CN111151095B - 烟气脱硫脱硝系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于烟气净化处理技术领域，具体涉及一种烟气脱硫脱硝系统及方法。脱硫脱硝系统包括脱硫设备和脱硝设备，脱硫设备用于将烟气中的硫氧化合物脱除，脱硫设备为活性炭吸附塔；脱硝设备与活性炭吸附塔的烟气出口或烟气入口连通，用于将烟气中的氮氧化合物脱除，脱硝设备包括SCR脱硝反应器，SCR脱硝反应器为基于氨催化还原法的反应器，烟气和氨气从进气口进入SCR脱硝反应器内进行脱硝反应。本发明根据烟气温度选择脱硫脱硝的顺序，从而充分利用烟气的余热，实现节能减排。本申请的活性炭吸附塔取消了脱硝床层，在进行活性炭初装时将节省一半的初装量。由于SCR脱硝效率高，增加的SCR催化剂成本是所需脱硝初装活性炭成本的1/4。

Description

烟气脱硫脱硝系统及方法
技术领域
本发明属于烟气净化处理技术领域，具体涉及一种烟气脱硫脱硝系统及方法。
背景技术
工业生产中燃烧煤产生的烟气中含有硫氧化合物和氮氧化合物，因其污染环境不能直接排放入大气中，需要将烟气通入脱硫脱硝设备进行脱硫脱硝处理，使烟气达到排放标准。
现有的逆流法活性炭脱硫脱硝用吸附塔整体采用立式结构，在吸附塔内部自下而上分别设置相互连通的脱硫床层和脱硝床层，活性炭自吸附塔上部的开口进入吸附塔，经吸附塔底端的开口处排出；待处理的烟气经吸附塔的底部通入，在吸附塔内上升至吸附塔顶部，整个系统为脱硫脱硝一体化技术，利用活性炭的吸附作用吸附烟气中的硫氧化合物从而实现脱硫，利用活性炭参与催化还原反应将氮氧化合物生成氮气和水，从而实现脱硝。由于活性炭脱硫可以对二氧化硫进行二次加工生成副产物，且副产物的选择范围广(例如浓硫酸、硫酸铵、焦亚硫酸钠，硫酸钠等)、纯度高、污染小，是一种很符合循环经济的脱硫技术。但活性炭还原催化脱硝的效率不高，并且需要大量的活性炭参与催化，大大增加了脱硝成本，所以活性炭脱硝方法只适用氮氧化物含量较低的烟气，为了实现一体化脱硫脱硝，现有技术的活性炭吸附塔脱硝层占用空间比较大，导致活性炭吸附塔整体高度过高，增加了建造成本和占地面积。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烟气脱硫脱硝系统及方法，以至少解决目前活性炭吸附塔整体高度高、建造成本高、占地面积大、脱硝效率低下等问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种烟气脱硫脱硝系统，所述脱硫脱硝系统包括：
脱硫设备，所述脱硫设备用于将烟气中的硫氧化合物脱除，所述脱硫设备为活性炭吸附塔，所述活性炭吸附塔内填充有活性炭，活性炭吸附塔的侧壁设置有烟气入口和烟气出口；脱硝设备，所述脱硝设备与所述活性炭吸附塔的烟气出口或烟气入口连通，用于将烟气中的氮氧化合物脱除，所述脱硝设备包括SCR脱硝反应器，所述SCR脱硝反应器为基于氨催化还原法的反应器，所述SCR脱硝反应器上设置有进气口和出气口，烟气和氨气从所述进气口进入所述SCR脱硝反应器内进行脱硝反应。
在如上所述的烟气脱硫脱硝系统中，作为优选方案，所述脱硝设备还包括预加热设备，所述预加热设备设置在所述SCR脱硝反应器的进气口与所述活性炭吸附塔的烟气出口之间的通气管道上，对待脱硝处理的烟气进行预加热。
在如上所述的烟气脱硫脱硝系统中，作为优选方案，所述脱硝设备还包括喷氨混合装置，所述喷氨混合装置设置在所述SCR脱硝反应器的进气口前端的进气管道上，用于将氨气与待脱硝处理的烟气混合均匀；优选地，所述SCR脱硝反应器的出气口与所述活性炭吸附塔的烟气入口连通。
在如上所述的烟气脱硫脱硝系统中，作为优选方案，所述脱硝设备还包括气气换热器，所述气气换热器的冷端入口与所述脱硫设备的烟气出口连接，所述气气换热器的热端入口与所述SCR脱硝反应器的出气口连接，所述气气换热器的冷端出口与预加热设备连接，所述气气换热器的热端出口通过引风机与排气管道连接，将处理后的废气排出。
在如上所述的烟气脱硫脱硝系统中，作为优选方案，所述活性炭吸附塔为四层逆流式烟气净化系统，所述四层逆流式烟气净化系统从上至下依次包括：第一层逆流式烟气净化装置，第二层逆流式烟气净化装置，第三层逆流式烟气净化装置和第四层逆流式烟气净化装置；每层逆流式烟气净化装置从上至下包括：布料层、脱硫吸附层和卸料层，其中，所述布料层用于接收活性炭进料并将活性炭均匀分布于所述脱硫吸附层，所述脱硫吸附层用于对烟气进行脱硫净化处理，所述卸料层用于收集使用后的活性炭并卸料；每层逆流式烟气净化装置还包括：进料口、排料口、进气口和排气口，其中，所述进料口设置于所述布料层的上方，所述排料口设置于所述卸料层的下方，所述进气口设置于所述脱硫吸附层下方，所述排气口设置于所述脱硫吸附层的上方、所述布料层的下方。
一种烟气脱硫脱硝方法，所述脱硫脱硝方法包括如下步骤：步骤S1，测量判断待处理烟气的温度T；步骤S2，当T属于第一温度范围时，对待处理烟气依次进行高温SCR脱硝处理和活性炭脱硫处理；当T小于或等于所述第一温度范围内的最低温度值时，对待处理烟气依次进行活性炭脱硫和中低温SCR脱硝处理。
在如上所述的烟气脱硫脱硝方法中，作为优选方案，所述步骤S2中，当T属于第二温度范围时的烟气处理方法如下：首先，将待处理的烟气温度降低至活性炭吸附温度范围内；然后，将降温后的烟气通入活性炭吸附塔进行脱硫处理；最后，将经过脱硫处理后的烟气升温至220℃，通入SCR脱硝反应器进行中低温脱硝处理，所述第二温度范围内的最高温度值小于或等于所述第一温度范围内的最低温度值；优选地，所述第二温度范围为140℃-320℃；优选地，所述第一温度范围为320-400℃；优选地，所述烟气升温方式为以下至少一种：换热器升温，热风炉升温。
在如上所述的烟气脱硫脱硝方法中，作为优选方案，所述步骤S2中当T属于第二温度范围时的烟气处理方法中，所述活性炭吸附温度范围的最大值为140℃或者130℃。
在如上所述的烟气脱硫脱硝方法中，作为优选方案，所述烟气温度降温方式为以下至少一种：喷水直接降温、兑冷风、换热器降温和余热锅炉降温。
在如上所述的烟气脱硫脱硝方法中，作为优选方案，所述步骤S2中，当T属于第二温度范围时的烟气处理方法中脱硫前的烟气通过气气换热器和气水换热器，或者气气换热器和兑冷风的方式实现降温，脱硫后的烟气通过气气换热器和预加热设备实现升温。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
本发明提供的烟气脱硫脱硝系统及方法，利用活性炭的优越的脱硫能力，再配合SCR高效脱硝，不仅可以大大提高烟气脱硫脱硝后的指标，并且可以大大降低建设投资成本。本申请的活性炭吸附塔取消了脱硝床层，在相同体积情况下，本活性炭吸附塔的脱硫处理量提升2倍，在相同脱硫处理量情况下，本活性炭吸附塔的体积缩小为原有的1/2，在进行活性炭初装时将节省一半的初装量。由于SCR脱硝效率高，增加的SCR催化剂成本是所需脱硝初装活性炭成本的1/4。
新增的SCR设备，钢材和初装催化剂的费用比节省钢材和活性炭的费用小很多，大大节省了投资成本。并且新增的SCR设备的占地也相对要小很多，SCR脱硝设备占地约为活性炭脱硝(脱硫脱硝吸附塔折合为单独脱硫吸附塔后空出的范围)占地的1/3。因现有逆流法活性炭脱硫脱硝塔考虑到活性炭易燃的特点，将吸附塔分成数个模块，当某个模块温度过高时将会关闭模块的进出口阀门隔离此模块，在模块内通入惰性气体保证活性炭不会继续升温。因为吸附塔需要分为数个模块，所以所需的钢材要比一个吸附塔的用量大很多。而取消了活性炭脱硝，增加了SCR脱硝，即由多个模块塔减少为一个塔，大大减少钢材用量，单从脱硝角度能够节省1/2到3/4的钢材。
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发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
其中：
图1为本发明实施例1的烟气脱硫脱硝系统结构示意图；
图2为本发明实施例2的烟气脱硫脱硝系统结构示意图；
图3为本发明实施例4提供的一种四层逆流式烟气脱硫系统的结构示意图；
图4为本发明另一优选实施方式提供的四层逆流式烟气脱硫系统的结构示意图，其进气烟道、排气烟道设置与图1所示不同；
图5为本发明又一优选实施方式提供的一种四层逆流式烟气脱硫系统的结构示意图，其进气烟道、排气烟道设置与图1、图2不同。
图中附图标记说明如下：
1、第一层逆流式烟气净化装置；11、第一布料层；12、第一脱硫吸附层；13、第一卸料层；131、第一活性炭收集漏斗；132、第一卸料管；14、第一进气口；15、第一排气口；16、第一进料口；
2、第二层逆流式烟气净化装置；21、第二布料层；22、第二脱硫吸附层；23、第二卸料层；231、第二活性炭收集漏斗；232、第二卸料管；24、第二进气口；25、第二排气口；26、第二进料口；
3、第三层逆流式烟气净化装置；31、第三布料层；32、第三脱硫吸附层；33、第三卸料层；331、第三活性炭收集漏斗；332、第三卸料管；34、第三进气口；35、第三排气口；36、第三进料口；
4、第四层逆流式烟气净化装置；41、第四布料层；42、第四脱硫吸附层；43、第四卸料层；431、第四活性炭收集漏斗；44、第四进气口；35、第四排气口；46、第四进料口；
5、进料器；
61、活性炭吸附塔；62、SCR脱硝反应器；621、催化剂；63、预加热设备；64、喷氨混合装置；65、气气换热器；66、省煤器；67、空预器；68、风机。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种烟气脱硫脱硝系统，烟气脱硫脱硝系统包括脱硫设备和脱硝设备。
脱硫设备用于将烟气中的硫氧化合物脱除，脱硫设备为活性炭吸附塔61，活性炭吸附塔61内填充有活性炭，活性炭吸附塔61的对侧壁分别设置有烟气入口和烟气出口，烟气经烟气入口进入活性炭吸附塔61内，经过活性炭的吸附反应脱除烟气中的硫氧化合物，处理后的烟气经烟气出口排出。本实施例中，采用逆流式活性炭脱硫。
脱硝设备与活性炭吸附塔61的烟气出口连通，用于将烟气中的氮氧化合物脱除，脱硝设备包括SCR脱硝反应器62，SCR脱硝反应器62为基于氨催化还原法的反应器，SCR脱硝反应器62内设置有催化剂621，SCR脱硝反应器62上设置有进气口和出气口，烟气和氨气从进气口进入SCR脱硝反应器62内进行脱硝反应。SCR(Selective Catalytic Reduction)即为选择性催化还原技术，基于氨催化还原的脱硝技术没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单，并且氮氧化合物(即NOx，烟气中的氮氧化合物一般为NO和NO2)的脱除效率高(可达90％以上)，运行可靠，便于维护。
选择性是指在催化剂621的作用和在氧气存在条件下，NH3优先和NOx发生还原脱除反应，生成氮气和水，而不和烟气中的氧进行氧化反应，其主要反应式为：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O和2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O。
进一步地，脱硝设备还包括预加热设备63、喷氨混合装置64和气气换热器65。预加热设备63设置在SCR脱硝反应器62的进气口与气气换热器65冷端出口之间的烟道上，对待脱硝处理的烟气进行预加热，在本实施例中，预加热设备63采用加热炉。喷氨混合装置64设置在烟气预加热之后、SCR脱硝反应器62的进气口前端的进气管道上，用于将氨气与待脱硝处理的烟气混合均匀。气气换热器65的冷端入口与脱硫设备的烟气出口连接，经过活性炭脱硫后的烟气经气气换热器65的冷端入口进入气气换热器65；气气换热器65的热端入口与SCR脱硝反应器62的出气口连接，经SCR脱硝反应器62脱硝后的烟气经气气换热器65的热端入口进入气气换热器65，以利用进入气气换热器65热端的SCR脱硝反应器62出气口排出的烟气余热对待脱硝处理的烟气进行加热。气气换热器65的冷端出口与预加热设备63连接，经过活性炭脱硫后的烟气进入气气换热器65后经过脱硝产生的高温烟气加热，温度升高，温度升高后的烟气经预加热设备63的加热，使其温度达到要求，以便于通入SCR托硝反应器进行脱硝处理。气气换热器65的热端出口通过引风机与排气管道连接，将经SCR脱硝反应器62排出，并经气气换热器65降温处理后的废气排出。如图1所示，SCR脱硝反应器62中设置有数层催化剂621层，通常最上方一层为催化剂621预留层(即备用催化剂621添加层)，在起初进行脱硝反应时只填装除备用层外的催化剂621层，当脱硝反应器运行至催化剂621的活性低于设计值时(即脱硝反应器的脱硝效率低于预期值时)再对催化剂621预留层进行催化剂621填装，并定期更换失去活性的催化剂621。在本发明的具体实施例中，催化剂621的成分主要是TiO2和V2O3，以及少量的WO3。
本实施例的烟气脱硫脱硝系统用于中低温烟气(中低温烟气是指待处理烟气的温度小于320℃的温度)的脱硫脱硝反应。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种烟气脱硫脱硝系统，该气脱硫脱硝系统包括脱硫设备和脱硝设备。
脱硫设备用于将烟气中的硫氧化合物脱除，脱硫设备为活性炭吸附塔61，活性炭吸附塔61内填充有活性炭，活性炭吸附塔61的对侧壁分别设置有烟气入口和烟气出口，烟气经烟气入口进入活性炭吸附塔61内，经过活性炭的吸附反应脱除烟气中的硫氧化合物，处理后的烟气经烟气出口排出。
脱硝设备与活性炭吸附塔61的烟气入口连通，用于将烟气中的氮氧化合物脱除，脱硝设备包括SCR脱硝反应器62，SCR脱硝反应器62为基于氨催化还原法的反应器，SCR脱硝反应器62内设置有催化剂621，SCR脱硝反应器62上设置有进气口和出气口，烟气和氨气从进气口进入SCR脱硝反应器62内进行脱硝反应。
进一步地，脱硝设备还包括喷氨混合装置64、省煤器66和空预器67，喷氨混合装置64设置在SCR脱硝反应器62的进气口前端的进气管道上，用于将氨气与待脱硝处理的烟气混合均匀。省煤器66设置在SCR脱硝反应器62的进气口前端，空预器67设置在SCR脱硝反应器62的出气口处；优选的，空预器67与活性炭吸附塔61之间的管道上设置有风机68，用于提高烟气流通速度。
本实施例的烟气脱硫脱硝系统高温烟气(高温烟气是指待处理烟气的温度大于320℃的温度)的脱硫脱硝反应，在使用时，将待处理的烟气(320℃～400)后通入SCR脱硝反应器62内，在SCR脱硝反应器62内催化剂621的催化作用下，烟气中的氮氧化合物与氨以及氧气发生上述反应，生成氮气和水，从而实现脱硝，脱硝后的烟气经过降温设备后，在风机68的作用下进入活性炭吸附塔61，在活性炭吸附塔61内活性炭的作用下，将烟气中的硫氧化合物脱除，从而实现脱硫，经过脱硝脱硫后的烟气达到排放标准，可以正常排放。
实施例3
本实施例提供使用上述实施例1和实施例2中的烟气脱硫脱硝系统的烟气脱硫脱硝方法，该烟气处理方法包括如下步骤：
步骤S1，测量判断待处理烟气的温度T；
步骤S2，当400℃≥T＞320℃时，对待处理烟气依次进行高温SCR脱硝处理和活性炭脱硫处理；该类型温度的烟气一般为锅炉烟气，先进行高温SCR脱硝处理，再进行脱硫处理，可以很好的利用烟气的温度，且高温烟气脱硝的催化剂621价格也相对便宜很多。在该步骤中，当T＞400℃时需要添加烟气降温步骤，具体操作为：首先，将待处理的烟气降温至320～400℃；然后，将降温后的烟气通入SCR脱硝反应器62进行高温SCR脱硝处理；最后，将脱硝处理后的烟气进行降温到130℃以下，通入活性炭吸附塔61进行脱硫处理。
当140℃≤T≤320℃时，对待处理烟气依次进行活性炭脱硫和低温SCR脱硝处理；在该步骤中，需要将烟气温度降低，具体操作方法为：首先，采用喷水直接降温、兑冷风、换热器降温和余热锅炉降温等降温方式将待处理的烟气温度降低至活性炭吸附温度范围，活性炭吸附温度范围的最大值为140℃(风机68设置在活性炭脱硫后或降温系统前)或130℃(风机68设置在活性炭脱硫之前且在降温系统后)以下，在降温的时候还可以兑冷风加速降温；然后，将降温后的烟气通入活性炭吸附塔61进行脱硫处理；最后，将经过脱硫处理后的烟气经过升温设备(该升温设备为气气换热器65)升温到180℃～240℃，并通入SCR脱硝反应器62进行低温脱硝处理。中低温SCR脱硝与高温SCR脱硝的区别在于催化剂621的数量和种类不同。
对于像锅炉烟气温度较高(320-400℃)的烟气，首先进行SCR脱硝，然后再进行脱硫；这样可以有效的利用烟气的温度，并且高温烟气脱硝的催化剂621价格也相对便宜很多。
温度在140℃—320℃的烟气，考虑到温度对活性炭的影响，需要将烟气温度降至140℃(风机68在活性炭脱硫后或降温系统前)或130℃(风机68在活性炭脱硫之前且在降温系统后)以下，进行脱硫后，再升温到220℃-240℃进行脱硝，脱硫后的烟气通过气气换热器65+预加热设备63实现升温。预加热设备63可以为热风炉。在本发明的其他实施例中，烟气降温方式可以为气气换热器65+气水换热器/兑冷风实现(即包括两种降温方式，选用任一即可，第一种降温方式为气气换热器65(热端)和气水换热器，第二种降温方式为气气换热器65(热端)和兑冷风)。烟气升温方式为以下至少一种：换热器升温，热风炉升温等。
实施例4
如图3至图5所示，本实施例提供如实施例1至实施例3所描述的活性炭吸附塔61，该活性炭吸附塔61具体为四层逆流式烟气净化系统，该四层逆流式烟气净化系统从上至下依次包括：第一层逆流式烟气净化装置1，第二层逆流式烟气净化装置2，第三层逆流式烟气净化装置3和第四层逆流式烟气净化装置4。每层逆流式烟气净化装置从上至下包括：布料层、脱硫吸附层和卸料层，布料层用于接收活性炭进料并将活性炭均匀分布于脱硫吸附层，脱硫吸附层用于对烟气进行脱硫净化处理，卸料层用于收集使用后的活性炭并卸料；每层逆流式烟气净化装置还包括：进料口、排料口、进气口和排气口，其中，进料口设置于布料层的上方，排料口设置于卸料层的下方，进气口设置于脱硫吸附层下方、卸料层的上方，排气口设置于脱硫吸附层的上方、布料层的下方；在装置工作时，通过进料口将吸附剂(活性炭)输送至布料层，通过布料层将吸附剂(活性炭)均匀分布于脱硫吸附层，烟气从进气口进入装置，并向脱硫吸附层扩散，与脱硫吸附层的吸附剂(活性炭)充分接触，烟气中的硫氧化物等污染物被吸附剂截留去除，净化后的烟气经排气口排出，使用后的吸附剂(活性炭)通过排料口排出。本发明的四层逆流式烟气净化装置由两层脱硫脱硝的吸附塔改造而成，即将两层脱硫脱硝改为四层脱硫，舍去了活性炭的脱硝设备，增加了烟气处理能力，大大减少了净化系统的占地面积；单独进行脱硫也大大减少活性炭的装填量。
具体地，布料层具有阻隔子层，阻隔子层形成有多个均布孔。具体地，布料层包括多个漏斗，各漏斗的上边缘相互连接形成阻隔子层，漏斗上部的开口为均布孔。新鲜的活性炭从进料口进入、经该开口均匀布料后落入漏斗内(即漏斗所形成的空腔)，通过漏斗下部的出口向脱硫吸附层均匀布料，布料层的阻隔子层一方面阻止活性炭落下，另一方面也阻止排气向上运动。
具体地，脱硫吸附层包括多个漏斗组件，各漏斗组件的上边缘相互连接形成阻隔子层。烟气在阻隔子层的作用下进入漏斗组件内(即漏斗组件所形成的空腔)，被位于漏斗组件内的活性炭进行脱硫处理。漏斗组件包括漏斗，漏斗的数量可以为一个，在漏斗的侧壁上开有进气口，烟气由该进气口进入漏斗内。在其他的实施例中，漏斗的数量可以为多个，本实施例不对此进行限定。
具体地，第一层逆流式烟气净化装置1包括：第一布料层11、第一脱硫吸附层12、第一卸料层13、第一进气口14、第一排气口15、第一进料口16。其中，第一布料层11设置于第一层逆流式烟气净化装置1内的最上层，其上方设有第一进料口16，第一进料口16与外部的进料器5连接；第一布料层11的下部设有布料孔，通过布料孔将活性炭均匀分布于第一脱硫吸附层12。第一脱硫吸附层12设置于第一布料层11的下方，第一脱硫吸附层12的内部添加有适量活性炭，下部设有排料孔；第一进气口14设置于第一脱硫吸附层12的下方，第一排气口15设置于第一脱硫吸附层12的上方、第一布料层11的下方；烟气通过第一进气口14进入第一脱硫吸附层12，与活性炭发生作用，其中的SO2被去除，净化后的烟气从第一排气口15排出；第一脱硫吸附层12内使用过的活性炭通过排料孔排出。第一卸料层13设置于第一脱硫吸附层12的下方，包括第一活性炭收集漏斗131，第一脱硫吸附层12内使用过的活性炭通过排料孔进入第一卸料层13后，由第一活性炭收集漏斗131收集并排出装置外。
类似地，第二层逆流式烟气净化装置2从上至下包括：第二布料层21、第二脱硫吸附层22和第二卸料层23，还包括：第二进气口24、第二排气口25、第二进料口26。第二布料层21上方设有第二进料口26，第二进料口26与外部的进料器5连接；第二布料层21的下部设有布料孔，通过布料孔，将活性炭均匀分布于第二脱硫吸附层22。第二脱硫吸附层22内添加有适量活性炭，下部设有排料孔，第二脱硫吸附层22内的活性炭在使用过后(吸附了SO2等烟气中的有害物质的活性炭)通过排料孔进入第二卸料层23；第二进气口24设置于第二脱硫吸附层22的下方，第二排气口25设置于第二脱硫吸附层22的上方、第二布料层21的下方；烟气通过第二进气口24进入第二脱硫吸附层22，与活性炭发生作用，其中的SO2被去除，净化后的烟气从第二排气口25排出。第二脱硫吸附层22内使用过的活性炭通过排料孔进入第二卸料层23，由第二卸料层23内的第二活性炭收集漏斗231收集并排出装置外。
类似地，第三层逆流式烟气净化装置3包括：第三布料层31、第三脱硫吸附层32和第三卸料层33，以及第三进气口34、第三排气口35、第三进料口36。其中，第三布料层31设置于第三层逆流式烟气净化装置3内的最上层，其上方设有第三进料口36，第三进料口36与外部的进料器5连接；第三布料层31的下部设有布料孔，通过布料孔将活性炭均匀分布于第三脱硫吸附层32。第三脱硫吸附层32设置于第三布料层31的下方，第三脱硫吸附层32的内部添加有适量活性炭，下部设有排料孔；第三进气口34设置于第三脱硫吸附层32的下方，第三排气口35设置于第三脱硫吸附层32的上方、第三布料层31的下方；烟气通过第三进气口34进入第三脱硫吸附层32，与活性炭发生作用，其中的SO2被去除，净化后的烟气从第三排气口35排出；第三脱硫吸附层32内使用过的活性炭通过排料孔排出。第三卸料层33设置于第三脱硫吸附层32的下方，包括第三活性炭收集漏斗331，第三脱硫吸附层32内使用过的活性炭通过排料孔进入第三卸料层33后，由第三活性炭收集漏斗331收集并排出装置外。
类似地，第四层逆流式烟气净化装置4从上至下包括：第四布料层41、第四脱硫吸附层42和第四卸料层43，以及第四进气口44、第四排气口45、第四进料口46。其中，第四布料层41设置于第四层逆流式烟气净化装置4内的最上层，其上方设有第四进料口46，第四进料口46与外部的进料器5连接；第四布料层41的下部设有布料孔，通过布料孔将活性炭均匀分布于第四脱硫吸附层42。第四脱硫吸附层42设置于第四布料层41的下方，第四脱硫吸附层42的内部添加有适量活性炭，下部设有排料孔；第四进气口44设置于第四脱硫吸附层42的下方，第四排气口45设置于第四脱硫吸附层42的上方、第四布料层41的下方；烟气通过第四进气口44进入第四脱硫吸附层42，与活性炭发生作用，其中的SO2被去除，净化后的烟气从第四排气口45排出；第四脱硫吸附层42内使用过的活性炭通过排料孔排出。第四卸料层43设置于第四脱硫吸附层42的下方，包括第四活性炭收集漏斗431，第四脱硫吸附层42内使用过的活性炭通过排料孔进入第四卸料层43后，由第四活性炭收集漏斗431收集并排出装置外。
在本发明的具体实施例中，参见图3，各层逆流式烟气净化装置共用一个进料器5，进料器5的主管路由第一层逆流式烟气净化装置1的布料层从上到下贯穿直到第四层逆流式烟气净化装置4的布料层，主管路在每个布料层都设有支路，可将脱硫吸附剂(活性炭)分布到各个布料层；具体地，第一层逆流式烟气净化装置1，第二层逆流式烟气净化装置2，第三层逆流式烟气净化装置3，第四层逆流式烟气净化装置4共用进料器5，进料器5的主管路从上到下贯穿直到第四层逆流式烟气净化装置4的第四布料层41，进料器5的主管路在各布料层设有支路，分别与第一布料层11上方的第一进料口16、第二布料层21上方的第二进料口26、第三布料层31上方的第三进料口36、第四布料层41上方的第四进料口46连接，可将脱硫吸附剂(活性炭)分别分布到第一布料层11、第二布料层21、第三布料层31和第四布料层41。该设置特别适用于对上下四层逆流式烟气净化装置同时控制进行烟气净化的情况。
当然也可以是，四层逆流式烟气净化系统设置多个进料器，每个所述进料器根据需要可对一层或多层逆流式烟气净化装置进行供料。比如，共设置4个进料器，每个进料器分别连接一层逆流式烟气净化装置，该设置用于四层逆流式烟气净化装置分开控制进行烟气净化的情况；再比如，共设置2或3个进料器，每个进料器根据需要可对一层或多层逆流式烟气净化装置进行供料，如果采用2个进料器，则其中一个可以同时连接第一层逆流式烟气净化装置1和第二层逆流式烟气净化装置2，给二者供料，另一个则同时连接第三层逆流式烟气净化装置3和第四层逆流式烟气净化装置4，给二者供料；如果采用3个进料器，则其中一个连接第一层逆流式烟气净化装置1，另一个连接第二层逆流式烟气净化装置2，第三个则同时连接第三层逆流式烟气净化装置3和第四层逆流式烟气净化装置4。该方法用于对四层逆流式烟气净化装置分开控制进行烟气净化的情况。
在本发明的具体实施例中，参见图3，除第四层逆流式烟气净化装置4外，每层逆流式烟气净化装置的活性炭收集漏斗的底部设置有卸料管，卸料管延伸至下一层逆流式烟气净化装置的活性炭收集漏斗上方或内部。如此设置可简化排料结构，简化控制系统，特别适用于对上下四层逆流式烟气净化装置同时控制进行烟气净化的情况。具体地，第一活性炭收集漏斗131底部连接有第一卸料管132，第一卸料管132接入到第二活性炭收集漏斗231；第二活性炭收集漏斗231底部连接有第二卸料管232，第二卸料管232接入到第三活性炭收集漏斗331；第三活性炭收集漏斗331底部连接有第三卸料管332，第三卸料管332接入到第四活性炭收集漏斗431。如此，第一卸料层13将第一脱硫吸附层12排出的活性炭排卸至第二排卸层23；第二卸料层23将第一层逆流式烟气净化装置排出的活性炭和本层(第二层)逆流式烟气净化装置排出的活性炭，一同排卸至第三卸料层33；第三卸料层33将第二卸料层23排出的活性炭和本层(第三层)逆流式烟气净化装置排出的活性炭，一同排卸至第四卸料层43；第四卸料层43将第三卸料层33排出的活性炭和本层(第四层)逆流式烟气净化装置排出的活性炭，经第四活性炭收集漏斗431排出。
在本发明的另一具体实施例中，除所述第四层逆流式烟气净化装置4外，每层逆流式烟气净化装置的活性炭收集漏斗的底部设置有卸料管，卸料管分别延伸至第四层逆流式烟气净化装置4的第四活性炭收集漏斗431的上方或内部。
在本发明的某一具体实施例中，参见图3，四层逆流式烟气净化系统还包括进气烟道、排气烟道，进气烟道、排气烟道皆设置于四层逆流式烟气净化装置之外，进气口和排气口设置于各层逆流式烟气净化装置的侧面，进气烟道与进气口连接；排气烟道与排气口连接。
在本发明的另一优选实施方式中，参见图4，四层逆流式烟气净化系统还包括进气烟道、排气烟道，其中，进气烟道从四层逆流式烟气净化系统的底部中间区域向上伸入，贯穿四层逆流式烟气净化系统直到第一层逆流式烟气净化装置的卸料层的上方，进气口设置于进气烟道上；排气烟道从四层逆流式烟气净化装置的顶部边缘区域向下伸入，贯穿四层逆流式烟气净化系统直到第四层逆流式烟气净化装置的脱硫吸附层上方、布料层下方，排气口设置于排气烟道上。
具体地，进气烟道从四层逆流式烟气净化系统的底部正中向上伸入，贯穿四层逆流式烟气净化系统直到第一层逆流式烟气净化装置1的第一卸料层13上方、脱硫吸附层12下方，进气口设置于进气烟道上：第一进气口14即进气烟道的末端开口，第二进气口24、第三进气口34和第四进气口44都是在合适的高度位置上于进气烟道壁上开口设置；排气烟道从四层逆流式烟气净化系统的顶部、沿着四个角的位置向下伸入，贯穿四层逆流式烟气净化系统直到第四层逆流式烟气净化装置4的第四脱硫吸附层42上方、第四布料层41下方，排气口设置于排气烟道上：第四排气口45即排气烟道的末端开口，第一排气口15、第二排气口25和第三排气口35都是在合适的高度位置上于排气烟道壁上开口设置。
在本发明的又一优选实施方式中，参见图5，四层逆流式烟气净化系统还包括进气烟道、排气烟道，其中，进气烟道、排气烟道做成套管，进气烟道套设于排气烟道之外；进气烟道从四层逆流式烟气净化系统的底部中间区域向上伸入，贯穿四层逆流式烟气净化系统直到第一层逆流式烟气净化装置的卸料层(脱硫吸附层的下方)；排气烟道从四层逆流式烟气净化系统的顶部中间区域向下伸入至进气烟道中，且贯穿四层逆流式烟气净化系统直到第四层逆流式烟气净化装置的脱硫吸附层上方、布料层下方；排气烟道的底端为封口端；进气口设置于进气烟道上，使烟气在进气烟道和排气烟道之间的空间内从下向上运动并实现各层逆流式烟气净化装置的进气；第一层逆流式烟气净化装置的排气口设置于排气烟道上，其他排气口设置于进气烟道、排气烟道上，并各自同时贯穿进气烟道、排气烟道，使排气仅进入排气烟道内。
具体的，进气烟道、排气烟道做成套管，进气烟道套设于排气烟道之外，形成互相隔离的进气空间和排气空间使进气和排气隔离，其中，进气空间为进气烟道内壁和排气烟道外壁之间的空间，排气空间为排气烟道内壁围成的空间。比如，排气烟道的底端封住同时在靠近底端的侧边开口，同时进气烟道的相应位置也开口，两个口的周边互相密封连接，由此形成了第四排气口45，以便位于第四布料层41和第四脱硫吸附层42之间的净化烟气排入排气烟道，进而排出四层逆流式烟气净化系统；第三排气口35、第二排气口25也以同样的方式设置，即在适合的位置，在进气烟道和排气烟道上开口，同时让两个口的周边互相密封连接；由于第一排气口15的位置已经不存在进气烟道，因此，只需在排气烟道的合适位置开口即可得到。进气烟道上从下至上在合适的位置开口，形成了第四进气口44、第三进气口34、第二进气口24、第一进气口14，其中，因为进气烟道的末端不封闭，由此形成第一进气口14。由此实现了进气和排气的隔离。换言之，通过：1)进气烟道套设于排气烟道之外；2)排汽烟道的底端封闭；3)于适当的位置(即高度在脱硫吸附层下方、卸料层上方)在进气烟道壁上开设进气口，于适当的位置(即高度在脱硫吸附层上方、布料层下方)分别在进气烟道壁和排气烟道壁上开口并密封连接气烟道壁和排气烟道壁上开口的边缘，形成连通进气烟道外部空间和排气烟道内部空间的通道，该通道即排气口；如此，每层逆流式烟气净化装置的排气能顺利进入排气烟道内，进而排出系统，而不会进入作为进气空间的进气烟道和排气烟道之间，由此实现进气和排气的隔离，使进气和排气互不干扰。
本发明的一种四层逆流式烟气净化系统在使用时，通过进料器5向第一进料口16、第二进料口26、第三进料口36、第四进料口46分别向第一层逆流式烟气净化装置1，第二层逆流式烟气净化装置2，第三层逆流式烟气净化装置3和第四层逆流式烟气净化装置4添加活性炭至第一脱硫吸附层12、第二脱硫吸附层22、第三脱硫吸附层32、第四脱硫吸附层42均充满活性炭，然后将待处理的烟气分别经进气口通入各层逆流式烟气净化装置，烟气进入相应的脱硫吸附层，通过活性炭的吸附作用吸附烟气中的SOx，从而实现脱硫，脱硫后的烟气达到排放标准，经相应的排气口排出。本发明的四层逆流式烟气净化系统使用过程中，作为SOx吸附剂的活性炭的移动是从上至下的，而待处理的烟气的移动是从下至上的，烟气相对于活性炭是逆流向上的，且活性炭是可以从四层逆流式烟气净化装置排出更换，因此本烟气净化系统称为逆流式烟气净化系统。
本实施例提供的四层逆流式烟气净化系统，是在两层脱硫脱硝的吸附塔修改而来，主要做出了如下改进：1)共设计四层逆流式烟气脱硫装置；2)进料器从上到下贯穿直到第四层逆流式烟气净化装置的布料层；3)卸料层下方是活性炭收集漏斗，第一层逆流式烟气净化装置的活性炭收集漏斗下方接入到第二层逆流式烟气净化装置的活性炭收集漏斗，第二层逆流式烟气净化装置的活性炭收集漏斗下方接入到第三层逆流式烟气净化装置的活性炭收集漏斗，第三层逆流式烟气净化装置的活性炭收集漏斗下方接入到第四层逆流式烟气净化装置的活性炭收集漏斗；4)进气烟道、排气烟道的设置做了多种改进，比如，将进气烟道、排气烟道做成套管，进气烟道在正中从下至上贯穿四层逆流式烟气脱硫装置，排气烟道在正中从上到下贯穿四层逆流式烟气脱硫装置，进气烟道套于排气烟道之外，形成互相隔离的进气空间和排气空间使进气和排气隔离；再比如，将进气烟道、排气烟道做成套管，进气烟道在正中从下至上贯穿四层逆流式烟气净化系统，排气烟道在四个角落从上到下贯穿四层逆流式烟气净化系统，实现中间进气、四角排气。本发明能够减少活性炭用量，降低投资的成本，减少传统脱硫装置的占地面积，增强了吸收塔的适用性，能更好地满足客户的实际需求。
综上所述，本发明提供的烟气脱硫脱硝系统及方法，利用活性炭的优越的脱硫能力，再配合SCR高效脱硝，不仅可以大大提高烟气脱硫脱硝后的指标，并且可以大大降低建设投资成本。本申请的活性炭吸附塔取消了脱硝床层，在相同体积情况下，本活性炭吸附塔的脱硫处理量提升2倍，在相同脱硫处理量情况下，本活性炭吸附塔的体积缩小为原有的1/2，在进行活性炭初装时将节省一半的初装量。由于SCR脱硝效率高，增加的SCR催化剂成本是所需脱硝初装活性炭成本的1/4。
新增的SCR设备，钢材和初装催化剂的费用比节省钢材和活性炭的费用小很多，大大节省了投资成本。并且新增的SCR设备的占地也相对要小很多，SCR脱硝设备占地约为活性炭脱硝(脱硫脱硝吸附塔折合为单独脱硫吸附塔后空出的范围)占地的1/3。因现有逆流法活性炭脱硫脱硝塔考虑到活性炭易燃的特点，将吸附塔分成数个模块，当某个模块温度过高时将会关闭模块的进出口阀门隔离此模块，在模块内通入惰性气体保证活性炭不会继续升温。因为吸附塔需要分为数个模块，所以所需的钢材要比一个吸附塔的用量大很多。而取消了活性炭脱硝，增加了SCR脱硝，即由多个模块塔减少为一个塔，大大减少钢材用量，单从脱硝角度能够节省1/2到3/4的钢材。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种烟气脱硫脱硝系统，其特征在于，所述脱硫脱硝系统包括：
脱硫设备，所述脱硫设备用于将烟气中的硫氧化合物脱除，所述脱硫设备为活性炭吸附塔，所述活性炭吸附塔内填充有活性炭，活性炭吸附塔的侧壁设置有烟气入口和烟气出口；
脱硝设备，所述脱硝设备与所述活性炭吸附塔的烟气出口或烟气入口连通，用于将烟气中的氮氧化合物脱除，所述脱硝设备包括SCR脱硝反应器，所述SCR脱硝反应器为基于氨催化还原法的反应器，所述SCR脱硝反应器上设置有进气口和出气口，烟气和氨气从所述进气口进入所述SCR脱硝反应器内进行脱硝反应；
所述活性炭吸附塔为四层逆流式烟气净化系统，所述四层逆流式烟气净化系统从上至下依次包括：第一层逆流式烟气净化装置，第二层逆流式烟气净化装置，第三层逆流式烟气净化装置和第四层逆流式烟气净化装置；
每层逆流式烟气净化装置从上至下包括：布料层、脱硫吸附层和卸料层，其中，所述布料层用于接收活性炭进料并将活性炭均匀分布于所述脱硫吸附层，所述脱硫吸附层用于对烟气进行脱硫净化处理，所述卸料层用于收集使用后的活性炭并卸料；所述布料层具有阻隔子层，阻隔子层形成有多个均布孔；
每层逆流式烟气净化装置还包括：进料口、排料口、进气口和排气口，其中，所述进料口设置于所述布料层的上方，所述排料口设置于所述卸料层的下方，所述进气口设置于所述脱硫吸附层下方，所述排气口设置于所述脱硫吸附层的上方、所述布料层的下方。
2.如权利要求1所述的烟气脱硫脱硝系统，其特征在于，所述脱硝设备还包括预加热设备，所述预加热设备设置在所述SCR脱硝反应器的进气口与所述活性炭吸附塔的烟气出口之间的通气管道上，对待脱硝处理的烟气进行预加热。
3.如权利要求1所述的烟气脱硫脱硝系统，其特征在于，所述脱硝设备还包括喷氨混合装置，所述喷氨混合装置设置在所述SCR脱硝反应器的进气口前端的进气管道上，用于将氨气与待脱硝处理的烟气混合均匀。
4.如权利要求3所述的烟气脱硫脱硝系统，其特征在于，所述SCR脱硝反应器的出气口与所述活性炭吸附塔的烟气入口连通。
5.如权利要求2所述的烟气脱硫脱硝系统，其特征在于，所述脱硝设备还包括气气换热器，所述气气换热器的冷端入口与所述脱硫设备的烟气出口连接，所述气气换热器的热端入口与所述SCR脱硝反应器的出气口连接，所述气气换热器的冷端出口与预加热设备连接，所述气气换热器的热端出口通过引风机与排气管道连接，将处理后的废气排出。
6.一种烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，利用权利要求1-5中任一项所述的烟气脱硫脱硝系统，所述脱硫脱硝方法包括如下步骤：
步骤S1，测量判断待处理烟气的温度T；
步骤S2，当T属于第一温度范围时，对待处理烟气依次进行高温SCR脱硝处理和活性炭脱硫处理；当T小于或等于所述第一温度范围内的最低温度值时，对待处理烟气依次进行活性炭脱硫和中低温SCR脱硝处理。
7.如权利要求6所述的烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，所述步骤S2中，当T属于第二温度范围时的烟气处理方法如下：
首先，将待处理的烟气温度降低至活性炭吸附温度范围内；然后，将降温后的烟气通入活性炭吸附塔进行脱硫处理；最后，将经过脱硫处理后的烟气升温至220℃，通入SCR脱硝反应器进行中低温脱硝处理，所述第二温度范围内的最高温度值小于或等于所述第一温度范围内的最低温度值。
8.如权利要求7所述的烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，所述第二温度范围为140℃-320℃。
9.如权利要求7所述的烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，所述第一温度范围为320-400℃。
10.如权利要求7所述的烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，所述烟气升温方式为以下至少一种：换热器升温，热风炉升温。
11.如权利要求7所述的烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，所述步骤S2中当T属于第二温度范围时的烟气处理方法中，所述活性炭吸附温度范围的最大值为140℃或者130℃。
12.如权利要求7所述的烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，所述烟气温度降温方式为以下至少一种：喷水直接降温、兑冷风、换热器降温和余热锅炉降温。
13.如权利要求7所述的烟气脱硫脱硝方法，其特征在于，所述步骤S2中，当T属于第二温度范围时的烟气处理方法中脱硫前的烟气通过气气换热器和气水换热器，或者气气换热器和兑冷风的方式实现降温，脱硫后的烟气通过气气换热器和预加热设备实现升温。
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