CN108295653A - 一种粉状活性焦流化床脱硫喷氨联合脱硝的系统及方法 - Google Patents

一种粉状活性焦流化床脱硫喷氨联合脱硝的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粉状活性焦流化床脱硫喷氨联合脱硝的系统及方法。该系统中，流化床反应器内设有内构件将其分为上段和下段，上段为脱硝段，下段为脱硫段，脱硫段底部设有烟气进口管，脱硝段上部设有烟气出口管，喷氨装置向脱硝段内喷入氨气，活性焦给料装置为脱硝段提供粉末活性焦；烟气从烟气进口管进入流化床反应器，向上流动后从烟气出口管排出后依次进入惯性分离器、除尘器，惯性分离器和除尘器底部设有循环焦给料组件，循环焦给料组件将惯性分离器和除尘器分离后的循环焦，一部分输送至脱硝段，另一部分输送至脱硫段；反应器进口管的直径小于脱硫段的管体直径，反应器进口管与脱硫段管壁形成环形槽，环形槽底部设有载硫焦出口。

Description

一种粉状活性焦流化床脱硫喷氨联合脱硝的系统及方法
技术领域
本发明涉及燃烧烟气污染物脱除领域，特别涉及一种以粉状活性焦为吸附剂的燃煤烟气二氧化硫与氮氧化物联合脱除的系统及方法。
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。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，该工艺以粉末活性炭为吸附剂，在循环流化床反应器中吸附二氧化硫实现脱硫过程。活性焦对一氧化氮的吸附脱除能力较弱，但是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，低温下脱硝过程受到系统中二氧化硫浓度的影响较大。目前，活性焦移动床脱硫工艺一般通过在脱硫后喷入氨气，利用活性焦的催化作用，将氮氧化物还原为氮气，由于载硫活性焦相对于新鲜活性焦，催化还原能力较弱，因此一般是在脱硫后利用新鲜活性焦的催化能力脱硝。以粉末活性焦为吸附剂的循环流化床脱硫，由于反应器内新鲜活性焦与载硫活性焦处于混合状态，无法直接在反应器内利用新鲜活性焦进行催化脱硝。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种粉状活性焦流化床脱硫喷氨联合脱硝的系统，在该系统内能够实现二氧化硫和氮氧化物联合脱除的目的。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种粉状活性焦流化床脱硫喷氨联合脱硝的系统，包括流化床反应器、喷氨装置、活性焦给料装置、惯性分离器、除尘器，所述流化床反应器竖立设置，所述流化床反应器内设有内构件将流化床反应器分为上段和下段，上段为脱硝段，下段为脱硫段，所述脱硫段底部设有反应器烟气进口管，所述脱硝段上部设有反应器烟气出口管，所述喷氨装置向脱硝段内喷入氨气，所述活性焦给料装置为脱硝段提供粉末活性焦；烟气从反应器烟气进口管依次进入流化床反应器的脱硫段和脱硝段，再从反应器烟气出口管排出后依次进入惯性分离器、除尘器，所述惯性分离器和除尘器底部设有循环焦给料组件，循环焦给料组件将惯性分离器和除尘器分离后的循环焦，一部分输送至脱硝段，另一部分输送至脱硫段；
所述内构件为能够允许脱硫段的烟气进入脱硝段，同时防止脱硝段内的活性焦进入脱硫段的部件，例如逆止阀等部件；
所述反应器进口管的直径小于脱硫段的管体直径，所述反应器进口管与脱硫段管壁形成环形槽，所述环形槽底部设有载硫焦出口。
在脱硝段内，来自脱硫段内的烟气将粉末活性焦吹散，通过喷氨装置在活性焦的催化剂作用下将氮氧化物制备成氮气，从而达到脱硝的目的，粉末活性焦随烟气依次进入惯性分离器和除尘器后被收集作为循环焦，一部分进入脱硝段进行脱硝，另一部分进入脱硫段进行脱硫。在脱硫段，循环焦将烟气中的二氧化硫吸附后达到脱硫的目的，烟气携带循环焦向上流动的过程中，大部分吸附二氧化硫的载硫焦被吹至脱硫段的管壁上，然后顺着脱硫段的管壁落入至环形槽内，从而对脱硫段内的载硫焦进行排放。
本发明能够采用粉状活性焦在该系统内既进行脱硫同时进行脱硝。提高了粉末活性焦的利用效率。
本发明的目的之二是提供一种粉状活性焦流化床脱硫喷氨联合脱硝的方法，提供喷氨装置、活性焦给料装置、惯性分离器、除尘器和竖直设立的流化床反应器，所述流化床反应器由下至上依次包括脱硫段和脱硝段，所述流化床反应器内设有防止脱硝段内粉末活性焦进入脱硫段的内构件，所述脱硫段底部设有反应器烟气进口管，所述脱硝段上部设有反应器烟气出口管，所述反应器进口管的直径小于脱硫段的管体直径，所述反应器进口管与脱硫段管壁形成环形槽，所述环形槽底部设有载硫焦出口；
在脱硝段内，所述活性焦给料装置向脱硝段输入粉末活性焦，所述喷氨装置向脱硝段内喷入氨气，来自脱硫段的烟气在粉末活性焦的催化作用下与氨气反应形成氮气，从而脱硝，脱硝后的烟气携带粉末活性焦从反应器烟气进口管依次进入惯性分离器和除尘器将脱硝后烟气中的粉末活性焦脱除形成循环焦，循环焦一部分输送至脱硝段，另一部分输送至脱硫段；
在脱硫段内，循环焦吸附烟气中的二氧化硫，从而脱硫，吸附二氧化硫的载硫焦被吹至脱硫段的管壁上，然后顺着脱硫段的管壁落入至环形槽内，从而对脱硫段内的载硫焦进行排放。
本发明的目的之三是提供一种上述系统或方法在燃煤发电领域中的应用。
本发明的有益效果为：
1.本发明粉状活性焦同时作为脱硫吸附剂和脱硝催化剂。
2.本发明采用一塔两段式结构，保证脱硫和脱硝功能前提下，实现系统简化并节省占地。
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为本发明的系统的结构示意图；
其中，1.活性焦储仓，2.活性焦给料组件，3.脱硝段，4.喷氨装置，5.内构件，6.脱硫段，7.载硫焦排出给料组件，8.布袋除尘器，9.循环焦给料组件。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，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。
本申请所述的粉末活性焦的粒径小于1mm。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在粉末活性焦处理烟气难以实现同时脱除二氧化硫和氮氧化物的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种粉状活性焦流化床脱硫喷氨联合脱硝的系统及方法。
本申请的一种典型实施方式，提供了一种粉状活性焦流化床脱硫喷氨联合脱硝的系统，包括流化床反应器、喷氨装置、活性焦给料装置、惯性分离器、除尘器，所述流化床反应器竖立设置，所述流化床反应器内设有内构件将流化床反应器分为上段和下段，上段为脱硝段，下段为脱硫段，所述脱硫段底部设有反应器烟气进口管，所述脱硝段上部设有反应器烟气出口管，所述喷氨装置向脱硝段内喷入氨气，所述活性焦给料装置为脱硝段提供粉末活性焦；烟气从反应器烟气进口管依次进入流化床反应器的脱硫段和脱硝段，再从反应器烟气出口管排出后依次进入惯性分离器、除尘器，所述惯性分离器和除尘器底部设有循环焦给料组件，循环焦给料组件将惯性分离器和除尘器分离后的循环焦，一部分输送至脱硝段，另一部分输送至脱硫段；
所述内构件为能够允许脱硫段的烟气进入脱硝段，同时防止脱硝段内的活性焦进入脱硫段的部件，例如逆止阀等部件；
所述反应器进口管的直径小于脱硫段的管体直径，所述反应器进口管与脱硫段管壁形成环形槽，所述环形槽底部设有载硫焦出口。
在脱硝段内，来自脱硫段内的烟气将粉末活性焦吹散，通过喷氨装置在活性焦的催化剂作用下将氮氧化物制备成氮气，从而达到脱硝的目的，粉末活性焦随烟气依次进入惯性分离器和除尘器后被收集作为循环焦，一部分进入脱硝段进行脱硝，另一部分进入脱硫段进行脱硫。在脱硫段，循环焦将烟气中的二氧化硫吸附后达到脱硫的目的，烟气携带循环焦向上流动的过程中，大部分吸附二氧化硫的载硫焦被吹至脱硫段的管壁上，然后顺着脱硫段的管壁落入至环形槽内，从而对脱硫段内的载硫焦进行排放。
本申请能够采用粉状活性焦在该系统内既进行脱硫同时进行脱硝。提高了粉末活性焦的利用效率。
优选的，所述脱硝段底部连接喷氨装置，所述喷氨装置从脱硝段底部向脱硝段内喷入氨气。能够保证氨气的充分利用。
由于粉末活性焦的质地较轻，容易被烟气带走，因而优选的，所述活性焦给料装置在脱硝段内的给料出口设置在脱硝段的中下部。提高粉末活性焦的利用效率。
优选的，所述除尘器为布袋除尘器。布袋除尘器除尘过程，会在滤料表面持续形成并更新活性焦滤层，该滤层具有一定的脱硫能力。其分离下来的活性焦相对于循环焦惯性分离器分离下来的活性焦具有更高的利用率。
优选的，惯性分离器分离出的循环焦输送至脱硝段，除尘器分离出的循环焦输送至脱硫段。
优选的，惯性分离器的分离效率不高于90％。
优选的，所述脱硫段底部管壁为从上至下为缩径结构。方便收集载硫焦。
优选的，环形槽设有集料板。
优选的，载硫焦出口设有闸板阀。
优选的，载硫焦出口设有锁气给料机。防止烟气泄漏。
本申请的另一种实施方式，提供了一种粉状活性焦流化床脱硫喷氨联合脱硝的方法，提供喷氨装置、活性焦给料装置、惯性分离器、除尘器和竖直设立的流化床反应器，所述流化床反应器由下至上依次包括脱硫段和脱硝段，所述流化床反应器内设有防止脱硝段内粉末活性焦进入脱硫段的内构件，所述脱硫段底部设有反应器烟气进口管，所述脱硝段上部设有反应器烟气出口管，所述反应器进口管的直径小于脱硫段的管体直径，所述反应器进口管与脱硫段管壁形成环形槽，所述环形槽底部设有载硫焦出口；
在脱硝段内，所述活性焦给料装置向脱硝段输入粉末活性焦，所述喷氨装置向脱硝段内喷入氨气，来自脱硫段的烟气在粉末活性焦的催化作用下与氨气反应形成氮气，从而脱硝，脱硝后的烟气携带粉末活性焦从反应器烟气进口管依次进入惯性分离器和除尘器将脱硝后烟气中的粉末活性焦脱除形成循环焦，循环焦一部分输送至脱硝段，另一部分输送至脱硫段；
在脱硫段内，循环焦吸附烟气中的二氧化硫，从而脱硫，吸附二氧化硫的载硫焦被吹至脱硫段的管壁上，然后顺着脱硫段的管壁落入至环形槽内，从而对脱硫段内的载硫焦进行排放。
优选的，所述喷氨装置从脱硝段底部向脱硝段内喷入氨气。
优选的，所述活性焦给料装置向脱硝段的中下部输送粉末活性焦。
优选的，所述除尘器为布袋除尘器。
优选的，惯性分离器分离出的循环焦输送至脱硝段，除尘器分离出的循环焦输送至脱硫段。
优选的，惯性分离器的分离效率不高于90％。
优选的，烟气中氮氧化物与氨气的摩尔比为1:1～1.1。
优选的，每1m3的烟气中喷洒的粉状活性焦的质量为50～500g。
优选的，输送至脱硝段的循环焦为总循环焦量的20～30％，输送至脱硫段的循环焦为总循环焦量的70～80％。
本申请的第三组实施方式，提供了一种上述系统或方法在燃煤发电领域中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
一种粉状活性焦流化床脱硫喷氨联合脱硝的系统，如图1所示，包括流化床反应器、喷氨装置4、活性焦给料装置、惯性分离器、布袋除尘器8，流化床反应器竖立设置，流化床反应器内设有内构件5将流化床反应器分为上段和下段，上段为脱硝段3，下段为脱硫段6，脱硫段6底部设有反应器烟气进口管，脱硝段3上部设有反应器烟气出口管，喷氨装置4向脱硝段3内喷入氨气，活性焦给料装置包括活性焦储仓1和活性焦给料组件2，活性焦给料组件将活性焦储仓1内的粉末活性焦提供给脱硝段3；烟气从反应器烟气进口管依次进入流化床反应器脱硫段6和脱硝段3，再从反应器烟气出口管排出后依次进入惯性分离器、布袋除尘器8，惯性分离器和布袋除尘器8底部设有循环焦给料组件9，循环焦给料组件9将惯性分离器和布袋除尘器8分离后的循环焦，一部分输送至脱硝段3，另一部分输送至脱硫段6；
内构件5为能够允许脱硫段6的烟气进入脱硝段3，同时防止脱硝段3内的活性焦进入脱硫段6的部件，例如逆止阀；
反应器进口管的直径小于脱硫段6的管体直径，反应器进口管与脱硫段6管壁形成环形槽，环形槽底部设有载硫焦出口。
脱硝段3底部连接喷氨装置4，喷氨装置4从脱硝段底部向脱硝段3内喷入氨气
活性焦给料装置在脱硝段3内的给料出口设置在脱硝段3的中下部。
惯性分离器分离出的循环焦输送至脱硝段3，布袋除尘器8分离出的循环焦输送至脱硫段6。
惯性分离器的分离效率不高于90％。
脱硫段底部管壁为从上至下为缩径结构。
环形槽设有集料板。载硫焦出口设有载硫焦排出给料组件7，载硫焦排出给料组件7包括闸板阀和锁气给料机。
其工艺为：
在脱硝段内，所述活性焦给料装置向脱硝段输入粉末活性焦，所述喷氨装置向脱硝段内喷入氨气，来自脱硫段的烟气在粉末活性焦的催化作用下与氨气反应形成氮气，从而脱硝，脱硝后的烟气携带粉末活性焦从反应器烟气进口管依次进入惯性分离器和布袋除尘器将脱硝后烟气中的粉末活性焦脱除形成循环焦，循环焦一部分输送至脱硝段，另一部分输送至脱硫段；
在脱硫段内，循环焦吸附烟气中的二氧化硫，从而脱硫，吸附二氧化硫的载硫焦被吹至脱硫段的管壁上，然后顺着脱硫段的管壁落入至环形槽内，从而对脱硫段内的载硫焦进行排放。
其中，烟气中氮氧化物与氨气的摩尔比为1:1～1.1。
每1m3的烟气中喷洒的粉状活性焦的质量为50～500g。
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 (10)

1.一种粉状活性焦流化床脱硫喷氨联合脱硝的系统，其特征是，包括流化床反应器、喷氨装置、活性焦给料装置、惯性分离器、除尘器，所述流化床反应器竖立设置，所述流化床反应器内设有内构件将流化床反应器分为上段和下段，上段为脱硝段，下段为脱硫段，所述脱硫段底部设有反应器烟气进口管，所述脱硝段上部设有反应器烟气出口管，所述喷氨装置向脱硝段内喷入氨气，所述活性焦给料装置为脱硝段提供粉末活性焦；烟气从反应器烟气进口管依次进入流化床反应器的脱硫段和脱硝段，再从反应器烟气出口管排出后依次进入惯性分离器、除尘器，所述惯性分离器和除尘器底部设有循环焦给料组件，循环焦给料组件将惯性分离器和除尘器分离后的循环焦，一部分输送至脱硝段，另一部分输送至脱硫段；
所述内构件为能够允许脱硫段的烟气进入脱硝段，同时防止脱硝段内的活性焦进入脱硫段的部件，例如逆止阀等部件；
所述反应器进口管的直径小于脱硫段的管体直径，所述反应器进口管与脱硫段管壁形成环形槽，所述环形槽底部设有载硫焦出口。
2.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述脱硝段底部连接喷氨装置，所述喷氨装置从脱硝段底部向脱硝段内喷入氨气；
或，所述活性焦给料装置在脱硝段内的给料出口设置在脱硝段的中下部。
3.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述除尘器为布袋除尘器；
或，惯性分离器分离出的循环焦输送至脱硝段，除尘器分离出的循环焦输送至脱硫段。
4.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述脱硫段底部管壁为从上至下为缩径结构；
或，环形槽设有集料板。
5.如权利要求1所述的系统，其特征是，载硫焦出口设有闸板阀，载硫焦出口设有锁气给料机。
6.一种粉状活性焦流化床脱硫喷氨联合脱硝的方法，其特征是，提供喷氨装置、活性焦给料装置、惯性分离器、除尘器和竖直设立的流化床反应器，所述流化床反应器由下至上依次包括脱硫段和脱硝段，所述流化床反应器内设有防止脱硝段内粉末活性焦进入脱硫段的内构件，所述脱硫段底部设有反应器烟气进口管，所述脱硝段上部设有反应器烟气出口管，所述反应器进口管的直径小于脱硫段的管体直径，所述反应器进口管与脱硫段管壁形成环形槽，所述环形槽底部设有载硫焦出口；
在脱硝段内，所述活性焦给料装置向脱硝段输入粉末活性焦，所述喷氨装置向脱硝段内喷入氨气，来自脱硫段的烟气在粉末活性焦的催化作用下与氨气反应形成氮气，从而脱硝，脱硝后的烟气携带粉末活性焦从反应器烟气进口管依次进入惯性分离器和除尘器将脱硝后烟气中的粉末活性焦脱除形成循环焦，循环焦一部分输送至脱硝段，另一部分输送至脱硫段；
在脱硫段内，循环焦吸附烟气中的二氧化硫，从而脱硫，吸附二氧化硫的载硫焦被吹至脱硫段的管壁上，然后顺着脱硫段的管壁落入至环形槽内，从而对脱硫段内的载硫焦进行排放。
7.如权利要求6所述的方法，其特征是，所述喷氨装置从脱硝段底部向脱硝段内喷入氨气；
或，所述活性焦给料装置向脱硝段的中下部输送粉末活性焦。
8.如权利要求6所述的方法，其特征是，所述除尘器为布袋除尘器；
或，惯性分离器分离出的循环焦输送至脱硝段，除尘器分离出的循环焦输送至脱硫段。
9.如权利要求6所述的方法，其特征是，惯性分离器的分离效率不高于90％；
或，烟气中氮氧化物与氨气的摩尔比为1:1～1.1；
或，每1m3的烟气中喷洒的粉状活性焦的质量为50～500g；
或，输送至脱硝段的循环焦为总循环焦量的20～30％，输送至脱硫段的循环焦为总循环焦量的70～80％。
10.一种权利要求1～5任一所述的系统或权利要求6～9任一所述的方法在燃煤发电领域中的应用。
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