CN117547942A - 一种含硫废气的移动床脱硫系统 - Google Patents

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马新明
许建
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Abstract

本发明公开一种含硫废气的移动床脱硫系统,包括脱硫反应塔,脱硫反应塔的顶部设置有第一加剂口,脱硫反应塔的底部设置有第一卸剂口,脱硫反应塔的底端设置有含硫废气分布器,含硫废气进气管的出气口与含硫废气分布器的进气口连通;再生反应塔,再生反应塔的顶部设置有第二加剂口,再生反应塔的底部设置有第二卸剂口,再生反应塔的底端设置有还原气体分布器,还原气体进气管的出气口与还原气体分布器的进气口连通;第一转运装置用于将第一卸剂口处的固体脱硫剂输送至第二加剂口,第二转运装置用于将第二卸剂口处的固体脱硫剂输送至第一加剂口。本发明能够有效避免含硫废气的脱硫过程对脱硫设备造成碱腐蚀和堵塞。

Description

一种含硫废气的移动床脱硫系统
技术领域
本发明涉及脱硫设备领域,特别是涉及一种含硫废气的移动床脱硫系统。
背景技术
煤炭和天然气中都含有硫元素,无论是将煤炭和天然气作为燃料还是作为化工原料,其中的硫都是有害的,使用过程中都会以SOx的形态进入尾气中,成为含硫废气;另外,在许多化工工艺中,原料中含有的硫元素如果不能进入产品中,最终也多是以SOx的形态进入尾气,成为含硫废气。随着各国对环境保护的重视,含硫废气必须经过脱硫后才能排放入大气中,目前,中国的尾气排放标准是SO2含量≤100ppm,有的地方排放标准为≤50ppm,而一般燃煤锅炉尾气中SO2含量约2000ppm左右,因此,需要大幅度降低尾气中的SOx含量。
目前,含硫废气产生厂家使用的脱硫方法主要有石灰法湿法脱硫、CFB干法脱硫(石灰法干法脱硫)和双碱法湿法脱硫,这三种方法存在共同的缺点,一是这些方法都是将SOx转化为硫酸盐类,无法完全和强碱性的脱硫剂分离开来,只能作为废物(危废)处理;二是对设备碱腐蚀严重;另外,脱硫设备在运行过程中,普遍存在堵塞问题,影响装置长周期运转。
发明内容
本发明的目的是提供一种含硫废气的移动床脱硫系统,以解决上述现有技术存在的问题,避免含硫废气的脱硫过程对脱硫设备造成碱腐蚀和堵塞。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:本发明提供一种含硫废气的移动床脱硫系统,包括:
脱硫反应塔,所述脱硫反应塔的顶部设置有第一加剂口,所述脱硫反应塔的底部设置有第一卸剂口,所述脱硫反应塔内的固体脱硫剂自上而下落下且全部能够流动至所述第一卸剂口;所述脱硫反应塔的底端设置有含硫废气分布器,含硫废气进气管的出气口与所述含硫废气分布器的进气口连通;所述脱硫反应塔的顶端设置有达标烟气排放口;
再生反应塔,所述再生反应塔的顶部设置有第二加剂口,所述再生反应塔的底部设置有第二卸剂口,所述再生反应塔内的固体脱硫剂自上而下落下且全部能够流动至所述第二卸剂口;所述再生反应塔的底端设置有还原气体分布器,还原气体进气管的出气口与所述还原气体分布器的进气口连通;所述再生反应塔的顶端设置有出气管;
脱硫剂转运单元,所述脱硫剂转运单元包括用于将所述第一卸剂口处的固体脱硫剂输送至所述第二加剂口的第一转运装置和用于将所述第二卸剂口处的固体脱硫剂输送至所述第一加剂口的第二转运装置。
优选的,还包括布袋除尘器和含硫废气换热器,含硫废气依次经过所述布袋除尘器和所述含硫废气换热器后再经所述含硫废气进气管进入所述含硫废气分布器,最终进入所述脱硫反应塔内。
优选的,所述还原气体进气管上还设置有还原气体换热器,还原气体经过所述还原气体换热器加热后再进入所述还原气体分布器。
优选的,所述出气管通过回气管与所述还原气体进气管连通,所述再生反应塔的顶端设置有硫化氢浓度检测仪;经所述回气管流入所述还原气体进气管的气体经过所述还原气体换热器后再进入所述还原气体分布器。
优选的,所述脱硫反应塔的底部设置有第一斜隔板,所述第一斜隔板的全部边缘与所述脱硫反应塔的内壁连接,所述第一斜隔板为孔板,所述第一斜隔板较低的一端靠近所述第一卸剂口。
优选的,所述再生反应塔的底部设置有第二斜隔板,所述第二斜隔板的全部边缘与所述脱硫反应塔的内壁连接,所述第二斜隔板为孔板,所述第二斜隔板较低的一端靠近所述第二卸剂口。
优选的,所述含硫废气进气管上设置有含硫废气进气阀,所述还原气体进气管上设置有还原气体进气阀;所述回气管上设置有回气阀。
优选的,所述达标烟气排放口连接有达标烟气排放管,所述达标烟气排放管和所述出气管上分别设置有布袋除尘器。
优选的,所述第一转运装置和所述第二转运装置都采用螺旋输送机。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:
1、本发明含硫废气的移动床脱硫系统使用固体脱硫剂对含硫废气进行脱硫,反应过程中也没有足够的水产生,所以在脱硫过程中设备不会产生碱腐蚀,可以长周期运转;
2、固体脱硫剂具有较好的耐磨强度和撞击强度,固体脱硫剂在螺旋输送和自由下落过程中不易破碎,不易堵塞设备;
3、固体脱硫剂的脱硫性能降低到一定程度后,卸出的固体脱硫剂由生产厂家回收处理,因此,固体脱硫剂使用现场没有任何固体废弃物和液体废弃物产生;
4、脱硫效率高,固体脱硫剂消耗低:0.010-0.050kg/kgSO2
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明含硫废气的移动床脱硫系统的结构示意图;
其中,1、脱硫反应塔;2、第一斜隔板;3、含硫废气分布器;4、布袋除尘器;5、含硫废气换热器;6、含硫废气进气管;7、含硫废气进气阀;8、第一加剂口;9、第一卸剂口;10、第二加剂口;11、第二卸剂口;12、再生反应塔;13、第二斜隔板;14、还原气体分布器;15、还原气体换热器;16、还原气体进气管;17、还原气体进气阀;18、出气管;19、回气管;20、回气阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种含硫废气的移动床脱硫系统,以解决上述现有技术存在的问题,避免含硫废气的脱硫过程对脱硫设备造成碱腐蚀和堵塞。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示,本实施例提供一种含硫废气的移动床脱硫系统,包括脱硫反应塔1、再生反应塔12和脱硫剂转运单元。
脱硫反应塔1的顶部设置有第一加剂口8,脱硫反应塔1的底部设置有第一卸剂口9,脱硫反应塔1内的固体脱硫剂自上而下落下且全部能够流动至第一卸剂口9;脱硫反应塔1的底端设置有含硫废气分布器3,含硫废气进气管6的出气口与含硫废气分布器3的进气口连通;脱硫反应塔1的顶端设置有达标烟气排放口;于本实施例中,脱硫反应塔1的底部设置有第一斜隔板2,第一斜隔板2的全部边缘与脱硫反应塔1的内壁连接,第一斜隔板2为孔板,第一斜隔板2较低的一端靠近第一卸剂口9。
于本实施例中,还包括布袋除尘器4和含硫废气换热器5,含硫废气依次经过布袋除尘器4和含硫废气换热器5后再经含硫废气进气管6进入含硫废气分布器3,最终进入脱硫反应塔1内。
再生反应塔12的顶部设置有第二加剂口10,再生反应塔12的底部设置有第二卸剂口11,再生反应塔12内的固体脱硫剂自上而下落下且全部能够流动至第二卸剂口11;再生反应塔12的底端设置有还原气体分布器14,还原气体进气管的出气口与还原气体分布器14的进气口连通;再生反应塔12的顶端设置有出气管18;于本实施例中,再生反应塔12的底部设置有第二斜隔板13,第二斜隔板13的全部边缘与脱硫反应塔1的内壁连接,第二斜隔板13为孔板,第二斜隔板13较低的一端靠近第二卸剂口11。
于本实施例中,还原气体进气管16上还设置有还原气体换热器15,还原气体经过还原气体换热器15加热后再进入还原气体分布器14。
于本实施例中,出气管18通过回气管19与还原气体进气管16连通,再生反应塔12的顶端设置有硫化氢浓度检测仪;如果再生尾气中的H2S含量达到要求则经布袋除尘后进入后续工序;如果再生尾气中的H2S含量未达到要求则经回气管19流入还原气体进气管16经过还原气体换热器15后再进入还原气体分布器14,并进入再生反应塔12继续使用。
于本实施例中,含硫废气进气管6上设置有含硫废气进气阀7,还原气体进气管16上设置有还原气体进气阀17;回气管19上设置有回气阀20。
脱硫剂转运单元包括用于将第一卸剂口9处的固体脱硫剂输送至第二加剂口10的第一转运装置和用于将第二卸剂口11处的固体脱硫剂输送至第一加剂口8的第二转运装置。
于本实施例中,第一转运装置和第二转运装置都采用螺旋输送机。
于本实施例中,还原气体可以采用氢气、氨气、CO、烃类气体等;固体脱硫剂包括以下重量占比的组分:Al2O3:5-40%、MgO:10-80%、稀土氧化物:0.1-40%、V2O5:0.01-20%、SiO2:0.1-25%、NiO:0.01-50%。本实施例中采用的固体脱硫剂呈球形颗粒状,且粒径不大于200μm。
脱硫反应:含硫废气中的硫是以SO2的状态存在的,烟气中还含有一定量的O2,SO2和O2反应生成SO3,SO3和固体脱硫剂中的MgO反应,生成稳定的MgSO4。反应方程式如下:
SO2+(1/2)O2→SO3
SO3+MgO→MgSO4
还原再生反应:在还原反应塔12中,MgSO4和还原气体(H2、NH3等)在复合催化组分的作用下,发生如下反应:
MgSO4+4H2→MgO+H2S+3H2O
生成的MgO继续进入脱硫反应塔1进行脱硫;生成的H2S在尾气中浓度很高,可以视用户需求制成液态或气态硫化氢、硫化氨、硫磺等后续产品。
含硫废气(即烟气)组成:当燃料完全燃烧时,烟气中含有以下成分:
①碳和硫完全燃烧的生成物是CO2和SO2
②燃料和空气中的N2
③过量空气未被利用的O2
⑤氢燃烧产生的、空气带入的以及燃料所含水份蒸发而成的水蒸汽H2O;
⑥在不完全燃烧时,还会有未燃尽的CO、CH4及H2等,一般CH4、H2很少,忽略不计。
⑦灰渣。
烟气组分对固体脱硫剂活性的影响:
①在上述产物中,烟气在进入脱硫装置之前,经过除尘工序,进入脱硫装置的灰渣量很少,不会对固体脱硫剂的脱硫性能造成影响;
②在固体脱硫剂吸收SOx的条件(300-500℃,常压)下,CO2和固体脱硫剂中的脱硫组分MgO是不反应的。
③氮气N2是惰性气体,不会和MgO反应。
④氧气O2在固体脱硫剂吸收SOx的过程中可以将SO2转变成SO3,进而生成稳定的硫酸镁,或者将生成的不稳定的亚硫酸镁转变成稳定的硫酸镁,对脱硫反应有利;
⑤烟气中携带的水汽附着在固体脱硫剂表面,会发生如下反应:
MgO+H2O=Mg(OH)2
Mg(OH)2+SO2=MgSO3+H2O
MgSO3+1/2O2=MgSO4
上述反应最终还是生成稳定的MgSO4,因此,带入的水蒸汽H2O对反应是有利的。
⑥燃料不完全燃烧生成的CO与MgO不反应,对固体脱硫剂活性没有影响。
在含硫废气催化脱硫过程中,烟气组分对固体脱硫剂活性基本没有影响,在固体脱硫剂还原充分的情况下,固体脱硫剂的使用寿命理论上是非常长的,需要添加的新剂是为了补充因在流化状态下磨损成细粉进入后续设备而损失的部分。通过增加固体脱硫剂微球的球形度,可以降低固体脱硫剂的磨损剂耗,从而降低脱硫成本。
于本实施例中,通过脱硫反应塔1和再生反应塔12两个相互独立的反应塔的设计,并使得固体脱硫剂在脱硫反应塔1和再生反应塔12交替进行脱硫反应和再生反应,实现了连续脱硫和连续再生,提高了脱硫效率。且本实施例中的固体脱硫剂在两个塔体中都是流动的,且固体脱硫剂的强度较高,能够耐磨和耐撞击,在流动过程中不易破碎,从而避免了因破碎产生的粉末状固体脱硫剂堵塞设备。
本实施例含硫废气的移动床脱硫系统的具体使用过程如下:
在脱硫反应塔1内和再生反应塔12内装入新鲜的脱硫催化剂,开启含硫废气进气阀7使经过除尘和热交换的含硫气体经过含硫废气分布器3的分散后进入脱硫反应塔1,在300-500℃条件下经过一定时间的脱硫反应后,开启第一转运装置,将吸收了SOx的固体脱硫剂(以下称为“待生剂”)输送到再生反应塔12的顶部,待生剂从再生反应塔12的顶部落下,和从下往上的还原气体接触,在300-700℃的温度下发生再生反应,再生后的固体脱硫剂(以下称为“再生剂”)通过第二转运装置送到脱硫反应塔1的顶部,再生剂从脱硫塔顶部落下,与从下往上的含硫烟气接触,发生脱硫反应;如此,固体脱硫剂在脱硫反应塔1和再生反应塔12之间循环往复发生脱硫和再生反应,保证含硫废气中的SOx连续不断的被脱除,达标烟气经布袋除尘后连续排放。
当待生剂和再生剂料位偏低时,从第一加剂口8加入新鲜固体脱硫剂;当系统中的固体脱硫剂脱硫活性降低到一定数值时,从第一卸剂口9卸出失活的固体脱硫剂,同时从第一加剂口8加入相同数量的新鲜固体脱硫剂。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种含硫废气的移动床脱硫系统,其特征在于,包括:
脱硫反应塔,所述脱硫反应塔的顶部设置有第一加剂口,所述脱硫反应塔的底部设置有第一卸剂口,所述脱硫反应塔内的固体脱硫剂自上而下落下且全部能够流动至所述第一卸剂口;所述脱硫反应塔的底端设置有含硫废气分布器,含硫废气进气管的出气口与所述含硫废气分布器的进气口连通;所述脱硫反应塔的顶端设置有达标烟气排放口;
再生反应塔,所述再生反应塔的顶部设置有第二加剂口,所述再生反应塔的底部设置有第二卸剂口,所述再生反应塔内的固体脱硫剂自上而下落下且全部能够流动至所述第二卸剂口;所述再生反应塔的底端设置有还原气体分布器,还原气体进气管的出气口与所述还原气体分布器的进气口连通;所述再生反应塔的顶端设置有出气管;
脱硫剂转运单元,所述脱硫剂转运单元包括用于将所述第一卸剂口处的固体脱硫剂输送至所述第二加剂口的第一转运装置和用于将所述第二卸剂口处的固体脱硫剂输送至所述第一加剂口的第二转运装置。
2.根据权利要求1所述的含硫废气的移动床脱硫系统,其特征在于:还包括布袋除尘器和含硫废气换热器,含硫废气依次经过所述布袋除尘器和所述含硫废气换热器后再经所述含硫废气进气管进入所述含硫废气分布器,最终进入所述脱硫反应塔内。
3.根据权利要求1所述的含硫废气的移动床脱硫系统,其特征在于:所述还原气体进气管上还设置有还原气体换热器,还原气体经过所述还原气体换热器加热后再进入所述还原气体分布器。
4.根据权利要求3所述的含硫废气的移动床脱硫系统,其特征在于:所述出气管通过回气管与所述还原气体进气管连通,所述再生反应塔的顶端设置有硫化氢浓度检测仪;经所述回气管流入所述还原气体进气管的气体经过所述还原气体换热器后再进入所述还原气体分布器。
5.根据权利要求1所述的含硫废气的移动床脱硫系统,其特征在于:所述脱硫反应塔的底部设置有第一斜隔板,所述第一斜隔板的全部边缘与所述脱硫反应塔的内壁连接,所述第一斜隔板为孔板,所述第一斜隔板较低的一端靠近所述第一卸剂口。
6.根据权利要求1所述的含硫废气的移动床脱硫系统,其特征在于:所述再生反应塔的底部设置有第二斜隔板,所述第二斜隔板的全部边缘与所述脱硫反应塔的内壁连接,所述第二斜隔板为孔板,所述第二斜隔板较低的一端靠近所述第二卸剂口。
7.根据权利要求4所述的含硫废气的移动床脱硫系统,其特征在于:所述含硫废气进气管上设置有含硫废气进气阀,所述还原气体进气管上设置有还原气体进气阀;所述回气管上设置有回气阀。
8.根据权利要求1所述的含硫废气的移动床脱硫系统,其特征在于:所述第一转运装置和所述第二转运装置都采用螺旋输送机。
9.根据权利要求1所述的含硫废气的移动床脱硫系统,其特征在于:所述达标烟气排放口连接有达标烟气排放管,所述达标烟气排放管和所述出气管上分别设置有布袋除尘器。
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