CN108380041A - 一种基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统和方法，烟气脱硫脱硝系统包括活性炭/焦烟气净化塔和再生塔、烟囱、氨水喷射系统和吸收塔，净化塔和再生塔之间设有活性炭/焦输送器，再生塔上连接有高温加热系统和再生气管道，氨水喷射系统包括氨水贮存器，氨水贮存器上连接有并联设置的第一氨水管道和第二氨水管道，第一氨水管道和第二氨水管道分别通入到烟气进气管道和吸收塔内，吸收塔底部连接有硫铵溶液管道、顶部连接有废气排气管道，再生气管道通入到吸收塔内，净化气排气管道和废气排气管道均通入烟囱包括将净化塔底部的活性炭/焦输送至再生塔顶部的旧料输送器和将再生塔底部的活性炭/焦输送至净化塔顶部的新料输送器。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统和方法，主要是利用活性炭/ 焦净化焦炉烟囱废气，属于大气污染防治工程技术领域。
背景技术
近年来，我国大气污染日益严重，雾霾天气高发，烟气脱硫、脱硝已经成为工业等领域一项重要而且愈发急迫的任务。以雾霾、酸雨等为代表的大气污染问题日益成为人民群众重点关注的对象。随着环境标准的提高，钢铁、有色金属冶金、燃煤发电、焦化等行业的发展面临着沉重的压力。我国经过重点治理，大气污染形势有了显著改善，但由于我们经济体量大、粗放型生产企业众多，大气污染治理问题的解决仍然任重道远。
工业烟气污染物排放成为我国环境污染的重要因素。焦化、钢铁、化工、水泥、电力等行业所排放出来的烟气不仅温度高，而且含有大量的粉尘、煤气、二氧化硫等有毒有害物质。当可吸入颗粒物被人吸入后，会累积在呼吸系统中，引发许多疾病，粗颗粒物可侵害呼吸系统，诱发哮喘病；二氧化硫将会使降水中的酸性成分增加并形成酸雨，使湖泊酸化，造成鱼类死亡，酸雨还可遏制森林生长，甚至导致森林死亡；煤气浓度升高易发生爆炸；苯等高致癌物质的排放将严重危害人体健康。而不同行业烟气种类不同，成分不同，浓度有差异，烟气温度也不尽相同，使得问题具有极大的复杂性。
焦炭是钢铁生产中重要的生产原料，焦炉使用燃料不同，烟气中的NOx浓度高低不一，一般在300～1800mg/m3；SO2浓度一般在100～300mg/m3。环保部于2012年6月27 日发布的《炼焦化学工业污染物排放标准》中要求的NOx≤500mg/m3(特殊地区≤150mg/ m3)，多数企业排放与要求差距较大。焦炉烟囱废气存在以下特点：一是烟气温度较低，燃烧焦炉煤气温度一般200℃～250℃，燃烧高炉煤气温度一般180℃～200℃，低于常用 SCR脱硝催化剂所需反应温度300℃～400℃；二是焦炉排放的烟气污染物成分复杂，含有一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氰化氢、氮氧化物、二氧化硫、残氨、酚以及煤尘、焦油等；三是NOx含量差别大，浓度一般为600mg/Nm3～1500mg/Nm3，有的甚至高达 1800mg/Nm3，焦炉烟气脱硝要求比电厂、烧结等行业要求高很多。
目前焦化行业应用最为广泛的脱硫方法是湿式氨法技术和旋转喷雾半干法技术，然而存在副产物资源化利用困难，易产生二次污染等问题；脱硝一般采用选择性催化还原(SCR) 技术，但应用到焦化行业，存在能耗过高的问题。随着我国对大气污染物控制种类越来越多、排放标准越来越严格，烟气治理的工艺流程正在变得复杂而冗长，脱硫、脱硝、除尘、脱二噁英等一系列措施需要的处理设备越来越多，占地面积越来越大，投资及运行费用越来越高，同时导致检修困难，副产物二次污染等问题。针对我国目前工业烟气污染治理技术的现状，迫切需要开发适应我国国情及行业发展需求的集成技术与副产物资源化技术。
目前国内燃煤锅炉、有色冶炼、硫酸尾气、钢铁烧结行业已建的活性炭脱硫脱硝装置中，国产化技术有双级错流移动床、单级错流多室移动床。国产化活性炭脱硫脱硝技术脱硫效率均可达95％以上；双级错流移动床技术脱硝效率可达60％～70％；单级错流多室移动床技术脱硝效率只有40％，采用串联可达70％。鉴于焦炉烟气自身特点，活性炭脱硫脱硝技术中双级错流移动床和单级错流多室移动床并不能很好地满足焦炉烟气高脱硝要求。随着焦炉烟气环保政策日益收紧，开发适合焦化行业的经济、高效的活性炭烟气脱硫脱硝技术越发迫切。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统和方法，以解决现有技术活性炭脱硝效率不高、脱硫副产物处理困难的技术问题，达到焦炉烟囱废气多污染物综合治理和副产物资源化综合利用和焦炉烟囱废气稳定达标排放的目的。
本发明的基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统采用如下技术方案：一种基于活性炭 /焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统，包括活性炭/焦烟气净化塔和活性炭/焦再生塔，净化塔上连接有烟气进气管道和净化气排气管道，净化塔和再生塔之间设有活性炭/焦输送器，所述再生塔上连接有高温加热系统和再生气管道，所述脱硫脱硝系统还包括烟囱、氨水喷射系统和吸收塔，所述氨水喷射系统包括氨水贮存器，氨水贮存器上连接有并联设置的第一氨水管道和第二氨水管道，第一氨水管道和第二氨水管道分别通入到烟气进气管道和吸收塔内，所述吸收塔底部连接有硫铵溶液管道、顶部连接有废气排气管道，所述再生气管道通入到吸收塔内，所述净化气排气管道和废气排气管道均通入烟囱，所述活性炭/焦输送器包括将净化塔底部的活性炭/焦输送至再生塔顶部的旧料输送器和将再生塔底部的活性炭/焦输送至净化塔顶部的新料输送器。
所述旧料输送器和新料输送器均为Z型链斗输送机，Z型链斗输送机包括一个竖直提升部和分别设置在竖直提升部两端的两个水平输送部。
所述再生塔外设有新料储料仓，储料仓上部与再生塔连接，下部通入到新料输送器的下部的水平输送部上。
所述高温加热系统包括热风炉/电加热器和高温换热管道，热风炉/电加热器用于与外界空气和高炉煤气管道连接，高温换热管道包括连接在热风炉/电加热器和再生塔之间的热风进气管道和热风排气管道，所述热风排气管道上设有换热增压风机。
所述第一氨水管道与烟气进气管道连接的端部设有两个以上的喷氨口，各喷氨口均通入烟气进气管道内，所述第一氨水管道上设有氨水喷射控制器。
所述烟气进气管道上设有烟气-空气换热器，烟气-空气换热器上连接有空气风机，所述烟气进气管道和净化气排气管道之间设有烟气-烟气换热器或余热锅炉，烟气-烟气换热器或余热锅炉在烟气进气管道上的位置位于烟气-空气换热器之前。
所述净化气排气管道和废气排气管道并联后通入烟囱，净化气排气管道和废气排气管道并联后的管道上设有增压风机，所述净化塔顶部设有顶置料仓，所述净化塔和再生塔底部均设有排料锥斗，净化塔底部的排料锥斗为两个以上，每个排料锥斗内均设有长轴卸料器，长轴卸料器底部设有双阀芯卸料器，再生塔的排料锥斗内设有整流锥。
本发明的基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝方法采用如下技术方案：一种基于活性炭 /焦的焦炉烟气脱硫脱硝方法，其包括以下步骤：(1)在烟气通过烟气进气管道通入活性炭/焦烟气净化塔前，将烟气进气管道内喷入氨水，氨水在高温烟气的作用下气化成氨气；(2)烟气与气化后的氨气一起通入活性炭/焦烟气净化塔中，利用活性炭/焦吸附脱除烟气中的SO2，同时在活性炭/焦的催化作用下，烟气中NOx与氨气发生催化还原反应生成N2，从而烟气中NOx被脱除，活性炭/焦净化塔中的活性炭/焦在脱除SO2时均匀向下流动；(3) 净化塔底部的活性炭/焦由旧料输送器输送至活性炭/焦再生塔中在高温加热系统的作用下进行加热再生，再生后的活性炭/焦由新料输送器输送至净化塔顶部的顶置料仓中；(4) 将再生塔中的富含SO2再生气通入到吸收塔中，同时向吸收塔中通入氨水，氨水与再生气中SO2反应得到副产物硫铵；(5)经净化塔净化后的净化气由净化气排气管道排出，再生塔中的废气由废气排气管道排出，净化气排气管道和废气排气管道均通入烟囱。
所述净化气排气管道和废气排气管道并联后通入烟囱，净化气排气管道和废气排气管道并联后的管道上设有增压风机，利用增压风机克服尾气排放阻力；在烟气进气管道内喷入氨水之前，烟气进气管道中烟气先与净化气排气管道中净化气通过烟气-烟气换热器或余热锅炉进行换热，再使用烟气-空气换热器与烟气进气管道中烟气换热。
所述旧料输送器和新料输送器均为Z型链斗输送机，Z型链斗输送机先将活性炭/焦水平输送，再进行竖直提升，最后进行水平输送。
本发明的有益效果：本发明系统运行时，原烟气先进入烟气进气管道，在原烟气进入净化塔前合适的位置，通过第一氨水管道向烟气进气管道内喷入氨水，利用高温烟气将氨水气化成氨气，烟气与气化后的氨气一起进入烟气-烟气换热器或余热锅炉降温至 160℃-200℃，再经过烟气-空气换热器降温至110℃-140℃，降温后的烟气与氨气一起由烟气进气管道进入净化塔，在净化塔内活性炭/焦阻碍作用下，烟气在净化塔内均匀分布至各部位，与自上向下靠重力缓慢移动的活性炭/焦接触，烟气中的SO2被活性炭/焦吸附脱除，同时在活性炭/焦的催化作用下，烟气中NOx与氨气发生催化还原反应生成N2，从而烟气中NOx被催化脱除，同时烟气中的粉尘等其他污染物被活性炭/焦吸附脱除。净化塔内活性炭/焦在重力作用下从塔底排出，由旧料输送器提升至再生塔顶部，送至再生塔进行解析再生，恢复活性炭/焦的吸附活性。再生塔内活性炭/焦在重力作用下从塔底排出，由新料输送器提升至净化塔顶部，送至净化塔净化烟气，活性炭/焦实现循环利用。活性炭/焦解析再生时产生的富含二氧化硫气体，二氧化硫体积浓度为5～15％，通过第二氨水管道向吸收塔内喷入氨水，氨水和二氧化硫气体在吸收塔内反应产生硫铵，制备出的硫铵溶液通过泵输送至硫铵母液槽，集中结晶，最终产品为硫铵。吸收塔产生的废气通过废气排放管道混入烟囱排放。本发明实际上一种活性炭/焦-烟气逆流集成净化CCMB(Activated CarbonCountercurrent Moving Bed)技术，在活性炭/焦脱硫前进行脱硝，对活性炭/焦再生时产生的二氧化硫气体回收，得到副产物硫铵。本发明解决了现有技术活性炭/焦脱硝效率不高的、脱硫副产物处理等技术难度，达到焦炉烟囱废气多污染物综合治理和副产物资源化综合利用目的，实现焦炉烟囱废气稳定达标排放。
进一步的，净化塔与再生塔之间倒运活性炭/焦的输送设备选用接料+倒料方式，输送器为Z形链斗输送机(又称LD链斗机)，单台输送机具备水平输送+垂直提升+水平输送功能。这种设计①能够实现活性炭/焦的连续运输，结构紧凑，效率高，减少了倒运点，降低了活性炭/焦的摔损；②无需多台设备接力，减少动设备台数，降低设备故障率，提高运行稳定性。
进一步的，新料储料仓可用于存放活性炭/焦新料。
进一步的，吸取以往活性炭/焦脱硫脱硝装置工程运行经验，再生塔产生的再生气输送风机易出现故障，原因是再生气中含高浓度二氧化硫、高水分以及高粉尘，再生气酸露点较高，再生风机易出现腐蚀，影响装置作业率。结合焦化烟气特点，因此本发明取消再生塔上的再生气输送风机，而采用换热增压风机负压抽气，保证了系统运行时的高稳定性。
进一步的，多个喷氨口针对焦炉烟囱废气二氧化硫浓度低、氮氧化物浓度高的特点，以及焦化高脱硝要求，对氨气与烟气混合均匀要求高，本申请开发了针对焦炉烟囱废气集成净化的喷氨技术。脱硝还原剂选用安全性高的氨水，在第一氨水管道上设置多个喷氨口，利用烟气的热量将氨水蒸发为氨气和水汽，这种全蒸发模式能够保证氨气与烟气尽快混合均匀，充分利用活性炭/焦的脱硝性能，提高脱硝效率，降低脱硝还原剂消耗，减少氨逃逸。本发明无需氨水蒸发为氨气的设备或系统，可以简化系统流程，降低系统运行费用，提高系统运行稳定性。
进一步的，对于温度200℃以上的焦炉烟囱废气，可以先采用烟气-烟气换热器或余热锅炉换热，回收烟气中部分热量，再通过烟气-空气换热器进一步降温至，降温后烟气进入净化塔。
进一步的，针对净化塔和再生塔两个关键设备均匀排料要求，本发明选择了适合活性炭/焦固体物料的长轴卸料器作为排料设备。根据实验研究以及工程应用，长轴卸料器能够实现整个物料平面均匀下降。净化塔本体的下部设若干个排料锥斗，尽量减小物料流动时边壁效应的影响；再生塔出料锥斗内部设置整流锥，尽量减缓中间活性炭/焦流动速度，保持整个锥斗断面物料流动速度比较均匀。净化后的废气由净化气排放管道引出，整个过程阻力由增压风机克服。
附图说明
图1是本发明基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统总图。
图中，1-净化塔，11-烟气进气管道，12-净化气排气管道，13-烟气-空气换热器，14- 空气风机，15-烟气-烟气换热器或余热锅炉，16-顶置料仓，17-原烟气在线检测系统，2- 再生塔，21-再生气管道，22-热风炉，23-高温换热管道，24-换热增压风机，25-低温换热管道，26-风机，27-废气管道，3-吸收塔，31-硫铵溶液管道，32-废气排气管道，4-输送器，41-旧料输送器，42-新料输送器，5-氨水喷射系统，51-氨水贮存器，52-第一氨水管道，53-第二氨水管道，54-氨水喷射控制器，6-烟囱，61-增压风机，62-净化气在线检测系统，7- 储料仓，81-排料锥斗，82-长轴卸料器，83-双阀芯卸料器，84-振动筛，85-灰罐或小车， 9-电葫芦。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统的一种具体实施例：
如图l所示，本实施例的基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统包括活性炭/焦烟气净化塔1和活性炭/焦再生塔2，净化塔1上连接有烟气进气管道11和净化气排气管道12，烟气进气管道11位于净化气排气管道12下方，净化塔1和再生塔2之间设有活性炭/焦输送器4，所述再生塔2上连接有高温加热系统和再生气管道21，所述脱硫脱硝系统还包括烟囱6、氨水喷射系统5和吸收塔3，所述氨水喷射系统5包括氨水贮存器51，氨水贮存器51上连接有并联设置的第一氨水管道52和第二氨水管道53，第一氨水管道52和第二氨水管道53分别通入到烟气进气管道11和吸收塔3内，所述吸收塔3底部连接有硫铵溶液管道31、顶部连接有废气排气管道32，所述再生气管道21通入到吸收塔3内，所述净化气排气管道12和废气排气管道32均通入烟囱6，所述活性炭/焦输送器4包括将净化塔 2底部的活性炭/焦输送至再生塔2顶部的旧料输送器41和将再生塔2底部的活性炭/焦输送至净化塔1顶部的新料输送器42。
所述旧料输送器41和新料输送器42均为Z型链斗输送机，Z型链斗输送机包括一个竖直提升部和分别设置在竖直提升部两端的两个水平输送部。所述再生塔外设有新料储料仓7，储料仓7上部与再生塔2连接，下部通入到新料输送器42的下部的水平输送部上。
所述高温加热系统包括热风炉22和高温换热管道23，热风炉22用于与外界空气和高炉煤气管道连接，高温换热管道23包括连接在热风炉22和再生塔2之间的热风进气管道和热风排气管道，所述热风排气管道上设有换热增压风机24。本实施例采用热风炉加热，在其它实施例中，可以将热风炉替换为电加热器。
所述第一氨水管道52与烟气进气管道11连接的端部设有两个以上的喷氨口，各喷氨口均通入烟气进气管道11内，所述第一氨水管道52上设有氨水喷射控制器54。
所述烟气进气管道11上设有烟气-空气换热器13，烟气-空气换热器13上连接有空气风机14，所述烟气进气管道11和净化气排气管道12之间设有烟气-烟气换热器或余热锅炉15，烟气-烟气换热器或余热锅炉15在烟气进气管道11上的位置位于烟气-空气换热器13之前。
所述净化气排气管道12和废气排气管道32并联后通入烟囱6，净化气排气管道12和废气排气管道32并联后的管道上设有增压风机61，所述净化塔1顶部设有顶置料仓16，净化气排气管道和烟气进气管道位于顶置料仓下方的位置，所述净化塔1和再生塔2底部均设有排料锥斗81，净化塔底部的排料锥斗为两个以上，每个排料锥斗内均设有长轴卸料器82，长轴卸料器82底部设有双阀芯卸料器83，再生塔的排料锥斗内设有整流锥。再生塔双阀芯卸料器83的底部设有振动筛84，振动筛下部设有灰罐或小车85。
顶置料仓和再生塔顶部均设有料位计。再生塔2底部设有低温换热管道25，低温换热管道上设有风机26。再生塔2上部也连接有通入烟囱的废气管道27。储料仓7顶部设有电葫芦9。烟囱6上设有净烟气在线检测系统62，烟气进气管道上设有原烟气在线检测系统17。
系统运行时，先将焦炉烟囱废气从地下烟道翻板阀或闸板阀上游引出，每个支路烟道上设置一台自动阀，合并后的原烟气进入烟气进气管道，在原烟气进入净化塔前合适的位置，通过第一氨水管道向烟气进气管道内喷入氨水，利用高温烟气将氨水气化为氨气。烟气与气化后的氨气一起进入烟气-烟气换热器或余热锅炉降温至160℃-200℃，再经过烟气- 空气换热器降温至110℃-140℃，降温后的烟气与氨气一起由烟气进气管道进入净化塔，在净化塔内活性炭/焦阻碍作用下，烟气在净化塔内均匀分布至各部位，与自上向下靠重力缓慢移动的活性炭/焦接触，烟气中的SO2被活性炭/焦吸附脱除，同时在活性炭/焦的催化作用下，烟气中NOx与氨气发生催化还原反应生成N2，从而烟气中NOx被催化脱除，同时烟气中的粉尘等其他污染物被活性炭/焦吸附脱除。净化后的废气由净化气排放管道引出，经过烟气-烟气换热器与原烟气换热，提升温度后送至烟囱排放，整个过程阻力由增压风机克服。
净化塔内活性炭/焦在重力作用下，通过净化塔底部长轴卸料器排出，由Z型链斗输送机(又称LD链斗机)提升至再生塔顶部，送至再生塔进行解析再生，恢复活性炭/焦的吸附活性。再生塔内活性炭/焦在重力作用下，通过再生塔底部的排料锥斗和长轴卸料器排出，由Z型链斗输送机(又称LD链斗机)提升至净化塔顶部，送至净化塔净化烟气，活性炭/焦实现循环利用。新料储料仓可用于存放活性炭/焦新料。
活性炭/焦解析再生时产生的富含二氧化硫气体，二氧化硫体积浓度为5～15％，通过第二氨水管道向吸收塔内喷入氨水，氨水和二氧化硫气体在吸收塔内反应产生硫铵，制备出的硫铵溶液通过泵输送至硫铵母液槽，集中结晶，最终产品为硫铵。吸收塔中的具体吸收过程为：富含二氧化硫气体经入口管道进入吸收塔的一级吸收段，循环液和烟气充分接触，除去烟气中的大部分二氧化硫；之后烟气再进入二级吸收段，进一步脱除二氧化硫；塔顶部设有一段水洗段用于回收循环液；净化后的尾气由吸收塔上部的除雾器除去烟气中的微小液滴，最后洁净的尾气通过废气排放管道混入烟囱排放。整个过程阻力由增压风机克服。
本发明所具有的优点和效果：
(1)开发了焦炉烟囱废气脱硫脱硝用活性炭/焦集成净化技术：在一台塔内完成焦炉烟囱废气脱硫脱硝除尘，无需串联多级技术。
(2)具有高脱硝效率：脱硝效率可达90％，满足焦炉烟囱废气高脱硝净化要求。
(3)开发了适合焦炉烟囱废气集成净化的副产品和废弃物综合利用技术：
a、富含二氧化硫气体：
活性炭/焦在净化塔中吸附烟气中二氧化硫，通过输送设备进入解析再生塔，在高温作用下释放出含高浓度二氧化硫再生气。
目前国内锅炉、有色、烧结各行业活性炭/焦烟气净化装置的再生气均用于生产硫酸，送厂区硫酸车间或者单独制酸。由于焦化行业由于烟气量小、二氧化硫浓度低，硫酸年产量只有几百吨，远远低于硫酸工业装置最低规模，且焦化厂无硫酸车间，故富含二氧化硫再生气如何利用是必须解决的重中之重问题。
本发明是经过对焦化行业工序深入调研，炼焦产生的煤气含有多种可供回收利用的成分，氨作为生产过程中的有毒成分之一，其含量虽少但由于其水溶液具有腐蚀设备和管路，生产的铵盐会引起堵塞，燃烧产生的氮氧化物污染大气，所以焦化厂都需要回收煤气中氨，并加以利用。硫铵的生产不仅达到了除去煤气中氨的目的，而且硫铵作为化肥应用于农业中可以提高农作物的单位面积产量，对农业的发展起着重要作用。本发明经过对硫铵工段深入了解，开发了富含二氧化硫再生气制备硫铵的技术，吸收塔采用逆流多功能脱硫塔，塔内浓缩、塔外氧化，工艺流程简单、占地面积小、不产二次污染。对烟气中SO2含量高的工况，效益尤其明显。
b、活性炭/焦粉末：
活性炭/焦粉主要为振动筛筛下物，直径小于1mm，在独立焦化厂可回配煤系统，与原料煤混合后进入焦炉生产焦炭；在钢铁联合企业可作为煤粉进入烧结配料或进入高炉喷煤系统，实现综合利用。
(4)开发了适合焦炉烟囱废气集成净化的喷氨技术：
由于活性炭/焦可以直接吸收烟气中的SO2，而脱除烟气中的NOx则需要喷氨，氨对SO2同样也有脱除作用。一般情况下，SO2的脱除反应优先于NOx的脱除反应。烟气中SO2浓度较高时，活性炭/焦内进行的是SO2脱除反应；相反，烟气中SO2浓度较低时，NOx脱除反应占主导地位。
针对焦炉烟囱废气二氧化硫浓度低、氮氧化物浓度高的特点，以及焦化高脱硝要求，对氨气与烟气混合均匀要求高，本申请开发了针对焦炉烟囱废气集成净化的喷氨技术。脱硝还原剂选用安全性高的氨水，在第一氨水管道上设置多个喷氨口，利用烟气的热量将氨水蒸发为氨气和水汽，这种全蒸发模式能够保证氨气与烟气尽快混合均匀，充分利用活性炭/焦的催化脱硝性能，提高脱硝效率，降低脱硝还原剂消耗，减少氨逃逸。本发明无需氨水蒸发为氨气的设备或系统，可以简化系统流程，降低系统运行费用，提高系统运行稳定性。
(5)开发了整体均匀排料技术：
由于净化塔断面尺寸比较大(可达12m×4.8m)，非常容易出现偏流现象，要想达到活性炭/焦在净化塔内同层面吸附能力一致，净化塔断面料层需实现整体流动。解析再生过程要求再生塔整个断面的料层实现整体流，以达到活性炭/焦的均匀加热及冷却，实现活性炭/焦的充分解析。
针对净化塔和再生塔两个关键设备均匀排料要求，本申请选择了适合活性炭/焦固体物料的长轴卸料器作为排料设备。根据实验研究以及工程应用，长轴卸料器能够实现整个物料平面均匀下降。净化塔本体的下部设若干个排料锥斗，尽量减小物料流动时边壁效应的影响；再生塔出料锥斗内部设置整流锥，尽量减缓中间活性炭/焦流动速度，保持整个锥斗断面物料流动速度比较均匀。
(6)开发了适合焦炉烟气废气脱硫脱硝用活性炭/焦集成净化工艺配置：
a、净化塔与再生塔之间倒运活性炭/焦的输送设备选用接料+倒料方式，采用Z型链斗输送机(又称LD链斗机)，单台输送机具备水平输送+垂直提升+水平输送功能。这种设计①能够实现活性炭/焦的连续运输，结构紧凑，效率高，减少了倒运点，降低了活性炭/ 焦的摔损；②无需多台设备接力，减少动设备台数，降低设备故障率，提高运行稳定性。
b、焦炉排放的烟气污染物成分复杂，除氮氧化物、二氧化硫外，还含有高浓度一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氰化氢、残氨、酚以及煤尘、焦油等，为了确保工作环境安全，将增压风机设置在烟气脱硫脱硝系统下游，杜绝烟气外泄，避免出现人员意外伤害。
c、吸取以往活性炭/焦脱硫脱硝装置工程运行经验，再生塔产生的再生气输送风机易出现故障，原因是再生气中含高浓度二氧化硫、高水分以及高粉尘，再生气酸露点较高，再生风机易出现腐蚀，影响装置作业率。结合焦化烟气特点，本发明取消再生塔上的再生气输送风机，而采用换热增压风机负压抽气，保证了系统运行时的高稳定性。
d、设置了适合焦炉烟囱废气的调温措施：对于温度200℃以上的焦炉烟囱废气，一般先采用余热锅炉产生蒸汽，回收烟气中部分热量。来自焦炉燃烧室的烟气，经蓄热室、斜道、小烟道进入地下分烟道，然后汇总到地下总烟道。在现有地下总烟道翻板前开孔，将烟气从地下烟道引出，进入地上钢制烟道。烟气经地上钢制烟道温度大于200℃，进入余烟气-烟气换热器或热锅炉系统蒸发段，烟气经蒸发段将温度降到180℃以下，再通过烟气 -空气换热器进一步降温至110-140℃，降温后烟气进入净化塔脱除二氧化硫、氮氧化物、粉尘。
对于温度200℃以下的焦炉烟气，根据业主全厂能源介质使用情况不同采用不同降温措施。可以采用余热锅炉产生热水回收烟气中部分热量，再经过烟气-空气换热器降温至 110-140℃后进净化塔；也可以直接采用烟气-空气换热器降温至110-140℃后进净化塔；也可以设置一台烟气-烟气换热器取代余热锅炉，高温焦化烟气与净化塔处理后的净化气间接换热，从烟囱排放的净烟气温度可达150～170℃，高温焦化烟气预降温，再经过烟气-空气换热器降温至110-140℃后进净化塔。
本发明是申请人通过对烟气多污染物分布规律及活性炭/焦对多污染物吸附机理、解析机理研究，结合多年工程应用经验，创造性地开发出活性炭/焦-烟气逆流集成净化CCMB (Activated Carbon Countercurrent Moving Bed)技术，解决了现有技术活性炭/焦脱硝效率不高的、脱硫副产物处理等技术难度，达到焦炉烟囱废气多污染物综合治理和副产物资源化综合利用目的，实现焦炉烟囱废气稳定达标排放。
以下是本发明系统应用的两个具体实例：
甲厂是某钢铁有限公司焦化厂现有5#、6#、7#、8#、9#以及10#焦炉，燃料为高炉煤气，使用本发明的活性炭/焦CCMB技术处理焦炉烟气中污染物，烟气排放净化后颗粒物≤10mg/m3、SO2≤8mg/m3、NOx≤100mg/m3。
乙公司是某炼焦制气有限公司现有1#、2#焦炉，燃料为焦炉煤气，使用本发明的活性炭/焦CCMB技术处理焦炉烟气中污染物，烟气排放净化后颗粒物≤10mg/m3、SO2≤10 mg/m3、NOx≤130mg/m3。
两种燃料烟气对比见下表，无论焦炉使用高炉煤气或焦炉煤气，排放值远低于设计标准，更低于特别排放限值国家标准。
由上表可看出，本发明的活性炭/焦-烟气逆流集成净化CCMB技术适用于高炉煤气、焦炉煤气以及混合煤气的焦炉烟囱废气，适用于焦化行业的任一类焦炉烟囱废气。
本发明基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝方法的一种实施例：
本实施例的基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝方法，包括以下步骤：(1)在烟气通过烟气进气管道通入活性炭/焦烟气净化塔前，将烟气进气管道内喷入氨水，氨水在高温烟气的作用下气化成氨气；(2)烟气与气化后的氨气一起通入活性炭/焦烟气净化塔中，利用活性炭/焦吸附脱除烟气中的SO2，同时在活性炭/焦的催化作用下，烟气中NOx与氨气发生催化还原反应生成N2，从而烟气中NOx被脱除，活性炭/焦净化塔中的活性炭/焦在脱除SO2时均匀向下流动；(3)净化塔底部的活性炭/焦由旧料输送器输送至活性炭/焦再生塔中在高温加热系统的作用下进行加热再生，再生后的活性炭/焦由新料输送器输送至净化塔顶部的顶置料仓中；(4)将再生塔中的富含SO2再生气通入到吸收塔中，同时向吸收塔中通入氨水，氨水与再生气中SO2反应得到副产物硫铵；(5)经净化塔净化后的净化气由净化气排气管道排出，再生塔中的废气由废气排气管道排出，净化气排气管道和废气排气管道均通入烟囱。
所述净化气排气管道和废气排气管道并联后通入烟囱，净化气排气管道和废气排气管道并联后的管道上设有增压风机，利用增压风机克服尾气排放阻力；在烟气进气管道内喷入氨水之前，烟气进气管道中烟气先与净化气排气管道中净化气通过烟气-烟气换热器或余热锅炉进行换热，再使用烟气-空气换热器与烟气进气管道中烟气换热。
所述旧料输送器和新料输送器均为Z型链斗输送机，Z型链斗输送机先将活性炭/焦水平输送，再进行竖直提升，最后进行水平输送。
具体运行过程为：原烟气进入烟气进气管道，在原烟气进入净化塔前合适的位置，通过第一氨水管道向烟气进气管道内喷入氨水，利用高温烟气将氨水气化，气化的氨水与烟气一起进入烟气-烟气换热器或余热锅炉降温至160℃-200℃，再经过烟气-空气换热器降温至110℃-140℃，降温后的烟气和氨气由烟气进气管道一起进入净化塔，在净化塔内活性炭/焦阻碍作用下，烟气在净化塔内均匀分布至各部位，与自上向下靠重力缓慢移动的活性炭/焦接触，烟气中大部分SO2被活性炭/焦吸附，同时在活性炭/焦的催化作用下，烟气中NOx与氨气发生催化还原反应生成N2，从而烟气中NOx被脱除，同时烟气中粉尘等其它污染物被活性炭/焦吸附净化。净化后的废气由净化气排放管道引出，经过烟气-烟气换热器与原烟气换热，提升温度后送至烟囱排放，整个过程阻力由增压风机克服。
净化塔内活性炭/焦在重力作用下，通过净化塔底部长轴卸料器排出，由Z型链斗输送机(又称LD链斗机)提升至再生塔顶部，送至再生塔进行解析再生，恢复活性炭/焦的吸附活性。再生塔内活性炭/焦在重力作用下，通过再生塔底部的排料锥斗和长轴卸料器排出，由Z型链斗输送机(又称LD链斗机)提升至净化塔顶部，送至净化塔净化烟气，活性炭/焦实现循环利用。新料储料仓可用于存放多余的活性炭/焦新料。
活性炭/焦解析再生时产生的富含二氧化硫气体，二氧化硫体积浓度为5～15％，通过第二氨水管道向吸收塔内喷入氨水，氨水和二氧化硫气体在吸收塔内反应产生硫铵，制备出的硫铵溶液通过泵输送至硫铵母液槽，集中结晶，最终产品为硫铵。吸收塔中的具体吸收过程为：富含二氧化硫气体经入口管道进入吸收塔的一级吸收段，循环液和烟气充分接触，除去烟气中的大部分二氧化硫；之后烟气再进入二级吸收段，进一步脱除二氧化硫；塔顶部设有一段水洗段用于回收循环液；净化后的尾气由吸收塔上部的除雾器除去烟气中的微小液滴，最后洁净的尾气通过废气排放管道混入烟囱排放。整个过程阻力由增压风机克服。
本发明未提及的部分与现有技术相同或者可以通过现有技术加以实现。
上述实施例是本发明优选的实施例，虽然在以上实施例中已经对本发明的实施方式进行了详细描述，但本发明不限于上述的实施方式，所附的权利要求所限定的本发明的范围包含所有等同的替代和变化。
Claims (10)
1.一种基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统，包括活性炭/焦烟气净化塔（1）和活性炭/焦再生塔（2），净化塔（1）上连接有烟气进气管道（11）和净化气排气管道（12），净化塔（1）和再生塔（2）之间设有活性炭/焦输送器（4），所述再生塔（2）上连接有高温加热系统和再生气管道（21），其特征在于：所述脱硫脱硝系统还包括烟囱（6）、氨水喷射系统（5）和吸收塔（3），所述氨水喷射系统（5）包括氨水贮存器（51），氨水贮存器（51）上连接有并联设置的第一氨水管道（52）和第二氨水管道（53），第一氨水管道（52）和第二氨水管道（53）分别通入到烟气进气管道（11）和吸收塔（3）内，所述吸收塔（3）底部连接有硫铵溶液管道（31）、顶部连接有废气排气管道（32），所述再生气管道（21）通入到吸收塔（3）内，所述净化气排气管道（12）和废气排气管道（32）均通入烟囱（6），所述活性炭/焦输送器（4）包括将净化塔（2）底部的活性炭/焦输送至再生塔（2）顶部的旧料输送器（41）和将再生塔（2）底部的活性炭/焦输送至净化塔（1）顶部的新料输送器（42）。
2.根据权利要求1所述的基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统，其特征在于：所述旧料输送器（41）和新料输送器（42）均为Z型链斗输送机，Z型链斗输送机包括一个竖直提升部和分别设置在竖直提升部两端的两个水平输送部。
3.根据权利要求2所述的基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统，其特征在于：所述再生塔外设有新料储料仓（7），储料仓（7）上部与再生塔（2）连接，下部通入到新料输送器（42）的下部的水平输送部上。
4.根据权利要求1所述的基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统，其特征在于：所述高温加热系统包括热风炉/电加热器（22）和高温换热管道（23），热风炉/电加热器（22）用于与外界空气和高炉煤气管道连接，高温换热管道（23）包括连接在热风炉/电加热器（22）和再生塔（2）之间的热风进气管道和热风排气管道，所述热风排气管道上设有换热增压风机（24）。
5.根据权利要求1所述的基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统，其特征在于：所述第一氨水管道（52）与烟气进气管道（11）连接的端部设有两个以上的喷氨口，各喷氨口均通入烟气进气管道（11）内，所述第一氨水管道（52）上设有氨水喷射控制器（54）。
6.根据权利要求1所述的基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统，其特征在于：所述烟气进气管道（11）上设有烟气-空气换热器（13），烟气-空气换热器（13）上连接有空气风机（14），所述烟气进气管道（11）和净化气排气管道（12）之间设有烟气-烟气换热器或余热锅炉（15），烟气-烟气换热器或余热锅炉（15）在烟气进气管道（11）上的位置位于烟气-空气换热器（13）之前。
7.根据权利要求1所述的基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝系统，其特征在于：所述净化气排气管道（12）和废气排气管道（32）并联后通入烟囱（6），净化气排气管道（12）和废气排气管道（32）并联后的管道上设有增压风机（61），所述净化塔（1）顶部设有顶置料仓（16），所述净化塔（1）和再生塔（2）底部均设有排料锥斗（81），净化塔底部的排料锥斗为两个以上，每个排料锥斗（81）内均设有长轴卸料器（82），长轴卸料器（82）底部设有双阀芯卸料器（83），再生塔的排料锥斗内设有整流锥。
8.一种基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，其包括以下步骤：（1）在烟气通过烟气进气管道通入活性炭/焦烟气净化塔前，将烟气进气管道内喷入氨水，氨水在高温烟气的作用下气化成氨气；（2）烟气与气化后的氨气一起通入活性炭/焦烟气净化塔中，利用活性炭/焦吸附脱除烟气中的SO2，同时在活性炭/焦的催化作用下，烟气中NOx与氨气发生催化还原反应生成N2，从而烟气中NOx被脱除，活性炭/焦净化塔中的活性炭/焦在脱除SO2时均匀向下流动；（3）净化塔底部的活性炭/焦由旧料输送器输送至活性炭/焦再生塔中在高温加热系统的作用下进行加热再生，再生后的活性炭/焦由新料输送器输送至净化塔顶部的顶置料仓中；（4）将再生塔中的富含SO2再生气通入到吸收塔中，同时向吸收塔中通入氨水，氨水与再生气中SO2反应得到副产物硫铵；（5）经净化塔净化后的净化气由净化气排气管道排出，再生塔中的废气由废气排气管道排出，净化气排气管道和废气排气管道均通入烟囱。
9.根据权利要求8所述的基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝方法，其特征在于：所述净化气排气管道和废气排气管道并联后通入烟囱，净化气排气管道和废气排气管道并联后的管道上设有增压风机，利用增压风机克服尾气排放阻力；在烟气进气管道内喷入氨水之前，烟气进气管道中烟气先与净化气排气管道中净化气通过烟气-烟气换热器或余热锅炉进行换热，再使用烟气-空气换热器与烟气进气管道中烟气换热。
10.根据权利要求8所述的基于活性炭/焦的焦炉烟气脱硫脱硝方法，其特征在于：所述旧料输送器和新料输送器均为Z型链斗输送机，Z型链斗输送机先将活性炭/焦水平输送，再进行竖直提升，最后进行水平输送。
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