CN106563355A - 立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置。所述的装置包括立式罐体，在所述的罐体上下两端设有通气口；在所述的罐体内设置有吸附剂。本发明可以根据不同的烟气处理要求通过采用本装置并联后，进行脱硫脱硝和吸附剂的再生，整个过程活性焦吸附剂在装置中固定，不需要移动，避免了活性焦的大量损耗，大大降低运行费用。

Description

立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置
技术领域
本发明涉及一种立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置。尤其涉及环境保护领域。
背景技术
大气是参与水和各种元素循环的重要环境因素，是人类赖以生存的最基本的环境要素。随着社会经济的发展和工业化进程的加速，大量化石燃料的燃烧和工业废气的排放，使大气环境质量日趋恶化，不但自然生态遭到破坏，还直接威胁人类健康和生命安全。大气污染物中，按先后顺序急需治理的是SO2、可吸入颗粒物、NOx等。
钢铁企业中的烧结、球团和焦化等企业以及火电厂等企业产生了大量的烟气，这些根据各自生产工艺而排放的烟气中不同程度地含有大量的粉尘、SO2、NOx等有害物质。这些有害物质如不能有效去除和达标排放，将会形成雾霾天气和酸雨，严重污染大气环境、从而损害大众健康和生命安全，必须彻底治理，达标排放。
针对上述问题，目前传统的FGD方法多达上百种，主要有循环流化床干法烟气脱硫工艺、镁法脱硫工艺、半干法脱硫工艺、氨法脱硫工艺等，这些工艺及技术虽然历史贡献很大，但也存在着明显的缺点，如脱硫效率和脱硫剂的利用率较低，脱硫副产品不易综合利用，易产生新的污染，且工艺复杂。
关于脱硝，目前国内比较成熟的脱硝技术有SCR(选择性催化还原)、SNCR(非选择性催化还原)两种技术和工艺。
活性焦干法脱硫技术，国外始于20世纪60年代开始开发该技术，并于20世纪70年代进行工业示范，20世纪80年代开始工业应用。目前该技术已应用于处理各种工业废气，如燃煤锅炉烟气、烧结机烟气和垃圾焚烧烟气，涉及化工、电力、冶金等多个行业。该技术的基本方法为在吸附塔内装填活性焦，烟气在活性焦的吸附作用下和在一定浓度氨氛围以及活性焦的催化作用下(SCR)脱除SO2和NOx。吸附饱和的活性焦通过电动卸料星型阀和转运送料链板机输送到专门的再生塔进行解吸恢复活性后再通过链板机送入脱硫塔处理烟气。该方法存在明显的缺点就是：活性焦在物理循环过程中破损严重，损耗量大，约占总消耗的50％～70％，年补充活性焦量大，运转电费高，动设备运行维护费用高。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供一种活性焦在物理循环过程中破损少、运转成本低的立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置
为达到上述目的，本发明的立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置，包括立式罐体，在所述的罐体上下两端设有通气口；在所述的罐体内设置有吸附剂。
较佳的，在所述的吸附剂与罐体上端之间设置有过滤层。
较佳的，在所述的吸附剂与罐体下端之间设置进气分配层。
较佳的，在所述的罐体内下部设置有吸附剂支撑格栅，所述的吸附剂设置在吸附剂格栅上。
较佳的，所述的罐体包括上封头、桶形罐体和下封头组成；在所述的罐体上对就吸附剂的位置设置有检修孔。
较佳的，所述的进气分配层布置在所述下封头的上方，所述的进气分配层至少包括：由多组轴向间隔分布的分配格栅板组成。
较佳的，所述的进气分配层还包括设置在罐体内下封头的上方的进气分配格栅支撑架，所述的分配格栅板设置在进气分配格栅支撑架上。
较佳的，所述的进气分配层包括由下至上设置的：进气分配格栅支撑架、进气分配格栅、再分配器支撑架和再分配器。
本发明提供一种活性焦在吸附床和解吸床中装填，工作中吸附单元和解吸单元相互切换的方法，在有效脱除烟气中SO2、NOx、二噁英、氟化物、重金属的前提下，避免了活性焦的物理移动磨损消耗和机械运转设备，大大降低了运行费用和使用维护费用，大大减少企业的运行成本，单位生产成本可大幅降低。同时由于没有运转设备、焦罐、筛分设备和独立的再生塔，占地面积可适当减少。
附图说明
图1是实施例1立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置主视图；
图2是图1的A-A剖面图；
图3是图1的B-B剖面图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。
本发明立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置，包括立式罐体，在所述的罐体上下两端设有通气口；在所述的罐体内设置有吸附剂。本发明立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置可以根据不同的烟气处理要求通过采用本模块化装置串联和并联后，进行脱硫脱硝和吸附剂的再生，整个过程活性焦吸附剂在装置中固定，不需要移动，避免了活性焦的大量损耗，大大降低运行费用。
本发明的工作原理如下：
SO2吸附过程：活性焦烟气脱硫是一种资源化的干法烟气净化技术。该技术在所述立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置中利用具有独特吸附和催化性能的活性焦对烟气中的SO2进行选择性吸附，吸附态的SO2在烟气中氧气和水蒸气存在的条件下被氧化为H2SO4并被储存在活性焦孔隙内，完成烟气脱硫。
2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4
脱硝过程：经过一段立式吸附/再生装置后的烟气进入二段立式吸附/再生装置，在喷入稀释氨条件下，烟气中的NOx在活性焦的催化作用下发生SCR还原反应生成氮气和水，实现脱硝。
4NO+4NH3+O2＝4N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2＝3N2+6H2O
解吸过程：所述立式单段模块化脱硫吸附/再生装置中的活性焦吸附SO2后，在加热情况下，其所吸附的H2SO4与C(活性焦)反应被还原为SO2，同时活性焦被再次活化从而恢复其吸附性能，循环使用。
2H2SO4+C＝2SO2+CO2+2H2O
整个脱硫过程，在本使用新型立式单段模块化脱硫吸附/再生装置中的活性焦一次充填后不再移动，从而避免破损。
在罐体上对应吸附剂的位置设置有检修孔，用于装置的检修和活性焦吸附剂的装卸。
上述的罐体包括上封头、桶形罐体和下封头组成；所述罐体一圆柱体薄壁壳状结构，其上方装有上封头，上封头既可以采用椭圆形封头，也可以采用锥形封头，上封头上方安装有烟气出口/再生气进口管嘴。其下方装有下封头，下封头既可以采用椭圆形封头，也可以采用锥形封头。下封头下方安装有烟气进口/再生气出口管嘴。
作为本发明进一步地改进，在所述的吸附剂与罐体上端之间设置有过滤层。所述过滤层安装在吸附剂上方，可以过滤少量碎焦微粒，确保排放烟气粉尘含量达标。过滤层可以由滤网支撑格栅和滤网组成。
作为本发明进一步地改进，在所述的罐体内下部设置有吸附剂支撑格栅，所述的吸附剂设置在吸附剂格栅上。上述的吸附剂为活性焦吸附剂，活性焦吸附剂具有低温下吸附烟气中SO2能力及在一定浓度氨气氛围下催化去除NOx的能力，同时具有再生能力。
作为本发明进一步地改进，在所述的吸附剂与罐体下端之间设置进气分配层。所述的进气分配层布置在所述下封头的上方，所述的进气分配层至少包括：由多组轴向间隔分布的分配格栅板组成。进气分配格栅由多组按一定间距分布的格栅板组成，所述进气分配格栅布置在所述下封头的上方及进气分配格栅支撑架之上，对进入下封头处的紊流烟气进行初步整流和分配。进气分配格栅支撑架与所述罐体内骨架焊接连接，所述进气分配格栅由多组模块组成，放置于进气分配格栅支撑架之上，不需要焊接，安装方便，快捷。
作为本发明进一步地改进，所述的进气分配层包括由下至上设置的：进气分配格栅支撑架、进气分配格栅、再分配器支撑架和再分配器。上述再分配器由多个规则排列的管状结构组成，所述再分配器布置在所述进气分配格栅的上方及再分配器支撑架之上，对进入吸附器烟气进行二次整流，保证烟气均匀通过所述罐体内部活性焦层。所述再分配器支撑架与所述罐体内骨架焊接连接，所述进再分配器由多组模块组成，放置于再分配器支撑架之上，不需要焊接，安装方便，快捷。
为了便于安装，作为本发明进一步地改进，在罐体上设有所述下支座和上支座，所述下支座和外部框架固定连接，所述上支座通过弹性装置和外部框架连接。
所述立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置可以根据需要单独为一组，也可以串/并联为一组。
上述的本发明立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置实际生产应用过程为：吸附/再生装置中，含有SO2和NOx等有害物质的烟气依次通过烟气进口、下封头、进气分配格栅、再分配器、活性焦吸附剂、滤网、上封头、烟气出口，烟气完成吸附后达标排放。解吸装置中，经过加热的再生气依次通过再生气进口、上封头、滤网、活性焦吸附剂、再分配器、进气分配格栅、下封头、再生气出口，活性焦吸附剂完成脱吸，解析气去制酸，完成资源化利用。
本发明的工作过程如下：
步骤1、使立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置处于吸附状态
使烟气通过下通气口进入立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置的罐体内，由于罐体内的预置有活性焦吸附剂，这样利用具有独特吸附和催化性能的活性焦对烟气中的SO2进行选择性吸附，吸附态的SO2在烟气中氧气和水蒸气存在的条件下被氧化为H2SO4并被储存在活性焦孔隙内；同时活性焦吸附层相当于高效颗粒层过滤器，在惯性碰撞和拦截效应作用下，除尘净化后的烟气中的少量粉尘颗粒在床层内部不同部位被捕集，完成烟气脱硫和除尘净化。净化后的烟气通过上通气口排放即可。
步骤2、使立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置处于再生状态
使加热后再生气从罐体上方的上通气口进入，吸附SO2后的活性焦，在加热再生气加热情况下，其所吸附的H2SO4与C(活性焦)反应被还原为SO2，同时活性焦被再次活化从而恢复其吸附性能，循环使用。而解吸后的烟气通过罐体下方的下通气口输出，可用于制酸等。这样，再生过程完成。
步骤3、使上述过程持续交替完成即可实现对烟气的进行脱硫脱硝。
本发明的立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置的布置较为灵活，可以用于吸附SO2，串联布置的另一个立式单段模块化脱硫吸附/再生装置可用于脱除NOx。生产时，两个装置组成一个吸附单元，同时用于有害物质的吸附；同时该两个装置还可组成另一个解吸单元，用于吸附饱和后的活性焦再生。吸附单元和解吸单元相互切换，共同完成有害物质的脱除和活性焦的再生循环。
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
图1所示本发明的实施例。如图1至图3所示，本实施例立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置包括依次连接的烟气进口/再生气出口1、下封头2、进气分配格栅支撑架3、进气分配格栅4、再分配器支撑架5、下支座6、再分配器7、吸附剂支撑格栅8、罐体9、滤网支撑格栅11、滤网12、上支座13、上封头14、烟气出口/再生气进口15、检修孔16。
具体的部件连接关系为：所述罐体9的下端与下封头2焊接连接，所述罐体9的上端与上封头14焊接连接，所述烟气进口/再生气出口1焊接连接于下封头2的下部，所述烟气出口/再生气进口15焊接连接于上封头14的上方，所述述罐体9的下部从下到上依次安装有进气分配格栅支撑架3、进气分配格栅4、再分配器支撑架5、再分配器7、吸附剂支撑格栅8，所述述罐体9的上部安装有滤网支撑格栅11、滤网12，所述罐体9的外侧下部安装有下支座6，所述罐体9的外侧上部安装有上支座13。所述罐体9壳体内装填有活性焦吸附剂。
为了方便本实施例立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置的检修和吸附剂的装填，还设置有上部和下部检修孔16。
本实施例立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置在使用时，将所述烟气进口/再生气出口1与外部烟气进气管道或再生气出口管道通过法兰或焊接连接，将所述烟气出口/再生气进口15与外部烟气出气管道或再生气进口管道通过法兰或焊接连接。
本发明立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置中相关部件所用材料采用316L或其他耐高温及耐腐蚀材料，其他部件主要材料可采用奥氏体不锈钢或碳钢材料。
本实施例立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置具有以下有益效果：
1、本发明立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置可以根据工业生产中烟气中有害物质的含量和烟气量的具体情况进行模块化的串并联组合，可以实现吸附/再生装置的模块化，具有针对性好、灵活方便的等优点。
2、本发明立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置在脱硫和吸附剂再生的过程中活性焦吸附剂在装置中一次装填，循环使用，不存在活性焦的物理移动，避免了活性焦的大量损耗，与传统活性焦脱硫相比，运行费用大大降低。
3、本发明立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置实际生产应用过程为：吸附/再生装置中，含有SO2和NOx等有害物质的烟气完成吸附后达标排放。同时在解吸装置中，经过加热的再生气通过吸附饱和的活性焦吸附剂后完成脱吸，解析后的再生气去制酸工段，完成资源化利用，无二次废物产生。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置，其特征在于：
包括立式罐体，在所述的罐体上下两端设有通气口；
在所述的罐体内设置有吸附剂。
2.如权利要求1所述的立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置，其特征在于：在所述的吸附剂与罐体上端之间设置有过滤层。
3.如权利要求1所述的立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置，其特征在于：在所述的吸附剂与罐体下端之间设置进气分配层。
4.如权利要求1所述的立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置，其特征在于：在所述的罐体内下部设置有吸附剂支撑格栅，所述的吸附剂设置在吸附剂格栅上。
5.如权利要求1所述的立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置，其特征在于：所述的罐体包括上封头、桶形罐体和下封头组成；在所述的罐体上对应吸附剂的位置设置有检修孔。
6.如权利要求1所述的立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置，其特征在于：所述的进气分配层布置在所述下封头的上方，所述的进气分配层至少包括：由多组轴向间隔分布的分配格栅板组成。
7.如权利要求6所述的立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置，其特征在于：所述的进气分配层还包括设置在罐体内下封头的上方的进气分配格栅支撑架，所述的分配格栅板设置在进气分配格栅支撑架上。
8.如权利要求6所述的立式单段模块化烟气脱硫脱硝吸附/再生装置，其特征在于：所述的进气分配层包括由下至上设置的：进气分配格栅支撑架、进气分配格栅、再分配器支撑架和再分配器。
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