CN212757985U - 一种活性焦脱硫脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于烟气活性焦脱硫脱硝技术领域，公开了一种活性焦脱硫脱硝系统。该活性焦脱硫脱硝系统包括：活性焦脱硫脱硝单元，活性焦脱硫脱硝单元上连通有用于烟气输入的进烟通道和用于烟气输出的排烟通道；和臭氧喷射装置，臭氧喷射装置包括一端设置在进烟通道内，另一端用于与外部的臭氧发生器相连的臭氧喷射管道，臭氧喷射管道的位于进烟通道内的部分的侧壁上间隔形成有多个喷射口。其中，臭氧喷射管道的至少位于进烟通道内的部分构造为垂直于进烟通道内烟气的流动方向。本实用新型的活性焦脱硫脱硝系统能够强化脱硝效率，提高脱硝效果。

Description

一种活性焦脱硫脱硝系统

技术领域

本实用新型属于烟气活性焦脱硫脱硝技术领域，具体涉及一种活性焦脱硫脱硝系统。

背景技术

目前，钢铁、冶金等领域实现低排放的方式较多，例如，干法、半干法或湿法与SCR技术的组合，以实现活性焦脱硫脱硝的一体化系统。其中，SCR是指选择性催化还原法脱硝技术，其技术原理为：在催化剂作用下，向温度约280～420℃的烟气中喷入氨，以将NO_X还原成N₂和H₂O的技术。其中，基于活性焦的活性焦脱硫脱硝系统中，受炭材料性能的制约，虽然能够在一个装置中实现活性焦脱硫脱硝，但是为实现较高的脱硝效率，通常需要烟气具有比较低的脱硝空速，从而导致系统庞大。同时由于烟气中95％以上的NOx成分中为NO、NO₂含量较少，脱硝机理通常是基于NO为主的反应机理，从而使得NO的吸附反应成为了影响脱硝效果的关键因素。上述综合因素造成活性焦脱硝部分的系统较庞大，投资成本较高，同时一旦建设完成后，改造难度较大。

实用新型内容

为了解决上述全部或部分问题，本实用新型目的在于提供一种活性焦脱硫脱硝系统，通过向烟气中喷入强氧化剂，来改变烟气中NO/NO₂的成分比例，从而改变SCR脱硝的反应机理，使传统的NO型SCR脱硝反应机理变成快速SCR的反应机理(NO₂/NO＝1:1)或者基于NO₂型(NO₂/NO>1)的SCR脱硝反应机理，从而强化脱硝效率，提高脱硝效果。

本实用新型的活性焦脱硫脱硝系统包括：活性焦脱硫脱硝单元，活性焦脱硫脱硝单元上连通有用于烟气输入的进烟通道和用于烟气输出的排烟通道；和臭氧喷射装置，臭氧喷射装置包括一端设置在进烟通道内，另一端用于与外部的臭氧发生器相连的臭氧喷射管道，臭氧喷射管道的位于进烟通道内的部分的侧壁上间隔形成有多个喷射口。其中，臭氧喷射管道的至少位于进烟通道内的部分构造为垂直于进烟通道内烟气的流动方向。

进一步地，臭氧喷射管道包括间隔且平行的设置在进烟通道内的多个喷射子管道和连通各喷射子管道与外部的臭氧发生器的输送管道，各喷射子管道垂直于进烟通道内烟气的流动方向，喷射口形成在各喷射子管道的侧壁上。

进一步地，臭氧喷射装置设置在进烟通道的外周壁的一侧或相对两侧或沿进烟通道的外周壁周向间隔设置。

进一步地，臭氧喷射装置设置在进烟通道的外周壁的相对两侧，各臭氧喷射装置的各喷射子管道交错设置。

进一步地，活性焦脱硫脱硝系统还包括喷氨装置，喷氨装置包括穿过进烟通道的外壁设置在进烟通道内的喷氨格栅，喷氨格栅位于喷射子管道与活性焦脱硫脱硝单元之间。其中，喷氨装置设置在进烟通道的外周壁的一侧或相对两侧或沿进烟通道的外周壁周向间隔设置。

进一步地，形成在喷射子管道上的喷射口和/或形成在喷氨格栅上的喷口的朝向与进烟通道内烟气流动的方向同向。

进一步地，活性焦脱硫脱硝单元包括多个活性焦脱硫脱硝模块，进烟通道包括连通于位于首位的活性焦脱硫脱硝模块上的进烟子通道和依次串联各活性焦脱硫脱硝模块的过渡烟道，排烟通道连通于位于尾位的活性焦脱硫脱硝模块上。其中，臭氧喷射装置和/或喷氨装置设置在进烟子通道和/或过渡烟道上。

进一步地，活性焦脱硫脱硝系统还包括设置在进烟通道内且位于臭氧喷射装置与活性焦脱硫脱硝模块之间的气体混合装置。

进一步地，活性焦脱硫脱硝模块构造为错流活性焦脱硫脱硝系统或逆流活性焦脱硫脱硝系统。

进一步地，进烟通道内的烟气的截面平均流速范围为0.15m/s-0.4m/s，有效空速范围为160m³/(m³·h)-400m³/(m³·h)。

与现有技术相比，本实用新型的活性焦脱硫脱硝系统具有以下几方面的优点：

1)本实用新型的活性焦脱硫脱硝系统能够大大地提高脱硝效率，还通过将臭氧喷射管道位于进烟通道内的部分垂直于进烟通道内烟气的流动方向能够有效地保证臭氧与烟气的充分混合，从而使得烟气内的的转化更为均匀，进而可有效地促进活性焦脱硫脱硝系统的脱硫效果，提高脱硫效率；

2)本实用新型的活性焦脱硫脱硝系统通过向进烟通道内喷射臭氧以辅助脱硫，还能够进一步地减少原有的活性焦的装填量，从而有效地降低了活性焦脱硫脱硝系统的投资成本；

3)本实用新型的活性焦脱硫脱硝系统采用臭氧脱硝与活性焦脱硝的组合方式，可以根据入口烟气中的NOx的浓度变化提高系统的灵活性和对污染物浓度变化的响应能力；

4)本实用新型的活性焦脱硫脱硝系统的整体结构简单、投资成本低，尤其适用于现有技术中的活性焦脱硫脱硝系统的脱硝提效改造。

附图说明

图1为本实用新型实施例的活性焦脱硫脱硝系统的系统结构示意图；

图2为图1所示的臭氧喷射装置的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型的一种活性焦脱硫脱硝系统做进一步详细的描述。

图1示出了根据本实用新型实施例的活性焦脱硫脱硝系统100的系统结构示意图。如图1所示，该活性焦脱硫脱硝系统100包括：活性焦脱硫脱硝单元1，活性焦脱硫脱硝单元1上连通有用于烟气输入的进烟通道11和用于烟气输出的排烟通道12；和臭氧喷射装置2，臭氧喷射装置2包括一端设置在进烟通道11内，另一端用于与外部的臭氧发生器相连的臭氧喷射管道21，臭氧喷射管道21的位于进烟通道内的部分的侧壁上间隔形成有多个喷射口(图中未示出)。其中，臭氧喷射管道21的至少位于进烟通道11内的部分构造为垂直于进烟通道11内烟气的流动方向(如图1所示的A方向)。

本实用新型实施例的活性焦脱硫脱硝系统100在使用时，烟气通过进烟通道11进入活性焦脱硫脱硝单元1的过程中，臭氧喷射装置2能够同时向进烟通道11内喷入臭氧。这样，在一定温度条件下，烟气内的NO能够与臭氧反应为NO₂。而根据研究表明，在选择性催化还原法脱硝技术(即SCR技术)中，NO₂的反应活性要远高于NO的反应活性，从而使得烟气中的NO₂与NH₃的反应速率要远高于NO与NH₃的反应速率。这样，当烟气中的NO₂的含量增加时，例如当NO与NO₂的含量相等时，活性焦脱硫脱硝系统100内的反应机理也会逐渐从NO与NH₃的反应变化为(NO+NO₂)与NH₃的反应，以形成快速SCR反应。而当烟气中的NO₂的含量大于NO时，活性焦脱硫脱硝系统100的脱硝反应能够转变为NO₂为主要反应的反应机理，即转变为NO₂与NH₃的反应，从而能够最大化的提高烟气的脱硝效率。因此，本实用新型实施例的活性焦脱硫脱硝系统100通过提高烟气中臭氧的浓度以提高NO₂的浓度，能够直接提高本实用新型实施例的活性焦脱硫脱硝系统100的脱硝效果，强化脱硝效率。本实用新型实施例的活性焦脱硫脱硝系统100还将臭氧喷射管道21的至少位于进烟通道11内的部分构造成垂直于进烟通道11内烟气的流动方向(图1所示的A方向)。这样，当烟气经过臭氧喷射管道21所在的截面时，通过臭氧喷射管道21喷射的臭氧能够更为均匀的与烟气混合，从而能够更为有效且均匀的使烟气内的NO转化为NO₂。

结合上文描述可知，与现有技术相比，本实用新型实施例的活性焦脱硫脱硝系统100具有以下几方面的优点：

1)本实用新型实施例的活性焦脱硫脱硝系统100通过向进烟通道11内喷射臭氧不仅能够大大地提高脱硝效率，还通过将臭氧喷射管道21位于进烟通道11内的部分垂直于进烟通道11内烟气的流动方向能够有效地保证臭氧与烟气的充分混合，从而使得烟气内的NO的转化更为均匀，进而可有效地促进活性焦脱硫脱硝系统100的脱硫效果，提高脱硫效率；

2)本实用新型实施例的活性焦脱硫脱硝系统100通过向进烟通道11内喷射臭氧以辅助脱硫，还能够进一步地减少原有的活性焦的装填量，从而有效地降低了活性焦脱硫脱硝系统100的运行成本；

3)本实用新型实施例的活性焦脱硫脱硝系统100采用臭氧脱硝与活性焦脱硝的组合方式，可以根据入口烟气中的NOx的浓度变化提高系统的灵活性和对污染物浓度变化的响应能力。例如，可根据入口烟气中的NOx的浓度变化控制臭氧喷射装置2的喷射量等；

4)本实用新型实施例的活性焦脱硫脱硝系统100的整体结构简单、投资成本低，尤其适用于现有技术中的活性焦脱硫脱硝系统的脱硝提效改造。

优选地，臭氧喷射管道21的喷射口可设置成喷嘴型式或喷枪型式，以通过对喷嘴或喷枪的结构设计提高臭氧喷射的浓度和均匀度。

在图2所示的优选的实施例中，臭氧喷射管道21可包括间隔且平行的设置在进烟通道11内的多个喷射子管道211和连通各喷射子管道211与外部的臭氧发生器的输送管道212，各喷射子管道211垂直于进烟通道11内烟气的流动方向A，喷射口形成在各喷射子管道211的侧壁上。通过该设置，间隔且平行设置的多个喷射子管道211使得进烟通道11内在一定范围内的区域均能够形成均匀的臭氧喷射区，从而能够有效地促进臭氧与烟气的充分混合，以使得烟气内的NO能够更为充分的转化为NO₂，进而能够最大程度地提高本实用新型实施例的活性焦脱硫脱硝系统100的脱硝效果和反应速率。

在一个优选地实施方式中，臭氧喷射装置2可设置在进烟通道11的外周壁的一侧或相对两侧或沿进烟通道11的外周壁周向间隔设置。通过该设置，一方面，可有效地提高臭氧喷射区的区域范围和臭氧的浓度，以使得烟气与臭氧的充分混合；另一方面，通过设置多个臭氧喷射装置2，能够有效地避免其一有损坏时对脱硝反应的影响。

在图2所示的优选的实施例中，臭氧喷射装置2设置在进烟通道11的外周壁的相对两侧，各臭氧喷射装置2的各喷射子管道211交错设置。通过该设置，一方面，与设置在单侧的臭氧喷射装置2相比，设置在进烟通道11的相对两侧并交错设置，能够有效地弥补喷射子管道211与进烟通道11的内壁之间形成的空隙区域，从而使得进烟通道11内的部分区域形成完整且均匀的臭氧喷射区，以保证臭氧与烟气混合的最佳效果；另一方面，与沿进烟通道11的周向上间隔设置的臭氧喷射装置2相比，本实施例的臭氧喷射装置2的数量较少，从而使得其安装或对现有活性焦脱硫脱硝系统的改装更为简单，且还可直接的节约成本。

回到图1，优选地，活性焦脱硫脱硝系统100还可包括喷氨装置3，喷氨装置3可包括穿过进烟通道11的外壁设置在进烟通道11内的喷氨格栅31，喷氨格栅31位于喷射子管道211与活性焦脱硫脱硝单元1之间。其中，喷氨装置3设置在进烟通道11的外周壁的一侧或相对两侧或沿进烟通道11的外周壁周向间隔设置。通过该设置，臭氧喷射管道21与喷氨格栅31的组合使用，使得烟气、臭氧以及NH3的混合更为充分有效，从而可有效地保证NO、转化的NO₂与NH₃的迅速反应活性，进而可实现高效脱硝。

在一个优选地实施方式中，形成在喷射子管道211上的喷射口和/或形成在喷氨格栅31上的喷口的朝向可与进烟通道11内烟气流动的方向A同向。优选地，形成在喷射子管道211上的喷射口和形成在喷氨格栅31上的喷口的朝向均与进烟通道11内烟气流动的方向A同向。通过该设置，与烟气的流动方向同向设置能够有效的避免喷射口和喷口与烟气形成对流，从而可防止烟气中的杂质堵塞喷射子管道211和喷氨格栅31。

回到图1，优选地，活性焦脱硫脱硝单元1可包括多个活性焦脱硫脱硝模块10，进烟通道11可包括连通于位于首位的活性焦脱硫脱硝模块10上的进烟子通道111和依次串联各活性焦脱硫脱硝模块10的过渡烟道112，排烟通道12连通于位于尾位的活性焦脱硫脱硝模块10上。其中，臭氧喷射装置2和/或喷氨装置3可设置在进烟子通道111和/或过渡烟道112上。例如，当活性焦脱硫脱硝单元1包括两个活性焦脱硫脱硝模块10时，位于首位的活性焦脱硫脱硝模块10可构造为第一级活性焦脱硫脱硝模块10，位于尾位的活性焦脱硫脱硝模块10可构造为第二级活性焦脱硫脱硝模块10。臭氧喷射装置2和喷氨装置3可分别设置在第一级活性焦脱硫脱硝模块10的进烟子通道111，也可以设置在连接第一级活性焦脱硫脱硝模块10和第二级活性焦脱硫脱硝模块10的过渡烟道112上。当然，臭氧喷射装置2和喷氨装置3也可同时设置在进烟子通道111和过渡烟道112上。通过该设置，可使得本实用新型实施例的活性焦脱硫脱硝系统100的设置方式更为灵活，从而可根据具体的烟气量、其内的NO的浓度、转化的NO₂的浓度，以及各活性焦脱硫脱硝模块10内的活性焦的装填量等因素具体设置臭氧喷射装置2和/或喷氨装置3的位置。

优选地，臭氧喷射装置2可设置在进烟子通道111上。这样，当烟气开始进入活性焦脱硫脱硝系统100内后，即可通过臭氧喷射装置2的设置实现臭氧与烟气的充分混合，从而可实现活性焦脱硫脱硝系统100的高效脱硝效果，进而可使得烟气经过活性焦脱硫脱硝系统100后的净化效果达到最好。

在一个优选的实施方式中，活性焦脱硫脱硝系统100还可包括设置在进烟通道11内且位于臭氧喷射装置2与活性焦脱硫脱硝模块10之间的气体混合装置(图中未示出)。其中，气体混合装置可设置为静态混合器。通过该设置能够用于强化烟气与臭氧的混合均匀度，以实现烟气内的NO与臭氧的充分反应。

在一个优选的实施方式中，活性焦脱硫脱硝模块10可构造为错流系统活性焦脱硫脱硝模块或逆流系统活性焦脱硫脱硝模块，以使得本实用新型实施例的技术方案的适用性更广。优选地，活性焦脱硫脱硝模块可为单层移动床活性焦脱硫脱硝模块，也可为多层移动床活性焦脱硫脱硝模块。还优选地，单层或多层活性焦脱硫脱硝模块的内部的移动床床层的总厚度的范围为1m-2.5m。还优选地，活性焦脱硫脱硝模块10内可形成有脱硫系统模块和脱硝系统模块，脱硝系统模块的数目可大于等于脱硫系统模块的数目，保证烟气的活性焦脱硫脱硝效果。

在一个优选的实施方式中，进烟通道11内的烟气的截面平均流速范围可为0.15m/s-0.4m/s，有效空速范围可为160m³/(m³·h)-400m³/(m³·h)。其中，截面平均流速是指烟气通过进烟通道11的同一个截面时的速度。由于烟气内存在有杂质，使其具有一定的黏性作用，烟气在进烟通道11内流动的过程中，在同一截面上各点的流速不同，因此引入一个截面平均流速的概念，即假设通过进烟通道11的同一个截面时的速度均匀分布。而有效空速也可称为反应空速，是指规定的条件下，单位时间与单位体积催化剂处理的气体量。因此，有效空速的单位m³/(m³·h)为单位时间h乘以单位体积催化剂(活性焦m³)处理的气体量(m³)。通过该设置，即将截面平均流速范围设置在0.15m/s-0.4m/s，有效空速范围设置在160m³/(m³·h)-400m³/(m³·h)，一方面能够实现本实用新型实施例的活性焦脱硫脱硝模块10的超低排放，另一方面能够通过上述设置延长烟气的流动时间，使其能够充分的实现烟气与臭氧、氨气以及活性焦之间的反应，从而能够充分的提高脱硝效果。

在一个优选地实施例中，活性焦脱硫脱硝模块10可构造为错流系统活性焦脱硫脱硝模块。其中，活性焦脱硫脱硝模块10内的脱硫层的总体有效厚度不低于1.3m，脱硝层的总体有效厚度不低于1.5m。

在另一个优选地实施例中，活性焦脱硫脱硝模块10可构造为逆流系统活性焦脱硫脱硝模块。其中，活性焦脱硫脱硝模块10内的脱硫层的总体有效厚度不低于1.5m，脱硝层的总体有效厚度不低于2.5m。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种活性焦脱硫脱硝系统，其特征在于，包括：活性焦脱硫脱硝单元，所述活性焦脱硫脱硝单元上连通有用于烟气输入的进烟通道和用于烟气输出的排烟通道；和臭氧喷射装置，所述臭氧喷射装置包括一端设置在所述进烟通道内，另一端用于与外部的臭氧发生器相连的臭氧喷射管道，所述臭氧喷射管道的位于所述进烟通道内的部分的侧壁上间隔形成有多个喷射口；其中，所述臭氧喷射管道的至少位于所述进烟通道内的部分构造为垂直于所述进烟通道内烟气的流动方向。

2.根据权利要求1所述的活性焦脱硫脱硝系统，其特征在于，所述臭氧喷射管道包括间隔且平行的设置在所述进烟通道内的多个喷射子管道和连通各所述喷射子管道与外部的臭氧发生器的输送管道，各所述喷射子管道垂直于所述进烟通道内烟气的流动方向，所述喷射口形成在各所述喷射子管道的侧壁上。

3.根据权利要求2所述的活性焦脱硫脱硝系统，其特征在于，所述臭氧喷射装置设置在所述进烟通道的外周壁的一侧或相对两侧或沿所述进烟通道的外周壁周向间隔设置。

4.根据权利要求3所述的活性焦脱硫脱硝系统，其特征在于，所述臭氧喷射装置设置在所述进烟通道的外周壁的相对两侧，各所述臭氧喷射装置的各所述喷射子管道交错设置。

5.根据权利要求3所述的活性焦脱硫脱硝系统，其特征在于，所述活性焦脱硫脱硝系统还包括喷氨装置，所述喷氨装置包括穿过所述进烟通道的外壁设置在所述进烟通道内的喷氨格栅，所述喷氨格栅位于所述喷射子管道与所述活性焦脱硫脱硝单元之间，其中，所述喷氨装置设置在所述进烟通道的外周壁的一侧或相对两侧或沿所述进烟通道的外周壁周向间隔设置。

6.根据权利要求5所述的活性焦脱硫脱硝系统，其特征在于，形成在所述喷射子管道上的喷射口和/或形成在所述喷氨格栅上的喷口的朝向与所述进烟通道内烟气流动的方向同向。

7.根据权利要求5所述的活性焦脱硫脱硝系统，其特征在于，所述活性焦脱硫脱硝单元包括多个活性焦脱硫脱硝模块，所述进烟通道包括连通于位于首位的所述活性焦脱硫脱硝模块上的进烟子通道和依次串联各所述活性焦脱硫脱硝模块的过渡烟道，所述排烟通道连通于位于尾位的所述活性焦脱硫脱硝模块上，其中，所述臭氧喷射装置和/或所述喷氨装置设置在所述进烟子通道和/或所述过渡烟道上。

8.根据权利要求7所述的活性焦脱硫脱硝系统，其特征在于，所述活性焦脱硫脱硝系统还包括设置在所述进烟通道内且位于所述臭氧喷射装置与所述活性焦脱硫脱硝模块之间的气体混合装置。

9.根据权利要求7所述的活性焦脱硫脱硝系统，其特征在于，所述活性焦脱硫脱硝模块构造为错流系统活性焦脱硫脱硝模块或逆流系统活性焦脱硫脱硝模块。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的活性焦脱硫脱硝系统，其特征在于，所述进烟通道内的烟气的截面平均流速范围为0.15m/s-0.4m/s，有效空速范围为160m³/(m³·h)-400m³/(m³·h)。

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