CN111495111A - 一种低温固定床一体化吸附脱硫脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温固定床一体化吸附脱硫脱硝系统及方法，包括含SO2和NOx烟气输入管道、增压风机、烟气余热回收器、冷却系统、烟气切换装置、冷量回收器、烟气输出管道及若干固定床吸附塔；含SO2和NOx烟气输入管道的出口与增压风机的入口相连通，增压风机的出口与烟气余热回收器的入口相连通，烟气余热回收器的出口与冷却系统的入口相连通，冷却系统的出口与烟气切换装置的入口相连通，烟气切换装置的出口分别与各固定床吸附塔的入口相连通，各固定床吸附塔的出口与冷量回收器的入口相连通，冷量回收器的出口与烟气输出管道相连通，该系统及方法能够满足烟气超净排放的要求，且再生是损耗较小。
Description
技术领域
本发明属于烟气一体化脱硫脱硝技术领域，涉及一种低温固定床一体化吸附脱硫脱硝系统。
背景技术
当前主流的脱硫脱硝技术时SCR脱硝和FGD脱硫。SCR脱硝是通过催化剂和还原剂将NOx还原成N2排出，石灰石-石膏法进行脱硫，该方法通过将SO2与石灰石浆液反应，生成难溶的硫酸钙(石膏)脱除。传统SCR脱硝和FGD脱硫技术虽然应用广泛，但是存在很多问题。例如FGD脱硫使用大量的石灰石作为脱硫剂，石灰石的大量开采造成严重的山体破坏，FGD脱硫产生大量的脱硫废水也给电厂带来了处理难题。SCR脱硝的催化剂只在特定温度区间具备较高活性，当电厂运行负荷调整时，烟气温度的变化会严重影响SCR脱硝效率。另外，SCR脱硝存在氨逃逸、催化剂固废等二次污染问题。
除了SCR脱硝和FGD脱硫技术外，活性焦吸附法一体化脱硫脱硝技术也在日本和德国有工业应用。该技术的特点是利用活性焦多孔吸附特性对SO2进行吸附脱除，再生后得到高浓度的SO2，制成硫酸、硫磺或硫酸盐等副产品。活性焦法不能吸附脱除NOx，因为NO是难吸附气体。NOx的脱除仍然需要进行喷氨还原成N2，活性焦作为选择性还原催化剂。活性焦脱硝率不高，一般只有70～80％的脱硝效率，无法满足超净排放的要求。此外，由于活性焦干法脱硫原理是基于H2SO4化学吸附，再生温度高，而且活性焦参与再生反应，损耗大。
常规活性焦(炭)干法脱硫脱硝工艺如附图1所示。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种低温固定床一体化吸附脱硫脱硝系统，该系统能够满足烟气超净排放的要求，且再生是损耗较小。
为达到上述目的，本发明所述的低温固定床一体化吸附脱硫脱硝系统包括含SO2和NOx烟气输入管道、增压风机、烟气余热回收器、冷却系统、烟气切换装置、冷量回收器、烟气输出管道及若干固定床吸附塔；
含SO2和NOx烟气输入管道的出口与增压风机的入口相连通，增压风机的出口与烟气余热回收器的入口相连通，烟气余热回收器的出口与冷却系统的入口相连通，冷却系统的出口与烟气切换装置的入口相连通，烟气切换装置的出口分别与各固定床吸附塔的入口相连通，各固定床吸附塔的出口与冷量回收器的入口相连通，冷量回收器的出口与烟气输出管道相连通。
所述冷却系统为三段喷淋冷却结构。
固定床吸附塔的数目为两个。
固定床吸附塔内填充有多孔吸附材料，其中，所述多孔吸附材料为活性炭、活性焦或分子筛。
还包括吹扫风管道，其中，吹扫风管道与固定床吸附塔的逆向吹扫风入口相连通。
在工作时，烟气经含SO2和NOx烟气输入管道进入到增压风机中，再经增压风机增压后送入烟气余热回收器中进行降温，然后经烟气切换装置送入任一固定床吸附塔中，通过固定床吸附塔进行脱硫脱硝处理，固定床吸附塔输出的烟气进入到冷量回收器中回收冷量，最后经烟气输出管道排出。
在吸附时，当固定床吸附塔吸附饱和后，则通过烟气切换装置将烟气输入到其他任意一个固定床吸附塔中，同时对饱和的固定床吸附塔进行再生。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的低温固定床一体化吸附脱硫脱硝系统在具体操作时，通过固定床吸附塔对烟气中的SO2和NOx进行吸附处理，吸附温度较低，同时在工作时，采用一用一备的方式，当固定床吸附塔饱和时，则通过烟气切换装置切换至其他的固定床吸附塔，同时对饱和的固定床吸附塔进行再生，从而满足烟气超净排放的要求，且再生是损耗较小，另外，本发明通过烟气余热回收器及冷却系统对烟气进行冷却，使得烟气温度降低至吸附温度-100℃～室温。本发明中NOx通过低温氧化吸附的方式脱除，不需要喷入NH3进行催化还原，同时，固定式吸附塔在低温下对SO2和NOx吸附量大，吸附剂装填量少，吸附设备小，投资成本较低，同时不需要连续补充，只需要定期补充或更换吸附剂。另外，烟气降温过程中析出的酸性冷凝水，经中和处理后可供电厂使用，降低电厂耗水量，可广泛适用于电厂烟气、钢厂烧结烟气和焦炉烟气等烟气一体化脱硫脱硝。
附图说明
图1为现有技术的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图。
其中，1为增压风机、2为烟气余热回收器、3为冷却系统、4为烟气切换装置、5为固定床吸附塔、6为冷量回收器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图2，本发明所述的低温固定床一体化吸附脱硫脱硝系统包括含SO2和NOx烟气输入管道、增压风机1、烟气余热回收器2、冷却系统3、烟气切换装置4、冷量回收器6、烟气输出管道及若干固定床吸附塔5；含SO2和NOx烟气输入管道的出口与增压风机1的入口相连通，增压风机1的出口与烟气余热回收器2的入口相连通，烟气余热回收器2的出口与冷却系统3的入口相连通，冷却系统3的出口与烟气切换装置4的入口相连通，烟气切换装置4的出口分别与各固定床吸附塔5的入口相连通，各固定床吸附塔5的出口与冷量回收器6的入口相连通，冷量回收器6的出口与烟气输出管道相连通。
所述冷却系统3为三段喷淋冷却结构；固定床吸附塔5的数目为两个；固定床吸附塔5内填充有多孔吸附材料，其中，所述多孔吸附材料为活性炭、活性焦或分子筛；本发明还包括吹扫风管道，其中，吹扫风管道与固定床吸附塔5的逆向吹扫风入口相连通。
在工作时，除尘后的高温烟气经增压风机1引入烟气余热回收器2中，将烟气温度降至70℃以下，其中，回收的热量用于供应热水、蒸汽或用于制冷；经余热回收后的烟气进入冷却系统3中，通过喷淋降温或者间接换热的方式降至室温以下温区，室温以上温区冷却通过冷却水带走热量，室温以下温区冷却采用制冷的方式；冷却后的烟气通过烟气切换装置4进入第一个固定床吸附塔5中，通过与装填的多孔吸附材料相接触，在低温下吸附脱除烟气中的SO2及NOx；当第一个固定床吸附塔5吸附饱和后，SO2或NOx开始穿透时，通过烟气切换装置4将烟气切换至第二个固定床吸附塔5进行SO2或NOx吸附，同时通过加热或抽真空的方式对第一个固定床吸附塔5内的吸附剂进行SO2和NOx解吸和吸附材料再生。当第二个固定床吸附塔5吸附饱和后，SO2或NOx开始穿透时，通过烟气切换装置4将烟气重新切换至解吸完成的第一个固定床吸附塔5，在两个固定床吸附塔5之间循环开展吸附及解吸操作。
600MW燃煤机组的烟气(烟气流量200万标方/小时，SO2含量3000mg/Nm3，NOx含量500mg/Nm3)经过除尘后，进入实施例和对比实施例种。
实施例
如附图2所示，烟气经增压风机1增压后，进入烟气余热回收器2中，烟气温度由120℃降至70℃；70℃的烟气进入冷却系统3，通过喷淋冷却的方式降至-20℃，冷却系统3采用三段喷淋冷却方式，其中，第一段喷淋降温至35℃，第二段通过冷冻水喷淋降温至5℃，第三段通过低温氯化钙溶液喷淋冷却至-20℃，第一段喷淋循环液通过冷却水冷却，第二段喷淋循环液通过冷水机组冷却；第三段喷淋循环液(氯化钙溶液)通过低温制冷机组冷却，经冷却系统3冷却至-20℃的低温烟气通过烟气切换装置4进入到第一个固定床吸附塔5中，脱硫脱硝后的烟气中SO2和NOx含量均低于1mg/Nm3，然后再经冷量回收器6回收冷量后排出。
当第一个固定床吸附塔5出口的净烟气中SO2或NOx含量超过1mg/Nm3时，通过烟气切换装置4将烟气切换至第二个固定床吸附塔5进行吸附脱硫脱硝。同时向第一个固定床吸附塔5内通入200℃热空气进行逆向吹扫床层，以解吸出SO2和NOx，解吸完成后，通入冷空气吹扫冷却床层；当第二个固定床吸附塔5吸附饱和时，出口净烟气中SO2或NOx含量超过1mg/Nm3时，通过烟气切换装置4将烟气重新切换至第一个固定床吸附塔5中进行吸附工序，同时对第二个固定床吸附塔5进行解吸和冷吹操作工序。
对比实施例
如附图1所示，除尘后的烟气(120℃)经引风机引入移动床吸附塔中，移动床吸附塔由上下两段组成，下段为脱硫段，上段为脱硝段。烟气先进入到下段进行吸附脱硫，SO2与烟气中的H2O和O2反应，生成的H2SO4被活性焦(炭)吸附。吸附脱硫后的烟气喷入NH3，进入到移动床吸附塔上段，在活性焦(炭)的催化作用下，NOx被NH3还原成N2进行脱硝，吸附SO2后的活性焦(炭)进入到再生塔中，通过加热的方式再生，解吸出SO2，再生后的活性焦(炭)通过冷却降温和筛分除灰等工序后，经链斗抬升至移动床吸附塔塔顶进行加料循环使用。由于再生过程中参与反应消耗掉大量活性焦(炭)，需要补充新鲜活性焦(炭)维持系统连续运行。
实施例和对比实施例的主要技术参数如表1所示。
表1
Claims (6)
1.一种低温固定床一体化吸附脱硫脱硝系统，其特征在于，包括含SO2和NOx烟气输入管道、增压风机(1)、烟气余热回收器(2)、冷却系统(3)、烟气切换装置(4)、冷量回收器(6)、烟气输出管道及若干固定床吸附塔(5)；
含SO2和NOx烟气输入管道的出口与增压风机(1)的入口相连通，增压风机(1)的出口与烟气余热回收器(2)的入口相连通，烟气余热回收器(2)的出口与冷却系统(3)的入口相连通，冷却系统(3)的出口与烟气切换装置(4)的入口相连通，烟气切换装置(4)的出口分别与各固定床吸附塔(5)的入口相连通，各固定床吸附塔(5)的出口与冷量回收器(6)的入口相连通，冷量回收器(6)的出口与烟气输出管道相连通；
所述冷却系统(3)为三段喷淋冷却结构。
2.根据权利要1所述的低温固定床一体化吸附脱硫脱硝系统，其特征在于，固定床吸附塔(5)的数目为两个。
3.根据权利要1所述的低温固定床一体化吸附脱硫脱硝系统，其特征在于，固定床吸附塔(5)内填充有多孔吸附材料，其中，所述多孔吸附材料为活性炭、活性焦或分子筛。
4.根据权利要1所述的低温固定床一体化吸附脱硫脱硝系统，其特征在于，还包括吹扫风管道，其中，吹扫风管道与固定床吸附塔(5)的逆向吹扫风入口相连通。
5.根据权利要1所述的低温固定床一体化吸附脱硫脱硝系统，其特征在于，在工作时，烟气经含SO2和NOx烟气输入管道进入到增压风机(1)中，再经增压风机(1)增压后送入烟气余热回收器(2)中降温至-20℃，然后经烟气切换装置(4)送入任一固定床吸附塔(5)中，通过固定床吸附塔(5)进行脱硫脱硝处理，固定床吸附塔(5)输出的烟气进入到冷量回收器(6)中回收冷量，最后经烟气输出管道排出。
6.根据权利要求5所述的低温固定床一体化吸附脱硫脱硝系统，其特征在于，在吸附时，当固定床吸附塔(5)吸附饱和后，则通过烟气切换装置(4)将烟气输入到其他任意一个固定床吸附塔(5)中，同时对饱和的固定床吸附塔(5)进行再生。
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