CN102350214A - 燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化系统及工艺，其以燃煤电厂煤粉为原料，在活性焦制备反应器内同时炭化活化得到粉状活性焦，制备过程中得到的热解气作为再燃燃料送入锅炉内，实现NOx的部分脱除；粉状活性焦送入烟气吸附塔，在合适的温度下吸附烟气中的二氧化硫、汞等污染物，并喷入氨气与氮氧化物发生催化还原反应实现氮氧化物的脱除；吸附后的活性焦再生后重复使用；活性焦经多次吸附/再生而失效后送入锅炉燃烧；吸附二氧化硫后的活性焦再生得到高浓度的二氧化硫气体，实现资源化利用。本发明充分利用燃煤电厂的煤资源，实现了烟气的综合净化和二氧化硫的资源化利用，且无废水、废气和固体废弃物的排放。

Description

燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化系统及工艺

技术领域

本发明涉及一种烟气污染治理技术，尤其是一种燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化系统及工艺。

背景技术

目前燃煤电厂锅炉排放的烟气污染物引起的大气污染和酸雨等问题已十分严重，造成了巨大的经济损失，控制烟气污染物排放已经势在必行。目前将国内电厂普遍采用石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术和循环流化床半干法烟气脱硫技术。这两种脱硫技术均以钙基吸收剂(碳酸钙、氧化钙或氢氧化钙)作为脱硫剂，需要消耗大量的碳酸钙资源，造成石灰石资源大量开采，且脱硫同时释放大量二氧化碳，影响生态环境；而且由于脱硫产物的品质、产量等原因，脱硫产物的应用也受到较大限制，导致多数脱硫产物被抛弃，造成新的污染。

活性炭(活性焦)由于具有独特的孔隙结构和较高的化学稳定性和热稳定性、疏水性、负载催化能力以及可循环利用等优点，是一种优良的吸附剂和催化剂。因此近年来活性炭(活性焦)法脱硫脱硝技术已成为研究焦点，并在工业上得到推广和应用。目前应用最广泛的活性炭脱硫脱硝工艺多采用固定床或移动床吸附流程，但该流程应用过程中存在着活性炭利用率低、系统运行费用高、空间占用大、初投资高等缺点，阻碍了活性炭脱硫脱硝工艺的推广应用。申请人发明了一种流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺，并于2010年申请了发明专利，申请号为201010189427.2，但粉状活性炭价格较贵仍是该工艺应用的限制因素。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化系统及工艺，该系统及工艺利用燃煤电厂已有的锅炉高温烟气和煤炭制取活性焦，以自制活性焦作为吸收剂和催化剂实现烟气的脱硫脱硝和二氧化硫的资源化利用，同时利用活性焦制备产生的热解气回送锅炉实现再燃降低氮氧化物排放。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化系统，包括煤粉储罐，煤粉储罐经下端相连的煤粉仓泵与炭化活化炉相连，炭化活化炉下端与电厂燃煤烟气出口或锅炉的高温烟气出口相连，炭化活化炉上端与分离器相连，分离器的下端经冷却器I、活性焦仓泵II与活性焦储罐相连，分离器的上端经热解气输送风机与锅炉相连，活性焦储罐与吸附塔相连，吸附塔的下部经预除尘器与锅炉的烟气出口相连，吸附塔内设有氨气喷嘴和水喷嘴，氨气喷嘴和水喷嘴分别与吸附塔外部的氨气输送装置和喷水装置相连，吸附塔上部的烟气出口经布袋除尘器、引风机与烟囱相连，布袋除尘器分别与螺旋给料机和再生炉相连，螺旋给料机与吸附塔相连，再生塔经冷却器II、活性焦仓泵1分别与活性焦储罐和锅炉相连。

所述氨气输送装置包括氨气储罐，氨气储罐经氨气输送风机、管道与吸附塔内的氨气喷嘴相连。

所述喷水装置包括工艺水箱，工艺水箱通过水泵、管道与吸附塔内的水喷嘴相连。

一种燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化工艺，包括以下步骤：

1).煤粉储罐的煤粉被压缩空气携带，由煤粉仓泵送入炭化活化炉，同时从锅炉抽取部分温度为500-1200℃的烟气作为煤粉炭化热源和活化剂，送入活性焦炭化活化炉的底部，与煤粉混合，烟气携带煤粉自下向上运动，同时发生炭化和活化反应，得到粉状活性焦；

2).烟气携带活性焦进入分离器实现气固分离，分离出的活性焦经冷却器冷却后经活性焦仓泵II送入活性焦储罐进行储存；分离器分离出的热解气作为再燃燃料，送入锅炉的还原区，将主燃烧区生成的NOx还原成N₂，实现NOx的部分脱除；

3).从锅炉排出的烟气经过预除尘器处理后进入吸附塔，在吸附塔内与由活性焦储罐送入的活性焦充分混合；

水泵抽取工艺水箱内的水，由喷嘴喷入吸附塔内，调节烟气的温度，在60-120℃的温度下烟气中的SO₂和汞被活性焦吸附；

氨气输送风机抽取氨气储罐内的氨气由吸附塔上部的氨气喷嘴喷喷入氨气，与烟气中的NOx发生氧化还原反应生成N₂，实现NOx的脱除；

4)净化后的烟气进入布袋分离器进行气固分离，净化后的气体由引风机送入烟囱直接排入大气，分离的活性焦一部分由螺旋给料机送入吸附塔内参与循环，另一部分送入再生炉中进行再生；

5).再生后的活性焦经冷却器II冷却后由活性焦仓泵I送入活性焦储罐循环利用；再生过程中得到浓度为20-60％的二氧化硫富集气体，实现二氧化硫的资源化利用；

6).活性焦经多次吸附/再生后失去吸附性能，将失去吸附性能的废活性焦送入锅炉燃烧，充分利用活性焦的热量。

所述步骤1)中煤粉在炭化活化炉内与烟气混合，同时进行炭化和活化，停留时间为0.5-5秒。

所述步骤4)中活性焦再生是在再生炉内进行，将活性焦加热到350-550℃，释放出二氧化硫，作为制备硫酸的原料。

由于火力发电厂以煤作燃料，煤制活性焦是一种性能优良的吸附剂和催化剂，因此本发明提出了以煤粉为原料利用燃煤锅炉高温烟气制备粉状活性焦，在吸附床中流态化吸附SO₂，并喷入氨气与NOx发生催化还原反应，最终实现同时脱硫脱硝的综合净化工艺。其利用电厂煤粉制备活性焦，用制备的活性焦作为吸附剂和催化剂实现烟气中的二氧化硫和氮氧化物的脱除。以燃煤电厂煤粉为原料，在活性焦制备反应器内同时炭化活化得到粉状活性焦；粉状活性焦送入烟气吸附塔，在合适的温度下吸附烟气中的二氧化硫、汞等污染物，并喷入氨气与氮氧化物发生催化还原反应实现氮氧化物的脱除；吸附后的活性焦再生后重复使用；活性焦经多次吸附/再生而失效后送入锅炉燃烧；吸附二氧化硫后的活性焦再生得到高浓度的二氧化硫气体，实现资源化利用。

本发明由于采用上述工艺，活性焦制备反应器内产生的废气中含有大量的CO、H₂、CH₄等可燃气体气体，将其作为再燃燃料，送入锅炉的还原区实现再燃脱硝。

本发明充分利用燃煤电厂现有煤资源实现燃煤烟气的净化，和传统烟气净化技术相比，不需要单独购买脱硫剂，实现了SO₂和NOx的联合脱除，无废水、废气和固体废弃物的排放；活性焦以流化状态与烟气中SO₂和NOx充分接触，在保证床层内部温度均匀前提下加快其吸附反应速率，充分提高活性焦的利用率；再生得到高浓度二氧化硫气体，实现二氧化硫的资源化利用。本发明与传统工艺相比，具有烟气净化效率高、无二次污染、资源可再生利用等优点，应用前景非常广阔。

附图说明

图1是本发明实施例1工艺流程；

图2是本发明实施例2工艺流程图；

其中1-锅炉，2-煤粉仓泵，3-煤粉储罐，4-炭化活化炉，5-冷却器I，6-热解气输送风机，7-分离器，8-活性焦储罐，9-氨气喷嘴，10-吸附塔，11-布袋除尘器，12-引风机，13-烟囱，14-氨气储罐，15-螺旋给料机，16-氨气输送风机，17-水泵，18-水喷嘴，19-再生炉，20-活性焦仓泵I，21-冷却器II，22-工艺水箱，23-预除尘器，24-活性焦仓泵II，25-电厂燃煤烟气出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1所示，一种燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化系统，包括煤粉储罐3，煤粉储罐3经下端相连的煤粉仓泵2与炭化活化炉4相连，炭化活化炉4下端与锅炉1的高温烟气出口相连，炭化活化炉4上端与分离器7相连，分离器7的下端经冷却器I 5、活性焦仓泵II24与活性焦储罐8相连，分离器7的上端经热解气输送风机6与锅炉1相连，活性焦储罐8与吸附塔10相连，吸附塔10的下部经预除尘器23与锅炉1的烟气出口相连，吸附塔10内设有氨气喷嘴9和水喷嘴18，氨气喷嘴9和水喷嘴18分别与吸附塔10外部的氨气输送装置和喷水装置相连，吸附塔10上部的烟气出口经布袋除尘器11、引风机12与烟囱13相连，布袋除尘器11分别与螺旋给料机15和再生炉19相连，螺旋给料机·5与吸附塔10相连，再生塔19经冷却器II 21、活性焦仓泵I 20分别与活性焦储罐8和锅炉1相连。

所述氨气输送装置包括氨气储罐14，氨气储罐14经氨气输送风机16、管道与吸附塔·0内的氨气喷嘴9相连。

所述喷水装置包括工艺水箱22，工艺水箱22通过水泵17、管道与吸附塔10内的水喷嘴18相连。

一种燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化工艺，包括以下步骤：

煤粉储罐3的煤粉被压缩空气携带，由煤粉仓泵2送入活性焦炭化活化炉4，同时从锅炉1抽取部分烟气(温度为500-1200℃)作为煤粉炭化热源和活化剂，送入活性焦炭化活化炉4的底部，烟气携带煤粉自下向上运动，同时发生炭化和活化反应，得到粉状活性焦；

烟气携带活性焦进入分离器7实现气固分离，分离出的活性焦经冷却器I 5冷却后经活性焦仓泵II 24送入活性焦储罐8进行储存；分离器7分离出的热解气作为再燃燃料，送入锅炉1的还原区，将主燃烧区生成的NOx还原成N₂，实现NOx的部分脱除；

来自锅炉1的烟气经过预除尘器23除尘后进入吸附塔10，与来自活性焦储罐8的活性焦混合，水泵17抽取工艺水箱22内的水，由水喷嘴18喷入吸附塔10内，调节烟气的温度，在60-120℃的温度下烟气中的SO₂和汞被活性焦吸附；

氨气输送风机16抽取氨气储罐14内的氨气由氨气喷嘴9喷入吸附塔10内，烟气中的NO_x与喷入的NH₃反应生成N₂，实现烟气中SO₂和NO_x的脱除；

然后烟气经布袋除尘器11除尘后，由引风机12送入烟囱13排放，分离下的活性焦一部分由螺旋给料机15送入吸附塔10内进行循环吸附，另一部分进入再生炉19，再生后得到二氧化硫浓度为20-60％的气体，实现资源化利用，再生后的活性焦经冷却器II 21冷却后由活性焦仓泵I 20送入活性焦储罐8循环利用；

活性焦经多次吸附/再生后失去吸附性能，将失去吸附性能的废活性焦送入锅炉1燃烧，充分利用活性焦的热量。

实施例2：

如图2所示，一种燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化系统，包括煤粉储罐3，煤粉储罐3经下端相连的煤粉仓泵2与炭化活化炉4相连，炭化活化炉4下端与电厂燃煤烟气出口25相连，炭化活化炉4上端与分离器7相连，分离器7的下端经冷却器I 5、活性焦仓泵II24与活性焦储罐8相连，分离器7的上端经热解气输送风机6与锅炉1相连，活性焦储罐8与吸附塔10相连，吸附塔10的下部经预除尘器23与锅炉1的烟气出口相连，吸附塔10内设有氨气喷嘴9和水喷嘴18，氨气喷嘴9和水喷嘴18分别与吸附塔10外部的氨气输送装置和喷水装置相连，吸附塔10上部的烟气出口经布袋除尘器11、引风机12与烟囱13相连，布袋除尘器11分别与螺旋给料机15和再生炉19相连，螺旋给料机·5与吸附塔10相连，再生塔19经冷却器II 21、活性焦仓泵I 20分别与活性焦储罐8和锅炉1相连。

所述氨气输送装置包括氨气储罐14，氨气储罐14经氨气输送风机16、管道与吸附塔·0内的氨气喷嘴9相连。

所述喷水装置包括工艺水箱22，工艺水箱22通过水泵17、管道与吸附塔10内的水喷嘴18相连。

一种燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化工艺，包括以下步骤：

煤粉储罐3的煤粉被压缩空气携带，由煤粉仓泵2送入活性焦炭化活化炉4，同时从电厂燃煤烟气出口25抽取部分烟气(温度为500-1200℃)作为煤粉炭化热源和活化剂，送入活性焦炭化活化炉4的底部，烟气携带煤粉自下向上运动，同时发生炭化和活化反应，得到粉状活性焦；

烟气携带活性焦进入分离器7实现气固分离，分离出的活性焦经冷却器I 5冷却后经活性焦仓泵II 24送入活性焦储罐8进行储存；分离器7分离出的热解气作为再燃燃料，送入锅炉1的还原区，将主燃烧区生成的NOx还原成N₂，实现NOx的部分脱除；

来自锅炉1的烟气经过预除尘器23除尘后进入吸附塔10，与来自活性焦储罐8的活性焦混合，水泵17抽取工艺水箱22内的水，由水喷嘴18喷入吸附塔10内，调节烟气的温度，在60-120℃的温度下烟气中的SO₂和汞被活性焦吸附；

氨气输送风机16抽取氨气储罐14内的氨气由氨气喷嘴9喷入吸附塔10内，烟气中的NO_x与喷入的NH₃反应生成N₂，实现烟气中SO₂和NO_x的脱除；

然后烟气经布袋除尘器11除尘后，由引风机12送入烟囱13排放，分离下的活性焦一部分由螺旋给料机15送入吸附塔10内进行循环吸附，另一部分进入再生炉19，再生后得到二氧化硫浓度为20-60％的气体，实现资源化利用，再生后的活性焦经冷却器II 21冷却后由活性焦仓泵I 20送入活性焦储罐8循环利用；

活性焦经多次吸附/再生后失去吸附性能，将失去吸附性能的废活性焦送入锅炉1燃烧，充分利用活性焦的热量。

Claims (6)

1.一种燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化系统，其特征在于，包括煤粉储罐，煤粉储罐经下端相连的煤粉仓泵与炭化活化炉相连，炭化活化炉下端与电厂燃煤烟气出口或锅炉的高温烟气出口相连，炭化活化炉上端与分离器相连，分离器的下端经冷却器I、活性焦仓泵II与活性焦储罐相连，分离器的上端经热解气输送风机与锅炉相连，活性焦储罐与吸附塔相连，吸附塔的下部经预除尘器与锅炉的烟气出口相连，吸附塔内设有氨气喷嘴和水喷嘴，氨气喷嘴和水喷嘴分别与吸附塔外部的氨气输送装置和喷水装置相连，吸附塔上部的烟气出口经布袋除尘器、引风机与烟囱相连，布袋除尘器分别与螺旋给料机和再生炉相连，螺旋给料机与吸附塔相连，再生塔经冷却器II、活性焦仓泵I分别与活性焦储罐和锅炉相连。

2.根据权利要求1所述的燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化系统，其特征在于，所述氨气输送装置包括氨气储罐，氨气储罐经氨气输送风机、管道与吸附塔内的氨气喷嘴相连。

3.根据权利要求1所述的燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化系统，其特征在于，所述喷水装置包括工艺水箱，工艺水箱通过水泵、管道与吸附塔内的水喷嘴相连。

4.一种燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化工艺，包括以下步骤：

1).煤粉储罐的煤粉被压缩空气携带，由煤粉仓泵送入炭化活化炉，同时从锅炉抽取部分温度为500-1200℃的烟气作为煤粉炭化热源和活化剂，送入活性焦炭化活化炉的底部，与煤粉混合，烟气携带煤粉自下向上运动，同时发生炭化和活化反应，得到粉状活性焦；

2).烟气携带活性焦进入分离器实现气固分离，分离出的活性焦经冷却器冷却后经活性焦仓泵II送入活性焦储罐进行储存；分离器分离出的热解气作为再燃燃料，送入锅炉的还原区，将主燃烧区生成的NOx还原成N₂，实现NOx的部分脱除；

3).从锅炉排出的烟气经过预除尘器处理后进入吸附塔，在吸附塔内与由活性焦储罐送入的活性焦充分混合；

水泵抽取工艺水箱内的水，由喷嘴喷入吸附塔内，调节烟气的温度，在60-120℃的温度下烟气中的SO₂和汞被活性焦吸附；

氨气输送风机抽取氨气储罐内的氨气由吸附塔上部的氨气喷嘴喷喷入氨气，与烟气中的NOx发生氧化还原反应生成N₂，实现NOx的脱除；

4)净化后的烟气进入布袋分离器进行气固分离，净化后的气体由引风机送入烟囱直接排入大气，分离的活性焦一部分由螺旋给料机送入吸附塔内参与循环，另一部分送入再生炉中进行再生；

5).再生后的活性焦经冷却器II冷却后由活性焦仓泵I送入活性焦储罐循环利用；再生过程中得到浓度为20-60％的二氧化硫富集气体，实现二氧化硫的资源化利用；

6).活性焦经多次吸附/再生后失去吸附性能，将失去吸附性能的废活性焦送入锅炉燃烧，充分利用活性焦的热量。

5.根据权利要求4所述的燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化工艺，其特征在于，所述步骤1)中煤粉在炭化活化炉内与烟气混合，同时进行炭化和活化，停留时间为0.5-5秒。

6.根据权利要求4所述的燃煤电厂煤粉制备活性焦烟气综合净化工艺，其特征在于，所述步骤4)中活性焦再生是在再生炉内进行，将活性焦加热到350-550℃，释放出二氧化硫，作为制备硫酸的原料。

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