CN209865768U - 一种干法烟气脱硫脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种干法烟气脱硫脱硝系统，包括吸附系统、再生系统、烟气系统、氨注入系统和物料循环系统；吸附系统为脱硫塔和脱硝塔，再生系统包括再生塔、加热器、热风循环风机，及冷却风机，烟气系统包括增压风机和烟气管道，氨注入系统包括一级喷氨系统和二级喷氨系统，物料循环系统包括吸附剂储存仓、第一输送机、第二输送机，及第三输送机。本系统中原烟气先进入脱硫塔再进入脱硝塔，脱硫脱硝分区，消除SO2浓度较高时抑制脱硝反应的因素，可实现高效率脱硫脱硝，并同时吸附SO3、二噁英、烟尘、重金属等污染物，吸附剂消耗可控制在循环流量的2%以内；吸附剂先进入脱硝塔，再进入脱硫塔，可实现吸附剂的高效利用。
Description
技术领域
本实用新型属于烟气净化技术领域，涉及干法烟气脱硫脱硝，具体涉及一种干法烟气脱硫脱硝系统。
背景技术
以炭基催化剂（或活性焦、活性炭）为吸附剂及催化剂的干法烟气联合脱硫脱烟气污染物控制技术，可以实现脱硫脱硝脱汞除尘一体化，消除白烟。该技术基本不消耗水，节省大量水资源，脱硫副产品是高浓度SO2，便于资源化利用，属于深度净化技术，是一项优势十分明显的新一代烟气污染物控制技术。在电力、钢铁、冶炼、垃圾焚烧等多个领域具有很大的应用前景。
干法烟气脱硫脱硝技术原理为：烟气在炭基催化剂的吸附及催化作用下，烟气中的SO2和O2及H2O发生反应生成H2SO4，H2SO4吸附在炭基催化剂微孔内；同时利用炭基催化剂的催化性能，烟气中NOx与稀释氨气发生催化还原反应生成N2，实现了烟气的脱硫脱硝，吸附催化反应后的炭基催化剂进行再生后循环利用。再生过程中硫酸分解方程式：H2SO4・H2O+1/2C→SO2+2H2O+1/2CO2，硫酸氨分解方程式：NH4HSO4→SO2+H2O+1/3N2+1/3NH3，可以看出，硫酸的分解需要消耗C，而硫酸氨的分解不需要C的参与，应创造生成硫酸氨的条件来降低主要成分为碳的吸附剂在再生过程中的化学消耗。
含有SO2和NOX的原烟气进入吸附层，由于SO2极性较强优先进行脱硫反应，较高浓度的SO2会抑制脱硝反应的进行。为保证高效率的脱硝，采取的措施是吸附层脱硫脱硝分区、NH3分区注入并且流量可调。
干法烟气脱硫脱硝工艺中的吸附脱硫过程，在吸湿、吸附过程放热及化学反应放热，与烟气带走热量的共同作用下，吸附塔内的吸附剂温度稳定在一定的范围。当吸附剂流动不畅，局部聚集，放热量高于散热量，吸附剂温度升高，吸附放热反应加剧，放热量进一步增大，吸附剂温度会迅速升高达到着火点，在一定条件下发生着火现象。影响热量聚集的主要因素是结构设计吸附塔和运行调节，遵循的设计原则是吸附层避免出现物料堆积死角、工艺便于控制。吸附塔吸附层不宜采用复杂结构，内腔应为矩形截面空腔，实现吸附剂在重力作用下平推流通过吸附层，吸附剂均流、改流的装置或构件均应设置在吸附层的外部，并在沿烟气方向区域可实现吸附剂滞留时间可调节的功能，进一步在温度升高时快速排出吸附剂。国内以炭基催化剂（或活性焦、活性炭）为吸附剂、催化剂的烟气脱硫脱硝应用中，已多次出现吸附塔温度升高控制不力而引起吸附剂着火，吸附塔的结构设计和运行调节尤为重要。
干法烟气脱硫脱硝工艺的吸附塔有逆流移动床和错流移动床型式，逆流移动床炭基催化剂从顶部进入从底部排出，炭基催化剂从底部进入从顶部或上部的两侧排出，在吸附塔的底部即有烟气的进入也有吸附剂的排出，需要兼顾烟气的进入和吸附剂的排出，结构非常复杂，目前在建或使用的多为错流移动床吸附塔。
图1为单级错流移动床吸附塔，烟气从左侧进入吸附塔，净化后从右侧排出；炭基催化剂从顶部进入吸附塔，吸附饱和的炭基催化剂从下部排出。图1中的C1区域为SO2主要吸附区域，SO2浓度高的区域会抑制脱硝反应的进行，在NH3注入的条件下脱硝反应在C2区域进行，从图中可以看出，仅有不到一半的烟气进行了有效的脱硝。该种形式的吸附塔最大脱硝效率不超过40%，不能应对越来越严的超低排放需求。
图2为改进后的两级错流移动床吸附塔，烟气从左侧底部进入吸附塔下一级吸附层，右侧排出的烟气再次进入上部吸附层，净化后排放。两级吸附塔将脱硫与脱硝进行了分区，一级吸附层主要脱硫，二级吸附层主要脱硝。
进入二级吸附层的烟气SO2浓度低，脱硝反应活跃，解决了 SO2浓度高的区域抑制脱硝反应的问题，大幅提高了脱硝效率；二级吸附层的吸附剂完成脱硝后，进入一级吸附层进行脱硫，也提高了吸附剂的利用率。
但该种形式的吸附塔有两个缺点：烟气通过吸附层，SO2浓度逐步降低，吸附剂的脱硫速率也逐步降低，该种吸附塔的未将吸附层沿烟气方向进行分仓设置不同的滞留时间，不利于吸附剂的高效利用；一级吸附层与二级吸附层结合处，一部分烟气会沿图中的a路径串气未完全净化就排出，影响净化效率，并干扰了吸附剂的正常流动，不利于调节控制，严重情况会引起吸附塔温度异常升高，甚至会有吸附剂着火的风险。
图3为进一步改进的分仓控制两级错流移动床吸附塔，沿烟气方向进行了分仓设置，依据SO2浓度设定不同的排料量。一级吸附层分为A1、A2、A3三个室，排料量大小依次A1＜A2＜A3；二级吸附层分为B1、B2、B3三个室，排料量大小依次B1＜B2＜B3。吸附剂从二级吸附层进入一级吸附层，分别是A1对应B3、A2对应B2，A3对应B1，可以看出A1与B3、A3和B1的给料量严重不匹配。因此，设置了折流板C来平衡二级吸附层进入一级吸附层之间的三个室的吸附剂流量。但折流板平衡流量的效果有待验证，而且改变了吸附剂在吸附塔内的平推流通过，造成吸附剂流动不畅、气流出现死角的情况，容易出现吸附塔温度异常升高甚至发生着火。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中吸附塔脱硫脱硝效率低，且易出现吸附塔温度异常升高甚至发生着火的不足，提供一种干法烟气脱硫脱硝系统。
本实用新型上述目的通过如下技术方案实现：
一种干法烟气脱硫脱硝系统，包括吸附系统、再生系统、烟气系统、氨注入系统和物料循环系统；
所述吸附系统为吸附层填充有吸附剂的两个构造相同的脱硫塔和脱硝塔，顶部为吸附剂入口，底部为吸附剂出口，下部两侧对称设有进气室，上部两侧对称设有出气室，内部设有用于将脱硫塔或脱硝塔从左到右依次隔为一室、二室、三室的圆孔隔板，以及与三个室相对应独立可调的卸料器，所述进气室设有入口百叶窗，出气室设有孔型为细长孔的出口栅板；
所述再生系统包括分为加热段、分离段和冷却段的再生塔、加热器、用于将加热器升温的热空气送入再生塔加热段的热风循环风机，及用于将冷却风送入再生塔冷却段的冷却风机；所述再生塔顶部为吸附剂入口，底部为吸附剂出口；
所述烟气系统包括将原烟气送入脱硫塔进气室的增压风机和烟气管道、烟气从脱硫塔出气室进入脱硝塔进气室的烟气管道、净化后的烟气从脱硝塔出气室进入烟囱的烟气管道；
所述氨注入系统包括用于将氨气注入烟气中的一级喷氨系统和二级喷氨系统，一级喷氨系统设于增压风机和脱硫塔进气室之间，二级喷氨系统设于脱硫塔出气室和脱硝塔进气室之间；
所述物料循环系统包括吸附剂储存仓、用于将储存仓内的新鲜吸附剂和从脱硫塔排出的吸附饱和吸附剂送入再生塔吸附剂入口的第一输送机、用于将从再生塔再生出来的吸附剂送入脱硝塔吸附剂入口的第二输送机，以及用于将从脱硝塔排出的吸附剂送入脱硫塔吸附剂入口的第三输送机。将脱硫塔和脱硝塔的吸附层沿烟气方向进行分仓设置，可实现调节吸附剂滞留时间的功能。三个卸料器相互独立，变频可调，可提供不同的吸附剂外排能力，实现宽幅烟气净化，应对原烟气中成分的波动。
进一步地，所述圆孔隔板的圆孔直径为新鲜吸附剂圆柱体直径的3-4倍。
优选地，所述圆孔隔板的圆孔直径为新鲜吸附剂圆柱体直径的3.5倍。
进一步地，各卸料器正常运行的卸料量分别为其最大卸料量的1/4-1/6，最大卸料量需考虑温度异常升高的极端情况下快速排出催化剂的能力。
优选地，各卸料器正常运行的卸料量分别为其最大卸料量的1/5。
进一步地，所述一室与三室宽度相同，二室宽度为一室和三室宽度之和的2-3倍。三个室的卸料器运行频率可选择相同，利用宽度的不同来实现不同的卸料量。
优选地，所述二室宽度为一室和三室宽度之和的2.5倍。
进一步地，所述入口百叶窗与水平线夹角为70°-80°。此角度可实现烟气进入脱硫塔或脱硝塔内时阻力损失较小，同时保证吸附剂不向外跌落。
优选地，所述入口百叶窗与水平夹角为75°。
进一步地，所述出口栅板上细长孔的长度为30mm，宽为1.2mm。出口栅板上的细长孔可实现烟气离开脱硫塔或脱硝塔时阻力损失较小，也能保证吸附剂细小颗粒不被带入到净化后的烟气中。
进一步地，进气室高度和出气室高度相同，为吸附层总高度的0.3-0.4倍。
优选地，进气室高度和出气室高度相同，为吸附层总高度的0.35倍。
进一步地，所述脱硫塔和脱硝塔的吸附剂入口和出口分别设有旋转阀，所述再生塔的吸附剂入口和出口分别设有双层旋转阀。旋转阀具有锁气功能，防止烟气外溢。
进一步地，在双层旋转阀中间通入密封氮气，可进一步提高旋转阀的锁气性能，防止空气进入再生塔，破坏塔内无氧环境，加剧吸附剂烧损及吸附剂着火风险。
进一步地，所述旋转阀设有限流装置，并采用V型旋转体。可减少吸附剂进入各装置的区域，使吸附剂远离转子与阀体相对运动的边缘处，降低吸附剂的破损。
进一步地，所述再生塔吸附剂出口的双层旋转阀下方设有振动筛，经振动筛再与第二输送机相连。振动筛用于筛除小于1.2mm的吸附剂细小颗粒和粉末，以保持脱硫塔和脱硝塔的透气性和吸附效率。振动筛选择低频率大振幅振动参数，减少吸附剂在粒级筛分过程与振动筛箱体的碰撞，降低吸附剂的破损。
进一步地，所述储存仓为全封闭装置，入口设有接料盘，内部设有U型下料溜槽和用于监控仓内吸附剂温度的温度计，并配备安保氮气。U型下料溜槽可使吸附剂沿溜槽呈一定角度下滑，避免直接坠落引起破损。在储存仓温度升高时通入氮气，消除吸附剂在储存过程中自然的风险。
进一步地，所述再生塔内部设有多个通有N2的管道。催化剂走管程，热风和冷却风走壳程，实现催化剂的梯度加热和梯度冷却，降低热应力引起的破损。管道内通N2可使吸附剂处于无氧、正压环境，有效减少再生过程中的烧损；亦可消除再生塔出现着火的风险；此外还可将再生过程中产生的解析气体从再生塔的分离段与吸附剂分离，并送入资源化利用单元，不设风机，简化系统，节约资源并降低维护成本。
进一步地，所述吸附剂为炭基催化剂、炭基吸附剂、活性炭、活性焦、改良活性炭或改良活性焦中的一种。
有益效果：
本系统中原烟气先进入脱硫塔再进入脱硝塔，脱硫脱硝分区，消除SO2浓度较高时抑制脱硝反应的因素，可实现高效率脱硫脱硝，其中脱硫效率达到99.0%以上，脱硝效率达到85.0%以上，并同时吸附SO3、二噁英、烟尘、重金属等污染物，吸附剂消耗可控制在循环流量的2%以内；吸附剂先进入脱硝塔，再进入脱硫塔，可实现吸附剂的高效利用。
附图说明
图1为单级错流移动床吸附塔；
图2为两级错流移动床吸附塔；
图3为分仓控制两级错流移动床吸附塔；
图4为本实用新型干法烟气脱硫脱硝系统结构图；
图5为本实用新型脱硫塔或脱硝塔结构图；
其中，1为增加风机，2为脱硫塔，3为脱硝塔，4为再生塔，5为加热器，6为热风循环风机，7为冷却风机，8为管道，9为催化剂储存仓，10为第一输送机，11为第二输送机，12为第三输送机，13为旋转阀，14为双层旋转阀，15为振动筛，16为烟囱，17为出气室，18为出口栅板，19为圆孔隔板，20为入口百叶窗，21为进气室，22为一室，23为二室，24为三室，25为一室卸料机，26为二室卸料机，27为三室卸料机。
具体实施方式
下面结合附图具体介绍本实用新型实质性内容，但并不以此限定本实用新型的保护范围。
如图4-5所示的一种干法烟气脱硫脱硝系统，包括吸附系统、再生系统、烟气系统、氨注入系统和物料循环系统。
吸附系统为吸附层填充有吸附剂的两个构造相同的脱硫塔2和脱硝塔3，顶部为吸附剂入口，底部为吸附剂出口，下部两侧对称设有进气室21，上部两侧对称设有出气室17，内部设有用于将脱硫塔2或脱硝塔3从左到右依次隔为一室22、二室23、三室24的圆孔隔板19，以及与三个室相对应独立可调的一室卸料器25、二室卸料器26和三室卸料器27。其中圆孔隔板19的圆孔直径为新鲜吸附剂圆柱体直径的3-4倍，各卸料器正常运行的卸料量分别为其最大卸料量的1/4-1/6。一室22宽度L1与三室24宽度L3相同，二室23宽度L2为一室22和三室24宽度之和的2-3倍，L2=(2~3)(L1+L3)，三个室的卸料器运行频率可选择相同，利用宽度的不同来实现不同的卸料量。进气室21设有入口百叶窗20，入口百叶窗与水平线夹角为70°-80°。此角度可实现烟气进入脱硫塔或脱硝塔内时阻力损失较小，同时保证吸附剂不向外跌落。出气室17设有出口栅板18，出口栅板18上设有细长孔，细长孔长度为30mm，宽为1.2mm。细长孔可实现烟气离开脱硫塔或脱硝塔时阻力损失较小，也能保证吸附剂细小颗粒不被带入到净化后的烟气中。进气室21高度h1和出气室17高度h2相同，为吸附层总高度h的0.3-0.4倍，h1=h2=h(0.3~0.4)。脱硫塔2和脱硝塔3的吸附剂入口和出口分别设有旋转阀13，具有锁气功能，防止烟气外溢。旋转阀13设有限流装置，并采用V型旋转体，可减少吸附剂进入各装置的区域，使吸附剂远离转子与阀体相对运动的边缘处，降低吸附剂的破损。
将脱硫塔和脱硝塔的吸附层沿烟气方向进行分仓设置，可实现调节吸附剂滞留时间的功能。三个卸料器相互独立，变频可调，可提供不同的吸附剂外排能力，实现宽幅烟气净化，应对原烟气中成分的波动。
再生系统包括分为加热段、分离段和冷区段的再生塔4、加热器5、用于将加热器5升温的热空气送入再生塔4加热段的热风循环风机6，及用于将冷却风送入再生塔4冷却段的冷却风机7。再生塔4顶部为吸附剂入口，底部为吸附剂出口，内部设有多个通有N2的管道8。管道8内通氮气可使吸附剂处于无氧、正压环境，有效减少再生过程中的烧损；亦可消除再生塔出现着火的风险；此外还可将再生过程中产生的解析气体从再生塔的分离段与吸附剂分离，并送入资源化利用单元，不设风机，简化系统，节约资源并降低维护成本。再生塔4的吸附剂入口和出口分别设有双层旋转阀14，在双层旋转阀14中间通入密封氮气，可进一步提高旋转阀的锁气性能，防止空气进入再生塔，破坏塔内无氧环境，加剧吸附剂烧损及吸附剂着火风险。双层旋转阀14设有限流装置，并采用V型旋转体，可减少吸附剂进入各装置的区域，使吸附剂远离转子与阀体相对运动的边缘处，降低吸附剂的破损。
加热器升温的热空气由热风循环风机送入再生塔加热段，完成再生后排出，通过热风循环风机送入加热器再次升温，完成一个加热循环。加热空气闭路循环，实现节能加热再生。其中，催化剂走管程，热风和冷却风走壳程。热空气从加热段的下部送入壳程，热交换后从上部排出，从下到上沿壳程温度逐步降低。吸附剂在加热段管程从顶部进入，底部排出，沿管程从上到下受热温度逐步升高，实现梯度加热，降低热应力引起的破损。空气由冷却风机送入再生塔冷却段，完成对吸附剂的冷却后排空。冷却空气从冷却段的下部送入壳程，热交换后从上部排出，从下到上沿壳程温度逐步升高。吸附剂在再生塔冷却段管程从顶部进入，底部排出，沿管程从上到下温度逐步降低，实现梯度冷却，降低热应力引起的破损。再生过程中产生的解析气体从再生塔的分离段与吸附剂分离，并送入资源化利用单元。
烟气系统包括将原烟气送入脱硫塔2进气室21的增压风机1和烟气管道、烟气从脱硫塔2出气室17进入脱硝塔3进气室21的烟气管道、净化后的烟气从脱硝塔3出气室17进入烟囱的烟气管道。
原烟气先进入脱硫塔再进入脱硝塔，脱硫脱硝分区，消除SO2浓度较高时抑制脱硝反应的因素，可实现高效率脱硝。
氨注入系统包括用于将氨气注入烟气中的一级喷氨系统和二级喷氨系统，一级喷氨系统设于增压风机1和脱硫塔2进气室21之间，二级喷氨系统设于脱硫塔2出气室17和脱硝塔3进气室21之间。
一级喷氨系统注入少量的NH3随烟气进入脱硫塔，有助于提高脱硫效率，并创造生成硫铵的条件，降低再生过程中吸附剂的化学消耗。二级喷氨注入适量的NH3随烟气进入脱硝塔，完成脱硝反应。
物料循环系统包括吸附剂储存仓9、用于将储存仓9内的新鲜吸附剂和从脱硫塔2排出的吸附饱和吸附剂送入再生塔4吸附剂入口的第一输送机10、用于将从再生塔4再生出来的吸附剂进行筛分的振动筛15，用于将经振动筛15筛分合格的催化剂送入脱硝塔3吸附剂入口的第二输送机11，以及将从脱硝塔3排出的吸附剂送入脱硫塔2吸附剂入口的第三输送机12。振动筛15用于筛除小于1.2mm的吸附剂细小颗粒和粉末，以保持脱硫塔和脱硝塔的透气性和吸附效率。振动筛15选择低频率大振幅振动参数，减少吸附剂在粒级筛分过程与振动筛箱体的碰撞，降低吸附剂的破损。储存仓9为全封闭装置，入口设有接料盘，内部设有U型下料溜槽和用于监控仓内吸附剂温度的温度计，并配备安保氮气。U型下料溜槽可使吸附剂沿溜槽呈一定角度下滑，避免直接坠落引起破损。在储存仓9温度升高时通入氮气，消除吸附剂在储存过程中自然的风险。
物料循环系统中吸附剂先进入脱硝塔，再进入脱硫塔，可实现吸附剂的高效利用。
上述吸附剂为炭基催化剂、炭基吸附剂、活性炭或活性焦、改良的活性炭或活性焦的一种。
本系统中原烟气先进入脱硫塔再进入脱硝塔，脱硫脱硝分区，消除SO2浓度较高时抑制脱硝反应的因素，可实现高效率脱硫脱硝，其中脱硫效率达到99.0%以上，脱硝效率达到85.0%以上，并同时吸附SO3、二噁英、烟尘、重金属等污染物，吸附剂消耗可控制在循环流量的2%以内；吸附剂先进入脱硝塔，再进入脱硫塔，可实现吸附剂的高效利用。
Claims (10)
1.一种干法烟气脱硫脱硝系统，其特征在于：包括吸附系统、再生系统、烟气系统、氨注入系统和物料循环系统；
所述吸附系统为吸附层填充有吸附剂的两个构造相同的脱硫塔和脱硝塔，顶部为吸附剂入口，底部为吸附剂出口，下部两侧对称设有进气室，上部两侧对称设有出气室，内部设有用于将脱硫塔或脱硝塔从左到右依次隔为一室、二室、三室的圆孔隔板，以及与三个室相对应独立可调的卸料器，所述进气室设有入口百叶窗，出气室设有孔型为细长孔的出口栅板；
所述再生系统包括分为加热段、分离段和冷却段的再生塔、加热器、用于将加热器升温的热空气送入再生塔加热段的热风循环风机，及用于将冷却风送入再生塔冷却段的冷却风机；所述再生塔顶部为吸附剂入口，底部为吸附剂出口；
所述烟气系统包括将原烟气送入脱硫塔进气室的增压风机和烟气管道、烟气从脱硫塔出气室进入脱硝塔进气室的烟气管道、净化后的烟气从脱硝塔出气室进入烟囱的烟气管道；
所述氨注入系统包括将氨气注入烟气中的一级喷氨系统和二级喷氨系统，一级喷氨系统设于增压风机和脱硫塔进气室之间，二级喷氨系统设于脱硫塔出气室和脱硝塔进气室之间；
所述物料循环系统包括吸附剂储存仓、用于将储存仓内的新鲜吸附剂和从脱硫塔排出的吸附饱和吸附剂送入再生塔吸附剂入口的第一输送机、用于将从再生塔再生出来的吸附剂送入脱硝塔吸附剂入口的第二输送机，以及用于将从脱硝塔排出的吸附剂送入脱硫塔吸附剂入口的第三输送机。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述圆孔隔板的圆孔直径为新鲜吸附剂圆柱体直径的3-4倍。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述一室与三室宽度相同，二室宽度为一室和三室宽度之和的2-3倍。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述入口百叶窗与水平线夹角为70°-80°。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述出口栅板上细长孔的长度为30mm，宽为1.2mm。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述脱硫塔和脱硝塔的吸附剂入口和出口分别设有旋转阀，所述再生塔的吸附剂入口和出口分别设有双层旋转阀。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述旋转阀设有限流装置，并采用V型旋转体。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述再生塔吸附剂出口的双层旋转阀下方设有振动筛，经振动筛再与第二输送机相连。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述储存仓为全封闭装置，入口设有接料盘，内部设有U型下料溜槽和用于监控仓内吸附剂温度的温度计。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述再生塔内部设有多个通有N2的管道。
Priority Applications (1)
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| CN201920526147.2U CN209865768U (zh) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | 一种干法烟气脱硫脱硝系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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2019
- 2019-04-18 CN CN201920526147.2U patent/CN209865768U/zh active Active
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