CN107998879A - 一种烟气还原脱硫脱硝co2冷却循环技术 - Google Patents

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邢韫韬
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Abstract

本发明提供了一种烟气还原脱硫脱硝CO2冷却循环技术，具体包括气化岛、脱硫脱硝罐、激冷室、硫磺回收器、CO2冷却压缩系统等。所述气化岛制出的煤气，一部分作为燃料以供生产，另一部分为燃烧烟气脱硫脱硝提供还原剂。催化还原产物CO2经冷却后作为冷却剂供给激冷室，用以冷淬催化还原得到的单质硫制得无定型固态硫磺，之后CO2再经冷却循环供入激冷室。本发明的特点在于：催化还原无须另外加热，利用了烟气余热和气化岛煤气的显热，同时催化还原脱硫脱硝，对环境友好，不浪费水资源，而且能生成高附加值的无定型单质硫。CO2也被充分利用，一方面用于循环冷淬高温单质硫，另一方面可作为副产品食品级CO2销售。在节约资源，减少污染方面有显著的效果。

Description

一种烟气还原脱硫脱硝CO2冷却循环技术
技术领域
本发明属于环境保护工程领域，涉及了一种燃煤烟气脱硫脱硝方法，尤其涉及了一种还原法脱硫脱硝技术。
背景技术
我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭在中国能源结构中的比例高达75%以上，我国排放的SO2中90%均来自于燃煤。随着经济的高速发展，对各种资源的消耗和利用不断增加，SO2和NOx的排放也不断增加，随之引起的大气污染和酸雨问题对生态平衡及人类健康方面造成了巨大的损害，成为制约我国经济、社会可持续发展的重要因素。
采用富氧燃烧尤其是纯氧燃烧能大量减少NOx的生成，对控制NOx的排放有显著效果；降低烟气中SO2排放的方法也有很多，归纳起来按照脱硫方式和产物的处理形式主要可分为三类：湿法、干法和半干法烟气脱硫技术。其中湿法脱硫虽然具有反应速度快，脱硫效率相对较高的优点，但是投资运行维护费用高，脱硫后产生大量废水废液，容易造成二次污染。干法脱硫虽无污水和废酸排放，对设备的腐蚀性较小，但是脱硫效率低，设备庞大、反应速度慢。半干法脱硫脱硫和除尘相互影响很大，副产物无法利用，经济竞争力不够强。总的来看，虽然这些常规脱硫方法有着工艺成熟和脱硫效率稳定的优点，但是均存在二次污染，设备腐蚀，工艺复杂，副产品回收困难等缺点。
进一步，可以采用催化还原脱硫，即利用CO、H2和C等通过催化的方法将烟气中的SO2还原为单质硫，催化还原脱硫工艺简单，无二次污染且能变废为宝回收硫磺，但是大多催化反应中需加热器进行加热，冷却单质硫的冷却介质为水，这两个过程大量消耗资源，对冷却水造成一定的污染。有的还原后硫形态为硫粉，存储和运输不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种烟气还原脱硫脱硝CO2冷却循环技术，可以变废为宝，副产无定型硫磺块，设备运营成本低，还能实现CO2的零排放循环使用。
本发明采用以下技术方案：一种烟气还原脱硫脱硝CO2冷却循环技术，采用气化岛的煤气作为还原剂，对气化岛煤气富氧燃烧后的烟气中的SO2和NOx进行催化还原。催化还原所需高温来自气化岛煤气的物理显热及燃烧后烟气的剩余热量。
进一步，还原得到的单质硫经CO2激冷，一方面不需消耗水资源，不会产生水污染。另一方面产生CO2激冷产物为无定型硫磺块，便于运输和存储。
本发明的有益效果是：一方面利用催化还原法更充分更清洁，成本低；另一方面不需另外加热催化，充分利用了煤气和烟气的物理显热；冷却用CO2，不浪费水资源，不污染环境，对环境污染极小；再者冷却用CO2由还原SO2后的产物经压缩冷却而来，实现了C元素的循环利用，多余的CO2经精制后作为第二副产销售，因此本发明符合可持续发展战略对环境资源的要求，兼顾经济效益和社会效益。
附图说明：
图1为本发明一种烟气还原脱硫脱硝CO2冷却循环技术的工艺流程图。
图2为本发明中脱硫脱硝罐示意图。
图3为本发明中脱硫脱硝罐烟气和还原剂混合管路示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。
一种烟气还原脱硫脱硝CO2冷却循环技术，见图1，具体包括气化岛1、燃烧设备2、脱硫脱硝罐3和4、激冷室5、硫磺回收器6、碱洗装置7、气液分离器8、CO2冷却压缩系统9、 CO2精制压缩系统10及CO2储罐11等。其中气化岛1有两个煤气出口，一个煤气出口与燃烧设备2连接提供燃烧用燃料，另一个煤气出口与脱硫脱硝罐3和4连接提供催化还原用还原剂。脱硫脱硝罐3和4可以同时启用，也可一用一备，视烟气流量而定。脱硫脱硝罐3和4与激冷室5连接，激冷室5的固体出口连接硫磺回收器6，气体出口连接碱洗装置7。脱硫脱硝罐3和4内部有烟气和还原剂混合管路12以及催化剂腔体13，见图2。其中烟气和还原剂混合管路12置于催化剂腔体13的中心上并且管路12上密布通气孔，见图3。催化剂腔体13的内部置放催化剂，其外壳也密布通气孔。
使用时，气化岛1产生的高温煤气（主要成分为CO）一部分进入燃烧设备2中进行富氧燃烧提供生产所需热量，燃烧后烟气通过热交换等处理后经引风机加压引入脱硫脱硝罐3和/或4中，同时另一部分气化岛产生的高温煤气作为还原剂也进入脱硫脱硝罐3和/或4与带有余热的烟气混合，混合气通过烟气和还原剂混合管路12上的通气孔扩散至催化剂腔体13中进行催化还原反应，反应所需温度由气化岛1出来的煤气的物理显热来保证，因此脱硫脱硝罐3和/或4要通以足量的煤气。经过还原后得到S、CO2及少量N2、蒸汽等的混合高温气体进入激冷室5，激冷室5内通入冷却介质低温CO2，单质S迅速激冷成为高附加值副产品无定型固体收集在硫磺回收器6中，激冷室5的气体出口处设置有SO2气体分析仪，当排出烟气中SO2的测定值超出设定值，则调节气化岛1的出口流量，以达到完全反应的目的，从激冷室5出来的SO2含量在微量达ppm级，此时再经过一次碱洗，保证SO2的完全去除，此后气液分离8分离出水蒸气和少量N2 ，高浓度CO2气体则进入冷却压缩系统9，冷却压缩以后作为冷却剂供激冷室5，以此循环。过剩的CO2气体经冷却压缩系统9以后进入CO2精制压缩系统，制成食品级CO2存储于CO2储罐11作为副产品销售。综上，本发明的烟气还原脱硫脱硝CO2冷却循环技术，在环境友好的前提下，既节约了能源，又能生产无定型硫磺及食品级CO2的副产品，为企业带来经济效益，运营成本低，是一种兼顾社会效益和经济效益的高效节能环保型脱硫脱硝技术。
鉴于前述说明，本领域技术人员将容易想到其他修改和变型。只要不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种烟气还原脱硫脱硝CO2冷却循环技术，其特征在于，具体包括气化岛、燃烧设备、脱硫脱硝罐、激冷室、硫磺回收器、碱洗装置、气液分离器、CO2冷却压缩系统、CO2精制压缩系统及CO2储罐。
2.根据权利要求1所述的一种烟气还原脱硫脱硝CO2冷却循环技术，其特征在于，气化岛煤气有两个出口，其中一个出口为燃烧设备提供燃料，另一出口接脱硫脱硝罐，为催化还原反应提供还原剂，并设置有流量调节阀。
3.根据权利要求1所述的一种烟气还原脱硫脱硝CO2冷却循环技术，其特征在于，脱硫脱硝罐内催化还原反应不需加热器。
4.根据权利要求1所述的一种烟气还原脱硫脱硝CO2冷却循环技术，其特征在于，脱硫脱硝罐内包含烟气和还原剂混合管路以及催化剂腔体，其中烟气和还原剂混合管路置于催化剂腔体的中心上并且管路上密布通气孔，催化剂腔体的外壳也密布通气孔。
5.根据权利要求1所述的一种烟气还原脱硫CO2冷却循环技术，其特征在于，被还原的单质S在激冷室进行激冷，冷却介质为CO2气体，冷却后的单质S为无定型固态。
6.根据权利要求1所述的一种烟气还原脱硫CO2冷却循环技术，其特征在于，从气化岛流入脱硫脱硝罐的CO作为还原剂将SO2还原为单质S以后变为CO2， 加入到在激冷室与单质S换热的冷却介质CO2后一起进入碱洗和气液分离器，最终冷却压缩为低温CO2循环进入激冷室。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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