CN111773915B - 一种烟气干法脱硫工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种焦炉烟气干法脱硫工艺，通过流化床和移动床的耦合对SO2进行多次吸附高效去除，具体包括以下步骤：(1)待处理烟气进入流化床，同时将粉末吸附剂喷入到流化床中，利用粉末吸附剂在流化状态下对SO2进行初步吸附；(2)经流化床处理后的烟气进入移动床，同时将颗粒吸附剂输送到移动床中，利用移动床的颗粒吸附剂对烟气中的SO2进行继续吸附；(3)利用移动床上的颗粒吸附剂对烟气中携带的粉尘和粉末吸附剂进行过滤拦截，同时利用粘附在颗粒吸附剂上的粉末吸附剂对烟气中的SO2进行吸附；(4)经移动床处理后的烟气进入袋式除尘器中，利用袋式除尘器对烟气进行除尘处理。与现有技术相比，本发明可以显著提升烟气干法脱硫效率和脱硫剂利用率。

Description

一种烟气干法脱硫工艺
技术领域
本发明属于环境保护领域的烟气气态污染物吸附去除技术，具体是涉及一种烟气干法脱硫工艺。
背景技术
焦炉烟气烟气脱硫(FGD)是国内焦化行业生产中的必经工艺，其脱硫原理为：通过碱性吸收剂捕集烟气中含有的SO2气体，吸收后反应转化为较稳定的硫化合物或单质硫，通过机械分离的方式从烟气系统中脱除，从而达到脱硫的目的。按照硫化物吸收剂及副产品的形态，脱硫技术可分为湿法脱硫、干法脱硫和半干法脱硫三大类。湿法脱硫即采用液体吸收剂洗涤烟气脱除SO2的方法，常见的湿法脱硫技术分为氨法、石灰/石灰石-石膏法、氧化镁法、柠檬酸钠法、海水脱硫法、和双碱法等。湿法脱硫具有设备简单、易操作、脱硫效率高等优点，但其脱硫过程的反应温度低于露点，后续管道和设备的堵塞及腐蚀问题比较严重。干法烟气脱硫技术主要特点是脱硫剂以干态脱硫剂喷入或者反应吸收，产生的副产品也为干态，基本无温降，主要包括循环流化床反应器、固定床、和电子射线辐射法等工艺。该方法具有一次投资省、无污水和废酸产生、设备腐蚀小等优点，同时可脱除焦炉烟气中其他杂质，且净化后的烟气温度高利于烟囱排气扩散。不过相比于湿法脱硫，脱硫效率相对偏低，且反应速度偏慢。
随着国家对氮氧化物的排放控制越来越严格，焦化行业脱硝势在必行，由于焦炉烟气成分复杂，烟气温度比火力发电烟气温度低，目前成熟的SCR脱硝技术无法直接应用。已有研究表明低温脱硝工艺适用于焦化行业烟气脱硝，为了克服SO2对催化剂的影响，需要在低温SCR前完成脱硫。干法脱硫由于其对温度环境要求较低，无二次污染，且工艺匹配度高，能更好的适应于不同行业的烟气改造工程，因此干法脱硫与低温SCR是理想的组合脱硫脱硝工艺。中国专利CN209287035U公开了一种适用于焦炉烟气脱硫纯干法的脱硫装置及方法，通过喷射装置将氢氧化钙或者碳酸氢钠粉末喷入烟道，与废气进入静态混合器充分反应，废气中的二氧化硫与氢氧化钙或者碳酸氢钠反应生成硫酸钙或者硫酸钠，废气从静态混合器出来进入除尘器，将反应生成的硫酸钙或者硫酸钠固体颗粒分离，实现对废气中二氧化硫的分离。但该方法中气相与固相间反应速率较慢、效率较低，且分离后的硫酸钙与硫酸钠固体后期处理较复杂。目前焦炉烟气超低排放标准要求SO2排放限值为30mg/m3，常规的干法脱硫技术很难满足这一要求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种烟气干法脱硫工艺，利用流化床和移动床的耦合，通过对SO2的多次吸附来实现SO2的高效去除，而且可实现吸附剂的循环利用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种烟气干法脱硫工艺，其特征在于，通过流化床和移动床的耦合对SO2进行多次吸附高效去除，具体包括以下步骤：
(1)待处理烟气进入流化床，同时将粉末吸附剂喷入到流化床中，利用粉末吸附剂在流化状态下对SO2进行初步吸附；
(2)经流化床处理后的烟气进入移动床，同时将颗粒吸附剂输送到移动床中，利用移动床的颗粒吸附剂对烟气中的SO2进行继续吸附；
(3)利用移动床上的颗粒吸附剂对烟气中携带的粉尘和粉末吸附剂进行过滤拦截，同时利用粘附在颗粒吸附剂上的粉末吸附剂对烟气中的SO2进行吸附；
(4)经移动床处理后的烟气进入袋式除尘器中，利用袋式除尘器对烟气进行除尘处理，将粉尘和粉末吸附剂进行过滤捕集，并利用累积在滤袋表面的吸附剂层对烟气中的SO2进行深度脱除。
步骤(1)所述粉末吸附剂的尺寸为100-325目(直径0.150-0.045mm)，粉末吸附剂通过文丘里喷射装置喷入烟道中文丘里加速管处，该处烟气流速为15-25m/s。
经文丘里加速管加速后的烟气进入流化床，烟气在流化床内的气流速度在4-10m/s；
粉末吸附剂为氢氧化钠、氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙中一种或多种组合。
步骤(2)所述颗粒吸附剂的直径为5-8mm，颗粒吸附剂为氢氧化钠、氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙中一种或多种组合。
所述的颗粒吸附剂在移动床的移动速度为10-50mm/s。
步骤(2)所述移动床包括支撑筛板和颗粒吸附剂移动床，所述的颗粒吸附剂移动床安装在支撑筛板上。
所述的支撑筛板与水平方向的倾斜角为30-60度，筛孔的大小为2-3mm，开孔率为20-60％。
所述的颗粒吸附剂移动床包括上下平行设置的多层床体，各层床体固定在支撑筛板上，颗粒吸附剂自上而下沿着支撑筛板向下移动，落在颗粒吸附剂移动床的厚度保持在20-100mm；
烟气经过颗粒吸附剂移动床的过滤速度为0.5-2.0m/min。
所述的流化床和移动床段的烟气温度在100-450℃范围内。
从流化床和移动床中收集的粉末吸附剂和颗粒吸附剂通过回用处理后分别投加到流化床入口和移动床的吸附剂添加口，实现粉末吸附剂和颗粒吸附剂的循环利用。
与现有技术相比，本发明具有以下一些优点：
1、本发明将流化床中粉末吸附剂与移动床中颗粒吸附剂的吸附作用进行了有效耦合，并结合布袋除尘器上累积吸附剂层的过滤吸附作用，对气态污染物进行了多级深度脱除，大幅提高了SO2的去除效率；
2、本发明中使用的粉末吸附剂经过流化床后部分会被烟气带入移动床装置中，颗粒吸附剂可对其进行吸附拦截，并使得粉末吸附剂继续对SO2进行吸附，提高了粉末吸附剂的利用效率，同时也起到了初步除尘的作用；采用利用流化床吸附单元需要使用粉末吸附剂才能实现其流化状态，且其比表面积大，吸附速度快，吸附效率高，所以将流化吸附单元安排在下部尽可能多地吸附污染物；而颗粒吸附剂安排在上部既可以其过滤除尘作用将粉末吸附剂捕集回收，又能利用自身的特点进一步吸附烟气中的污染物，实现深度脱除；两种吸附剂都可以进行回收和循环使用，提高了吸附剂的使用效率。
3、本发明使用的粉末吸附剂和颗粒吸附剂均能通过专门的装置进行回收和循环利用，进一步提高了吸附剂的利用效率。
4、本发明还适用于燃煤、工业锅炉、金属冶炼、水泥生产、石油化工、垃圾焚烧等多种工业烟气的气态污染物干式捕集净化处理需求。
附图说明
图1为本发明烟气干法脱硫工艺的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，一种烟气干法脱硫工艺，通过流化床和移动床的耦合对SO2进行多次吸附高效去除，具体包括以下步骤：
(1)待处理烟气进入流化床，同时将粉末吸附剂喷入到流化床中，利用粉末吸附剂在流化状态下对SO2进行初步吸附；
(2)经流化床处理后的烟气进入移动床，同时将颗粒吸附剂输送到移动床中，利用移动床的颗粒吸附剂对烟气中的SO2进行继续吸附；
(3)利用移动床上的颗粒吸附剂对烟气中携带的粉尘和粉末吸附剂进行过滤拦截，同时利用粘附在颗粒吸附剂上的粉末吸附剂对烟气中的SO2进行吸附；
(4)从流化床和移动床中收集的粉末吸附剂和颗粒吸附剂通过回收后，分别投加到流化床入口和移动床的吸附剂添加口，实现粉末吸附剂和颗粒吸附剂的循环利用，当流化床或移动床吸附脱硫效率分别小于设计值的90％以后，则需分别用新鲜的粉末/颗粒吸附剂替换10-20％的循环粉末/颗粒吸附剂，以确保各工艺段烟气脱硫效率达到设计要求；
(5)经移动床处理后的烟气进入袋式除尘器中，利用袋式除尘器对烟气进行除尘处理，将粉尘和粉末吸附剂进行过滤捕集，并利用累积在滤袋表面的吸附剂层对烟气中的SO2进行深度脱除。
实施例1
本发明利用实验室的单独流化床吸附装置与移动床吸附装置进行了联合烟气干法脱硫实验研究，由旋转炉窑煅烧硫化铅矿粉提供模拟的有色金属冶炼烟气，其烟气量为100Nm3/h。在旋转炉窑出口烟气经过冷却装置之后通入上述的烟气干法脱硫工艺，最后烟气进入袋式除尘器中，利用袋式除尘器对烟气进行除尘处理，将粉尘和粉末吸附剂进行过滤捕集，并利用累积在滤袋表面的吸附剂层对烟气中的SO2进行深度脱除。在旋转炉窑下游的冷却装置出口处的烟气温度保持在200℃，SO2浓度为1000mg/Nm3，粉尘浓度为1g/Nm3，烟气在流化段的气流速度为5m/s，在移动床层的过滤速度为1m/min。所用的粉末吸附剂和颗粒吸附剂为碳酸镁。其中粉末碳酸镁吸附剂为200目，并通过文丘里喷射装置喷入烟道中，文丘里加速管处气体流速在15m/s。颗粒吸附剂选用活性氧化铝小球为直径为5mm。颗粒吸附剂在移动床的移动速度为10mm/s，粉末吸附剂在烟气中的浓度为100mg/m3。
实施例2
利用与实施例1相同的流化床与移动床耦合装置进行烟气干法脱硫工艺，烟气中的SO2浓度为1000mg/Nm3，向管道中喷入一定量的粉末吸附剂(碳酸镁)，粉末吸附剂在烟气中的浓度为100mg/m3。颗粒吸附剂选用活性氧化铝小球(直径为5mm)，颗粒吸附剂在移动床中的移动速度为10mm/s。烟气在流化段的速度为5m/s，在移动床的过滤速度为1m/min经过本发明的烟气干法脱硫工艺后，烟气粉尘浓度为0.01g/Nm3，SO2浓度为50mg/Nm3，SO2去除效率约为95％。
实施例3
利用与实施例1相同的烟气干法脱硫工艺进行实验，烟气中的SO2浓度为1000mg/Nm3，向管道中喷入一定量的粉末吸附剂(碳酸镁)，粉末吸附剂在烟气中的浓度为200mg/m3。颗粒吸附剂选用活性氧化铝小球(直径为3mm)，颗粒吸附剂在移动床中的移动速度为10mm/s。烟气在流化段的速度为5m/s，在移动床的过滤速度为1m/min经过本发明的烟气干法脱硫工艺后，烟气粉尘浓度为0.01g/Nm3，SO2浓度为30mg/Nm3，SO2去除效率约为97％。

Claims (4)

1.一种烟气干法脱硫工艺，其特征在于，通过流化床和移动床的耦合对SO2进行多次吸附高效去除，具体包括以下步骤：
(1)待处理烟气进入流化床，同时将粉末吸附剂喷入到流化床中，利用粉末吸附剂在流化状态下对SO2进行初步吸附；所述粉末吸附剂的尺寸为100-325目，粉末吸附剂通过文丘里喷射装置喷入烟道中文丘里加速管处，该处烟气流速为15-25m/s；经文丘里加速管加速后的烟气进入流化床，烟气在流化床内的气流速度在4-10m/s；
(2)经流化床处理后的烟气进入移动床，同时将颗粒吸附剂输送到移动床中，利用移动床的颗粒吸附剂对烟气中的SO2进行继续吸附；所述的颗粒吸附剂在移动床的移动速度为10-50mm/s；
(3)利用移动床上的颗粒吸附剂对烟气中携带的粉尘和粉末吸附剂进行过滤拦截，同时利用粘附在颗粒吸附剂上的粉末吸附剂对烟气中的SO2进行吸附；
(4)经移动床处理后的烟气进入袋式除尘器中，利用袋式除尘器对烟气进行除尘处理，将粉尘和粉末吸附剂进行过滤捕集，并利用累积在滤袋表面的吸附剂层对烟气中的SO2进行深度脱除；
从流化床和移动床中收集的粉末吸附剂和颗粒吸附剂通过回收后，分别投加到流化床入口和移动床的吸附剂添加口，实现粉末吸附剂和颗粒吸附剂的循环利用；
步骤(2)所述移动床包括支撑筛板和颗粒吸附剂移动床，所述的颗粒吸附剂移动床安装在支撑筛板上，所述的支撑筛板通过导流管连接颗粒吸附剂输送装置；
所述的支撑筛板与水平方向的倾斜角为30-60度，筛孔的大小为2-3mm，开孔率为20-60％；
所述的颗粒吸附剂移动床包括上下平行设置的多层床体，各层床体固定在支撑筛板上，颗粒吸附剂自上而下沿着支撑筛板向下移动，落在颗粒吸附剂移动床的厚度保持在20-100mm；
烟气经过颗粒吸附剂移动床的过滤速度为0.5-2.0m/min。
2.根据权利要求1所述的一种烟气干法脱硫工艺，其特征在于，粉末吸附剂为氢氧化钠、氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙中一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种烟气干法脱硫工艺，其特征在于，步骤(2)所述颗粒吸附剂的直径为5-8mm，颗粒吸附剂为氢氧化钠、氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙中一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的一种烟气干法脱硫工艺，其特征在于，所述的流化床和移动床段的烟气温度在100-450℃范围内。
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