口连通。
上述系统中，斗提机与吸附再生一体化净化塔之间设有顶部锁气阀，吸附再生一体化净化塔与振动筛之间设有底部锁气阀。
上述系统中，下部锥形布料器由多个漏斗均匀排列构成。
采用本发明的活性焦烟气净化系统的进行活性焦烟气净化的方法为：
1、在吸附段内填充活性焦，并通过斗提机向吸附段内输送活性焦；
2、将烟气通过鼓风机增压后进入吸附再生一体化净化塔的吸附段横向流动，同时向吸附段通入氨气；在吸附段中烟气中的SOx、颗粒物、重金属和二噁英被活性焦吸附去除，NOx与氨气反应生成氮气和水，净化后的烟气通过烟囱排放；
3、活性焦在吸附段完成吸附后，形成的吸附饱和活性焦向下流动，经过上部锥形布料器后，进入再生抽气段，通过加热装置加热空气产生热风，被第二引风机传输到再生加热段，与吸附饱和活性焦换热使活性焦再生，形成再生活性焦，产生的再生混合气返回再生抽气段，通过第一引风机排出；
4、再生活性焦进入再生冷却段，通过第三引风机向再生冷却段通入空气与再生活性焦换热，产生的热风被排出；
5、冷却后的再生活性焦经过下部锥形布料器进入振动筛，经振动筛筛分出粒径<1.5mm的部分回收，其余的再生活性焦通过斗提机返回吸附再生一体化净化塔循环使用；同时将储料仓内存储的活性焦输送到斗提机内，与再生活性焦混合，补充损失的活性焦。
上述方法中，通过调节斗提机和吸附再生一体化净化塔之间的顶部锁气阀和吸附再生一体化净化塔内的中间锁气阀，防止烟气外溢，并隔绝空气；通过调节吸附再生一体化净化塔和振动筛之间的底部锁气阀以及吸附再生一体化净化塔内的中间锁气阀以维持再生过程的气密性。
上述的烟气温度为80~180℃；当烟气温度≥140℃时，先将烟气与冷空气混合，再通过增压风机传输到管道中，控制进入吸附段的烟气的温度＜140℃；当烟气温度温度≥160℃时，先将烟气与冷空气混合 ，再通过增压风机传输到管道中，并在管道中喷水降温，控制进入吸附段的烟气的温度＜140℃。
上述的烟气中SO2的浓度为500~1500mg/Nm3，NOx以NO2计的浓度为200~350mg/Nm3，颗粒物的浓度为50~100 mg/Nm3，二噁英的浓度为1~5ng-TEQ/Nm3。
上述的步骤1中，净化后的烟气中SO2的浓度≤50mg/Nm3；颗粒物的浓度≤30mg/Nm3；NOx的浓度≤100mg/Nm3；二噁英的浓度≤0.5ng-TEQ/Nm3；净化后的烟气温度为130~140℃。
上述的步骤2中，向吸附段通入氨气的量按氨气与烟气中的NOx完全反应并过量0.5~1.5倍为准，所依据的反应式为：
4NO+ 4NH3+O2 =4N2 +6H2O
和
2NO2+4NH3+O2= 3N2+6H2O。
上述的步骤2中，烟气与活性焦的吸附时间为30~60s，烟气的流速为0.2~0.5m/s。
上述的步骤3中，再生混合气中SO2的体积百分比为10~20%，经第一引风机传输到制酸装置中用于制作硫酸。
上述的步骤2中，活性焦在吸附段中的停留时间为7~10天。
上述的步骤3中，热风的温度为450~500℃，热风进入再生加热段与吸附饱和活性焦换热后，吸附饱和活性焦的温度为350~420℃，完成再生；吸附饱和活性焦在再生加热段的停留时间为2~3小时。
上述的步骤4中，再生活性焦进入再生冷却段换热后温度为50~100℃，再生活性焦在再生冷却段的停留时间为1~2小时。
本发明的原理及特点是：
采用一体化结构，在一个塔内完成吸附和再生，减少活性焦的损失，降低活性焦损耗和能耗，可以减少水平输送设备和垂直提升设备，明显降低系统运行费用；活性焦循环过程中磨损产生焦粉，焦粉可减慢活性焦在吸附再生一体化净化塔中的移动速度，导致活性焦流动不畅，因此设置振动筛筛分出的小颗粒的活性焦，并通过储料仓向系统内补充新鲜的活性焦；通过调节三个锁气阀维持塔内气密性；当多个吸附再生一体化净化塔并联工作时，调节吸附段进出口阀门，能起到稳压所用；在吸附再生一体化净化塔内设置两个锥形布料器，可以有效的控制塔内活性焦流动，实现料层均匀运动，防止局部料流不畅；本发明的系统与工艺方法具有高度环保、多种污染物高效协同处理，资源回收、占地面积小、低能耗等优点。
附图说明
图1为本发明的活性焦烟气净化系统结构示意图；
图中：1-吸附再生一体化净化塔，2-顶部锁气阀，3-中间锁气阀，4-底部锁气阀，5-振动筛，6-斗提机，7-阀门Ⅲ，8-鼓风机，9-喷水管路，10-阀门Ⅰ，11-喷氨管路，12-阀门Ⅱ，13-第一引风机，14-制酸装置，15-第二引风机，16-加热装置，17-第三引风机，18-烟囱，19-储料仓， 101-吸附段，102-上部锥形布料器，103-再生抽气段，104-再生加热段，105-再生冷却段，106-下部锥形布料器；
图2为本发明实施例中的上部锥形布料器结构示意图；
图3为图2的A-A面剖图；
图4为本发明实施例中的列管式换热器水平截面示意图。
具体实施方式
本发明实施例中的烟气为锅炉烟气、烧结烟气或球团烟气。
本发明实施例中的氨气体积浓度为2.5~5%。
本发明实施例中喷氨管路与氨气发生装置装配在一起。
本发明实施例中的制酸方法是采用GB 50880-2013常压接触法制酸工艺进行制酸。
本发明实施例中的加热装置为煤气加热装置或电加热装置。
本发明的上部锥形布料器和下部锥形布料器选用的结构是将漏斗按至少4行和至少4列组合构成，每个漏斗的水平截面为四方形，俯视结构如图2所示。
实施例1
一种活性焦烟气净化系统结构如图1所示，包括吸附再生一体化净化塔1、振动筛5、斗提机6、储料仓19和烟囱18；吸附再生一体化净化塔1顶部的排气口与烟囱18通过阀门Ⅱ12连通，吸附再生一体化净化塔1底部的出料口与振动筛5的进料口通过管道阀门（底部锁气阀4）连通，振动筛5的大颗粒出口与斗提机6的进料口连通，斗提机6的出料口与吸附再生一体化净化塔1顶部的进料口连通，储料仓19的与斗提机6的进料口连通；吸附再生一体化净化塔1的内部从上至下依次为吸附段101、上部锥形布料器102、再生抽气段103、再生加热段104、再生冷却段105和下部锥形布料器106，上部锥形布料器105和再生抽气段103之间设有中间锁气阀3；
吸附段101的进气口与鼓风机8的出口连通，两者连通的管道同时与喷氨管路11和喷水管路9连通，该管道在与喷氨管路连通处和该管道与喷水管路连通处之间设有阀门Ⅰ10；与鼓风机8进口连通的管路上设有支管，该支管上设有阀门Ⅲ7，该支管用于通入冷空气；
上部锥形布料器102由多个漏斗均匀排列构成，结构如图2和3所示；
再生抽气段103设有抽气口与第一引风机13的进口连通；
再生加热段104为列管式换热器，水平截面结构如图4所示，各列管内部用于通过活性焦，列管与再生抽气段103和再生冷却段105连通，外壳设有热风进口和回风出口，回风出口与第二引风机15的进口连通，第二引风机15的出口和再生加热段104的热风进口均与加热装置16连通；
再生冷却段105为列管式换热器，水平截面结构如图4所示，各列管内部用于通过活性焦，列管与再生加热段104和振动筛5连通，外壳设有热空气排空口和冷空气进口，冷空气进口与第三引风机17的出口连通；
再生加热段104和再生冷却段105之间的列管以外的部分设有隔热板；
斗提机6与吸附再生一体化净化塔1之间设有顶部锁气阀2，吸附再生一体化净化塔1与振动筛5之间设有底部锁气阀4；
下部锥形布料器106由多个漏斗均匀排列构成，与上部锥形布料器102结构相同；
采用上述系统进行活性焦烟气净化的方法为：
1、在吸附段内填充活性焦，并通过斗提机向吸附段内输送活性焦；
2、将烟气通过鼓风机增压后进入吸附再生一体化净化塔的吸附段横向流动，同时向吸附段通入氨气；在吸附段中烟气中的SOx、颗粒物、重金属和二噁英等污染物被活性焦吸附去除，NOx与氨气反应生成氮气和水，净化后的烟气通过烟囱排放；
3、活性焦在吸附段完成吸附后，形成的吸附饱和活性焦向下流动，经过上部锥形布料器后，进入再生抽气段，通过加热装置16加热空气产生热风，被第二引风机传输到再生加热段，与吸附饱和活性焦换热使活性焦再生，形成再生活性焦，产生的再生混合气返回再生抽气段，通过第一引风机排出；
4、再生活性焦进入再生冷却段，通过第三引风机向再生冷却段通入空气与再生活性焦换热，产生的热风被排出；
5、冷却后的再生活性焦经过下部锥形布料器进入振动筛，经振动筛筛分出粒径<1.5mm的部分（活性焦粉）回收，其余的再生活性焦通过斗提机返回吸附再生一体化净化塔循环使用；同时将储料仓内存储的活性焦输送到斗提机内，与再生活性焦混合，补充损失的活性焦；颗粒物等被活性焦吸附，通过振动筛，筛分后进入焦粉；
通过调节斗提机和吸附再生一体化净化塔之间的顶部锁气阀和吸附再生一体化净化塔内的中间锁气阀，防止烟气外溢，并隔绝空气；通过调节吸附再生一体化净化塔和振动筛之间的底部锁气阀以及吸附再生一体化净化塔内的中间锁气阀以维持再生过程的气密性；
烟气温度为80~180℃；当烟气温度≥140℃时，先将烟气与冷空气混合，再通过增压风机传输到管道中，控制进入吸附段的烟气的温度＜140℃；当烟气温度温度≥160℃时，先将烟气与冷空气混合 ，再通过增压风机传输到管道中，并在管道中喷水降温，控制进入吸附段的烟气的温度＜140℃；
烟气中SO2的浓度为500~1500mg/Nm3，NOx以NO2计的浓度为200~350mg/Nm3，颗粒物的浓度为50~100 mg/Nm3，二噁英的浓度为1~5ng-TEQ/Nm3；
净化后的烟气中SO2的浓度≤50mg/Nm3；颗粒物的浓度≤30mg/Nm3；NOx的浓度≤100mg/Nm3；二噁英的浓度≤0.5ng-TEQ/Nm3；净化后的烟气温度为130~140℃；
向吸附段通入氨气的量按氨气与烟气中的NOx完全反应并过量0.5~1.5倍为准；
烟气与活性焦的吸附时间为30~60s，烟气的流速为0.2~0.5m/s。再生混合气中SO2的体积百分比为10~20%，经第一引风机传输到制酸装置14中用于制作硫酸；活性焦在吸附段中的停留时间为7~10天；热风的温度为450~500℃，热风进入再生加热段与吸附饱和活性焦换热后，吸附饱和活性焦的温度为350~420℃，完成再生；吸附饱和活性焦在再生加热段的停留时间为2~3小时；再生活性焦进入再生冷却段换热后温度为50~100℃，再生活性焦在再生冷却段的停留时间为1~2小时。

Claims (1)

1.一种活性焦烟气净化的方法，其特征在于采用活性焦烟气净化系统，该系统包括吸附再生一体化净化塔、振动筛、斗提机、储料仓和烟囱；吸附再生一体化净化塔顶部的排气口与烟囱连通，吸附再生一体化净化塔底部的出料口与振动筛的进料口通过管道阀门连通，振动筛的大颗粒出口与斗提机的进料口连通，斗提机的出料口与吸附再生一体化净化塔顶部的进料口连通，储料仓的与斗提机的进料口连通；吸附再生一体化净化塔的内部从上至下依次为吸附段、上部锥形布料器、再生抽气段、再生加热段、再生冷却段和下部锥形布料器，上部锥形布料器和再生抽气段之间设有中间锁气阀；所述的吸附段的进气口与鼓风机的出口连通，两者连通的管道同时与喷氨管路和喷水管路连通；所述的再生抽气段设有抽气口与第一引风机的进口连通；所述的再生加热段为列管式换热器，各列管内部用于通过活性焦，列管与再生抽气段和再生冷却段连通，外壳设有热风进口和回风出口，回风出口与第二引风机的进口连通，第二引风机的出口和再生加热段的热风进口均与加热装置连通；所述的再生冷却段为列管式换热器，各列管内部用于通过活性焦，列管与再生加热段和振动筛连通，外壳设有热空气排空口和冷空气进口，冷空气进口与第三引风机的出口连通；
方法按以下步骤进行：
(1)在吸附段内填充活性焦，并通过斗提机向吸附段内输送活性焦；
(2)将烟气通过鼓风机增压后进入吸附再生一体化净化塔的吸附段横向流动，同时向吸附段通入氨气；在吸附段中烟气中的SOx、颗粒物、重金属和二噁英被活性焦吸附去除，NOx与氨气反应生成氮气和水，净化后的烟气通过烟囱排放；所述的烟气温度为80～180℃；当烟气温度≥140℃时，先将烟气与冷空气混合，再通过增压风机传输到管道中，控制进入吸附段的烟气的温度＜140℃；当烟气温度≥160℃时，先将烟气与冷空气混合，再通过增压风机传输到管道中，并在管道中喷水降温，控制进入吸附段的烟气的温度＜140℃；向吸附段通入氨气的量按氨气与烟气中的NOx完全反应为准，所依据的反应式为：
4NO+4NH3+O2＝4N2+6H2O
和
2NO2+4NH3+O2＝3N2+6H2O；
烟气中SO2的浓度为500～1500mg/Nm3，NOx以NO2计的浓度为200～350mg/Nm3，颗粒物的浓度为50～100mg/Nm3，二噁英的浓度为1～5ng-TEQ/Nm3；
净化后的烟气中SO2的浓度≤50mg/Nm3；颗粒物的浓度≤30mg/Nm3；NOx的浓度≤100mg/Nm3；二噁英的浓度≤0.5ng-TEQ/Nm3；净化后的烟气温度为130～140℃；
烟气与活性焦的吸附时间为30～60s，烟气的流速为0.2～0.5m/s；
活性焦在吸附段中的停留时间为7～10天；
(3)活性焦在吸附段完成吸附后，形成的吸附饱和活性焦向下流动，经过上部锥形布料器后，进入再生抽气段，通过加热装置加热空气产生热风，被第二引风机传输到再生加热段，与吸附饱和活性焦换热使活性焦再生，形成再生活性焦，产生的再生混合气返回再生抽气段，通过第一引风机排出；热风的温度为450～500℃，热风进入再生加热段与吸附饱和活性焦换热后，吸附饱和活性焦的温度为350～420℃，完成再生；吸附饱和活性焦在再生加热段的停留时间为2～3小时；
(4)再生活性焦进入再生冷却段，通过第三引风机向再生冷却段通入空气与再生活性焦换热，产生的热风被排出；再生活性焦进入再生冷却段换热后温度为50～100℃，再生活性焦在再生冷却段的停留时间为1～2小时；
(5)冷却后的再生活性焦经过下部锥形布料器进入振动筛，经振动筛筛分出粒径＜1.5mm的部分回收，其余的再生活性焦通过斗提机返回吸附再生一体化净化塔循环使用；同时将储料仓内存储的活性焦输送到斗提机内，与再生活性焦混合，补充损失的活性焦。
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