一種同時脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及對化石燃料燃燒后的煙氣進行脫硫脫硝的設備，屬于煙氣凈化技術領域。
【背景技術】
[0002]當今由于大規(guī)模使用化石燃料，每年有兩千萬噸以上的硫氧化物(以SO2為主)和一千萬噸以上的氮氧化物(以NO為主)排入大氣，在我國境內(nèi)造成嚴重的酸雨污染。目前已經(jīng)進行大規(guī)模商業(yè)應用的控制二氧化硫排放的技術，包括石灰石-石膏法和半干法煙氣脫硫技術(噴霧干燥法和煙氣循環(huán)流化床法)，它們的特點是脫硫效率高，但無法脫硝。尤其對于半干法煙氣脫硫技術，當用CaO或Ca (OH)2作為吸收劑，雖然吸收劑顆粒越細，反應活性越高，但鈣硫摩爾比(相對于入口煙氣中的SO2)實際上超過1.5，才能達到較高的脫硫效率。而較成熟的降低煙氣中氮氧化物排放的技術有SCR(選擇性催化還原)和SNCR(選擇性非催化還原)，二者都采用氨或尿素將煙氣中的氮氧化物還原為無害的氮氣后再進行排放，SCR的優(yōu)點是脫硝效率高，缺點是成本高，尤其是催化劑成本，讓工業(yè)鍋爐用戶很難接受，并且對運行維護要求高，而SNCR的成本相對較低，但脫硝效率也相對較低，且對噴射點溫度要求嚴格，二者都要求還原劑與煙氣混合均勻，否則部分還原劑會逃逸出去，造成二次污染。以上的脫硫脫硝技術對二氧化硫和氮氧化物實施分別控制，設備投資較大。
[0003]中國專利文獻(ZL200910090740.8)提出了一種同時脫除煙氣中硫氧化物和氮氧化物的方法(200910090740.8)，該技術在實際運行中，還達不到理想的同時脫硫脫硝效率，其吸收劑的利用率相對較低，因此，需要對該技術進行改進、完善和優(yōu)化。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提出一種有效的、方便操作的同時脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的系統(tǒng)，旨在原有技術的基礎上，實現(xiàn)在一個反應器內(nèi)同時脫硫脫硝的功能，以進一步提高吸收劑的利用率，達到高效同時脫除硫氧化物和氮氧化物的目的。
[0005]本實用新型的技術方案如下:
[0006]—種同時脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括流化床反應器、氣固分離器、增濕活化器和新鮮吸收劑儲料罐；流化床反應器內(nèi)設有布風板，布風板上部分為密相區(qū)和稀相區(qū)，密相區(qū)的高度為5?50cm ;在流化床反應器底部設有煙氣進口和乏吸收劑排出口，流化床反應器上部設有煙氣出口 ；所述的煙氣出口與氣固分離器的進口相連，氣固分離器的物料出口與增濕活化器的物料進口連接；增濕活化器的物料出口與流化床反應器的連接；在流化床反應器稀相區(qū)設有霧化噴嘴。
[0007]優(yōu)選地，所述氣固分離器采用布袋除塵器。
[0008]優(yōu)選地，在增濕活化器內(nèi)設有絞龍。
[0009]優(yōu)選地，在增濕活化器與循環(huán)流化床反應器之間的管路上設有回料控制閥。
[0010]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果:①本實用新型與傳統(tǒng)循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫技術相比，由于脫硝過程對脫硫過程有促進作用，在同樣鈣硫摩爾比(相對于入口煙氣中的SO2)條件下，本實用新型的同時脫硫脫硝技術可以達到更高的脫硫效率，且對煙氣的相對濕度要求更低；更重要的是，在實現(xiàn)高效脫硫的同時，NO也可以被高效脫除，實現(xiàn)了在一個反應器中同時脫硫脫硝的目的，不必因為硫氧化物和氮氧化物的不同而建立兩套煙氣凈化裝置，從而大大節(jié)省了設備投資，降低了煙氣污染物排放的控制成本。②本實用新型的特點是在揭示同時脫硫脫硝化學反應原理的基礎上，根據(jù)煙氣成分的特點，并結(jié)合實際運行經(jīng)驗，對系統(tǒng)的結(jié)構進行了改進和完善，例如增加了增濕活化器，通過合理地控制工藝步驟和運行參數(shù)，達到了比較理想的脫硫脫硝效果，302脫除率可達到90%以上，NO脫除率可達65%以上。在常規(guī)工業(yè)鍋爐或窯爐排放煙氣的二氧化硫和氮氧化物濃度范圍內(nèi)，硫氧化物和氮氧化物的排放能夠達到國家的環(huán)保要求。③本實用新型對氣固分離器分離下來的乏吸收劑進行活化后，重新返回流化床反應器內(nèi)參與脫硫脫硝反應，顯著提高了吸收劑的利用率。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的系統(tǒng)及工藝流程圖。
[0012]圖中:1 一來流煙氣進口管道；2 —流化床反應器；3 —增濕活化器；4 一新鮮吸收劑儲料罐；5 —霧化水噴嘴；6 —流化床反應器出口煙道；7 —氣固分離器；8 —回料控制閥；9 一凈煙氣煙道；10_水或蒸氣管道；11_密相區(qū)；12_稀相區(qū)；13_布風板；14_絞龍；15_噴水管道；16-乏吸收劑排出管道。
【具體實施方式】
[0013]下面借助于附圖對本實用新型的原理、結(jié)構和工藝過程作進一步的說明。
[0014]圖1為本實用新型的系統(tǒng)及工藝流程圖，所述系統(tǒng)包括流化床反應器2、氣固分離器7、增濕活化器3和新鮮吸收劑儲料罐4 ;流化床反應器內(nèi)設有布風板13，在布風板上部的流化床內(nèi)分為密相區(qū)11和稀相區(qū)12，密相區(qū)的高度為5?50cm ;在流化床反應器底部設有來流煙氣進口管道1、乏吸收劑排出管道16和噴水管道15，流化床反應器上部設有煙氣出口 6 ;所述的煙氣出口與氣固分離器7的進口相連，氣固分離器的物料出口與增濕活化器3的物料進口連接；增濕活化器的物料出口通過回料控制閥8與流化床反應器連接；在增濕活化器上設有活化介質(zhì)水或水蒸氣接口 10;在流化床反應器稀相區(qū)內(nèi)設有霧化水噴嘴。所述氣固分離器采用布袋除塵器。
[0015]本實用新型的工藝過程如下:
[0016]含有S02、NO、水蒸氣、氧氣、二氧化碳、氮氣和飛灰的燃燒煙氣經(jīng)過預除塵后，通過調(diào)節(jié)噴水管道15的噴水量控制煙氣溫度在80?150°C范圍內(nèi)，自煙道I進入流化床反應器2中，在02、S02、H20和吸收劑同時存在的條件下，煙氣中的NO在循環(huán)流化床密相區(qū)中被氧化為NO2，然后再與煙氣中的SO2S SO3—起被吸收劑Ca(OH) 2、CaO、赤泥或者它們的混合物吸收固化，達到同時脫硫脫硝的目的。根據(jù)煙氣中SO^ NO的摩爾比例以及各自的濃度，調(diào)整進入系統(tǒng)的新鮮吸收劑的量。為保證流化床反應器中能達到較高的脫硫脫硝效率，通過霧化水噴嘴5調(diào)節(jié)霧化噴水量，控制流化床反應器出口煙氣相對濕度在10?60%范圍。脫硫脫硝后的煙氣攜帶固體顆粒經(jīng)過流化床反應器出口煙道6進入氣固分離器7，被分離下來的固體物料主要含有CaO或Ca (OH) 2或未反應完全的赤泥，以及脫硫產(chǎn)物CaSO4XaSO3，脫硝產(chǎn)物Ca (NO3) 2、Ca (NO2)2等物質(zhì)。為提高吸收劑的利用率，將被分離下來的固體物料和新鮮吸收劑在增濕活化器中被水或水蒸氣活化，通過調(diào)整水量或蒸汽量的多少控制顆粒物的含濕量在0.5?2 %范圍內(nèi)，活化后的固體物料經(jīng)回料控制閥8直接返回流化床反應器的密相區(qū)中，重新參與同時脫硫脫硝的反應過程，通過控制循環(huán)流化床反應器內(nèi)的床壓降以保證脫硝效率，并避免阻力過大引起的風機電耗過高，部分固體物料可以從流化床底部或者氣固分離器底部排出，以維持整個系統(tǒng)的固體物料平衡，經(jīng)過氣固分離器后的煙氣從凈煙氣煙道9排出。此外，除了采用傳統(tǒng)的CaO或Ca(OH)2作為吸收劑外，本實用新型還可以使用鋁冶煉行業(yè)中的大宗廢棄物一赤泥作為吸收劑，脫除煙氣中的SOx和NOx，從而達到以廢治廢的目的。
[0017]實施例1:采用熟石灰作為吸收劑，煙氣中SOjP NO的體積比2:1，鈣硫氮摩爾比(Ca/(S+0.5N))為1.3，增濕活化器出口固體物料含濕量1.5%，來流煙氣溫度110°C，流化床反應器內(nèi)密相區(qū)高度20cm左右，煙氣中氧氣體積分數(shù)5%，流化床反應器出口煙氣相對濕度50 %，脫硫效率90 %以上，脫硝效率65 %以上。
【主權項】
1.一種同時脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括流化床反應器(2)、氣固分離器(7)、增濕活化器(3)和新鮮吸收劑儲料罐(4);流化床反應器內(nèi)設有布風板(13)，布風板上部分為密相區(qū)(11)和稀相區(qū)(12)，密相區(qū)的高度為5?50cm;在流化床反應器底部設有來流煙氣進口管道(I)、乏吸收劑排出管道(16)和噴水管道(15)，流化床反應器上部設有煙氣出口 ￠);所述的煙氣出口與氣固分離器(7)的進口相連，氣固分離器的物料出口與增濕活化器(3)的物料進口連接；增濕活化器的物料出口與流化床反應器連接；增濕活化器設有水或水蒸氣接口(10);在流化床反應器稀相區(qū)(12)內(nèi)設有水霧化噴嘴(5)。2.按照權利要求1所述的一種同時脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的系統(tǒng)，其特征在于:所述氣固分離器采用布袋除塵器。3.按照權利要求1所述的一種同時脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的系統(tǒng)，其特征在于:增濕活化器內(nèi)設有絞龍(14)。4.按照權利要求1所述的一種同時脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的系統(tǒng)，其特征在于:在增濕活化器與循環(huán)流化床反應器之間的管路上設有回料控制閥(8)。
【專利摘要】一種同時脫除煙氣中氮氧化物和硫氧化物的系統(tǒng)，屬于煙氣凈化技術領域。該系統(tǒng)包括存在密相區(qū)的流化床反應器、氣固分離器、增濕活化器、回料控制閥和新鮮吸收劑儲料罐；流化床反應器底部設有來流煙氣進口管道、乏吸收劑排出管道和噴水管道，上部設有煙氣出口，內(nèi)部設有水霧化噴嘴。煙氣出口與氣固分離器的進口相連，氣固分離器的物料出口與增濕活化器的物料進口連接；增濕活化器的物料出口與流化床反應器的連接。本實用新型實現(xiàn)了在一個反應器中同時脫硫脫硝的目的，不必因為硫氧化物和氮氧化物的不同而建立兩套煙氣凈化裝置，從而大大節(jié)省了設備投資，有效提高了吸收劑的利用率，并達到了比較理想的脫硫脫硝效果。
【IPC分類】B01D53/83, B01D53/60, B01D46/02
【公開號】CN204891598
【申請?zhí)枴緾N201520528109
【發(fā)明人】佟會玲, 楊銳明, 王志鵬, 陳群, 禚玉群
【申請人】清華大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年7月20日