CN106345226A - 一种回转式脱硫脱硝反应器及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回转式脱硫脱硝反应器及系统,包括柱状壳体、旋转轴和隔板,旋转轴安装在柱状壳体的内部,隔板固定安装在旋转轴上,将柱状壳体分隔成至少两个腔室,腔室中填充有催化剂,SO2吸附剂位于氮氧化物催化剂的上方,旋转轴在电机的带动下旋转;柱状壳体的顶部设置有烟气进口和还原气体出口,烟气进口与还原气体出口相对设置,柱状壳体的底部设置有烟气出口和还原气体进口,烟气出口位于烟气进口的下方,还原气体进口位于还原气体出口的下方。两种催化剂上下叠加,烟气自上到下流动,实现对SO2跟氮氧化物的同时吸附。采用回转式反应器,还原气体自下往上流动,实现SO2和氮氧化物的脱附与反应。
Description
技术领域
本发明属于环保领域,涉及烟气脱硫脱硝,尤其是一种回转式脱硫脱硝反应器及系统。
背景技术
NOX和SO2是当前大气污染物中主要的气态污染物,其大量排放对人体与环境都造成了极大的危害。随着环保压力的日益增大,NOX和SO2的排放受到愈加严格的限制。燃煤电站、冶炼厂是主要的NOX及SO2排放固定源,其对NOX及SO2的控制水平直接影响大气中NOX及SO2的含量。NOX控制技术分为SNCR技术、SCR技术等技术,其中SCR法是目前最为有效的尾端NOX脱除技术。SO2控制技术包括干法脱硫和湿式脱硫等,其中又细分为多种方法,但石灰石法是现今应用最为广泛的尾部烟气脱硫技术,其存在的问题主要是石灰石等吸收剂利用率低、废渣量大。目前NOX及SO2等固定源污染物控制技术是将NOx控制与SO2控制分开进行,这样会导致烟气净化控制系统占地面积大、系统复杂、初始投资大、运行成本高、能耗高等问题,且传统的NH3-SCR脱硝催化剂需要的烟气温度窗口较窄,从而制约了烟气脱硫脱硝技术的应用。
针对NOX及SO2控制技术分别控制技术的缺点,吸收法脱硫脱硝技术以其能同时脱除NOX及SO2的特点受到广泛关注,现有的吸收法脱硫脱硝技术大多采用活性炭等具有强烈吸附能力的吸附剂吸附NOX与SO2,从而达到NOX与SO2减排的目的,但需要将活性炭等吸附材料取出再生,再生后的还原性气体直接排放,一方面造成了还原性气体的浪费,另一方面排放的还原性气体中掺杂有NOX,这部分氮氧化物难以处理,污染环境。同时,该方法还存在反应装置占地面积大、吸附剂使用量大、难以持续生产等难题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,本发明的一个目的是提供一种回转式脱硫脱硝反应器,该脱硫脱硝系统中催化剂材料可以同时吸附氮氧化物和二氧化硫,并能直接再生催化剂。
本发明的第二个目的是提供一种脱硫脱硝系统,该脱硫脱硝系统中催化剂材料可以同时吸附氮氧化物和二氧化硫,并能直接再生催化剂,同时可以将还原性气体中的氮氧化物进行处理,一方面可以回收还原性气体,避免能源的浪费,另一方面可以将还原性气体中的氮氧化物和二氧化硫进行深度处理,减少了废气的排放,减少了对环境的污染。
为了解决以上技术问题,本发明的技术方案为:
一种回转式脱硫脱硝反应器,包括柱状壳体、旋转轴和隔板,旋转轴安装在柱状壳体的内部,隔板固定安装在旋转轴上,将柱状壳体分隔成至少两个腔室,腔室中填充有催化剂,SO2吸附剂位于氮氧化物催化剂的上方,旋转轴在电机的带动下旋转;柱状壳体的顶部设置有烟气进口和还原气体出口,烟气进口与还原气体出口相对设置,柱状壳体的底部设置有烟气出口和还原气体进口,烟气出口位于烟气进口的下方,还原气体进口位于还原气体出口的下方。
烟气出口在烟气进口的下方,还原气体出口在还原气体进口的上方,可以保证烟气从上往下流经反应器,SO2则与烟气中H2O结合,以H2SO4的形式被催化剂吸附,烟气中NO在O2存在的气氛中以NOX的形式被催化剂吸附,净化后的烟气由烟气出口通道流出。
还原气体从下往上流经反应器,被催化剂吸附的NOX在NOX还原区与还原剂进行反应并脱除,残余的NOX与还原气一起进入SO2吸附区,SO2被还原气脱附。还原气从反应器出来后残余的NOX进入深度脱硝反应器内发生还原反应,将NOX还原为N2。脱除NOX的还原剂进入脱硫装置,脱除SO2。净化后的还原气经过补充后重新回到还原气进口通道,重复利用。
催化剂在烟气区吸附SO2和NOX,转动到还原气区NOX和SO2脱附,相比烟气中NOX和SO2,还原气中NOX和SO2浓度增高。
本发明的脱硝装置可以实现回转,将吸附区与还原区分开,避免O2对还原剂干扰,提高脱销效率。
烟气与还原气流动方向的不同主要是由于两种催化剂堆放的位置而决定的,两种催化剂选择SO2吸附剂在上,NOX催化剂在下的方式排列就导致:①烟气流动方向自上而下经过SO2吸附区跟氮氧化物还原区,先将SO2进行吸附,再经过NOX催化剂减少SO2对NOX催化剂性能的影响;②还原气自下而上先与NOX反应再将SO2脱附,而在SO2的抑制作用下残余的NOX并不会被吸附剂吸附而顺利从还原气出口排出。
设置深度脱硝装置与脱硫装置的目的是为了彻底消除还原气体中残余的NOX和SO2,从而实现还原气体的循环利用。
一种回转式脱硫脱硝反应器,包括柱状壳体、旋转轴和隔板,旋转轴安装在柱状壳体的内部,隔板固定安装在旋转轴上,将柱状壳体分隔成至少两个腔室,腔室中填充有催化剂,SO2吸附剂位于氮氧化物催化剂的上下,旋转轴在电机的带动下旋转;柱状壳体的底部设置有烟气进口和还原气体出口,烟气进口与还原气体出口相对设置,柱状壳体的顶部设置有烟气出口和还原气体进口,烟气出口位于烟气进口的上方,还原气体进口位于还原气体出口的上方。
该种方案为第一种方案的替换方式,也是根据催化剂的布置顺序进行的设计的。
优选的,所述催化剂为成型催化剂,成型催化剂是指将催化剂固定在载体上得到的整体结构。
进一步优选的,所述成型催化剂为圆柱体结构,且与所述旋转轴之间同轴安装固定。
旋转轴旋转,直接带动成型催化剂转动,催化剂的特定部分转至烟气流通区时,烟气中的氮氧化物和二氧化硫被催化剂吸附,催化剂继续旋转,当吸附有氮氧化物和二氧化硫的催化剂旋转至还原性气体流通处时,催化剂上吸附的氮氧化物和二氧化硫脱附,并被还原气体还原。
更进一步优选的,所述成型催化剂与柱状壳体之间密封设置。
密封设置可以防止气体的泄露,提高烟气的脱硝、脱硫效果。
优选的,所述烟气进口和还原气体进口均为水平设置。
一方面便于将烟气进口和还原气体进口与相应的管道连接,便于施工;另一方面,烟气进口和还原气体进口均水平设置,柱状壳体的底部可以制作成平底,增加了与地面或其他支撑结构的接触面,提高了装置的牢固性。
优选的,所述柱状壳体的顶部和底部分别设置有上盖和下盖,上盖的顶部封口,垂直于上盖的顶部设置有第一隔板,将柱状壳体的顶部分隔成两部分,这两部分分别与烟气出口和还原气体出口连通;
下盖的底部封口,垂直于下盖的底部设置有第二隔板,将柱状壳体的底部分隔成两部分,这两部分分别与烟气进口和还原气体进口连通,下盖的顶端设置所述布风板。
上盖和下盖将柱状壳体顶部和底部均分隔成两部分,避免了烟气与还原性气体的混合造成的还原气体的污染,可以更好地回收还原性气体。
一种回转式脱硫脱硝系统,包括回转式脱硫脱硝反应器、深度脱硝装置和脱硫装置,其中,所述还原气体出口依次与深度脱硝装置和脱硫装置连接,脱硫装置的出口与还原气体进口连接;或所述还原气体出口依次与脱硫装置和深度脱硝装置连接,深度脱硝装置的出口与还原气体进口连接。
还原气体经过深度脱硝和脱硫后,可以被循环利用,一方面避免了排放的还原气体中氮氧化物和二氧化硫浓度过大,对环境造成污染,另一方面,将还原气体净化后回收利用,节约能源,避免了能源的浪费。
本发明的有益技术效果为:
1、本发明能同时实现脱硫脱硝,原因为:①两种催化剂上下叠加,SO2吸附剂位于氮氧化物催化剂的上方,烟气自上到下流动,可以实现对SO2跟氮氧化物的同时吸附。②采用回转式反应器,还原气体自下往上流动,可以实现二氧化硫和氮氧化物的脱附与反应。
反之,SO2吸附剂位于氮氧化物催化剂的下方,烟气自下到上流动,可以实现对SO2跟氮氧化物的同时吸附。采用回转式反应器,还原气体自上往下流动,也可以实现二氧化硫和氮氧化物的脱附与反应。
2、由于回转反应器回转过程中,催化剂不断实现吸附和脱附过程,即不断实现吸附和再生的过程,所以可以进行连续脱硫脱硝;
3、SO2会使NOX催化剂活性降低,而两种催化剂分开,采用上下层叠方式布置,气体先通过SO2吸附剂层将SO2吸附,再通过NOX催化剂层,便不会对NOX催化剂活性产生影响。
4、脱硫率和脱硝率高,且可处理烟气温度范围广,尤其在低温下脱硫脱硝率更高;
5、采用这种反应器,能使排放的还原气体中的SO2的浓度达到富集的程度,此时的脱硫装置若采用湿法脱硫,便可以对副产品(浓硫酸)进行回收。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明的系统的结构示意图;
图2为本发明的系统中反应器本体的俯视图结构示意图;
图3为本发明的系统中反应器本体的主视图;
图4为本发明的系统中反应器本体的还原区和吸附区的划分示意图。
其中,1、烟气进口,2、SO2吸附剂,3、旋转轴,4、还原气体出口,5、氮氧化物催化剂,6、深度脱硝装置,7、脱硫装置,8、还原气体补充口,9、还原气体进口,10、烟气出口,11、隔板,12、柱状壳体,13、电机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本方面的保护范围。
实施例1
如图1所示,一种回转式脱硫脱硝反应器,包括柱状壳体12、旋转轴3和隔板11,旋转轴3安装在柱状壳体12的内部,隔板11固定安装在旋转轴3上,将柱状壳体12分隔成至少两个腔室,腔室中填充有催化剂,SO2吸附剂11位于氮氧化物催化剂5的上方,旋转轴3在电机13的带动下旋转;柱状壳体12的顶部设置有烟气进口1和还原气体出口4,烟气进口1与还原气体出口4相对设置,柱状壳体12的底部设置有烟气出口10和还原气体进口9,烟气出口10位于烟气进口1的下方,还原气体进口9位于还原气体出口4的下方。烟气进口1、烟气出口10和两者之间的部分构成烟气区,还原气体进口9、还原气体出口4以及两者之间的部分构成还原区。
烟气由上至下流过烟气区,烟气中的SO2被SO2吸附剂2吸附,烟气中的氮氧化物被氮氧化物催化剂5吸附,除去NOX及SO2等污染物的烟气由烟气出口10流出,完成烟气脱硫脱硝。然后吸附有SO2和氮氧化物的催化剂转动到还原区,还原气自下而上流过,在还原气体的作用下,被催化剂吸附的NOX与还原剂进行反应并脱除,残余的NOX与还原气体一起进入SO2吸附区,SO2被还原气体脱附。还原气体从柱状壳体12流出后,残余的NOX进入深度脱硝装置6内发生还原反应,将NOX还原为N2。脱除NOX后的还原气体进入脱硫装置7,脱除SO2。经过脱硫脱硝后的还原气体在经还原气体补充口8补充还原剂后重新通过还原剂进口9进入柱状壳体12内,重复利用。
SO2吸附剂2和氮氧化物催化剂5均为成型催化剂,成型催化剂是指将催化剂固定在载体上得到的整体结构。成型催化剂优选为圆柱体结构,且与所述旋转轴3同轴安装。
成型催化剂一定是多孔结构,气体可以通过,为了保证催化剂不会对气体的流动造成太大的阻力,成型催化剂的空隙不能太小。
所述成型催化剂的边缘处与柱状壳体12之间密封设置。密封设置可以防止气体不经吸附直接排除,提高烟气的脱硝、脱硫效果。
烟气进口1和还原气体进口9均水平设置。柱状壳体12的顶部和底部分别设置有上盖和下盖,上盖的顶部封口,垂直于上盖的顶部设置有第一隔板,将柱状壳体的顶部分隔成两部分,这两部分分别与烟气出口和还原气体出口连通;下盖的底部封口,垂直于下盖的底部设置有第二隔板,将柱状壳体的底部分隔成两部分,这两部分分别与烟气进口和还原气体进口连通,下盖的顶端设置所述布风板。
上盖和下盖将柱状壳体12顶部和底部均分隔成两部分,避免了烟气与还原性气体的混合造成的还原气体的污染,可以更好地回收还原性气体。
一种回转式脱硫脱硝系统,包括回转式脱硫脱硝反应器、深度脱硝装置6和脱硫装置7,其中,所述还原气体出口4依次与深度脱硝装置6和脱硫装置7连接,脱硫装置7的出口与还原气体进口9连接;或所述还原气体出口4依次与脱硫装置7和深度脱硝装置6连接,深度脱硝装置6的出口与还原气体进口4连接。
此处设置深度脱硝装置6和脱硫装置7的目的是除去还原气体中的二氧化硫和氮氧化物,将净化后的还原气体回收后重复利用。所以对深度脱硝装置6和脱硫装置7的具体结构并没有特殊的要求,可以为现有的脱硝装置和脱硫装置。
回转式反应器柱状壳体12保持静止状态,烟气通道与还原气通道将反应器分为两个区域,烟气区与还原区,烟气区所占角度为180-270°,其余为还原区。
实施例2
一种回转式脱硫脱硝反应器,包括柱状壳体12、旋转轴3和隔板11,旋转轴3安装在柱状壳体12的内部,隔板11固定安装在旋转轴3上,将柱状壳体12分隔成至少两个腔室,腔室中填充有催化剂,SO2吸附剂2位于氮氧化物催化剂5的上下,旋转轴3在电机13的带动下旋转;柱状壳体12的底部设置有烟气进口1和还原气体出口4,烟气进口1与还原气体出口4相对设置,柱状壳体12的顶部设置有烟气出口10和还原气体进口9,烟气出口10位于烟气进口1的上方,还原气体进口9位于还原气体出口4的上方。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对发明保护范围的限制,所述领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种回转式脱硫脱硝反应器,其特征在于:包括柱状壳体、旋转轴和隔板,旋转轴安装在柱状壳体的内部,隔板固定安装在旋转轴上,将柱状壳体分隔成至少两个腔室,腔室中填充有催化剂,SO2吸附剂位于氮氧化物催化剂的上方,旋转轴在电机的带动下旋转;柱状壳体的顶部设置有烟气进口和还原气体出口,烟气进口与还原气体出口相对设置,柱状壳体的底部设置有烟气出口和还原气体进口,烟气出口位于烟气进口的下方,还原气体进口位于还原气体出口的下方。
2.一种回转式脱硫脱硝反应器,其特征在于:包括柱状壳体、旋转轴和隔板,旋转轴安装在柱状壳体的内部,隔板固定安装在旋转轴上,将柱状壳体分隔成至少两个腔室,腔室中填充有催化剂,SO2吸附剂位于氮氧化物催化剂的上下,旋转轴在电机的带动下旋转;柱状壳体的底部设置有烟气进口和还原气体出口,烟气进口与还原气体出口相对设置,柱状壳体的顶部设置有烟气出口和还原气体进口,烟气出口位于烟气进口的上方,还原气体进口位于还原气体出口的上方。
3.根据权利要求1或2所述回转式脱硫脱硝反应器,其特征在于:所述催化剂为成型催化剂,成型催化剂是指将催化剂固定在载体上得到的整体结构。
4.根据权利要求1或2所述回转式脱硫脱硝反应器,其特征在于:所述成型催化剂为圆柱体结构,且与所述旋转轴之间同轴安装固定。
5.根据权利要求1或2所述回转式脱硫脱硝反应器,其特征在于:所述成型催化剂与柱状壳体之间密封设置。
6.根据权利要求1所述回转式脱硫脱硝反应器,其特征在于:所述烟气出口和还原气体进口均为水平设置。
7.根据权利要求2所述回转式脱硫脱硝反应器,其特征在于:所述烟气进口和还原气体出口均为水平设置。
8.根据权利要求1或2所述回转式脱硫脱硝反应器,其特征在于:所述柱状壳体的顶部和底部分别设置有上盖和下盖,上盖的顶部封口,垂直于上盖的顶部设置有第一隔板,将柱状壳体的顶部分隔成两部分,这两部分分别与烟气出口和还原气体出口连通。
9.根据权利要求8所述回转式脱硫脱硝反应器,其特征在于:下盖的底部封口,垂直于下盖的底部设置有第二隔板,将柱状壳体的底部分隔成两部分,这两部分分别与烟气进口和还原气体进口连通,下盖的顶端设置所述布风板。
10.一种回转式脱硫脱硝系统,其特征在于:包括权利要求1-9任一所述回转式脱硫脱硝反应器、深度脱硝装置和脱硫装置,其中,所述还原气体出口依次与深度脱硝装置和脱硫装置连接,脱硫装置的出口与还原气体进口连接;或所述还原气体出口依次与脱硫装置和深度脱硝装置连接,深度脱硝装置的出口与还原气体进口连接。
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