CN109999574A - 一种低硫烟气的流动床活性炭吸附脱硝方法 - Google Patents

一种低硫烟气的流动床活性炭吸附脱硝方法 Download PDF

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Abstract

一种低硫烟气的流动床活性炭吸附脱硝方法，按以下步骤进行：(1)将低硫烟气从流动床的进口通入流动床中；(2)将活性炭碎制成活性炭粉；通过喷粉装置向流动床内喷吹活性炭粉，活性炭粉与低硫烟气在流动床内混合并向流动床出口移动，并进行脱硫和脱硝；(3)控制活性炭粉与低硫烟气在流动床内的接触3～10s，吸附粉尘，在布袋式除尘器内被收集；低硫烟气经脱硫、脱硝和除尘后形成净化烟气排出。本发明的方法节省了脱硝能耗；反应器可以很小，减少了投资；不需要催化剂的投资和消耗；实现了污染物的协同治理。

Description

一种低硫烟气的流动床活性炭吸附脱硝方法
技术领域
本发明属于冶金环保技术领域，特别涉及一种低硫烟气的流动床活性炭吸附脱硝方法。
背景技术
目前的烟气脱硝有SCR、SNCR、移动床活性炭吸附法和氧化吸收法，氧化吸收又分干法吸收和湿法吸收。SCR、SNCR、移动床活性炭吸附在脱硝环节都是采用氨发还原，氨的生产过程本身就是高耗能高污染的，产生的污染物是氨的几倍，用它去脱硝污染物总量不是减少了，而是增加了，只是污染物的变种和转移，这种治理工艺的合理性有待于商榷；氧化吸收工艺存在脱硝产物的回收和处理问题，也是这个工艺难于大面积推广的问题所在；这些工艺都存在对原有设备的更新和改造，有的是扒倒重来，造成巨大的浪费；有些工艺还需要升温耗能，是不节能环保的治理工艺。
移动床活性炭吸附工艺对活性炭的强度要求比较高，而且对粒度要求也比较高，因此材料价格很高，运行的成本也很高。大粒度的活性焦传质条件也很差，因此需要很大的反应体。建设投入很大，占地面积很大，脱硝还要消耗大量高耗能的氨，运行成本高，后部的硫回收处理是纯化工工艺，对于非化工企业的运行管理难度很大。
目前高硫烟气大部分都已经做了脱硫改造，硫大部分都已经达标，由于大部分采用的是湿法脱硫工艺，烟气温度在50～60℃，如果在脱硫后采用SCR工艺脱硝，需要消耗大量能源升温；而且升温过程还要产生硫、硝，增加处理成本。如果在湿法脱硫前采用SCR工艺脱硝，由于烟气硫比较高，容易造成催化剂中毒，影响脱硝效率，尤其是采用低温脱硝；如果烟气温度低还需要升温换热，建设费用和运行成本都较高。
发明内容
为了解决脱硝的节能环保问题，本发明提供一种低硫烟气的流动床活性炭吸附脱硝方法，用廉价的活性炭粉做吸附材料，脱硝后材料继续用于燃烧，减少能源消耗，实现脱硝的节能环保。
本发明的方法按以下步骤进行：
1、将低硫烟气从流动床的进口通入流动床中，所述的流动床为管道式反应器，流动床的出口与布袋式除尘器的进料口连通，布袋式除尘器的出口与引风机连接；低硫烟气的温度为50～150℃，低硫烟气的在流动床内的流速为3～10m/s；
2、将活性炭碎制成粒度≤120目的活性炭粉；通过喷粉装置向流动床内喷吹活性炭粉，喷吹量按单位时间内活性炭粉与低硫烟气中NOX的质量比为10～60，活性炭粉与低硫烟气在流动床内混合并向流动床出口移动，并进行脱硫和脱硝；所述的NOX为NO和NO2；所述的活性炭为兰炭、秸秆炭或无烟煤裂解炭；
3、控制活性炭粉与低硫烟气在流动床内的接触时间为3～10s后，完成吸附脱硫和脱硝，活性炭粉将低硫烟气内的部分SO3、SO2和NOX吸附形成吸附粉尘，在布袋式除尘器内被收集完成除尘；低硫烟气经脱硫、脱硝和除尘后形成净化烟气排出。
上述的低硫烟气中SO2的浓度≤300mg/m3，SO3的浓度≤10mg/m3，NOX的浓度≥50mg/m3。
上述的步骤2中，活性炭碎制成粒度≤180目的活性炭粉。
上述方法中，当低硫烟气中的游离水的含量≥50mg/m3时，在流动床的进口处设置除雾器，并且在活性炭粉中加入石灰粉，石灰粉的粒度≤180目，石灰粉占活性炭粉总质量的5～10％。
上述方法中，当低硫烟气中的游离水的含量≥50mg/m3时，在流动床的进口处设置加热装置，对低硫烟气进行加热，使低硫烟气成为不饱和烟气，然后进入流动床；通过在线检测湿度确定加热温度，当相对湿度小于100％时，表示该温度下低硫烟气成为不饱和烟气。
本发明的原理在于：利用活性炭对烟气中硫、硝、二恶英、重金属的吸附特性，将活性炭粉碎形成细粉，与低硫烟气充分混合，反应界面无限大，同时粒径很小，传质半径很小，吸附反应可以快速达到平衡，吸附的时间需要很短，不需要太大的反应空间，不需要建反应塔，只需在管道传输过程中就可以完成吸附反应，然后在管道反应器后设置除尘布袋收集吸附粉尘，除尘布袋上会经常沉积一层活性炭，烟气通过除尘布袋时，除尘布袋上的活性炭会进一步的对污染物进行吸附，尤其是重金属、SO3和二恶英类气溶胶，基本全部脱除，能够对烟气协同深度净化。
本发明的方法在处理经脱硫处理的低硫烟气的情况下，不需要改造前部除尘、脱硫工艺，只需要在脱硫后增加脱硝工艺，因此不会造成投资浪费；处理的烟气如果是湿法脱硫的，需要对烟气做深度除雾，如果有废弃余热的，可以做少量升温，避免带水多粘结布袋，也可以用少量活性碱性材料做干燥剂，活性炭也有干燥功能；对于干法和半干法脱硫后形成的烟气就不需要考虑除雾和升温；如果某种烟气还没有做脱硫，初始硫又不高，如初始硫＜300mg/m3时，可以不必先脱硫后脱硝，直接用活性炭同时脱硫、脱硝，只是脱硫、脱硝后的活性炭会因为有部分硫而应用受到一些限制；如果用于对硫要求不是非常严格的使用场合，这样可以节省环保投入；例如用高炉煤气做燃料的热风炉、发电厂、加热炉等，烟气含硫量(SO3和SO2的浓度)200mg/m3左右，原来没有脱硫脱硝，现在环保标准提高后，硫、硝、尘都刚刚超标一点，如果按照常规工艺去先脱硫后脱销就显然是不合理的；采用活性炭协同吸附治理工艺，就可以让硫、硝、尘同时达标，用于吸附后的活性炭硫含量不会很高，可以用于高炉喷煤或者燃煤锅炉燃烧；由于对吸附材料没有强度要求，可选择廉价的活性炭。
本发明的方法获得的吸附粉尘可以用于锅炉喷煤或高炉喷煤，其粒度和高炉喷煤粒度是一样的，所以相当于把高炉喷煤用料，先做脱硝，然后再回去喷煤，不增加能源消耗，吸附粉尘中的硝只是起到助燃作用，燃烧过程直接把硝还原成N2，二恶英被燃烧，重金属、SO2、SO3也不会有外排；脱硝不需要再消耗氨，整个脱硝过程除消耗一定传输动力外没有任何能源消耗，因此可实现真正的节能减排环保工艺，脱硝率可以达到98％以上，也可以采用多级处理的方式强化脱硝效果。
本发明的方法不需要用高耗能的氨做还原剂，节省了脱硝能耗；反应器可以很小，减少了投资；脱硝后材料可以继续使用，没有材料消耗，节省了运行成本；对于低温烟气不用再做升温，减少了升温的能源消耗；对原有脱硫设备可以继续留用，减少了投资浪费；与SCR相比，不需要催化剂的投资和氨的消耗；实现了污染物的协同治理；减少了次生污染，如氨逃逸、重金属废弃物。
具体实施方式
本发明实施例中采用的兰炭、秸秆炭和无烟煤裂解炭为市购产品。
本发明实施例中布袋式除尘器的出口检测NOX的浓度，检测设备为青岛路博建业环保科技有限公司的LB-70C自动烟尘烟气测试仪。
本发明实施例中布袋式除尘器的出口与引风机的进口连通，引风机的电机为调频电机。
本发明实施例中的低硫烟气选用烧结机工作过程中产生的烟气经脱硫处理后形成的低硫烟气。
本发明实施例中通过喷粉装置喷吹活性炭粉时，采用的载气为空气、氮气或净化烟气；其中喷粉装置的动力装置为鼓风机、空气压缩机或空压站。
本发明实施例中管道式反应器的端部与喷粉装置装配在一起，侧部设置烟气进口；在脱硫后低硫烟气进口处设置烟气混合器，将脱硫后低硫烟气经烟气混合器输送到管道式反应器内。
本发明实施例中的烟气混合器由腔体、多个进气管和一个出气管构成，多个进气管插入腔体内部，腔体的外壳上设有出气管；其中多个进气管中任意两个进气管的轴线有夹角，夹角在5°～30°之间，便于脱硫后低硫烟气在腔体内旋转充分混合后，从出气管排出；多个进气管固定在腔体的一端，出气管位于腔体上进气管所在的一端。
本发明实施例中流动床的轴线与水平面可以为任意角度。
以下为本发明优选实施例。
实施例1
某烧结机采用半干法脱硫，生成的低硫烟气中SO2的浓度60mg/m3，SO3的浓度2mg/m3，NOX的浓度378mg/m3，游离水的含量为0；
将低硫烟气从流动床的进口通入流动床中，所述的流动床为管道式反应器，流动床的出口与布袋式除尘器的进料口连通，布袋式除尘器的出口与引风机连接；启动引风机，低硫烟气的温度为139℃，低硫烟气的在流动床内的流速为3m/s；
将活性炭碎制成粒度≤120目的活性炭粉；通过喷粉装置向流动床内喷吹活性炭粉，喷吹量按单位时间内活性炭粉与低硫烟气中NOX的质量比为10；活性炭粉与低硫烟气在流动床内混合并向流动床出口移动；所述的NOX为NO和NO2；所述的活性炭为兰炭；
控制活性炭粉与低硫烟气在流动床内的接触时间为10s完成脱硫和脱硝，活性炭粉将低硫烟气内的部分SO3、SO2和NOX吸附形成吸附粉尘，在布袋式除尘器内被收集完成除尘；低硫烟气经脱硝和除尘后形成净化烟气排出；净化烟气中NOX的浓度65mg/m3，SO2的浓度4mg/m3，SO3的浓度1mg/m3；脱硝率83％。
实施例2
方法同实施例1，不同点在于：
(1)采用湿法脱硫工艺生成的低硫烟气中SO2的浓度80mg/m3，SO3的浓度5mg/m3，NOX的浓度425mg/m3，游离水的含量52mg/m3；
(2)低硫烟气的温度为54℃，低硫烟气的在流动床内的流速为5m/s；
(3)将活性炭碎制成粒度≤180目的活性炭粉；单位时间内活性炭粉与低硫烟气中NOX的质量比为20；同时在流动床的进口处设置除雾器，并且在活性炭粉中加入石灰粉，石灰粉的粒度≤180目，石灰粉占活性炭粉总质量的5％；所述的活性炭为秸秆炭；
(4)接触时间8s；净化烟气中NOX的浓度73mg/m3，SO2的浓度6mg/m3，SO3的浓度2mg/m3；脱硝率83％。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于：
(1)采用湿法脱硫工艺生成的低硫烟气中SO2的浓度90mg/m3，SO3的浓度8mg/m3，NOX的浓度539mg/m3，游离水的含量57mg/m3；
(2)低硫烟气的温度50℃，低硫烟气的在流动床内的流速为8m/s；
(3)将活性炭碎制成粒度≤180目的活性炭粉；单位时间内活性炭粉与低硫烟气中NOX的质量比为30；在流动床的进口处设置加热装置，对低硫烟气进行加热，使低硫烟气温度达到55℃，然后进入流动床；在线检测相对湿度80％；所述的活性炭为无烟煤裂解炭；
(4)接触时间6s；净化烟气中NOX的浓度88mg/m3，SO2的浓度5mg/m3，SO3的浓度3mg/m3；脱硝率84％。
实施例4
方法同实施例1，不同点在于：
(1)采用湿法脱硫工艺生成的低硫烟气中SO2的浓度110mg/m3，SO3的浓度9mg/m3，NOX的浓度622mg/m3，游离水的含量60mg/m3；
(2)低硫烟气52℃，低硫烟气的在流动床内的流速为10m/s；
(3)将活性炭碎制成粒度≤180目的活性炭粉；单位时间内活性炭粉与低硫烟气中NOX的质量比为40；同时在流动床的进口处设置除雾器，并且在活性炭粉中加入石灰粉，石灰粉的粒度≤180目，石灰粉占活性炭粉总质量的10％；
(4)接触时间5s；净化烟气中NOX的浓度90mg/m3，SO2的浓度6mg/m3，SO3的浓度3mg/m3；脱硝率86％。

Claims (5)

1.一种低硫烟气的流动床活性炭吸附脱硝方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)将低硫烟气从流动床的进口通入流动床中，所述的流动床为管道式反应器，流动床的出口与布袋式除尘器的进料口连通，布袋式除尘器的出口与引风机连接；低硫烟气的温度为50～150℃，低硫烟气的在流动床内的流速为3～10m/s；
(2)将活性炭碎制成粒度≤120目的活性炭粉；通过喷粉装置向流动床内喷吹活性炭粉，喷吹量按单位时间内活性炭粉与低硫烟气中NOX的质量比为10～60，活性炭粉与低硫烟气在流动床内混合并向流动床出口移动，并进行脱硫和脱硝；所述的NOX为NO和NO2；所述的活性炭为兰炭、秸秆炭或无烟煤裂解炭；
(3)控制活性炭粉与低硫烟气在流动床内的接触时间为3～10s后，完成吸附脱硫和脱硝，活性炭粉将低硫烟气内的部分SO3、SO2和NOX吸附形成吸附粉尘，在布袋式除尘器内被收集完成除尘；低硫烟气经脱硫、脱硝和除尘后形成净化烟气排出。
2.根据权利要求1所述的一种低硫烟气的流动床活性炭吸附脱硝方法，其特征在于所述的低硫烟气中SO2的浓度≤300mg/m3，SO3的浓度≤10mg/m3，NOX的浓度≥50mg/m3。
3.根据权利要求1所述的一种低硫烟气的流动床活性炭吸附脱硝方法，其特征在于步骤(2)中，活性炭碎制成粒度≤180目的活性炭粉。
4.根据权利要求1所述的一种低硫烟气的流动床活性炭吸附脱硝方法，其特征在于当低硫烟气中的游离水的含量≥50mg/m3时，在流动床的进口处设置除雾器，并且在活性炭粉中加入石灰粉，石灰粉的粒度≤180目，石灰粉占活性炭粉总质量的5～10％。
5.根据权利要求1所述的一种低硫烟气的流动床活性炭吸附脱硝方法，其特征在于当低硫烟气中的游离水的含量≥50mg/m3时，在流动床的进口处设置加热装置，对低硫烟气进行加热，使低硫烟气成为不饱和烟气，然后进入流动床；通过在线检测湿度确定加热温度，当相对湿度小于100％时，表示该温度下低硫烟气成为不饱和烟气。
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