CN207941395U - 一种粉状活性焦流化床脱硫尾部喷氨联合脱硝的系统 - Google Patents

一种粉状活性焦流化床脱硫尾部喷氨联合脱硝的系统 Download PDF

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张梦泽
张立强
王涛
朱晓
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Abstract

本实用新型公开了一种粉状活性焦流化床脱硫尾部喷氨联合脱硝的系统,系统包括脱硫塔、第一除尘器、储仓、喷氨系统、烟道和第二除尘器;其中,脱硫塔的底部设置烟气进口,中部设置粉状活性焦腔室,上部设置烟气出口;第一除尘器的进口与脱硫塔的烟气出口连接,第一除尘器的固体出口与脱硫塔的粉状活性焦腔室连接,第一除尘器的气体出口通过烟道与第二除尘器连接,第二除尘器的固体出口与脱硫塔的粉状活性焦腔室连接;喷氨系统与第一除尘器的烟气通道连接,用于将氨气喷入第一除尘器的烟气通道内;储仓与烟道连通,用于将粉状活性焦输送至烟道内。

Description

一种粉状活性焦流化床脱硫尾部喷氨联合脱硝的系统
技术领域
本实用新型涉及燃烧烟气污染物脱除领域,特别涉及一种以粉状活性焦为吸附剂的燃煤烟气二氧化硫与氮氧化物联合脱除的系统。
背景技术
活性焦脱硫是一种可资源化的烟气脱硫技术,同时对烟气中的重金属等污染物也有明显的协同脱除作用。目前市场上的活性焦脱硫技术主要采用移动床吸附-加热再生工艺路线,移动床吸附工艺采用较高机械强度的定型颗粒活性焦,外形一般为Φ5-9mm直径的柱状。粉末活性焦流化床吸附脱硫是一种新型活性焦脱硫工艺路线,该工艺以粉末活性炭为吸附剂,在循环流化床反应器中吸附二氧化硫实现脱硫过程。活性焦作为一种多孔材料,是一种可以在低温下实现选择性催化脱硝的催化剂,但是活性焦对一氧化氮的吸附脱除能力较弱。目前,活性焦移动床脱硫工艺一般通过在脱硫后喷入氨气,利用活性焦的催化作用,将氮氧化物还原为氮气,实用新型专利一种流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺(201010189427.2),通过在流化床脱硫塔上部喷入氨气实现粉状活性焦流化床工艺的联合脱硫脱硝。由于活性焦对氮氧化物吸附能力较差,二氧化硫与氮氧化物在活性焦表面的竞争吸附会抑制氮氧化物在活性焦表面的吸附,在二氧化硫与氮氧化物同时存在时,会优先吸附二氧化硫。吸附了二氧化硫的活性焦催化氨气还原氮氧化物的能力大幅削弱,同时,氨气会与吸附了二氧化硫的活性焦反应生成硫酸铵造成活性焦空隙的堵塞,并造成氨气的有效利用率降低。结合移动床工艺的喷氨联合脱硫脱硝工艺,虽然可以避免吸附二氧化硫造成活性焦脱硝效率降低的问题,但是也同时存在活性焦装填量较大等问题。
实用新型内容
针对上述现有技术中存在的技术问题,本实用新型的目的是提供一种粉状活性焦流化床脱硫尾部喷氨联合脱硝的系统及方法。本实用新型在粉末活性焦流态化脱硫过程基础上,通过有效控制和分配活性焦的流动和合理的喷氨位置,利用新鲜活性焦的催化作用实现对氮氧化物的联合脱除。
为了实现上述实用新型目的,本实用新型采用的技术方案为:
一种粉状活性焦流化床脱硫尾部喷氨联合脱硝的系统,包括脱硫塔、第一除尘器、储仓、喷氨系统、烟道和第二除尘器;其中,
脱硫塔的底部设置烟气进口,中部设置粉状活性焦腔室,上部设置烟气出口;
第一除尘器的进口与脱硫塔的烟气出口连接,第一除尘器的固体出口与脱硫塔的粉状活性焦腔室连接,第一除尘器的气体出口通过烟道与第二除尘器连接,第二除尘器的固体出口与脱硫塔的粉状活性焦腔室连接;
喷氨系统与第一除尘器的烟气通道连接,用于将氨气喷入第一除尘器的烟气通道内;
储仓与烟道连通,用于将粉状活性焦输送至烟道内;
烟气流经脱硫塔时,在粉状活性焦的吸附作用下脱硫,脱硫后的烟气在第一除尘器的作用下与氨气混匀,然后在烟道内的粉状活性焦的催化作用下反应,实现烟气的脱硝;第二除尘器收集的吸附有氨气的粉状活性焦输送至脱硫塔内,在烟气脱硫的同时实现烟气脱硝。
喷氨系统向第一除尘器的烟气通道内喷入氨气,氨气与烟气在第一除尘器的扰动作用下混合均匀,混合有氨气的烟气流经喷洒有粉状活性焦的烟道时,在粉状活性焦的催化作用下,氨气与烟气中的氮氧化物反应,将氮氧化物还原成氮气,实现烟气的脱硝。同时,烟道中喷洒的粉状活性焦还会对烟气中残留的二氧化硫起到二次吸附的作用,提高了烟气中二氧化硫的净化效果。
烟气携带粉状活性焦进入第二除尘器进行气固分离,在烟道和布袋除尘器滤料表面的活性焦滤层中,烟气与活性焦充分接触,完成脱硝过程。
粉状活性焦催化脱硝的过程中会吸附过量的氨气,载氮焦被第二除尘器分离出来,重新输送回脱硫塔,在脱硫塔内,载氮焦吸附脱除烟气中的二氧化硫,吸附的少量氨气可提高活性焦的脱硫能力,同时还可以在脱硫塔内实现烟气的一次脱硝。
优选的,所述第一除尘器为旋风除尘器。旋风除尘器的工作原理是含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气管之间,形成旋转向下的外旋流,悬浮于外旋流的粉尘在离心力的作用下移向器壁,并随外旋流转到除尘器的下部,由排尘孔排出。将氨气喷入到外旋流中后,会旋流的作用下迅速扩散与烟气混合均匀。由于烟气在第一除尘器、烟道和第二除尘器中的停留时间较短,所以,氨气与烟气及时混匀是保证烟气脱硝效率的关键因素。
优选的,所述第二除尘器为布袋除尘器。布袋除尘过程中,含尘气体由灰斗上部进风口进入后,在挡风板的作用下,气流向上流动,流速降低,延长了混合气与粉状活性焦的接触时间,同时,布袋除尘器表面存在活性焦粉末的滤层,滤层可以实现烟气与活性焦的充分接触,以保证烟气的脱硝效率。
优选的,所述烟道包括前段和后段,后段的内径大于前段的内径,前段的一端与第一除尘器的气体出口连接,前段的另一端与后段的一端连接,后段的另一端与第二除尘器连接,储仓与所述前段连接。
进一步优选的,所述烟道的前段和后段的内径比为1:1.5-3。
储仓将新鲜的活性焦输送至烟道的前段,由于烟气的流量一定,烟道的内径小时,烟气的流速快,将粉状活性焦喷洒在内径较小的烟道内,较快的烟气流速对粉状活性焦起到较大的扰动作用,促进粉状活性焦在烟道内的分散,粉状活性焦在烟气中分散均匀时,有利于提高烟气的脱硝效率。
当粉状活性焦在烟气中分散均匀后,携带有粉状活性焦的烟气流入后段,烟道内径扩大,烟气流速减小,烟气在烟道中的停留时间延长,有利于提高烟气的脱硝效率。烟气的流速减小过大容易导致粉状活性焦在烟道中沉积,也会影响烟气的脱硝效率,所以需要合理控制烟气的流速变化。
优选的,所述脱硫塔的粉状活性焦腔室的底部设置有乏焦排出口。用于将乏焦排出脱硫塔。
优选的,所述脱硫塔的粉状活性焦吸附塔为圆筒形的塔体结构,下部设有喉口,经不小于60°渐扩角扩大至塔体,塔体直径根据烟气量进行设计,设计风速一般为2-5m/s。塔体高度根据烟气污染物组分浓度和设计活性焦特性进行设计,一般为15-30m;塔体顶端设置水平出口与旋风除尘器相连。
利用上述系统进行烟气脱硫联合脱硝的方法,包括如下步骤:
1)烟气流经脱硫塔时,粉末状活性焦在流态化状态下吸附烟气中二氧化硫及其他污染物,脱硫后的烟气在第一除尘器的作用下除去携带的粉状活性焦,并向除尘器中的烟气中喷入氨气,使烟气与氨气混匀;
2)向第一除尘器下游的烟道内喷洒粉状活性焦,烟气与氨气的混合气在粉状活性焦的催化作用下反应,将烟气中的氮氧化物还原成氮气,同时粉状活性焦吸附剩余的氨气,得到载氮活性焦;
3)气流将载氮活性焦携带至第二除尘器中进行气固分离,分离得到载氮活性焦输送回脱硫塔中,进行烟气脱硫。
优选的,步骤1)中,烟气中氮氧化物与氨气的摩尔比为1:1-1.1。
优选的,步骤1)中,所述粉状活性焦的粒径小于1mm。
优选的,步骤2)中,每1m3的烟气中喷洒的粉状活性焦的质量为50-500g。
优选的,步骤2)中,烟气与氨气的混合气在烟道中的流速为5-10m/s。
本实用新型的有益效果为:
喷氨系统向第一除尘器的烟气通道内喷入氨气,氨气与烟气在第一除尘器的扰动作用下混合均匀,混合气流经喷洒有粉状活性焦的烟道时,在粉状活性焦的催化作用下,氨气与烟气中的氮氧化物反应,将氮氧化物还原成氮气,实现烟气的脱硝。同时,烟道中喷洒的粉状活性焦还会对烟气中残留的二氧化硫起到二次吸附的作用,提高了烟气中二氧化硫的净化效果。
烟气和氨气的混合气携带粉状活性焦进入第二除尘器进行气固分离,在该过程中,混合气充分和粉状活性焦接触反应,以保证烟气脱硝效率。
粉状活性焦催化脱硝的过程中会吸附过量的氨气,载氮焦被第二除尘器分离出来,重新输送回脱硫塔,在脱硫塔内,载氮焦吸附脱除烟气中的二氧化硫,吸附的少量氨气可提高活性焦的脱硫能力。
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申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为本实用新型的粉状活性焦流化床脱硫尾部喷氨联合脱硝的系统的结构示意图;
图2是本实用新型的第二种实施方式的结构式示意图。
其中,1、脱硫塔,2、旋风除尘器,3、新鲜焦储仓,4、喷氨系统,5、新鲜焦给料组件,6、尾部烟道,7、布袋除尘器,8、载氮焦给料组件,9、乏焦给料组件,10、脱硫循环焦给料组件。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示,一种粉状活性焦流化床脱硫尾部喷氨联合脱硝的系统,设有脱硫塔1、2、旋风除尘器2、新鲜焦储仓3、喷氨系统4、新鲜焦给料组件5、尾部烟道6、布袋除尘器7、载氮焦给料组件8、乏焦给料组件9和脱硫循环焦给料组件10。
脱硫塔1出口与旋风除尘器2相连,旋风除尘器2出口与尾部烟道6相连,尾部烟道6与布袋除尘器7相连,新鲜焦储仓3通过新鲜焦给料组件5与尾部烟道6相连,旋风除尘器2和布袋除尘器7分别通过脱硫循环焦给料组件10和载氮焦给料组件8与脱硫塔1相连,乏焦给料组件9与脱硫塔1相连。喷氨系统4与旋风除尘器2相连。
新鲜焦储仓3用于存放新鲜制备的活性焦和再生后具备新鲜焦脱硫能力的活性焦。新鲜活性焦的粒径小于1mm。存储于新鲜焦储仓3中的活性焦,经活性焦给料组件5送入尾部烟道6,经尾部烟道6进入布袋除尘器7,并被布袋除尘器7捕集。活性焦在尾部烟道6和布袋除尘器7中,催化由喷氨系统4喷入布袋旋风除尘器2中心管中的氨还原脱除烟气中的氮氧化物。布袋除尘器7捕集的活性焦,经活性焦给料组件8送入脱硫塔1中,脱硫塔1出口的旋风除尘器2将烟气中的活性焦分离,经活性焦给料组件10送回脱硫塔1,脱硫塔1中的活性焦吸附脱除烟气中的二氧化硫。沉积于脱硫塔1底部的活性焦经乏焦给料组件9排出系统进行再生。
来自锅炉除尘器后的烟气从脱硫塔1底部进入系统,经脱硫塔1完成脱除二氧化硫,并携带活性焦进入旋风分离器2,旋风分离器2将烟气中的活性焦分离,同时,喷氨系统4将氨喷入旋风分离器2的中心管中与烟气混合,烟气进入尾部烟道6和布袋除尘器7,在送入烟气中的新鲜活性焦的催化作用下,氮氧化物被还原成氮气,完成脱硝过程。随后烟气经布袋除尘器7完成活性焦和粉尘的分离后,完成净化过程,洁净烟气排入烟囱。
图1和图2中的第一除尘器的旋风除尘器采用了烟气上进下出的设计,氨气喷入位置为下出气中心管中心部位。烟气上进下出设计目的为控制系统空间占用,同时减少烟道弯头,进而减少压力损失,本实用新型可根据技术实际应用现场条件采用常规烟气上进上出设计,氨气喷入位置为烟气出口中心管或出口烟道中心部位,如图2。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种粉状活性焦流化床脱硫尾部喷氨联合脱硝的系统,其特征在于:包括脱硫塔、第一除尘器、储仓、喷氨系统、烟道和第二除尘器;其中,
脱硫塔的底部设置烟气进口,中部设置粉状活性焦腔室,上部设置烟气出口;
第一除尘器的进口与脱硫塔的烟气出口连接,第一除尘器的固体出口与脱硫塔的粉状活性焦腔室连接,第一除尘器的气体出口通过烟道与第二除尘器连接,第二除尘器的固体出口与脱硫塔的粉状活性焦腔室连接;
喷氨系统与第一除尘器的烟气通道连接,用于将氨气喷入第一除尘器的烟气通道内;
储仓与烟道连通,用于将粉状活性焦输送至烟道内;
烟气流经脱硫塔时,在粉状活性焦的吸附作用下脱硫,脱硫后的烟气在第一除尘器的作用下与氨气混匀,然后在烟道内的粉状活性焦的催化作用下反应,实现烟气的脱硝;第二除尘器收集的吸附有氨气的粉状活性焦输送至脱硫塔内,在烟气脱硫的同时实现烟气脱硝。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述第一除尘器为旋风除尘器。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述第二除尘器为布袋除尘器。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述烟道包括前段和后段,后段的内径大于前段的内径,前段的一端与第一除尘器的气体出口连接,前段的另一端与后段的一端连接,后段的另一端与第二除尘器连接,储仓与所述前段连接。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于:所述烟道的前段和后段的内径比为1:1.5-3。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述脱硫塔的粉状活性焦腔室的底部设置有乏焦排出口。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于:所述脱硫塔的粉状活性焦吸附塔为圆筒形的塔体结构,下部设有喉口,经不小于60°渐扩角扩大至塔体,塔体直径根据烟气量进行设计,设计风速为2-5m/s。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于:塔体高度根据烟气污染物组分浓度和设计活性焦特性进行设计,为15-30m。
9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于:塔体顶端设置水平出口与旋风除尘器相连。
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EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
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Assignee: QINGDAO DANENG ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT INCORPORATED Co.

Assignor: SHANDONG University

Contract record no.: X2021980000808

Denomination of utility model: A combined denitration system with ammonia injection at the tail of fluidized bed desulfurization with powdered activated coke

Granted publication date: 20181009

License type: Common License

Record date: 20210129