CN108144426B - 一种臭氧氧化联合脱硫和脱硝的系统及方法 - Google Patents

一种臭氧氧化联合脱硫和脱硝的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种臭氧氧化联合脱硫和脱硝的系统及方法，包括如下步骤：1)除尘后的烟气流入流化床脱硫塔中，与吸附有二氧化氮的粉末活性焦接触，烟气中的二氧化硫被粉末活性焦吸附脱除；2)脱硫后的烟气经气固分离后，进入流化床脱硝塔中，并向其中投加臭氧，将烟气中的氮氧化物氧化成二氧化氮，二氧化氮被粉末活性焦吸附脱除；3)脱硝后的烟气流经第二气固分离器和布袋除尘器分离后送往烟囱，第二气固分离器分离得到的循环焦回收至流化床脱硝塔中循环利用，布袋除尘器分离得到的载氮焦投加至流化床脱硫塔中进行脱硫。

Description

一种臭氧氧化联合脱硫和脱硝的系统及方法
技术领域
本发明涉及燃烧烟气污染物脱除领域，具体涉及一种臭氧氧化联合脱硫和脱硝的系统及方法。
背景技术
活性焦脱硫是一种可资源化的烟气脱硫技术，同时对烟气中的重金属等污染物也有明显的协同脱除作用。目前市场上的活性焦脱硫技术主要采用移动床吸附-加热再生工艺路线，移动床吸附工艺采用较高机械强度的定型颗粒活性焦，外形一般为Φ5-9mm直径的柱状，柱状活性焦内扩散阻力大造成内表面利用率低；输送过程的破碎磨损造成了机械损失增加运行成本；柱状成型工艺复杂，增加了活性焦成本。粉末活性焦流化床吸附脱硫是一种新型活性焦脱硫工艺路线，该工艺避免了柱状活性炭磨损产生的机械损失，粉末活性炭成本较低同时表面利用率相对柱状活性炭提高。
颗粒活性焦移动床脱硫联合脱硝过程，通常通过喷氨，利用活性焦的催化作用，将氮氧化物还原为氮气，该技术目前在部分钢铁烧结烟气处理中得到应用。利用粉末活性焦流化床吸附脱硫，实现联合脱硝，活性焦对一氧化氮的吸附作用较弱，而烟气中氮氧化物主要是一氧化氮，因此难以直接通过吸附过程实现氮氧化物的联合脱除。同时，活性焦作为一种多孔材料，是一种可以在低温下实现选择性催化脱硝的催化剂，传统的活性焦脱硫工艺通常通过喷氨，利用活性焦的催化作用将氮氧化物还原为氮气，实现脱硝。由于新鲜活性焦和载硫活性焦在反应器中处于混沌状态，无法直接利用粉状活性焦的催化作用实现氮氧化物脱除，容易出现脱硝后烟气中的氮氧化物依旧超标的问题。而且，由于活性焦对氮氧化物的吸附能力较差，采用活性焦对烟气中的二氧化硫和氮氧化物同时脱除时，二氧化硫和氮氧化物同时存在，活性焦会优选吸附二氧化硫，而吸附了二氧化硫的活性焦催化氨气还原氮氧化物的能力大幅削弱，同时，氨气会与吸附了二氧化硫的活性焦反应生成硫酸铵造成活性焦空隙的堵塞，并造成氨气的优选利用率降低。所以，现有技术中难以利用活性焦同时提高烟气的脱硫脱硝效果。
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种臭氧氧化联合脱硫和脱硝的系统及方法。
为了解决以上问题，本发明的技术方案为：
一种臭氧氧化联合脱硫和脱硝的系统，包括流化床脱硫塔、流化床脱硝塔、臭氧发生器、新鲜焦储仓、第一气固分离器、第二气固分离器和布袋除尘器，其中，
所述流化床脱硫塔的进气口与烟气源连接，流化床脱硫塔的出气口与第一气固分离器的进气口连接，第一气固分离器的出气口与流化床脱硝塔的进气口连接，流化床脱硝塔的出气口与第二气固分离器的进气口连接，第二气固分离器的出气口与布袋分离器的进气口连接，第二气固分离器的固体出口与流化床脱硝塔的底部连接，布袋分离器的固体出口与流化床脱硫塔的底部连接；
新鲜焦储仓与流化床脱硝塔连接，臭氧发生器与流化床脱硝塔连接；臭氧将脱硫后的烟气中的氮氧化物氧化成二氧化氮，二氧化氮被粉末活性焦吸附脱除；脱硝后的烟气中携带的粉末活性焦依次被第二气固分离器和布袋分离器分离，分别回收至流化床脱硝和流化床脱硫塔中循环利用。
将除尘后的烟气在流化床脱硫塔中脱硫后，烟气中的二氧化硫含量降至很低，再进入流化床脱硝塔中脱硝时，不会对活性焦吸附二氧化氮的能力造成影响，进而可以提高粉末活性焦的脱硝效率。
采用向烟气中喷入臭氧的方法脱硝，可以提高烟气的脱硝效率，并且可以预防空预器的堵塞。而且经过试验发现，当吸附有二氧化氮的粉末活性焦回收至流化床脱硫塔进行脱硫时，有利于提高粉末活性焦对二氧化硫的吸附效率，提高烟气的脱硫效率。
本发明采用第二气固分离器将脱硝后的烟气携带出来的粉末活性焦进行初次分离，初次分离后的粉末活性焦循环回流化床脱硝塔中，布袋除尘器对烟气携带出来的粉末活性焦进行二次分离，二次分离后的粉末活性焦循环回流化床脱硫塔中进行脱硫，即第二气固分离器和布袋除尘器的协同作用，实现脱硫塔和脱硝塔内粉末活性焦的量的稳定，保证脱硫和脱硝的稳定进行。
布袋除尘器分离粉末活性焦的过程中，会在滤料表面持续形成并更新粉末活性焦滤层，该滤层与烟气持续接触，会进一步吸附烟气中的二氧化氮和二氧化硫，一方面提高了烟气的脱硫效率，另一方面，可以提高活性焦的有效利用率。
优选的，所述第一气固分离器为旋风分离器。
进一步优选的，所述第一气固分离器的出风口位于第一气固分离器的底部。由于流化床脱硫塔的出风口位于脱硫塔的顶部，此处具有较高的高度，而流化床脱硝塔的进风口位于底部，具有较低的高度，当第一气固分离器的出风口位于第一气固分离器底部时，便于实现第一气固分离器的出风口与流化床脱硝塔的进风口的连接，同时缩短了烟气的流通距离，降低了烟气的热量损失，便于提高后续的烟气脱硝效率。
更进一步优选的，所述第一气固分离器为旋风分离器。
进一步优选的，所述第一气固分离器的固体出口与流化床脱硫塔的底部连接。便于将烟气中携带的粉末活性焦回收至流化床脱硫塔中，避免粉末活性焦的浪费和对连通管道造成堵塞。
优选的，所述臭氧发生器与流化床脱硝塔的底部连接。脱硫后的烟气自流化床脱硝塔的底部向上流经流化床脱硝塔，臭氧发生器将臭氧投加至流化床脱硝塔的底部，可以延长臭氧与烟气的接触时间，便于提高臭氧氧化效率，进而提高烟气的脱硝效率。
进一步优选的，所述新鲜焦储仓与流化床脱硝塔的中部连接。将新鲜的粉末活性焦自流化床脱硝塔的中部喷入流化床脱硝塔中，烟气自脱硝塔底部流至中部的过程中，大部分氮氧化物已经氧化为二氧化氮，二氧化氮流经新鲜的粉末活性焦时，更容易被吸附脱除。
利用上述系统对烟气进行臭氧氧化联合脱硫和脱硝的方法，包括如下步骤：
1)除尘后的烟气流入流化床脱硫塔中，与吸附有二氧化氮的粉末活性焦接触，烟气中的二氧化硫被粉末活性焦吸附脱除；
2)脱硫后的烟气经气固分离后，进入流化床脱硝塔中，并向其中投加臭氧，将烟气中的氮氧化物氧化成二氧化氮，二氧化氮被粉末活性焦吸附脱除；
3)脱硝后的烟气流经第二气固分离器和布袋除尘器分离后送往烟囱，第二气固分离器分离得到的循环焦回收至流化床脱硝塔中循环利用，布袋除尘器分离得到的载氮焦投加至流化床脱硫塔中进行脱硫。
优选的，步骤1)中，烟气的温度为90-120℃。
优选的，步骤2)中，臭氧的投加量与一氧化氮的摩尔比为1：2-3。
进一步优选的，步骤2)中，流化床脱硝塔中烟气的温度为90-120℃。
优选的，步骤3)中，第二气固分离器对烟气中的粉末活性焦的分离效率为80％-90％。
优选的，粉末活性焦的粒径小于1mm，优选为0.1-0.7mm。
本发明的有益效果为：
本发明以粉状活性焦为吸附剂，吸附剂运行成本低。
将除尘后的烟气在流化床脱硫塔中脱硫后，烟气中的二氧化硫含量降至很低，再进入流化床脱硝塔中脱硝时，不会对活性焦吸附二氧化氮的能力造成影响，进而可以提高粉末活性焦的脱硝效率。
采用向烟气中喷入臭氧的方法脱硝，可以提高烟气的脱硝效率，并且可以预防空预器的堵塞。而且经过试验发现，当吸附有二氧化氮的粉末活性焦回收至流化床脱硫塔进行脱硫时，有利于提高粉末活性焦对二氧化硫的吸附效率，提高烟气的脱硫效率。
本发明采用第二气固分离器将脱硝后的烟气携带出来的粉末活性焦进行初次分离，初次分离后的粉末活性焦循环回流化床脱硝塔中，布袋除尘器对烟气携带出来的粉末活性焦进行二次分离，二次分离后的粉末活性焦循环回流化床脱硫塔中进行脱硫，即第二气固分离器和布袋除尘器的协同作用，实现脱硫塔和脱硝塔内粉末活性焦的量的稳定，保证脱硫和脱硝的稳定进行。
布袋除尘器分离粉末活性焦的过程中，会在滤料表面持续形成并更新粉末活性焦滤层，该滤层与烟气持续接触，会进一步吸附烟气中的二氧化氮和二氧化硫，一方面提高了烟气的脱硫效率，另一方面，可以提高活性焦的有效利用率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的臭氧氧化联合脱硫和脱硝的系统的结构示意图。
其中，1、旋风分离器，2、流化床脱硫塔，3、布袋除尘器，4、流化床脱硝塔，5、新鲜焦储仓，6、臭氧发生器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，一种粉状活性焦联合脱硫和脱硝的系统，设有旋风分离器1、流化床脱硫塔2、惯性气固分离器、布袋除尘器3、流化床脱硝塔4、新鲜焦储仓5、臭氧发生器6。
来自锅炉除尘器后的温度为90-120℃的烟气进入流化床脱硫塔2中与吸附有二氧化氮的粉末活性焦接触进行脱硫，脱硫后的烟气进入旋风分离器1进行气固分离，分离下的粉末活性焦一部分经活性焦给料装置送回流化床脱硫塔2进行循环，一部分作为载硫活性焦送出系统进行再生，再生后的活性焦具备新鲜脱硫能力，送回新鲜焦储仓5；
烟气经旋风分离器1出口进入流化床脱硝塔4，臭氧发生器6均匀喷入的臭氧将烟气中的一氧化氮氧化成二氧化氮，臭氧的投加量与烟气中一氧化氮的摩尔比控制在1:2-3，新鲜焦储仓5用于存放新鲜制备的粉状活性焦和完成脱硫并再生后具备新鲜脱硫能力的粉末活性焦，新鲜粉末活性焦的粒径小于1mm，如0.1-0.7mm，粉末活性焦经给料装置送入流化床脱硝塔4。二氧化氮被流化床脱硝塔4中的粉末活性焦吸附脱除。脱硝后的烟气依次流经惯性气固分离器和布袋除尘器3后排入烟囱，惯性气固分离器与流化床脱硝塔4连接，用于将烟气中携带的80％-90％的粉末活性焦进行分离，并将分离后的循环焦回收至流化床脱硝塔4循环利用，布袋除尘器3与流化床脱硫塔2连接，用于将烟气中携带的剩余的活性焦进行分离，并将分离的吸附有二氧化氮的活性焦投加至流化床脱硫塔2中作为吸附剂吸附烟气中的二氧化硫，烟气的脱硫效率为95％，脱硝效率为60％。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种臭氧氧化联合脱硫和脱硝的方法，其基于一种臭氧氧化联合脱硫和脱硝的系统，其特征在于：包括流化床脱硫塔、流化床脱硝 塔、臭氧发生器、新鲜焦储仓、第一气固分离器、第二气固分离器和布袋除尘器，其中，
所述流化床脱硫塔的进气口与烟气源连接，流化床脱硫塔的出气口与第一气固分离器的进气口连接，第一气固分离器的出气口与流化床脱硝塔的进气口连接，流化床脱硝塔的出气口与第二气固分离器的进气口连接，第二气固分离器的出气口与布袋分离器的进气口连接，第二气固分离器的固体出口与流化床脱硝塔的底部连接，布袋分离器的固体出口与流化床脱硫塔的底部连接；
新鲜焦储仓与流化床脱硝塔连接，臭氧发生器与流化床脱硝塔连接；臭氧将脱硫后的烟气中的氮氧化物氧化成二氧化氮，二氧化氮被粉末活性焦吸附脱除；脱硝后的烟气中携带的粉末活性焦依次被第二气固分离器和布袋分离器分离，分别回收至流化床脱硝和流化床脱硫塔中循环利用，其中，所述流化床脱硫塔的出风口位于流化床脱硫塔的顶部；所述流化床脱硝塔的进风口位于流化床脱硝塔底部；所述第一气固分离器的出风口位于第一气固分离器的底部；所述臭氧发生器与流化床脱硝塔的底部连接；所述新鲜焦储仓与流化床脱硝塔的中部连接；所述粉末活性焦的粒径为0.1- 0.7mm；
所述臭氧氧化联合脱硫和脱硝的方法包括如下步骤：
1)除尘后的烟气流入流化床脱硫塔中，与吸附有二氧化氮的粉末活性焦接触，烟气中的二氧化硫被粉末活性焦吸附脱除；
2)脱硫后的烟气经气固分离后，进入流化床脱硝塔中，并向其中投加臭氧，将烟气中的氮氧化物氧化成二氧化氮，二氧化氮被粉末活性焦吸附脱除；
3)脱硝后的烟气流经第二气固分离器和布袋除尘器分离后送往烟囱，第二气固分离器分离得到的循环焦回收至流化床脱硝塔中循环利用，布袋除尘器分离得到的载氮焦投加至流化床脱硫塔中进行脱硫。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一气固分离器为旋风分离器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一气固分离器的固体出口与流化床脱硫塔的底部连接。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，烟气的温度为90-120℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中，臭氧的投加量与一氧化氮的摩尔比为1：(2-3)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤2)中，流化床脱硝塔中烟气的温度为90-120℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中，第二气固分离器对烟气中的粉末活性焦的分离效率为80％-90％。
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Ma Chunyuan

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