CN105727708A - 一种多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统及方法 - Google Patents

一种多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及工业烟气污染治理领域。本发明的多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统，包括除尘装置(4)，还包括脱硫脱硝多层流化床反应器(13)，所述除尘装置(4)入料口与脱硫脱硝多层流化床反应器(13)顶部相连通；所述脱硫脱硝多层流化床反应器(13)分为上部脱硝段和下部脱硫段，所述脱硝段包含若干层流化床，每层流化床底部以下对应的侧壁设置一氨气喷入口(10)；所述脱硫段包含若干层流化床，最下层流化床底部以下对应的侧壁设置一烟气入口(7)。本发明可以增强传质传热，提高脱硫脱硝效率，以细颗粒活性炭/焦代替高成本的成型活性炭/焦，降低脱硫脱硝成本，适合电厂锅炉、工业锅炉、供热锅炉以及焦化行业烟气净化。

Description

一种多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统及方法
技术领域
本发明涉及工业烟气污染治理领域，具体地，本发明涉及一种多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统及方法。
背景技术
化石燃料燃烧与金属冶炼等过程排放的烟气中含有SOx和NOx等有害污染物，这些烟气污染物导致的雾霾、酸雨、光化学烟雾等环境问题严重危及人类的身体健康和居住环境，因此引起世界各国的广泛关注。在这样的背景下，出现了多种烟气脱硫、脱硝的方法和技术。
活性炭/焦(简称AC)同时脱硫脱硝技术，是以煤或生物质等制成的活性炭/焦作为脱硫吸附剂和脱硝催化剂同时脱除烟气中的SOx和NOx的干法烟气净化技术。活性炭/焦脱硫是利用SO2在炭/焦表面的吸附和催化氧化作用。SO2通过物理吸附的方式被吸附到活性炭/焦表面，吸附量极小而且不稳定，但当烟气中有氧和水蒸气存在时，吸附态的SO2和O2在活性炭/焦表面发生催化氧化反应并生成SO3，SO3再和水蒸气反应生成硫酸，表面吸附的硫酸存在于活性炭/焦微孔中，降低了其吸附能力，可通过加热或水洗使活性炭/焦再生，并得到富SO2气体或稀硫酸。活性炭/焦脱硝是利用活性炭/焦的催化还原作用，烟气中的NOx在加氨条件下经活性炭/焦催化还原，生成水和氮气，达到脱硝的目的。
国外自20世纪50年代以来，开发出了多种活性炭/焦吸附工艺，典型工艺有固定床、移动床工艺，而流化床、旋转床、滴流床等工艺工业化应用报道较少。固定床典型工艺有德国Lurgi-Sulfacid法、日本的日立东电法，两种工艺核心设备为固定床吸附器，主要针对烟气脱硫，采用水(酸)洗再生，副产品为硫酸。Lurgi-Sulfacid工艺特点是烟气吸附、水洗再生在同一个吸附器中进行，并使用水洗得到的稀硫酸进行烟气冷却，缺点是副产物硫酸浓度低，难以浓缩；日立东电技术采用4塔运行、1塔再生的运行方式，设备复杂，空间占用面积大。移动床典型工艺有德国Reinluft法、德国-日本合作的Mitsui-BF法。德国Reinluft技术为世界上第一个移动床炭法烟气净化技术，采用吸附器和再生器上下一体化布置，节省空间，使用热惰性气体加热再生，但易出现着火事故；Mitsui-BF技术采用两段式移动床反应器，成型活性焦由上至下缓慢移动，第一段(上段)喷入NH3脱硝，第二段(下段)脱硫，同时脱除多种杂质，加热再生饱和活性焦得到富SO2气体，该技术脱硫脱硝效率高，但必须使用成型柱状活性焦，且活性焦磨损严重。采用流化床工艺的有美国的韦斯特瓦科(Westvaco)吸附技术，核心设备为流化床，吸附剂采用还原再生，进行了中试试验但未见进一步工业化放大的报道。
国内自上世纪70年代以来开发了多种炭法脱硫工艺以及同时脱硫脱硝工艺。中科院大连化学物理研究所开发的工艺采用固定床反应器，用含碘活性炭做脱硫剂，水洗再生，曾在湖北松木坪电厂进行中间试验，但未能得到进一步推广，其缺点是洗涤再生导致碘流失严重，脱硫性能下降，设备腐蚀严重。PAFP工艺又称磷铵肥法，是我国自行开发的一项脱硫技术，该工艺采用固定床反应器，吸附剂采用玉米芯制的活性炭，水洗再生产生的稀硫酸用于分解磷矿石并生产磷铵复合肥，或者加入铁颗粒经过加热、冷却结晶得到硫酸亚铁，该技术脱硫效率较高，且能回收农业急需的磷铵肥产品，解决了稀硫酸的利用问题。YJJ工艺是由南京自动化设备总厂、瓮福(集团)有限责任公司和煤炭科学研究总院共同研发的活性焦移动床技术，采用热蒸汽加热再生，在炭层喷水降温，改变内构件提升颗粒下移性能，增大过热蒸汽管道，提高了系统性能，目前已实现工业化。YJJ技术特点是吸附塔有错流和逆流两种形式，可单独脱硫也可以同时脱硫脱硝，可连续运行，脱附采用热解析法，吸附/解吸一体化设计节约场地，但活性焦损耗大，运行成本高。
专利CN102019143B公开了一种移动床烟气联合脱硫脱硝方法及其专用装置，该装置中脱硝和脱硫反应器本体上下连通，其特点为脱硝反应器体积大于脱硫反应器，增加了活性焦在脱硝反应器内的停留时间，提高了活性焦脱硝效率；另一特点为再生装置分为NO富集段以及SO2富集段，有利于气体净化和回收利用。专利102430318B报道了一种复合层双段错流移动床脱硫脱硝系统，吸附反应器同样由上部脱硝段、下部脱硫段组成。专利CN101856587B报道了一种流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺，在循环流化床反应器下部脱硫，上部喷入氨气脱硝，实现了活性炭的循环利用。
综上所述，目前国内外活性炭/焦法烟气净化工艺以固定床、移动床工艺为主，其中固定床工艺存在诸多不足之处，主要针对烟气脱硫而设计，单位设备处理烟气量小，设备并联造成空间占用面积大，运行不连续，高压降，吸附再生切换频繁等问题；而移动床工艺的缺点是传质、传热效果差，压降高，活性焦磨损严重，需要高强度的成型活性焦，成本较高，阻碍了活性炭/焦脱硫脱硝工艺的推广应用。因此亟需开发一种新型反应器以解决活性炭/焦脱硫脱硝一体化推广的难题。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明提供了一种多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统，目的在于可以强化传质传热，提高脱硫脱硝效率，降低压降，采用低成本的细颗粒活性炭/焦代替高成本的成型柱状活性炭/焦。
本发明的目的还在于提供了一种多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝的方法。
为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统，包括除尘装置4，还包括脱硫脱硝多层流化床反应器13，所述除尘装置4入料口与脱硫脱硝多层流化床反应器13顶部相连通，用于分离从多层流化床13顶部出来的烟气中夹带的活性炭/焦细粉颗粒；
所述脱硫脱硝多层流化床反应器13分为上部的脱硝段和下部的脱硫段，所述脱硝段包含若干层流化床，每层流化床的底部以下对应的侧壁设置一氨气喷入口10，用于将氨气喷入并与烟气混合，氨气参与脱硝段选择性催化还原反应；所述脱硫段包含若干层流化床，最下层流化床底部以下对应的侧壁设置一烟气入口7，用于通入烟气；所述脱硫脱硝多层流化床反应器13位于设置在最下部的氨气喷入口以上为脱硝段，以下为脱硫段；所述脱硝段的第一层流化床侧壁设置活性炭/焦入口；
所述脱硫脱硝多层流化床反应器13底部设置有排料阀14，用于排出活性炭/焦磨损生成的粉末；
所述脱硫脱硝多层流化床反应器13的脱硫段的最底层流化床的侧壁设置有活性炭/焦排出管12，用于排出脱硫脱硝后的活性炭/焦。
本发明的各装置之间通过特定的管路以及物料输送装置连接。
本发明所述脱硝段可以包含n层流化床，作为优选，n＝1～5，例如n取1、2、3；所述脱硫段可以包含m层流化床，作为优选，m＝1～5，例如m取1、2、3。
根据本发明的同时脱硫脱硝系统，其中，所述系统还包括活性炭/焦再生及冷却装置，所述活性炭/焦再生及冷却装置包括待生活性炭/焦储料罐5、提升机2、待生活性炭/焦输送器1D、细颗粒燃烧器15、再生输送器1C、夹套8、再生活性炭/焦冷却储料罐3和活性炭/焦输送器1B；
所述待生活性炭/焦储料罐5的入料口与提升机2相连接，提升机2通过待生活性炭/焦输送器1D与活性炭/焦排出管12相连；
所述待生活性炭/焦储料罐5的出料口与再生输送器1C入料口连接；所述再生输送器1C出料口连接一再生活性炭/焦冷却储料罐3，所述再生活性炭/焦冷却储料罐3通过活性炭/焦输送器1B与脱硫脱硝多层流化床反应器13的活性炭/焦入口相连；所述再生活性炭/焦冷却储料罐3还与新鲜活性炭/焦输送器1A相连；
所述夹套8套于再生输送器1C外部，所述夹套8在再生输送器1C的进料端处与细颗粒燃烧器15的烟气出口相连；所述夹套8可以优选为同心圆管夹套；
所述细颗粒燃烧器15的固体入料口通过废焦粉输送器1E分别与除尘装置4的固体出料口以及排料阀14相连通。所述除尘装置4分离得到的活性炭/焦细粉颗粒输送到细颗粒燃烧器15燃烧。所述排料阀14排出的活性炭/焦磨损生成的粉末经废焦粉输送器1E送入细颗粒燃烧器15燃烧。
根据本发明的同时脱硫脱硝系统，其中，所述除尘装置4顶部的气体出口连接于二次除尘装置6的物料入口，进一步滤除烟气中的活性炭/焦细粉颗粒；所述二次除尘装置6的固体物料出口与细颗粒燃烧器15连接。进一步地，所述除尘装置4优选为旋风分离器，所述二次除尘装置优选为布袋式除尘器。
根据本发明的同时脱硫脱硝系统，其中优选地，所述再生活性炭/焦冷却储料罐3顶部的气体出口连接有副产物回收装置16。所述副产物回收装置16对脱附产生的富SO2气体进行硫资源化，根据产品需求，所述副产物回收装置(16)可选择克劳斯制硫磺装置、浓硫酸生产装置或液体SO2生产装置。
根据本发明的同时脱硫脱硝系统，物料输送装置包括输送器(1A、1B、1C、1D、1E)以及提升机2，作为优选，所述新鲜活性炭/焦输送器1A、活性炭/焦输送器1B、再生输送器1C、待生活性炭/焦输送器1D和废焦粉输送器1E均使用螺旋输送器。尤其是再生输送器1C，可以进一步优选为管式螺旋输送器。所述提升机2为斗式提升机。作为一种备用方案，以上物料输送装置可由气力输送的方式代替。
根据本发明的同时脱硫脱硝系统，其中优选地，所述脱硫脱硝多层流化床反应器13内的相邻两层流化床之间由溢流管11连通，用于将上一层活性炭/焦送入下一层流化床继续反应；每层流化床通过分布板9隔开，所述分布板9的开孔率小于20％。
根据本发明的同时脱硫脱硝系统，作为一种选择，所述脱硫脱硝多层流化床反应器13内不设置溢流管11，所述分布板9的优选开孔率为20％～50％。
根据本发明的同时脱硫脱硝系统，作为另一种选择，所述脱硫脱硝多层流化床反应器13的最底层去掉侧壁的活性炭/焦排出管12，并且最底层流化床的分布板9改为锥形设计，底部开口作为排料口。
根据本发明的同时脱硫脱硝系统，作为再一种选择，所述脱硫脱硝多层流化床反应器13的入料口与氨气预吸附反应器17连接。
根据本发明的同时脱硫脱硝系统，其中，所述脱硫脱硝多层流化床反应器13的脱硫段内径还可以与脱硝段内径不相等。
根据本发明的同时脱硫脱硝系统，其中，所述脱硫脱硝多层流化床反应器13中的脱硝段与脱硫段还可以分成两个独立的流化床反应器，分别为脱硝段流化床反应器19与脱硫段流化床反应器18；所述脱硝段流化床反应器19的最底层流化床侧壁设置出料管与脱硫段流化床反应器18的第一层流化床侧壁相连；
所述脱硝段流化床反应器19的底部设有气体混合室20，所述脱硫段流化床反应器18顶部的烟气出口与气体混合室20相连。
根据本发明的同时脱硫脱硝系统，其中，所述脱硫脱硝多层流化床反应器13的活性炭/焦排出管12还可以连接于一再生塔21的侧壁入口，再生塔21内部有换热管，换热管入口与细颗粒燃烧器15的烟气出口相通，换热管出口与脱硫脱硝多层流化床反应器13的烟气入口7相连，所述再生塔21上部出口与副产物回收装置16相连，再生塔21底部与一冷却塔22相通，所述冷却塔22内部或外壁设有冷却水管道，冷却塔22底部物料出口与脱硫脱硝多层流化床反应器13的活性炭/焦入口相连。
根据本发明的同时脱硫脱硝系统，优选地，所述活性炭/焦输送器1B外壁设有冷却管道，可以冷却再生后的活性炭/焦，冷却介质为冷水，优选地，冷却后活性炭/焦温度范围为100～200℃，例如120℃、150℃、180℃。
本发明的一种多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝方法，包括以下步骤：
1)烟气净化阶段：脱硫脱硝多层流化床反应器13侧壁设置若干氨气喷入口，所述脱硫脱硝多层流化床反应器13分为两段，最下一个氨气喷入口以上为脱硝段，最下一个氨气喷入口以下为脱硫段，所述脱硝段与脱硫段均设置若干层流化床；
最顶层流化床中加入的活性炭/焦与上行的经过脱硫后的烟气以及氨气喷入口10喷入的氨气发生选择性催化还原反应，脱硝后的活性炭/焦下行进入到下一层流化床中，通过氧化吸附脱除烟气中的二氧化硫，若干层流化床中活性炭/焦由上至下先逐层脱硝再逐层脱硫，净化后的烟气从脱硫脱硝多层流化床反应器13的顶部烟气出口排出并进入除尘装置4进行除尘；
2)活性炭/焦再生阶段：硫吸附饱和的活性炭/焦由脱硫脱硝多层流化床反应器13的活性炭/焦排出管12排出，通过待生活性炭/焦输送器1D以及提升机2进入待生活性炭/焦储料罐5，然后进入再生输送器1C中进行加热再生，由细颗粒燃烧器15产生的高温热烟气为再生输送器1C间接加热，再生后的活性炭/焦进入再生活性炭/焦冷却储料罐3进行初步水冷降温，在活性炭/焦输送器1B中被进一步冷却后送入脱硫脱硝多层流化床反应器13；
3)副产物回收阶段：再生活性炭/焦冷却储料罐3内活性炭/焦脱附产生的富SO2气体进入副产物回收装置16进行回收。
根据本发明的同时脱硫脱硝方法，优选地，所述进入脱硫脱硝多层流化床反应器13的烟气温度为100～200℃，烟气空速300～8000h-1；所述进入脱硫脱硝多层流化床反应器13的氨气摩尔量为烟气中氮氧化物摩尔量的0.8～1.0倍。
根据本发明的同时脱硫脱硝方法，优选地，再生输送器1C中活性炭/焦的再生温度选取350～450℃，再生停留时间为30～90min。可以通过调节电机转速来控制再生输送器1C中的活性炭/焦的再生停留时间。
根据本发明的同时脱硫脱硝方法，其中，所述加入脱硫脱硝多层流化床反应器13的活性炭/焦为可流化活性炭/焦，包括所有以煤或生物质等材料制备的活性炭/焦以及通过添加活性金属所制备的负载型活性炭/焦，所述活性炭/焦为细颗粒状，其粒径范围为≤10mm。
根据本发明的同时脱硫脱硝方法，作为一种选择，所述参与选择性催化还原反应的部分氨气直接与进入脱硫脱硝多层流化床反应器13前的活性炭/焦进行预吸附后再与烟气进行接触反应。
鉴于现有的移动床活性炭/焦脱硫脱硝一体化工艺，存在传质传热效果差，压降高，需要高强度的成型活性焦，成本较高等缺点，阻碍了活性炭/焦脱硫脱硝工艺的推广应用，这些不足是由于反应器自身结构的局限所造成的。因此本专利提出了一套以多层流化床为反应器的活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统，并结合了螺旋再生技术，节省了场地空间，同时将系统中活性炭/焦磨损产生的粉末燃烧为再生反应提供热量，使其得到有效利用。本发明的以多层流化床反应器为核心的多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝装置有助于增强传质传热，提高脱硫脱硝效率，降低压降，以低成本的细颗粒活性炭/焦取代高成本的成型柱状活性炭/焦。
附图说明
图1为多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统示意图。
图2为含有活性炭/焦再生及冷却装置的多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统示意图。
图3为含有氨气预吸附装置的溢流管式多层流化床脱硫脱硝装置示意图。
图4为不带溢流管的多孔板式多层流化床脱硫脱硝装置示意图。
图5为床底部出料的多层流化床脱硫脱硝装置示意图。
图6为脱硫段变径的多层流化床脱硫脱硝装置示意图。
图7为脱硫/脱硝段独立式多层流化床脱硫脱硝装置示意图。
图8为采用再生塔再生方式的多层流化床脱硫脱硝装置示意图。
附图标记
1A、新鲜活性炭/焦输送器1B、活性炭/焦输送器1C、再生输送器
1D、待生活性炭/焦输送器1E、废焦粉输送器
2、提升机3、再生活性炭/焦冷却储料罐4、除尘装置
5、待生活性炭/焦储料罐6、二次除尘装置7、烟气入口
8、夹套9、分布板10、氨气喷入口
11、溢流管12、活性炭/焦排出管
13、脱硫脱硝多层流化床反应器14、排料阀
15、细颗粒燃烧器16、副产物回收装置
17、氨气预吸附反应器18、脱硫段流化床反应器
19、脱硝段流化床反应器20、气体混合室21、再生塔
22、冷却塔
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。这些实施例仅用于说明本发明的目的，其不以任何方式限制本发明的范围。
如图1所示，本发明的多层流化床两段式活性炭/焦与烟气同时脱硫脱硝系统，包括除尘装置4，还包括脱硫脱硝多层流化床反应器13，所述除尘装置4入料口与脱硫脱硝多层流化床反应器13顶部相连通，用于分离从脱硫脱硝多层流化床反应器13顶部出来的烟气中夹带的活性炭/焦细粉颗粒；
所述脱硫脱硝多层流化床反应器13分为上部的脱硝段和下部的脱硫段，所述脱硝段包含若干层流化床，每层流化床的底部以下对应的侧壁设置一氨气喷入口10，用于将氨气喷入并与烟气混合，氨气参与脱硝段选择性催化还原反应；所述脱硫段包含若干层流化床，最下层流化床底部以下对应的侧壁设置一烟气入口7，用于通入烟气；所述脱硫脱硝多层流化床反应器13位于设置在最下部的氨气喷入口以上为脱硝段，以下为脱硫段；所述脱硝段的第一层流化床侧壁设置活性炭/焦入口；所述脱硫脱硝多层流化床反应器13底部设置有排料阀14，用于排出活性炭/焦磨损生成的粉末；所述脱硫脱硝多层流化床反应器13的脱硫段的最底层流化床的侧壁设置有活性炭/焦排出管12，用于排出脱硫脱硝后的活性炭/焦。
本发明的各装置之间通过特定的管路以及物料输送装置连接。本发明所述脱硝段可以包含n层流化床，作为优选，n＝1～5，例如n取1、2、3；所述脱硫段可以包含m层流化床，作为优选，m＝1～5，例如m取1、2、3。
如图2所示，本发明的同时脱硫脱硝系统，还包括活性炭/焦再生及冷却装置，所述活性炭/焦再生及冷却装置包括待生活性炭/焦储料罐5、提升机2、待生活性炭/焦输送器1D、细颗粒燃烧器15、再生输送器1C、夹套8和再生活性炭/焦冷却储料罐3；所述待生活性炭/焦储料罐5的入料口与提升机2相连接，提升机2通过待生活性炭/焦输送器1D与活性炭/焦排出管12相连；所述待生活性炭/焦储料罐5的出料口与再生输送器1C入料口连接；所述再生输送器1C出料口连接一再生活性炭/焦冷却储料罐3，所述再生活性炭/焦冷却储料罐3通过活性炭/焦输送器1B与脱硫脱硝多层流化床反应器13的活性炭/焦入口相连；所述再生活性炭/焦冷却储料罐3还与新鲜活性炭/焦输送器1A相连；所述夹套8套于再生输送器1C外部，所述夹套8在再生输送器1C的进料端处与细颗粒燃烧器15的烟气出口相连；所述细颗粒燃烧器15的固体入料口通过废焦粉输送器1E分别与除尘装置4的固体出料口以及排料阀14相连通。所述除尘装置4分离得到的活性炭/焦细粉颗粒输送到细颗粒燃烧器15燃烧。所述排料阀14排出的活性炭/焦磨损生成的粉末经废焦粉输送器1E送入细颗粒燃烧器15燃烧。
所述除尘装置4顶部的气体出口连接于二次除尘装置6的物料入口，进一步滤除烟气中的活性炭/焦细粉颗粒；所述二次除尘装置6的固体物料出口与细颗粒燃烧器15连接。进一步地，所述除尘装置4优选为旋风分离器，所述二次除尘装置优选为布袋式除尘器。所述再生活性炭/焦冷却储料罐3顶部的气体出口连接有副产物回收装置16。
基于上述的多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统，本发明所提供的一种多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝工艺方法，具体地，包括步骤如下：
一、烟气净化阶段
1)通过调节活性炭/焦输送器1B的电机转速，控制活性炭/焦给料速度，进一步控制活性炭/焦在脱硫脱硝多层流化床反应器13内的停留时间；
2)活性炭/焦在脱硫脱硝多层流化床反应器13内，通过溢流管11下行，由上至下先脱硝再脱硫，溢流管底端应处于流化床层的浓相区；
3)通过改变脱硝段、脱硫段的流化床层数，控制脱硝、脱硫空速以达到满意的脱硫脱硝效率；
4)完成脱硫脱硝后的活性炭/焦由活性炭/焦排出管12排出，通过待生活性炭/焦输送器1D以及提升机2送至再生装置；
5)烟气作为待处理气体，同时也是流化介质，烟气先被脱硫，再被脱硝，净化后的烟气由脱硫脱硝多层流化床反应器13顶端出口进入除尘装置4以及二次除尘装置6进行除尘后，进入烟囱并排出；
二、活性炭/焦再生冷却阶段
1)脱硫脱硝多层流化床反应器13中的活性炭/焦由活性炭/焦排出管12排出并输送至待生活性炭/焦储料罐5，再由待生活性炭/焦储料罐5出口排出并进入带有夹套8的再生输送器1C中再生，由高温热烟气进行间接加热，再生温度控制在350～450℃，活性炭/焦在该条件下进行硫酸吸附物的解吸；
2)由脱硫脱硝多层流化床反应器13内磨损掉的活性炭/焦粉作为细颗粒燃烧器15的燃料，产生的高温热烟气进入夹套8对再生输送器1C中的活性炭/焦间接加热，脱硫脱硝多层流化床反应器13内所磨损掉的活性炭/焦粉若不能满足细颗粒燃烧器所需燃料时，可额外补充燃料；
3)通过调节再生输送器1C电机运行速度，控制活性炭/焦的再生时间；
4)再生后的活性炭/焦温度较高，通过再生活性炭/焦冷却储料罐3以及活性炭/焦输送器1B冷却后进入脱硫脱硝多层流化床反应器13，再生活性炭/焦冷却储料罐3内部或外壁有冷却管道，活性炭/焦输送器1B外壁有冷却管道，冷却介质为冷水，冷却后的活性炭/焦温度控制在100～200℃。
三、副产物回收阶段
再生输送器1C中活性炭/焦脱附产生的富SO2气体进入副产物回收装置16进行回收。
实施例1
如图1所示，脱硫脱硝多层流化床反应器13为三层溢流管式多层流化床，最上面两层(即第1、2层)流化床用于脱硝，第3层流化床用于脱硫，相邻两层流化床通过分布板9隔开，再生后活性炭/焦以及新鲜活性炭/焦通过活性炭/焦输送器1B给入第1层流化床，在活性炭/焦输送器1B中，活性炭/焦预吸附了部分氨气，同时第1层流化床分布板下方也有氨气喷入，活性炭/焦、氨气在第1层流化床与初步脱硝后的烟气接触，进一步脱除烟气中的NOx，初步参与脱硝后的活性炭/焦颗粒经第1层流化床中的溢流管11进入到第2层流化床中，第2层流化床分布板下方同样有氨气喷入，活性炭/焦、氨气在第2层流化床中与脱硫后的烟气接触，发生选择性催化还原反应，参与两层脱硝后的活性炭/焦颗粒经第2层流化床中的溢流管11进入到第3层流化床中，在此烟气中二氧化硫被氧化吸附生成硫酸储存于活性炭/焦的孔隙中，硫吸附饱和的活性炭/焦由活性炭/焦排出管12排出并送往待生活性炭/焦储料罐，然后送往再生装置，活性炭/焦磨损产生的极少量的由分布板漏下的粉末由排料阀14控制排出。
实施例2
如图3所示，与图1不同的是图3中增加了氨气预吸附反应器17，氨气的预吸附在反应器17中完成。活性炭/焦输送器1B首先将再生后活性炭/焦以及新鲜活性炭/焦连续给入氨气预吸附反应器17，引一部分氨气进入氨气预吸附反应器，吸附氨气后的活性炭/焦再送入脱硫脱硝多层流化床反应器13。增加氨气预吸附反应器，可以使活性炭/焦表面提前吸附氨气，提高脱硝效率。作为优选，氨气预吸附反应器选择移动床反应器。
实施例3
如图4所示，与图1不同的是脱硫脱硝多层流化床反应器13内部没有设置溢流管，直接采用多孔板形式，活性炭/焦颗粒通过分布板9上的孔向下流到下一层流化床，分布板的开孔率为20％～50％，根据活性炭/焦的停留时间而定。
实施例4
如图5所示，与图1不同的是图5去掉了脱硫脱硝多层流化床反应器13底部侧面的活性炭/焦排出管12，第三层分布板9改为锥形设计，底部开口作为排料口，这种设计使第三层流化床集流化与排料为一体，节省了空间。硫吸附饱和的活性炭/焦或活性炭/焦磨损产生的粉末由排料阀14排出，并送往待生活性炭/焦储料罐5。
实施例5
如图6所示，与图1不同的是图6中脱硫脱硝多层流化床反应器13下部的脱硫段内径比上部的脱硝段扩大，可以增加脱硫段反应的停留时间。也可以将脱硝段反应器的内径扩大，设计反应器时可根据实际情况调整脱硝、脱硫段的内径。
实施例6
如图7所示，与图1不同的是图7中脱硝段双层流化床反应器19与脱硫段单层流化床反应器18分离，活性炭/焦首先进入双层流化床反应器19第1层，双层流化床反应器19第1层流化床分布板下方有氨气喷入，活性炭/焦、氨气在第1层流化床与初步脱硝后的烟气接触，进一步脱除烟气中的NOx，初步参与脱硝后的活性炭/焦颗粒经第1层流化床中的溢流管11进入到第2层流化床中，第2层流化床分布板下方同样有氨气喷入，活性炭/焦、氨气在第2层流化床中与脱硫后的烟气接触，发生选择性催化还原反应，参与两层脱硝后的活性炭/焦颗粒经第2层流化床侧面溢流管进入单层流化床反应器18中进行脱硫，脱硫后的烟气由管道通入双层流化床反应器19的底部气体混合室20，在此与喷入的氨气进行混合。硫吸附饱和的活性炭/焦由单层流化床反应器18的侧面活性炭/焦排出管12排出，并送往待生活性炭/焦储料罐，然后送往再生装置。根据需要，脱硝段以及脱硫段可分别设计成单层、双层或多层流化床反应器形式。
实施例7
如图8所示，与图2不同的是再生装置部分，脱硫脱硝多层流化床反应器13以图1所示反应器结构为例，脱硫脱硝后的活性炭/焦由活性炭/焦排出管12排出并通过输送装置与再生塔21侧壁入口相连，再生塔21内部有换热管，换热管入口与细颗粒燃烧器15高温烟气出口相通，换热管出口与脱硫脱硝多层流化床反应器13烟气入口相通，再生塔21上部出口与副产物回收装置16相连，再生塔21底部与冷却塔22相通，冷却塔22内部或外壁设有冷却水管道，冷却塔22底部出口与脱硫脱硝多层流化床反应器13的活性炭/焦入口相连。其工艺流程为：脱硫脱硝多层流化床反应器13内脱硫脱硝过程与图1所述相同，脱硫脱硝后的活性炭/焦由活性炭/焦排出管12排出并通过输送装置送入再生塔21，细颗粒燃烧器15产生的高温烟气通入再生塔21内部换热管，通过换热管的换热作用，加热活性炭/焦使其再生，再生温度范围为350～450℃，再生过程中脱附的气体送入副产物回收装置16，通过克劳斯反应得到硫磺或制取硫酸和液体SO2。换热后的热烟气送入脱硫脱硝多层流化床反应器13的烟气入口7，经脱硫脱硝多层流化床反应器13净化后排放。再生后的活性炭/焦由再生塔21底部落入冷却塔22，冷却塔内部或外壁有水冷降温管道，可以使再生后的活性炭/焦降温冷却，冷却后的活性炭/焦送入脱硫脱硝多层流化床反应器13内进行脱硫和脱硝。细颗粒燃烧器燃料来源包括排料阀14排出的活性炭/焦粉末以及除尘装置4(旋风分离器)、二次除尘装置6所分离出的活性炭/焦粉末，作为该方案的一种补充，以上几种燃料所提供的热量无法满足再生所需要的热量时，可以额外补充燃料。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (17)

1.一种多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝系统，包括除尘装置(4)，其特征在于，所述系统还包括脱硫脱硝多层流化床反应器(13)，所述除尘装置(4)入料口与脱硫脱硝多层流化床反应器(13)顶部相连通；
所述脱硫脱硝多层流化床反应器(13)分为上部的脱硝段和下部的脱硫段，所述脱硝段包含若干层流化床，每层流化床的底部以下对应的侧壁设置一氨气喷入口(10)；所述脱硫段包含若干层流化床，最下层流化床底部以下对应的侧壁设置一烟气入口(7)；所述脱硫脱硝多层流化床反应器(13)分为两段，在最下部的氨气喷入口以上为脱硝段，以下为脱硫段；所述脱硝段的第一层流化床侧壁设置活性炭/焦入口；
所述脱硫脱硝多层流化床反应器(13)底部设置有排料阀(14)；
所述脱硫脱硝多层流化床反应器(13)的脱硫段的最底层流化床的侧壁设置有活性炭/焦排出管(12)。
2.根据权利要求1所述的同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述系统还包括活性炭/焦再生及冷却装置，所述活性炭/焦再生及冷却装置包括待生活性炭/焦储料罐(5)、提升机(2)、待生活性炭/焦输送器(1D)、细颗粒燃烧器(15)、再生输送器(1C)、夹套(8)、再生活性炭/焦冷却储料罐(3)和活性炭/焦输送器(1B)；
所述待生活性炭/焦储料罐(5)的入料口与提升机(2)相连接，提升机(2)通过待生活性炭/焦输送器(1D)与活性炭/焦排出管(12)相连；
所述待生活性炭/焦储料罐(5)的出料口与再生输送器(1C)入料口连接；所述再生输送器(1C)出料口连接一再生活性炭/焦冷却储料罐(3)，所述再生活性炭/焦冷却储料罐(3)通过活性炭/焦输送器(1B)与脱硫脱硝多层流化床反应器(13)的活性炭/焦入口相连；所述再生活性炭/焦冷却储料罐(3)还与新鲜活性炭/焦输送器(1A)相连；
所述夹套(8)套于再生输送器(1C)外部，所述夹套(8)在再生输送器(1C)的进料端处与细颗粒燃烧器(15)的烟气出口相连；
所述细颗粒燃烧器(15)的固体入料口通过废焦粉输送器(1E)分别与除尘装置(4)的固体出料口以及排料阀(14)相连通。
3.根据权利要求2所述的同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述除尘装置(4)顶部的气体出口连接于二次除尘装置(6)的物料入口；所述二次除尘装置(6)的固体物料出口与细颗粒燃烧器(15)连接。
4.根据权利要求2或3所述的同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述再生活性炭/焦冷却储料罐(3)顶部的气体出口连接有副产物回收装置(16)。
5.根据权利要求1-4任一所述的同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述脱硫脱硝多层流化床反应器(13)内的相邻两层流化床之间由溢流管(11)连通，每层流化床通过分布板(9)隔开，所述分布板(9)的开孔率小于20％。
6.根据权利要求5所述的同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述脱硫脱硝多层流化床反应器(13)内不设置溢流管(11)，所述分布板(9)的开孔率为20％～50％。
7.根据权利要求1-5任一所述的同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述脱硫脱硝多层流化床反应器(13)的最底层去掉侧壁的活性炭/焦排出管(12)，并且最底层流化床的分布板(9)改为锥形设计，底部开口作为排料口。
8.根据权利要求1-5任一所述的同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述脱硫脱硝多层流化床反应器(13)的入料口与氨气预吸附反应器(17)连接。
9.根据权利要求1-5任一所述的同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述脱硫脱硝多层流化床反应器(13)的脱硫段内径与脱硝段内径不相等。
10.根据权利要求1-5任一所述的同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述脱硫脱硝多层流化床反应器(13)中的脱硝段与脱硫段分成两个独立的流化床反应器，分别为脱硝段流化床反应器(19)与脱硫段流化床反应器(18)；所述脱硝段流化床反应器(19)的最底层流化床侧壁设置出料管与脱硫段流化床反应器(18)的第一层流化床侧壁相连；
所述脱硝段流化床反应器(19)的底部设有气体混合室(20)，所述脱硫段流化床反应器(18)顶部的烟气出口与气体混合室(20)相连。
11.根据权利要求4所述的同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述脱硫脱硝多层流化床反应器(13)的活性炭/焦排出管(12)连接于一再生塔(21)的侧壁入口，再生塔(21)内部有换热管，换热管入口与细颗粒燃烧器(15)的烟气出口相通，换热管出口与脱硫脱硝多层流化床反应器(13)的烟气入口(7)相连，所述再生塔(21)上部出口与副产物回收装置(16)相连，再生塔(21)底部与一冷却塔(22)相通，所述冷却塔(22)内部或外壁设有冷却水管道，冷却塔(22)底部物料出口与脱硫脱硝多层流化床反应器(13)的活性炭/焦入口相连。
12.根据权利要求2-6任一所述的同时脱硫脱硝系统，其特征在于，所述活性炭/焦输送器(1B)外壁设有冷却管道。
13.一种多层流化床两段式活性炭/焦烟气同时脱硫脱硝方法，包括以下步骤：
1)烟气净化阶段：脱硫脱硝多层流化床反应器(13)侧壁设置若干氨气喷入口，所述脱硫脱硝多层流化床反应器(13)分为两段，最下一个氨气喷入口以上为脱硝段，最下一个氨气喷入口以下为脱硫段，所述脱硝段与脱硫段均设置若干层流化床；
最顶层流化床中加入的活性炭/焦与上行的经过脱硫后的烟气以及氨气喷入口(10)喷入的氨气发生选择性催化还原反应，脱硝后的活性炭/焦下行进入到下一层流化床中，通过氧化吸附脱除烟气中的二氧化硫，若干层流化床中活性炭/焦由上至下先逐层脱硝再逐层脱硫，净化后的烟气从脱硫脱硝多层流化床反应器(13)的顶部烟气出口排出并进入除尘装置(4)进行除尘；
2)活性炭/焦再生阶段：硫吸附饱和的活性炭/焦由脱硫脱硝多层流化床反应器(13)的活性炭/焦排出管(12)排出，通过待生活性炭/焦输送器(1D)以及提升机(2)进入待生活性炭/焦储料罐(5)，然后进入再生输送器(1C)中进行加热再生，由细颗粒燃烧器(15)产生的高温热烟气为再生输送器(1C)间接加热，再生后的活性炭/焦进入再生活性炭/焦冷却储料罐(3)进行初步水冷降温，在活性炭/焦输送器(1B)中被进一步冷却后送入脱硫脱硝多层流化床反应器(13)；
3)副产物回收阶段：再生活性炭/焦冷却储料罐(3)内活性炭/焦脱附产生的富SO2气体进入副产物回收装置(16)进行回收。
14.根据权利要求13所述的同时脱硫脱硝方法，其特征在于，所述进入脱硫脱硝多层流化床反应器(13)的烟气温度为100～200℃，烟气空速300～8000h-1；所述进入脱硫脱硝多层流化床反应器(13)的氨气摩尔量为烟气中氮氧化物摩尔量的0.8～1.0倍。
15.根据权利要求13或14所述的同时脱硫脱硝方法，其特征在于，再生输送器(1C)中活性炭/焦的再生温度选取350～450℃，再生停留时间为30～90min。
16.根据权利要求13或14所述的同时脱硫脱硝方法，其特征在于，所述加入脱硫脱硝多层流化床反应器(13)的活性炭/焦为可流化活性炭/焦，包括所有以煤或生物质等材料制备的活性炭/焦以及通过添加活性金属所制备的负载型活性炭/焦，所述活性炭/焦为细颗粒状，其粒径范围为≤10mm。
17.根据权利要求13或14所述的同时脱硫脱硝方法，其特征在于，所述参与选择性催化还原反应的部分氨气直接与进入脱硫脱硝多层流化床反应器(13)前的活性炭/焦进行预吸附后再与烟气进行接触反应。
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