CN111298592B - 一种活性焦吸附塔及活性焦吸附净化烟气的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种活性焦吸附塔及活性焦吸附净化烟气的方法。本公开的活性焦吸附塔内通过设置三级活性焦吸附床层并使吸附塔内活性焦由上至下流动、烟气与活性焦错流接触并折流向下流动，位于活性焦吸附区下部的第二级床层的活性焦接触，第二级的活性焦的孔隙内储存了H2SO4，其对烟气中的NH3有很强的捕捉能力，可以大幅降低净烟气中氨逃逸量，避免氨的二次污染；第三级床层内含有新鲜活性焦，能够进一步脱除烟气中可能残余的SO2及NH3；同时，在位于两级活性焦吸附床层之间的第二气体缓冲区和吸附塔入口分别混入经吸附和冷却后的净烟气，可以控制吸附塔第二级活性焦床层及入口烟气温度，确保吸附塔第二级对烟气中剩余SO2的脱除效果，同时也有利于氨捕捉。

Description

一种活性焦吸附塔及活性焦吸附净化烟气的方法
技术领域
本公开涉及活性焦干法烟气脱硫工艺领域，具体地，涉及一种活性焦吸附塔及活性焦吸附净化烟气的方法。
背景技术
活性焦干法烟气净化工艺于20世纪80年代开始工业应用。随着环保要求的日益提高，活性焦干法烟气净化工艺由于具有脱硫效率高、多污染物同时脱除、反应不耗水、无废水废渣排放、系统设备无腐蚀问题等突出优势，引起越来越多的重视，目前该工艺应用日益广泛。
活性焦具有脱硫、脱硝、除尘及多种污染物同时脱除的功能，原理在于其多孔及表面活性官能团丰富的结构特征。具体来说，活性焦通过吸收SO2并将其催化转化为H2SO4储存在活性焦的孔隙内，实现脱硫的功能；活性焦表面的活性基团能够催化NOx与NH3反应生成N2，同时活性焦本体的含氮基团也能够与NOx反应生成N2，实现脱硝的功能；活性焦床层有一定的过滤功能，能够吸附过滤颗粒物、汞及其他有机物等，实现除尘及多种污染物同时脱除的功能。
典型的活性焦干法烟气净化工艺的核心依托于活性焦移动床吸附塔和再生塔，其中吸附塔多为两段错流式结构，吸附塔分上下两段吸附床层，两段均为错流接触。一方面，原烟气从下部入口气室进入吸附塔，在第一级错流吸附区与活性焦错流接触，然后从第一级错流吸附区侧出进入级间气室，然后从侧面进入第二级错流吸附区，与活性焦再次错流接触，最后从第二级错流吸附区侧出，汇集至出口气室并引出。另一方面，活性焦自上而下依次通过第二级错流吸附区和第一级错流吸附区，完成吸附的活性焦即待生焦从吸附塔底出来，送至再生后返回吸附塔顶部，完成活性焦在吸附再生之间的循环。
吸附塔如果要进行脱硝，需要在级间气室进行喷氨，由第二级错流吸附区进行催化脱硝。主要是因为入口烟气中的SO2一般浓度较高，如果直接在吸附塔入口烟道或入口气室喷氨的话，由于高SO2下氨会先与SO2反应生成铵盐，会影响活性焦的脱硝效果，且会增加氨的消耗。烟气经过第一级错流吸附区进行脱硫除尘后，SO2含量降低至200～300mg/Nm3以下，此时在级间气室喷氨，有利于提高脱硝效率及氨利用率。即使在待处理烟气中SO2浓度较低时，如果在下部入口气室进行喷氨，由于第一级错流吸附区为自第二级错流吸附区来的孔隙内储存有H2SO4的活性焦，其对NH3的捕捉能力很强，会优先和NH3反应生成硫酸铵，影响活性焦的脱硝效果。
随着环保要求的不断提高，对烟气中NOx排放要求也日益严格，为了提高脱硝效率，需要增加喷氨量。根据目前的生产运行经验，由于活性焦对于氨的吸附能力不高，导致吸附塔烟气出口的氨逃逸量达10～30mg/Nm3，带来了氨的二次污染。
发明内容
本公开的目的是提供一种活性焦吸附塔及活性吸附焦净化烟气的方法，该装置及方法能够降低净烟气NOx和SO2排放浓度、降低氨逃逸，同时可稳定控制吸附塔入口及级间气室烟气温度及吸附塔床层的温度。
为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种活性焦吸附塔，该活性焦吸附塔包括待净化烟气入口、活性焦吸附区、气体缓冲区和净烟气出口；
所述活性焦吸附区沿烟气流向依次包括第一级活性焦吸附床层、第二级活性焦吸附床层和第三级活性焦吸附床层；所述第一级活性焦吸附床层的顶部设有第一活性焦入口，所述第二活性焦吸附床层的底部设有第一待生焦出口，所述第一级活性焦吸附床层叠置于所述第二级活性焦吸附床层上方且所述第一级活性焦吸附床层与所述第二级活性焦吸附床层上下连通，以使活性焦由上至下依次流经所述第一级活性焦吸附床层和所述第二级活性焦吸附床层；所述第三级活性焦吸附床层设有第二活性焦入口和第二待生焦出口；
所述气体缓冲区包括分别设置于所述活性焦吸附区的两侧的第一气体缓冲区和第二气体缓冲区，所述活性焦吸附区通过侧壁开孔分别与所述第一气体缓冲区和所述第二气体缓冲区流体连通；所述第一气体缓冲区由上至下分隔为入口气室和出口气室，所述待净化烟气入口与所述入口气室连通，所述净烟气出口与所述出口气室连通，以使所述待净化烟气沿水平方向依次流过所述第一级活性焦吸附床层和所述第二级活性焦吸附床层；所述第二气体缓冲区内设有喷氨装置；
所述净烟气出口通过回流气体管路与所述待净化烟气入口连通并可选地与所述第二气体缓冲区连通，所述回流气体管路上设有气体冷却装置。
可选地，所述第三级活性焦吸附床层设置于所述第一级活性焦吸附床层与所述第一气体缓冲区之间，且所述第三级活性焦吸附床层与所述第二级活性焦吸附床层的高度相同；所述第三级活性焦吸附床层的两侧分别与所述第二级活性焦吸附床层和所述出口气体缓冲区流体连通，所述第三级活性焦吸附床层的顶端通过活性焦导管与所述第二活性焦入口连通，以使活性焦由上至下依次流经导管和第三级活性焦吸附床层，并使烟气可依次流过所述入口气室、所述第一级活性焦吸附床层、所述第二气体缓冲区、所述第二级活性焦吸附床层、所述第三级活性焦吸附床层和所述出口气室，并在所述活性焦吸附区内沿水平方向流动以进行错流吸附。
可选地，所述活性焦吸附塔形成为由顶部密封板、底部密封板和侧壁围成的方形筒体；所述活性焦吸附塔内设有一个或平行间隔排列的多个所述活性焦吸附区，所述活性焦吸附区与所述活性焦吸附塔的内壁之间，以及可选的相邻两个所述活性焦吸附区之间形成为所述气体缓冲区。
可选地，所述活性焦吸附塔内间隔设置第一烟气分布格栅、第二烟气分布格栅和第三烟气分布格栅，所述第一烟气分布格栅和所述第二烟气分布格栅分别沿竖直方向贯通所述活性焦吸附塔，且所述第一烟气分布格栅和所述第二烟气分布格栅的边缘分别与所述活性焦吸附塔的内壁密闭连接，以在所述第一烟气分布格栅和所述第二烟气分布格栅之间围成所述第一级活性焦吸附床层和所述第二级活性焦吸附床层，在所述第一烟气分布格栅与活性焦吸附塔的内壁之间围成所述第一气体缓冲区，所述第三烟气分布格栅的顶端与所述烟气导管密封连接，以在所述第一烟气分布格栅、第三烟气分布格栅和所述烟气导管之间围成所述第三级活性焦吸附床层，并在所述第二烟气分布格栅与活性焦吸附塔的内壁之间围成所述第二气体缓冲区；或者，
所述活性焦吸附塔内间隔设置两个第一烟气分布格栅，两个所述第一烟气分布格栅分别沿竖直方向贯通所述活性焦吸附塔且边缘分别与所述活性焦吸附塔的内壁密闭连接，以在两个所述第一烟气分布格栅之间形成所述第一气体缓冲区；所述第一烟气分布格栅的一侧间隔设置有第三烟气分布格栅，以在所述第一烟气分布格栅和所述第三烟气分布格栅之间围成所述第三级活性焦吸附床层，所述第三烟气分布格栅的顶端与所述烟气导管密封连接；两个所述第一烟气分布格栅的外侧分别平行间隔设有两个第二烟气分布格栅，两个所述第二烟气分布格栅的边缘分别与所述活性焦吸附塔的内壁密闭连接，以在相邻的所述第一烟气分布格栅与所述第二烟气分布格栅之间围成所述第一级活性焦吸附床层和所述第二级活性焦吸附床层，并分别在两个所述第二烟气分布格栅与所述吸附塔内壁之间形成两个所述第二气体缓冲区。
可选地，所述第一烟气分布格栅、所述第二烟气分布格栅和所述第三烟气分布格栅分别具有格栅孔，所述格栅孔的倾斜角为5°～30°；
所述第二气体缓冲区设有烟气分布管，所述烟气分布管的入口与所述烟气回流管路的出口连通。
本公开第二方面提供一种活性焦吸附净化烟气的方法，该方法包括如下步骤：使新鲜活性焦和/或再生焦分别从所述第一活性焦入口和所述第二活性焦入口进入权利要求1～5中任意一项所述的活性焦吸附塔，使待净化烟气从所述待净化烟气入口进入所述活性焦吸附塔，在所述活性焦吸附区内进行错流吸附脱硫，并经喷氨脱除氮氧化物后，得到净化后的烟气和吸附硫氧化物之后形成的待生焦；使部分所述净化后的烟气经冷却后通过所述回流气体管路返回所述待净化烟气入口与所述待净化烟气混合；所述净化后的烟气中氨的含量为2mg/Nm3以下。
可选地，所述待净化烟气中SO2的含量为1000mg/Nm3以下，SO3的含量为100mg/Nm3以下，NOx的含量为300mg/Nm3以下，氨的含量为5～20mg/Nm3，颗粒物的含量为10～30mg/Nm3。
可选地，所述净化后的烟气中SO2的含量为10mg/Nm3以下，SO3的含量为1mg/Nm3以下，NOx的含量为50mg/Nm3以下，颗粒物的含量为10mg/Nm3以下。
可选地，所述活性焦吸附塔的所述待净化烟气入口处的温度为120～180℃。
可选地，该方法包括：使部分所述净化后的烟气经冷却后通过所述回流气体管路返回所述第二气体缓冲区，所述第二级活性焦吸附床层的平均温度为130～180℃。
通过上述技术方案，本公开的活性焦吸附塔内通过设置活性焦吸附区和气体缓冲区并使吸附塔内活性焦由上至下流动、烟气与活性焦错流接触并折流向下流动，烟气在活性焦吸附区与活性焦错流接触进行吸附并在塔内水平向折流以多次穿过活性焦吸附区形成三级吸附床层，位于活性焦吸附区下部的第二级床层的活性焦接触，第二级的活性焦的孔隙内储存了H2SO4，其对烟气中的NH3有很强的捕捉能力，可以大幅降低净烟气中氨逃逸量，避免氨的二次污染，第三级床层内含有新鲜活性焦，能够进一步脱除烟气中可能残余的SO2及NH3，氨逃逸量可降低至2mg/Nm3以下；同时，在位于两级吸附床层之间的第二气体缓冲区和吸附塔入口分别混入经吸附和冷却后的净烟气，可以控制吸附塔第二级活性焦床层及入口烟气温度，确保吸附塔第二级对烟气中剩余SO2的脱除效果，同时也有利于氨捕捉。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开的一种具体实施方式的活性焦吸附塔的结构示意图；
图2是本公开的另一种具体实施方式的活性焦吸附塔的结构示意图；
图3是本公开的一种具体实施方式的活性焦吸附净化烟气的方法的工艺流程图。
图4是本公开的另一种具体实施方式的活性焦吸附净化烟气的方法的工艺流程图。
附图标记说明
设备：
A、吸附塔 B、回流净烟气增压风机
C、净烟气冷却器
A1、入口气室 A2、第一级活性焦吸附床层
A3、第二气体缓冲区 A4、第二级活性焦吸附床层
A5、出口气室 A6、第三级活性焦吸附床层
A7、烟气分布管
物流：
1、待净化烟气 2、净化后的烟气
3、第一部分净烟气 4、增压后的回流净烟气
5、入口回流净烟气 6、级间回流净烟气
7、再生焦 8、待生焦
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指装置在正常使用状态下的上和下，具体可参考图2的图面方向。“内、外”是针对装置本身的轮廓而言的。
本公开第一方面提供一种活性焦吸附塔，该活性焦吸附塔包括待净化烟气入口、活性焦吸附区、气体缓冲区和净烟气出口；活性焦吸附区沿烟气流向依次包括第一级活性焦吸附床层、第二级活性焦吸附床层和第三级活性焦吸附床层；第一级活性焦吸附床层的顶部设有第一活性焦入口，第二活性焦吸附床层的底部设有第一待生焦出口，第一级活性焦吸附床层叠置于第二级活性焦吸附床层上方且第一级活性焦吸附床层与第二级活性焦吸附床层上下连通，以使活性焦由上至下依次流经第一级活性焦吸附床层和第二级活性焦吸附床层；第三级活性焦吸附床层设有第二活性焦入口和第二待生焦出口；气体缓冲区包括分别设置于活性焦吸附区的两侧的第一气体缓冲区和第二气体缓冲区，活性焦吸附区通过侧壁开孔分别与第一气体缓冲区和第二气体缓冲区流体连通；第一气体缓冲区由上至下分隔为入口气室和出口气室，待净化烟气入口与入口气室连通，净烟气出口与出口气室连通，以使待净化烟气沿水平方向依次流过第一级活性焦吸附床层和第二级活性焦吸附床层；入口气室内设有喷氨装置；净烟气出口通过回流气体管路与待净化烟气入口连通并可选地与第二气体缓冲区连通，回流气体管路上设有气体冷却装置。
本公开的发明人研究发现，如克劳斯装置的尾气等待净化烟气中SO3含量较高，相应露点温度较高，将待净化烟气直接冷却时可能会带来露点腐蚀的问题，而吸附塔出口净烟气中SO3等污染物含量很低，将净烟气直接冷却后与待净化烟气混合，不会有露点腐蚀等相关问题；如处理催化裂化装置的再生烟气等待净化烟气中SO3含量较高、且同时含有NH3和PM2.5等细颗粒物，将待净化烟气直接冷却时可能会带来露点腐蚀、铵盐结晶及积灰等问题，而吸附塔出口净烟气中SO3、NH3等污染物含量很低，将净烟气直接冷却后与待净化烟气混合，不会带来上述露点腐蚀等相关问题，由此得到本公开。
本公开的活性焦吸附塔内通过设置活性焦吸附区和气体缓冲区并使吸附塔内活性焦由上至下流动、烟气与活性焦错流接触并折流向下流动，烟气在活性焦吸附区与活性焦错流接触进行吸附并在塔内水平向折流以多次穿过活性焦吸附区形成三级吸附床层，位于活性焦吸附区下部的第二级床层的活性焦接触，第二级的活性焦的孔隙内储存了H2SO4，其对烟气中的NH3有很强的捕捉能力，可以大幅降低净烟气中氨逃逸量，避免氨的二次污染，第三级床层内含有新鲜活性焦，能够进一步脱除烟气中可能残余的SO2及NH3，氨逃逸量可降低至2mg/Nm3以下；同时，在位于两级吸附床层之间的第二气体缓冲区和吸附塔入口分别混入经吸附和冷却后的净烟气，可以控制吸附塔第二级活性焦床层及入口烟气温度，确保吸附塔第二级对烟气中剩余SO2的脱除效果，同时也有利于氨捕捉。
根据本公开，活性焦吸附塔的形状可以为本领域常规的，例如在本公开的一种实施方式中，活性焦吸附塔可以形成为由顶部密封板、底部密封板和侧壁围成的方形筒体，例如为截面为正方形或长方形的筒体；活性焦吸附塔内的活性焦吸附区和气体缓冲区的个数没有特别限制，活性焦吸附区的个数可以为一个或多个，例如为1～4个，气体缓冲区的个数可以为一个或多个，例如为1～6个，多个活性焦吸附区可以平行间隔设置，活性焦吸附区与活性焦吸附塔的内壁之间、以及可选的相邻两个活性焦吸附区之间可以形成为气体缓冲区。在本公开的一种实施方式中，吸附塔内可以设有一个活性焦吸附区和两个气体缓冲区，气体缓冲区优选设置于活性焦吸附区相对的两个侧壁的外侧，以使增加烟气在活性焦吸附区的接触时间，提高脱硫吸附效果。
根据本公开，活性焦吸附区的三个吸附床层可以采用常规形式布置，只要保证烟气依次经过第一、第二和第三级活性焦吸附床层，并保证活性焦至少分成两部分，第一部分活性焦沿从上至下依次流经第一和第二活性焦吸附床层，第二部分活性焦流过第三级活性焦吸附床层即可。在一种优选的实施方式中，第三级活性焦吸附床层可以设置于第一级活性焦吸附床层与第一气体缓冲区之间，进一步地，第三级活性焦吸附床层可以与第二级活性焦吸附床层的高度相同，即第一、第二和第三级活性焦吸附床层呈L形排列，以便第二级活性焦吸附床层流出的烟气水平流向第三级活性焦吸附床层，并在床层分均匀分布进行吸附；第三级活性焦吸附床层的两侧可以分别与第二级活性焦吸附床层和出口气体缓冲区流体连通，第二活性焦入口和第二待生焦出口的位置没有特殊要求，优选使烟气与第三级床层内的活性焦错流吸附，进一步地，第二活性焦入口和第二待生焦出口可以分别设置于第三级活性焦吸附床层的顶端和底端；进一步地，为了保证第三级床层内活性焦的活性和吸附能力，在一种具体实施方式中，第三级活性焦吸附床层的顶端可以通过活性焦导管与第二活性焦入口连通，以使活性焦由上至下依次流经导管和第三级活性焦吸附床层，并使烟气可依次流过入口气室、第一级活性焦吸附床层、第二气体缓冲区、第二级活性焦吸附床层、第三级活性焦吸附床层和出口气室，并在活性焦吸附区内沿水平方向流动以进行错流吸附，在这一实施方式中，活性焦在导管中向下流动直接进入第三季活性焦吸附床层进行吸附，由于活性焦未与上部烟气接触，而是经第二活性焦入口直接进入第三活性焦吸附床层，保持了第三级床层的吸附能力，从而进一步改善了对烟气中残余的硫氧化物和残余氨的脱除效果。
在本公开的一种实施方式中，如图2所示，活性焦吸附塔内可以间隔设置第一烟气分布格栅、第二烟气分布格栅和第三烟气分布格栅，第一烟气分布格栅和第二烟气分布格栅可以分别沿竖直方向贯通活性焦吸附塔，且第一烟气分布格栅和第二烟气分布格栅的边缘可以分别与活性焦吸附塔的内壁密闭连接，以在第一烟气分布格栅和第二烟气分布格栅之间围成第一级活性焦吸附床层和第二级活性焦吸附床层，在第一烟气分布格栅与活性焦吸附塔的内壁之间围成第一气体缓冲区，其中，第一烟气分布格栅和第二烟气分布格栅贯通活性焦吸附塔是指，第一烟气分布格栅和第二烟气分布格栅与活性焦吸附的吸附区等高；第三烟气分布格栅的顶端可以与第二活性焦入口连通，例如通过烟气导管与第二活性焦入口连通，烟气导管优选管壁密闭，以使第二活性焦入口进入的活性焦直接进入第三级活性焦吸附床层进行吸附，保证第三级床层内活性焦的活性和吸附能力；此时，第三烟气分布格栅的顶端与烟气导管密封连接，以在第一烟气分布格栅、第三烟气分布格栅和烟气导管之间围成第三级活性焦吸附床层，并在第二烟气分布格栅与活性焦吸附塔的内壁之间围成第二气体缓冲区A3；在这一种实施方式中，第一气体缓冲区可以具有水平设置的气体密封板以将第一气体缓冲区分隔为上部的入口气室A1和下部的出口气室A5，且入口气室A1仅通过活性焦吸附区和第二气体缓冲区A3与出口气室A5连通，待净化烟气进入吸附塔后可以依次流过入口气室A1、活性焦吸附区的上部(第一级活性焦吸附床层A2)、第二气体缓冲区A3、活性焦吸附区的下部(依次包括第二级活性焦吸附床层A4和第三级活性焦吸附床层A6)和出口气室A5，此过程中烟气先与活性焦吸附区的上部错流接触形成第一级活性焦吸附床层A2，第一级活性焦吸附床层A2的活性焦吸附能力较强，能够有效进行吸附，脱去烟气中大部分的SO2，随后烟气在第二气体缓冲区向下流动，经缓冲分布进入活性焦吸附区的下部与活性焦错流接触形成第二级活性焦吸附床层A4，第二级活性焦吸附床层A4在活性焦吸附区下部，由于从上而下流动下来的活性焦已经吸附了硫氧化物孔隙中储存了硫酸，因此第二级活性焦吸附床层能够有效捕捉烟气中的过量氨并脱除烟气中剩余的少量SO2；从第二级活性焦吸附床层出来的烟气继续沿水平方向流动进入第三级活性焦吸附床层A6，与来自第二活性焦入口的新鲜活性焦错流接触，能够进一步脱除烟气中可能残余的SO2及NH3，氨逃逸量可进一步降低；完成吸附的净化后的烟气可以经出口气室A5从净化烟气出口离开吸附塔。
在另一种实施方式中，为了便于处理较大量的烟气，例如待处理烟气量40000Nm3/h以上时，如图1所示，活性焦吸附塔内可以间隔设置两个第一烟气分布格栅，两个第一烟气分布格栅可以分别沿竖直方向贯通活性焦吸附塔，且两个第一烟气分布格栅的边缘可以分别与活性焦吸附塔的内壁密闭连接，以在两个第一烟气分布格栅之间形成第一气体缓冲区；第一烟气分布格栅的一侧可以间隔设置有第三烟气分布格栅，以在第一烟气分布格栅和第三烟气分布格栅之间分别围成两个第三级活性焦吸附床层，此时两个第三级活性焦吸附床层可以分别具有第二活性焦入口和第二待生焦出口，第三烟气分布格栅的顶端可以分别与第二活性焦入口连通，例如通过烟气导管与第二活性焦入口连通，烟气导管优选管壁密闭，以使第二活性焦入口进入的活性焦直接进入第三级活性焦吸附床层进行吸附，保证第三级床层内活性焦的活性和吸附能力；此时，第三烟气分布格栅的顶端可以与烟气导管密封连接；两个第一烟气分布格栅的外侧可以分别平行间隔设有两个第二烟气分布格栅，两个第二烟气分布格栅的边缘可以分别与活性焦吸附塔的内壁密闭连接，以在相邻的第一烟气分布格栅与第二烟气分布格栅之间围成吸附区域，该吸附区域即包括上下叠置的第一级活性焦吸附床层A2和第二级活性焦吸附床层A4，并分别在两个第二烟气分布格栅与吸附塔内壁之间形成两个第二气体缓冲区A3。；在这一种实施方式中，第一气体缓冲区可以具有水平设置的气体密封板以将第一气体缓冲区分隔为上部的入口气室A1和下部的出口气室A5，且入口气室A1仅通过两个活性焦吸附区和两个第二气体缓冲区A3与出口气室A5连通，待净化烟气进入吸附塔后可以依次流过入口气室A1、两个活性焦吸附区的上部的第一级活性焦吸附床层A2、两个第二气体缓冲区A3、两个活性焦吸附区的下部(依次包括第二级活性焦吸附床层A4和第三级活性焦吸附床层A6)和出口气室A5，此过程中烟气分别先与活性焦吸附区的上部错流接触形成两个第一级活性焦吸附床层A2，第一级活性焦吸附床层A2的活性焦吸附能力较强，能够有效进行吸附，脱去烟气中大部分的SO2，随后烟气分别在两个第二气体缓冲区A3内向下流动，经缓冲分布进入两个活性焦吸附区的下部与活性焦错流接触形成两个第二级活性焦吸附床层A4，第二级活性焦吸附床层A4在活性焦吸附区下部，由于从上而下流动下来的活性焦已经吸附了硫氧化物孔隙中储存了硫酸，因此第二级活性焦吸附床层能够有效捕捉烟气中的过量氨并脱除烟气中剩余的少量SO2；从第二级活性焦吸附床层出来的烟气继续沿水平方向流动分别进入两个第三级活性焦吸附床层A6，与来自第二活性焦入口的新鲜活性焦错流接触，能够进一步脱除烟气中可能残余的SO2及NH3，氨逃逸量可进一步降低；完成吸附的净化后的烟气可以经出口气室从净化烟气出口离开吸附塔。
其中，第一烟气分布格栅和第二烟气分布格栅可以分别具有格栅孔，格栅孔的倾斜角可以为5°～30°，其中，倾斜角是指格栅孔的延伸方向与水平方向的夹角。
为了进一步控制第二级活性焦吸附床层的温度、确保对烟气中剩余SO2的脱除及氨捕捉效果，在本公开的一种具体实施方式中，如图1所示，第二气体缓冲区可以设有烟气分布管A7，烟气分布管A7的入口与烟气回流管路的出口连通。
根据本公开，喷氨装置可以为本领域常规种类，例如为喷氨分布管或喷氨混合器，用于活性焦的脱硝。
根据本公开，吸附塔入口可以设置待净化烟气除尘器，其型式可以为电除尘器、布袋除尘器和电袋除尘器中的一种，以将待净化烟气中的颗粒物降低至不大于30mg/Nm3，此时吸附塔出口净烟气中颗粒物可小于10mg/Nm3；亦可不设置除尘器。
根据本公开，吸附塔出口可以设置净化烟气除尘器，其型式优选布袋除尘器，吸附塔出口净烟气中颗粒物经该除尘器可以降低至5mg/Nm3以下。
如图3和图4所示，本公开第二方面提供一种活性焦吸附净化烟气的方法，该方法包括如下步骤：使新鲜活性焦和/或再生焦分别从第一活性焦入口和第二活性焦入口进入本公开第一方面的活性焦吸附塔，使待净化烟气从待净化烟气入口进入活性焦吸附塔，在活性焦吸附区内进行错流吸附脱硫，并经喷氨脱除氮氧化物后，得到净化后的烟气和吸附硫氧化物之后形成的待生焦；使部分净化后的烟气经冷却后通过回流气体管路返回待净化烟气入口与待净化烟气混合；净化后的烟气中氨的含量为2mg/Nm3以下。
在本公开的方法中，待净化烟气的组成没有特别限制，该方法可适用较多来源的待净化烟气，例如在一种实施方式中，待净化烟气中SO2的含量可以为1000mg/Nm3以下，例如为500～1000mg/Nm3；SO3的含量可以为100mg/Nm3以下，例如为50～100mg/Nm3；NOx的含量为300mg/Nm3以下，例如为200～300mg/Nm3；氨的含量可以为5～20mg/Nm3，例如为10～20mg/Nm3；颗粒物的含量可以为10～30mg/Nm3，例如为20～30mg/Nm3。净化后的烟气中SO2的含量可以为10mg/Nm3以下，例如为5～10mg/Nm3；SO3的含量可以为1mg/Nm3以下，例如为0～1mg/Nm3；NOx的含量可以为50mg/Nm3以下，例如为20～50mg/Nm3；颗粒物的含量可以为10mg/Nm3以下，例如为8～10mg/Nm3。
在本公开的方法中，通过将净化后的烟气经冷却后返回待净化烟气入口，便于控制活性焦吸附塔的待净化烟气入口温度，优选地，活性焦吸附塔的待净化烟气入口处的温度可以为120～180℃，更优选为130～160℃，以保证活性焦床层吸附脱除效果。进一步地，返回待净化气入口的净化后的烟气可以占所有净化后的烟气总量的10～50体积％。
本公开的方法中，吸附塔第一级活性焦吸附床层主要进行脱硫和脱硝，第二级活性焦吸附床层主要进行补充脱硫及吸附逃逸的氨，由于活性焦的脱硝为催化脱硝，较高温度下有利，而活性焦的脱硫为吸附脱硫，较低温度下有利。本发明中，作为级间气室的第二气体缓冲区可以设有回流烟气混合设施，以控制第二级活性焦吸附床层的温度，提高第二级床层的补充脱硫效率，同时提高其对氨逃逸的捕捉效率。进一步地，该方法可以包括：使部分净化后的烟气经冷却后通过回流气体管路返回第二气体缓冲区，以控制吸附塔第二级活性焦床层的温度，确保吸附塔第二级对烟气中剩余SO2的脱除效果，同时也有利于氨捕捉；优选地，第二级活性焦床层吸附区的平均温度可以为130～180℃，更优选为130～160℃。进一步地，返回第二气体缓冲区的净化后的烟气可以占所有净化后的烟气总量的10～50体积％。
以下通过实施例说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。
实施例：
如图2和图4所示，自上游来的待净化烟气1与入口回流净烟气5混合降温后进入吸附塔A入口气室A1，在入口气室A1内喷入氨气后，待净化烟气与氨气充分混合，进入第一级活性焦吸附床层A2，在此完成脱硝及大部分SO2脱除后，进入第二气体缓冲区A3，与级间回流净烟气6混合降温后，进入第二级活性焦吸附床层A4，继续脱除剩余的SO2及逃逸的NH3。从第二级活性焦吸附床层A4出来的烟气进入第三级活性焦吸附床层A6，进一步脱除烟气中可能残余的SO2及NH3。
完成脱硫、脱硝及逃逸氨捕捉的净化后的烟气2从出口气室A5出来后分为两部分：第一部分净烟气3经回流净烟气增压风机B增压、净烟气冷却器C冷却后分为两路，第一路作为入口回流净烟气5返回至吸附塔入口烟道，与进入吸附塔入口气室的待净化烟气混合，从而控制吸附塔A入口烟气温度在120～170℃，并控制第一级活性焦吸附床层A2的温度在130～180℃，第二路作为级间回流净烟气6返回至级间气室(第二气体缓冲区A3)，与从第一级活性焦吸附床层A2出来的烟气混合，从而控制吸附塔第二级活性焦吸附床层A4入口烟气温度在130～170℃，并控制第二级活性焦吸附床层A4活性焦床层温度在130～180℃；第二部分净烟气作为净化后的烟气2送至烟囱排放；再生焦7分别从顶部的活性焦入口进入第一级活性焦吸附床层A2和再生焦导管，第一级活性焦吸附床层A2的再生焦向下流经第二级活性焦吸附床层A4，再生焦导管的再生焦向下流经第三级活性焦吸附床层A6，再生焦9从底部的待生焦出口流出。
本实施例中的待净化烟气1中SO2的含量为1000mg/Nm3、NOx的含量为200mg/Nm3，颗粒物的含量为20mg/Nm3，SO3的含量为50mg/Nm3，氨的含量为10mg/Nm3；烟气出口得到的净化后的烟气中氨的含量为1mg/Nm3，SO2的含量为10mg/Nm3、NOx的含量为30mg/Nm3，颗粒物含量为10mg/Nm3，SO3的含量为1mg/Nm3。
由实施例数据可知，本公开的活性焦吸附装置和方法中由于第二级活性焦吸附床层A4中的活性焦是自上而下来，已经在第一级活性焦吸附床层A2完成了吸附脱硫，其孔隙内储存了脱硫转化成的H2SO4，因此当从第一级活性焦吸附床层A2来的烟气进入第二级活性焦吸附床层A4时，烟气中所逃逸的氨能够被含H2SO4的活性焦有效吸收，从而控制了净化后的烟气中的氨逃逸量；且烟气从第二级床层吸附后进入第三级床层，与从第二活性焦入口来的新鲜活性焦进一步接触吸附，能够进一步脱除烟气中可能残余的SO2及NH3。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (9)

1.一种活性焦吸附塔，其特征在于，该活性焦吸附塔包括待净化烟气入口、活性焦吸附区、气体缓冲区和净烟气出口；
所述活性焦吸附区沿烟气流向依次包括第一级活性焦吸附床层、第二级活性焦吸附床层和第三级活性焦吸附床层；所述第一级活性焦吸附床层的顶部设有第一活性焦入口，所述第二级活性焦吸附床层的底部设有第一待生焦出口，所述第一级活性焦吸附床层叠置于所述第二级活性焦吸附床层上方且所述第一级活性焦吸附床层与所述第二级活性焦吸附床层上下连通，以使活性焦由上至下依次流经所述第一级活性焦吸附床层和所述第二级活性焦吸附床层；所述第三级活性焦吸附床层设有第二活性焦入口和第二待生焦出口；
所述气体缓冲区包括分别设置于所述活性焦吸附区的两侧的第一气体缓冲区和第二气体缓冲区，所述活性焦吸附区通过侧壁开孔分别与所述第一气体缓冲区和所述第二气体缓冲区流体连通；所述第一气体缓冲区由上至下分隔为入口气室和出口气室，所述待净化烟气入口与所述入口气室连通，所述净烟气出口与所述出口气室连通，以使所述待净化烟气沿水平方向依次流过所述第一级活性焦吸附床层和所述第二级活性焦吸附床层；所述第二气体缓冲区内设有喷氨装置；
所述净烟气出口通过回流气体管路与所述待净化烟气入口连通并可选地与所述第二气体缓冲区连通，所述回流气体管路上设有气体冷却装置；
所述第三级活性焦吸附床层设置于所述第二级活性焦吸附床层与所述出口气室之间，所述第三级活性焦吸附床层与所述第二级活性焦吸附床层的高度相同；所述第三级活性焦吸附床层的两侧分别与所述第二级活性焦吸附床层和所述出口气室流体连通，所述第三级活性焦吸附床层的顶端通过活性焦导管与所述第二活性焦入口连通，以使活性焦由上至下依次流经所述导管和所述第三级活性焦吸附床层，并使烟气依次流过所述入口气室、所述第一级活性焦吸附床层、所述第二气体缓冲区、所述第二级活性焦吸附床层、所述第三级活性焦吸附床层和所述出口气室，并在所述活性焦吸附区内沿水平方向流动以进行错流吸附。
2.根据权利要求1所述的活性焦吸附塔，其中，所述活性焦吸附塔形成为由顶部密封板、底部密封板和侧壁围成的方形筒体；所述活性焦吸附塔内设有一个或平行间隔排列的多个所述活性焦吸附区，所述活性焦吸附区与所述活性焦吸附塔的内壁之间，以及可选的相邻两个所述活性焦吸附区之间形成为气体缓冲区。
3.根据权利要求2所述的活性焦吸附塔，其中，所述活性焦吸附塔内间隔设置第一烟气分布格栅、第二烟气分布格栅和第三烟气分布格栅，所述第一烟气分布格栅和所述第二烟气分布格栅分别沿竖直方向贯通所述活性焦吸附塔，且所述第一烟气分布格栅和所述第二烟气分布格栅的边缘分别与所述活性焦吸附塔的内壁密闭连接，以在所述第一烟气分布格栅和所述第二烟气分布格栅之间围成所述第一级活性焦吸附床层和所述第二级活性焦吸附床层，在所述第一烟气分布格栅与活性焦吸附塔的内壁之间围成所述第一气体缓冲区，所述第三烟气分布格栅的顶端与所述活性焦导管密封连接，以在所述第一烟气分布格栅、第三烟气分布格栅和所述活性焦导管之间围成所述第三级活性焦吸附床层，并在所述第二烟气分布格栅与活性焦吸附塔的内壁之间围成所述第二气体缓冲区；或者，
所述活性焦吸附塔内间隔设置两个第一烟气分布格栅，两个所述第一烟气分布格栅分别沿竖直方向贯通所述活性焦吸附塔且边缘分别与所述活性焦吸附塔的内壁密闭连接，以在两个所述第一烟气分布格栅之间形成所述第一气体缓冲区；所述第一烟气分布格栅的一侧间隔设置有第三烟气分布格栅，以在所述第一烟气分布格栅和所述第三烟气分布格栅之间围成所述第三级活性焦吸附床层，所述第三烟气分布格栅的顶端与所述活性焦导管密封连接；两个所述第一烟气分布格栅的外侧分别平行间隔设有两个第二烟气分布格栅，两个所述第二烟气分布格栅的边缘分别与所述活性焦吸附塔的内壁密闭连接，以在相邻的所述第一烟气分布格栅与所述第二烟气分布格栅之间围成所述第一级活性焦吸附床层和所述第二级活性焦吸附床层，并分别在两个所述第二烟气分布格栅与所述吸附塔内壁之间形成两个所述第二气体缓冲区。
4.根据权利要求3所述的活性焦吸附塔，其中，所述第一烟气分布格栅、所述第二烟气分布格栅和所述第三烟气分布格栅分别具有格栅孔，所述格栅孔的倾斜角为5°~30°；
所述第二气体缓冲区设有烟气分布管，所述烟气分布管的入口与所述回流气体管路的出口连通。
5.一种活性焦吸附净化烟气的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：使新鲜活性焦和/或再生焦分别从所述第一活性焦入口和所述第二活性焦入口进入权利要求1~4中任意一项所述的活性焦吸附塔，使待净化烟气从所述待净化烟气入口进入所述活性焦吸附塔，在所述活性焦吸附区内进行错流吸附脱硫，并经喷氨脱除氮氧化物后，得到净化后的烟气和吸附硫氧化物之后形成的待生焦；使部分所述净化后的烟气经冷却后通过所述回流气体管路返回所述待净化烟气入口与所述待净化烟气混合；所述净化后的烟气中氨的含量为2mg/Nm3以下。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述待净化烟气中SO2的含量为1000mg/Nm3以下，SO3的含量为100mg/Nm3以下，NOx的含量为300mg/Nm3以下，氨的含量为5~20mg/Nm3，颗粒物的含量为10~30mg/Nm3。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述净化后的烟气中SO2的含量为10mg/Nm3以下，SO3的含量为1mg/Nm3以下，NOx的含量为50mg/Nm3以下，颗粒物的含量为10mg/Nm3以下。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述活性焦吸附塔的所述待净化烟气入口处的温度为120~180℃。
9.根据权利要求5所述的方法，其中，该方法包括：使部分所述净化后的烟气经冷却后通过所述回流气体管路返回所述第二气体缓冲区，所述第二级活性焦吸附床层的平均温度为130~180℃。
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