CN115253668B - 一种低温co催化氧化处理系统及处理方法 - Google Patents

一种低温co催化氧化处理系统及处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温CO催化氧化处理系统，包括：催化氧化反应器、再生器和提升机，脱硫脱硝除尘后的低温烟气进入催化氧化反应器，烟气中的CO在催化剂的作用下与O2反应转化成CO2,净化后的烟气经烟囱排放，提高了低温烟气的净化效率，反应后的催化剂进入再生器再生干燥，再生后的催化剂利用提升机进入催化氧化反应器再次利用，实现了催化剂的循环利用。

Description

一种低温CO催化氧化处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及烟气净化技术领域，特别涉及一种低温CO催化氧化处理系统及处理方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
目前，烟气中的非常规重污染物CO，因缺乏可靠治理技术一直未得到有效控制，潜在危害十分巨大。
工业烟气中CO主要来源于碳基燃料不完全燃烧，或是碳热还原过程，在回转窑矿物(氧化铝)焙烧、钢铁烧结、废弃物热处理等行业CO招标排放普遍存在，其浓度一般在1000mg/m³至20000mg/m³。钢铁烧结工序、氧化铝焙烧工序等是CO排放的主要来源。这些行业烟气排量大，温度低，CO浓度高波动大，湿度大，还含有少量的粉尘和SO2。目前并没有成熟可靠的脱除CO的防范，烟气中CO直接排放。
CO低温催化氧化技术既能去除高浓度的 CO，也能去除微量 CO。采用低温催化氧化处理是目前现实有效的途径。焙烧/烧结烟气含水量高，还含有粉尘和SO2,粉尘会附着在催化剂表面，造成催化剂活性降低。在现有技术中通常在脱硝装置前设置脱除一氧化碳的装置，虽然能充分利用一氧化碳氧化释放的热量，但是现有烟气处理装置场地紧凑，改造难度较大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种低温CO催化氧化处理系统，通过将CO催化氧化装置设置在脱硝装置之后烟囱之前，可以提高烟气的净化效率，通过设置再生器实现催化剂的循环利用，提高催化剂的利用率。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种低温CO催化氧化处理系统，包括：催化氧化反应器、再生器和提升机，催化氧化反应器的催化剂出口与再生器的入口相连，再生器的催化剂出口与提升机的入口相连，提升机的出口与催化氧化反应器的催化剂入口相连，所述催化氧化反应器用于去除气温烟气中的CO,所述再生器实现催化剂的再生，所述提升机用于运输催化剂。
作为进一步的技术方案，催化氧化反应器采用立式多层并联结构，设置多层进气通道和多层排气通道，相邻的进气通道和排气通道之间设有催化剂床层。
作为进一步的技术方案，所述进气通道和排气通道交替设置，间距为0.5-2m。
作为进一步的技术方案，所述进气通道的入口与进气管相连，所述排气通道和排气管相连。
作为进一步的技术方案，进气管上设置第一调节阀门，第一调节阀门后设置第一压力表；排气管上设置第二调节阀门，第二调节阀门后设置第二压力表；
作为进一步的技术方案，催化氧化反应器内部设有多个可抽拉上隔板和下隔板，相邻的上隔板和其下方的下隔板之间的空间存放有催化剂，构成催化剂床层；相邻的下隔板和其下方的上隔板之间的空间构成进气通道或排气通道，其中烟气从催化氧化反应器连接进气管一侧的多个进气通道入口进入，经过催化剂床层进行催化后的净化气从催化氧化反应器连接排气管一侧的多个排气通道出口排出；进气通道的入口和排气通道的出口位于不同高度上，烟气需要完全通过催化剂床层以后才能排出。
作为进一步的技术方案，催化氧化反应器的内部设置多层进气角盒和多层排气角盒，每层进气角盒连接有进气管，进气管上设置调节阀门，阀门后设置压力表；每层排气角盒管连接有排气管，排气管上设置调节阀门，阀门后设置压力表；通过调节阀门，可以调节通过每层角盒的烟气量，进气角盒和排气角盒交替布置，间距0.5～2m，角盒采用等压设计，在催化氧化反应器的进风管和出风管上均设置压力表和调节阀门，可以调节烟气量，使进风角盒和排风角盒等压设计，保证布风均匀。
作为进一步的技术方案，在每一条进气通道和排气通道的两侧同时设置第一调节阀门和第二调节阀门并连接相应的进气和排气管道，在进行催化时开启对应的阀门使进气通道的入口和排气通道的出口位于不同高度上。
作为进一步的技术方案，需要再生时，由下往上依次将隔板抽出，使催化剂顺序落下，通过出料阀顺序进入再生机。
作为进一步的技术方案，提升机送入催化氧化反应器时，由下往上依次送入隔板，第一层下隔板送入后，由质量流量计控制送入催化剂，当送入的量满足第一层催化剂床层的量时，插入第一层上隔板和第二层下隔板，质量流量计继续控制送入催化剂，依次进行，实现了催化剂送料的自动化可控。
作为进一步的技术方案，还包括余热回收装置，用于回收净化后的烟气余热。
作为进一步的技术方案，所述催化氧化反应器的顶部设有进料阀，底部设有出料阀。
作为进一步的技术方案，烟气排放总管上依次设有压力表、温度计、流量计、CO浓度检测计。
作为进一步的技术方案，所述再生器设有纯净水入口和净化气入口，以及排气口和排污口。
作为进一步的技术方案，所述提升机为斗式提升机、管链输送机、气力输送机中的一种。
作为进一步的技术方案，催化剂工作一定时间后，关闭催化氧化反应器一侧1/2的进气管第一调节阀门和另一侧1/2的排气管第二调节阀门，并使其余阀门打开，增加催化氧化反应器内部的气体流速，吹扫附着在催化剂表面的粉尘，解决粉尘附着问题。
作为进一步的技术方案，只开启一个第一调节阀门和第二调节阀门，关闭其余阀门，其中开启的进气管第一调节阀门位于最高位置，而开启的排气管第二调节阀门位于最低位置，烟气的流向变成由上而下，使被吹扫的微尘在风力和重力共同作用下由上而下运动，并被排出。同时催化剂再生时，提高再生器内的风速到原来的2.5倍，将催化剂表面粉尘吹扫干净后循环使用。
上述本发明的实施例的有益效果如下：
（1）本发明的低温CO催化氧化处理系统，将CO催化氧化反应器设置在脱硝装置之后烟囱之前，使得经过脱硫脱硝后的烟气进入催化氧化反应器进行氧化，去除烟气中的CO，净化后的烟气经过烟囱排放，提高了烟气净化效率，当烟气温度＞190℃时，CO净化效率≥90%。
（2）催化氧化反应器中的催化剂将烟气氧化后活性降低，反应后的催化剂送到再生器中再生干燥，催化剂完成再生后，利用提升机将催化剂再送到催化氧化反应器中，实现了催化剂的循环利用，降低了催化剂的使用成本。
（3）本发明的低温CO催化氧化处理系统，还设置有余热回收装置，可以将净化后烟气的余热回收，将余热回收后的烟气再通过烟囱排放。
（4）在本发明的低温CO催化氧化处理系统中，催化氧化反应器采用多层并联的结构，分层并联进气，极大地减小了装置的占地面积。
附图说明
图1为本发明的低温CO催化氧化处理系统的系统图；
图2为本发明中催化氧化反应器的内部结构示意图。
图中：1-催化氧化反应器，2-再生器，3-提升机，4-压力表，5-调节阀门，6-温度计，7-净化烟气流量计，8-CO浓度检测计，9-质量流量计，10-水泵，11-进料阀，12-出料阀，13-排烟风机，14-余热回收装置，15-再生风机，16-引风机。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请的实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是作为例示，并非用于限制本申请。
如图1所示，本发明的一种低温CO催化氧化处理系统，包括催化氧化反应器1，再生器2，提升机3，脱硫脱硝除尘后的低温烟气进入催化氧化反应器1，烟气中的CO在催化剂的作用下与O2反应转化成CO2,净化后的烟气经烟囱排放，反应后的催化剂进入再生器2再生干燥，再生后的催化剂利用提升机3进入催化氧化反应器再次利用。
所述催化氧化反应器1采用立式多层并联结构，设置多层进气通道和多层排气通道，每层进气通道连接有进气管，进气管上设置第一调节阀门5，第一调节阀门后设置第一压力表4；每层排气通道管连接有排气管，排气管上设置第二调节阀门，第二调节阀门后设置第二压力表；通过第一和第二调节阀门，可以调节通过每层通道的烟气量，进气通道和排气通道交替布置，间距0.5～2m，通道采用等压设计，保证布风均匀。
其中催化氧化反应器1的内部结构如图2所示，为立式多层并联结构，内部设有多个可抽拉上隔板和下隔板，相邻的上隔板和其下方的下隔板之间的空间存放有催化剂，构成催化剂床层。而相邻的下隔板和其下方的上隔板之间的空间构成进气通道或排气通道，其中烟气从催化氧化反应器1连接进气管一侧的多个进气通道入口进入，经过催化剂床层进行催化后的净化气从催化氧化反应器1连接排气管一侧的多个排气通道出口排出。进气通道的入口和排气通道的出口位于不同高度上，使烟气需要完全通过催化剂床层以后才能排出，提升了催化效果。在图1中示出的一种简化结构是进气管和第一调节阀门，以及另一侧的排气管和第二调节阀门分别位于不同的高度上。该设置方式可以简化结构，此外为了有效去除催化剂表面微尘，还有一种优化的结构方式，即在每一条进气通道和排气通道的两侧同时设置第一调节阀门和第二调节阀门并连接相应的进气和排气管道，在进行催化时开启对应的阀门使进气通道的入口和排气通道的出口位于不同高度上。
每层排气管的汇入一个排气总管，排气总管上依次设置有压力表、温度计6、净化烟气流量计7、CO浓度检测计8，利用排烟风机13将净化后的烟气送入再生风机或者烟囱。
本实施方式中，催化氧化反应器的内部结构还可以采用另一种结构方式，即设置多层进气角盒和多层排气角盒，每层进气角盒连接有进气管，进气管上设置调节阀门，阀门后设置压力表；每层排气角盒管连接有排气管，排气管上设置调节阀门，阀门后设置压力表；通过调节阀门，可以调节通过每层角盒的烟气量，进气角盒和排气角盒交替布置，间距0.5～2m，角盒采用等压设计，在催化氧化反应器的进风管和出风管上均设置压力表和调节阀门，可以调节烟气量，使进风角盒和排风角盒等压设计，保证布风均匀。进气角盒和排气角盒的具体结构可采用现有结构。该结构的催化氧化反应器可以节省空间并节约加工成本。
催化氧化反应器1的上部通过进料阀11与提升机3相连，催化氧化反应器1的下部通过出料阀12与再生器2相连。
进行再生时，为了能有效提高处理效率，将催化剂床层的隔板设置成可抽拉式，需要再生时，由下往上依次将隔板抽出，使催化剂顺序落下，通过出料阀12顺序进入再生机。
再生器2上设置有催化剂入口、催化剂出口、纯净水入口、污水出口、净化气入口、烟气出口。纯净水经过水泵10进入再生器，净化气经过再生风机15进入再生器2，反应后的催化剂经过出料阀12进入再生器2，催化剂在再生器2内经过再生、干燥预热后进入提升机3，和新鲜的催化剂混合后利用提升机送入催化氧化反应器1。送入时，由下往上依次送入隔板，第一层下隔板送入后，由质量流量计9控制送入催化剂，当送入的量满足第一层催化剂床层的量时，插入第一层上隔板和第二层下隔板，质量流量计9继续控制送入催化剂，依次进行，实现了催化剂送料的自动化可控，提高了生产效率。
催化剂在催化氧化反应器中将脱硫脱硝出尘后的低温烟气中的CO氧化为CO2，反应后的催化剂活性降低，在再生器中使用纯净水、热风等介质实现再生，再生器产生的污水排放至地沟，产生的烟气排放至烟囱。
在进一步的方案中，还包括余热回收装置14，设置在净化后的烟气去往烟囱的支路上，催化氧化反应器的工作温度温度区间为140℃～400℃，经过催化氧化反应器净化后的低温烟气温度升高，设置的余热回收装置可以充分将净化烟气中的余热进行回收利用，用于将冷水或脱硫脱硝后的烟气加热为热水、蒸汽或热烟气。
所述余热回收装置可以为余热锅炉、换热器、热泵等热量转换装置。
所述提升机3的顶部设置质量流量计9，提升机可以是斗式提升机、管链输送机、气力输送等具有提升功能的设备。
在本发明的低温CO催化氧化处理系统中，包括烟气净化过程、催化剂循环再生过程、净化后的烟气余热回收过程。
烟气净化过程为：脱硫脱硝除尘后的低温烟气在引风机的作用下被送入到催化氧化反应器中，低温烟气在进气通道的作用下均匀的通过催化剂床层，烟气中的CO在催化剂的作用下发生氧化反应，CO被氧化成CO2,净化后的烟气进入排气通道，经过排气管汇入排气总管，在排烟风机的作用下，烟气达标排放。
催化剂再生过程为：在催化氧化反应器中反应后的催化剂活性降低，催化剂经过排料阀进入再生器中，在再生器内完成再生、干燥预热后进入提升机，与新鲜的催化剂进行混合，在提升机的作用下，催化剂被送入到进料阀，再次对低温烟气进行氧化，实现了催化剂的循环利用。
净化后的烟气余热回收过程为：净化后的烟气一方面去往再生风机，向再生器内提供热风，另一方面经过余热回收装置对冷水、脱硫脱硝后的烟气进行加热，实现对烟气余热的回收利用。
在本发明的实施例中，在催化氧化反应器的进风管和出风管上均设置压力表和调节阀门，可以调节烟气量，使进风通道和排风通道等压设计，保证布风均匀；在排气总管上设置的压力表、温度表、净化烟气流量计、CO浓度检测计，可以实时监测净化烟气的温度、压力、流量、浓度等参数，根据烟气的参数利用进料阀调节进入催化氧化反应器的流量。
在本发明的实施例中，脱硫除尘脱硝后的烟气粉尘含量≤50mg/m³，此部分微量粉尘会附着在催化剂表面，造成催化剂活性降低，本发明同时采用两种方法以解决粉尘在催化剂表面附着的问题：
（1）：催化剂工作一定时间后，关闭催化氧化反应器一侧1/2的进气管第一调节阀门和另一侧1/2的排气管第二调节阀门，并使其余阀门打开，这样可以显著增加催化氧化反应器内部的气体流速，将附着在催化剂表面的粉尘吹扫干净，解决粉尘附着问题。此外在一种优选方式中，只开启一个第一调节阀门和第二调节阀门，关闭其余阀门，其中开启的进气管第一调节阀门位于最高位置，而开启的排气管第二调节阀门位于最低位置，这样烟气的流向变成了由上而下，使被吹扫的微尘在风力和重力共同作用下由上而下运动，并被排出，这种做法可以避免常规吹扫下，被吹起微尘在重力作用下又落回催化剂表面的问题，显著提高了粉尘去除效果。
（2）：催化剂再生时，提高再生器内的风速到原来的2.5倍，将催化剂表面粉尘吹扫干净后循环使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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。
以上申请的仅为本申请的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请创造构思的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种低温CO催化氧化处理系统，其特征在于，包括：催化氧化反应器、再生器和提升机，催化氧化反应器的催化剂出口与再生器的入口相连，再生器的催化剂出口与提升机的入口相连，提升机的出口与催化氧化反应器的催化剂入口相连，所述催化氧化反应器用于去除气温烟气中的CO,所述再生器实现催化剂的再生，所述提升机用于运输催化剂；
所述催化氧化反应器采用立式多层并联结构，设置多层进气通道和多层排气通道,所述进气通道和排气通道交替设置，间距为0.5-2m；内部设有多个可抽拉上隔板和下隔板，相邻的上隔板和其下方的下隔板之间的空间存放有催化剂，构成催化剂床层；相邻的下隔板和其下方的上隔板之间的空间构成进气通道或排气通道，
其中烟气从催化氧化反应器连接进气管一侧的多个进气通道入口进入，经过催化剂床层进行催化后的净化气从催化氧化反应器连接排气管一侧的多个排气通道出口排出；进气通道的入口和排气通道的出口位于不同高度上；所述进气通道的入口与进气管相连，所述排气通道和排气管相连；每一条进气通道和排气通道的两侧同时设置第一调节阀门和第二调节阀门并连接相应的进气和排气管道，在进行催化时开启对应的阀门使进气通道的入口和排气通道的出口位于不同高度上；
再生器上设置有催化剂入口、催化剂出口、纯净水入口、污水出口、净化气入口、烟气出口；纯净水经过水泵进入再生器，净化气经过再生风机进入再生器，反应后的催化剂经过出料阀进入再生器，催化剂在再生器内经过再生、干燥预热后进入提升机，和新鲜的催化剂混合后利用提升机送入催化氧化反应器；
催化剂床层的隔板设置成可抽拉式，催化剂再生时，由下往上依次将隔板抽出，使催化剂顺序落下，通过出料阀顺序进入再生器；
提升机送入催化氧化反应器时，由下往上依次送入隔板，第一层下隔板送入后，由质量流量计控制送入催化剂，当送入的量满足第一层催化剂床层的量时，插入第一层上隔板和第二层下隔板，质量流量计继续控制送入催化剂，依次进行；
催化剂工作一定时间后，只开启一个第一调节阀门和第二调节阀门，关闭其余阀门，其中开启的进气管第一调节阀门位于最高位置，而开启的排气管第二调节阀门位于最低位置，烟气的流向变成由上而下，使被吹扫的微尘在风力和重力共同作用下由上而下运动，并被排出；同时催化剂再生时，提高再生器内的风速到原来的2.5倍，将催化剂表面粉尘吹扫干净后循环使用。
2.如权利要求1所述的低温CO催化氧化处理系统，其特征在于，还包括余热回收装置，用于回收净化后的烟气余热。
3.如权利要求1所述的低温CO催化氧化处理系统，其特征在于，所述催化氧化反应器的顶部设有进料阀，底部设有出料阀。
4.如权利要求1所述的低温CO催化氧化处理系统，其特征在于，所述提升机为斗式提升机、管链输送机、气力输送机中的一种。
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