專利名稱：一種工業煙氣處理的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及工業爐窯煙氣凈化領域，特別涉及一種對火電廠和鋼鐵廠燒結生產過 程中凈化方法和系統的改進，具體為一種工業煙氣處理的方法和系統。
背景技術：
火電廠和鋼鐵廠燒結生產過程中排放的SO2和NOx是大氣污染的主要物質，SO2和 NOx是形成酸雨的主要原因之一，嚴重危害人體健康，對自然環境造成嚴重損害，脫硫、脫硝 是中國治理燃煤煙氣污染，改善大氣環境的最主要任務。目前國內煙氣脫硫的方法有濕法脫硫、半干法脫硫、干法脫硫。濕法脫硫主要有 石灰石/石膏濕法煙氣脫硫。半干法脫硫主要有噴霧干燥法SDA、增濕灰循環工藝脫硫 NID、循環流化床煙氣脫硫CFB-FGD、回流式循環流化床煙氣脫硫RCFB。干法脫硫主要有爐 內噴鈣尾部煙氣增濕活化脫硫LIFAC等工藝。煙氣脫硝主要有選擇性催化還原技術和選擇性非催化還原技術等。選擇性催化 還原煙氣脫NOx技術，目前在日本、德國、美國等發達國家廣泛應用，在我國新建的電廠也開 始了應用。使NOx轉化為N2的工程過程中必須使用還原劑，例如NH3。根據所使用催化劑 的催化反應溫度，選擇性催化還原工藝分成高溫、中溫和低溫。一般高溫大于400°C，中溫 300-400°C，低溫小于300°C。目前工程中應用最廣最多的SCR催化劑是氧化鈦基催化劑，使 用溫度在300-400°C。另外還有沸石催化劑，使用溫度在345-590°C，氧化鐵催化劑，使用溫 度在380-430°C。大多數催化劑的使用溫度都比較高，在使用時需要加熱，耗費的資源大。目前國內熱電企業中，普遍采用2 X 600麗機組FGD-SCR聯合脫SO2脫NOx工藝采 用石灰石/石膏濕法脫硫，采用選擇性催化還原技術脫N0X。其工藝流程參看圖1，濕法脫 硫和選擇性催化還原法工藝聯合脫硫脫硝工藝流程圖，選擇性催化還原工藝條件要求煙 氣溫度378°C。其中，煙氣量為4487885πι3Λ，Ν0』_^除率90%，原煙氣含NOx 500mg/m3，脫后 煙氣含 NOx 50mg/m3。此工藝的缺點是1)選擇性催化還原法投資大投資達2. 4123億元人民幣，其中 催化劑使用日本日立造船生產的鈦基催化劑，主要成分為Ti-v-w，價格1. 0068億元人民 幣。2)運行費用高年運行費用高達4871萬元，每噸NO5JA除成本5400元。催化劑的使用 壽命為2 3年，對失活的催化劑，首先考慮處理的方式是催化劑的再生，沒有必要再生的， 則要對其進行廢棄處理，這又需要資金和場地。目前中國所使用的其它脫硝工藝方法不僅投資大，而且脫硝效率低。開發一種低溫的、投資費用小、脫硝效率高、適合中國國情的脫硝工藝方法是目前 面臨的課題。
發明內容
為了開發一種符合中國國情、脫硝效率高、脫硝效果明顯、低廉的脫硝工藝方法， 本發明采用的技術方案是一種工業煙氣處理的方法，本方法包括脫硫和脫硝兩個工藝過程，其中脫硝過程中，借助于催化劑，實現對氮氧化合物的裂解生成氮氣，所采用的催化劑 為優化活性焦。與所述的一種工業煙氣處理的方法配套的工業煙氣處理系統，系統中包括有弓丨 風機、脫硫裝置、脫硝裝置、除塵器、熱交換器、催化劑供應裝置、煙 、凈化風機，脫硝裝置 采用的裝置為優化活性焦移動床、或者優化活性焦管式反應器、或者優化活性焦袋式反應 器，經除塵器除塵后的煙氣在引風機的作用下，首先進入到熱交換器中進行工藝溫度調整， 再進入到脫硫裝置中進行脫硫，脫硫過程完成后，進入熱交換器進行進一步調整溫度，進入 到脫硝裝置進行脫硝，達到排放標準后經煙 排放。 本發明采用優化活性焦作為催化劑，優化活性焦以褐煤為主要原料，中國的褐煤 資源豐富，原料好獲得，價格相對便宜，整個工藝流程耗費低。采用優化活性焦作為催化劑， 使脫硝溫度控制在70-150°C之間，實現了低溫脫硝。脫硝效率高，效果明顯。本發明系統 采用的脫硝裝置為優化活性焦移動床、或者優化活性焦管式反應器、或者優化活性焦袋式 反應器，結構簡單，操作容易。煙氣經過脫硝過程中，所使用的優質活性焦能夠實現循環利 用。從脫硝裝置排出的優化活性焦經過篩分，篩上的優質活性焦回輸到脫硝裝置中循環使 用，篩下的優化活性焦綜合利用。本發明的有益效果是本發明方法簡單、操作方便。本發明采用優化活性焦作為催 化劑，優化活性焦以褐煤為主要原料制造，褐煤資源豐富，獲取容易，所需成本低。優化活性 焦在低溫下參加脫硝反應。同時，優化活性焦實現了循環利用和綜合利用，節約了資源。
圖1為選擇性催化還原脫硝和濕法脫硫煙氣聯合凈化流程示意圖。圖2為本發明第一實施例的系統結構示意圖。圖3為優化活性焦移動床結構示意圖。圖4為本發明第二實施例的系統結構示意圖。圖5為優化活性焦管式反應器結構示意圖。圖6為本發明第三實施例的系統結構示意圖。圖7為袋式反應器結構示意圖。圖8為本發明第四實施例的系統結構示意圖。圖中，SCR為脫硝裝置，AH為空氣預熱器，ESP為除塵器，GGH為熱交換器，FGD為脫 硫裝置，1為引風機，2為優化活性焦移動床，3為優化活性焦管式反應器，4為CFB吸收塔， 5為袋式反應器，6為優化活性焦袋式反應器，7為凈化風機，8為煙囪，9為消石灰倉，10為 風機I，11為噴水系統，12為篩子，13為倉式泵I，14為優化活性焦混合倉，15為倉式泵II， 16為噴吹罐，17為分配器，18為優化活性焦倉，19為氨、空氣混合器，20為風機II，21為脫 硫凈化產物倉，22為優化活性焦回收倉，23為倉式泵III，24為原煤倉，25為燒結機，26為 燒結粉塵倉，27為燒結原料倉，28為閘門，2-1為凈化氣出口，2-2為高料位計，2-3為低料位 計，2-4為氣體入口，2-5為卸灰閥，2-6為優化活性焦，2-7為殼體，2_8為布氣裝置，3_1為 收縮段，3-2為優化活性焦管式反應器侯口，3-3為擴張段，6-1為閥板孔，6-2為煙氣出口， 6-3為預除塵設備，6-4為煙氣進口，6-5為優化活性焦，6-6為支撐體，6_7為小濾袋，6_8為 大濾袋，6-9為箱體。
具體實施例方式為了開發一種符合中國國情、脫硝效率高、脫硝效果明顯、低廉的脫硝工藝方法， 本發明提出了一種工業煙氣處理的方法和配套的系統，采用的技術方案是一種工業煙氣 處理的方法，本方法包括脫硫和脫硝兩個工藝過程，其中脫硝過程中，借助于催化劑，實現 對氮氧化合物的裂解生成氮氣，特別的是，所采用的催化劑為優化活性焦。本發明的 技術方案中，采用優化活性焦進行脫硝的工序過程為經過脫硫后的 煙氣引入脫硝裝置中；煙氣在脫硝裝置中采用優化活性焦作為催化劑，在工藝溫度為 70-150°C的環境下進行脫硝處理；對脫硝后的煙氣做進一步的除塵，達到煙氣排放的標準 后排出。本發明的技術方案中，所述的用作脫硝催化劑的優化活性焦是由褐煤半焦、焦煤 和煤焦油按重量百分比47-75% 10-35% 5-24%混合后制成活性焦，或者是在以上混 合物基礎上再加入5-15%金屬氧化物Cr2O3或CuO強化劑、成型、干燥并進一步利用水蒸汽 活化處理后得到的優化活性焦。本發明的技術方案中，所述的脫硫工藝過程采用的是常規工藝進行脫硫，煙氣經 過脫硫處理后，溫度達到70-150°C，輸送到脫硝裝置中進行脫硝，在脫硝裝置中通入氨氣， 煙氣在脫硝裝置中借助于優化活性焦的催化作用下實現氮氧化物的裂解，脫硝完成后經過 進一步的凈化，達到排放標準后排放。本發明的技術方案中，在脫硝裝置中的排放物經過篩分裝置后，篩上物返回脫硝 裝置循環使用，篩下物回收到原煤倉，供燃燒使用。與一種工業煙氣處理的方法配套的工業煙氣處理系統，系統中包括有引風機、脫 硫裝置、脫硝裝置、除塵器、熱交換器、催化劑供應裝置、煙囪、凈化風機，脫硝裝置SCR采用 的裝置為優化活性焦移動床2、或者優化活性焦管式反應器3、或者優化活性焦袋式反應器 6，經除塵器ESP除塵后的煙氣在引風機1的作用下，首先進入到熱交換器GGH中進行工藝 溫度調整，再進入到脫硫裝置FGD中進行脫硫，脫硫過程完成后，進入熱交換器GGH進行進 一步調整溫度，進入到脫硝裝置SCR進行脫硝，達到排放標準后經煙囪8排放。本發明的技術方案中，系統組成中還包括優化活性焦補充和循環利用裝置，補充 裝置將尚未使用過的優化活性焦注入到優化活性焦混合倉14，經過篩分后的篩上物經倉式 泵I 13輸送到優化活性焦混合倉14中，再由輸送裝置輸送到脫硝裝置SCR中，形成催化劑 的循環利用裝置，以上的循環利用裝置還包括燒結除塵灰與燒結煙氣的脫硫產物回輸到燒 結原料倉27的分系統；經篩子12進行篩分得到的篩下物經倉式泵III 23也進入到原煤倉 24形成活性焦的綜合利用裝置，綜合利用裝置還包括袋式反應器5中截留的優化活性焦經 倉式泵III 23至原煤倉24的回收分系統。本發明的技術方案中，所述的優化活性焦移動床2的結構中包括有圓筒狀的殼 體2-7、分別位于殼體2-7上端和下端的卸灰閥2-5、優化活性焦移動床2的腔體內設置有 布氣裝置2-8、設置在布氣裝置2-8上與外界的氨、空氣混合器19配套的氣體入口 2-4、設 置在殼體2-7上的與內部連通的凈化氣出口 2-1。本發明的技術方案中，所述的優化活性焦管式反應器3的結構中包括有位于上 部的收縮段3-1、與收縮段3-1連通的優化活性焦管式反應器侯口 3-2、與優化活性焦管式反應器侯口 3-2連通的擴張段3-3，所述的優化活性焦管式反應器侯口 3-2處與配套的優化 活性焦分配器17與氨、空氣混合器19連通，所述的優化活性焦管式反應器3內設置有煙氣 壓力損失調控裝置。本發明的技術方案中，所述的優化活性焦袋式反應器6的結構中包括有箱體 6-9、設置在箱體6-9上的煙氣進口 6-4和煙氣出口 6-2、設置在箱體6_9上的大濾袋6_8、 設置在大濾袋6-8內層的小濾袋6-7、設置在小濾袋6-7內層的支撐體6-6，所述的優化活 性焦袋式反應器6的煙氣進口 6-4處設置有預除塵設備6-3，所述的優化活性焦袋式反應器 6的煙氣出口 6-2處設置有閥板孔6-1。 下面結合附圖，對本發明的實施例做進一步的說明。參看附圖2，脫硫工藝和優化活性焦移動床脫硝煙氣聯合凈化示意圖。使用濕法 工藝先行脫硫，使用優化活性焦移動床2進行脫硝。煙氣經過除塵器ESP進行第一步除塵 后，打開閘門28，煙氣 在引風機1的作用下進入到熱交換器GGH進行工藝溫度調整，隨后進 入到脫硫裝置FGD中進行脫硫，煙氣脫硫后，再一次進入到熱交換器GGH進行進一步溫度調 整，隨后進入到優化活性焦移動床2內進行脫硝過程。在煙氣向優化活性焦移動床2內輸 送的過程中，氨、空氣混合氣19向煙氣通道內逆向噴入氨氣，使其與煙氣一起進入到優化 活性焦移動床2內。優化活性焦倉18同時向優化活性焦移動床2輸入優化活性焦2-6，作 為催化劑參與脫硝反應。同時參看附圖2和附圖3，此時混合氣體經布氣裝置2-8由下而上 流動，進行脫硝反應，凈化的煙氣從凈化氣出口 2-1排出床外，進入袋式除塵裝置5進行進 一步的除塵和脫硝反應，在凈化風機7的作用下，達到排放標準后的煙氣通過煙囪8排出。 在優化優活性焦移動床2的殼體2-7外圍設置有高料位計2-2和低料位計2-3。化活性焦 移動床2內的優化活性焦2-6，在垂直的優化活性焦移動床2內，在重力的作用下，由上而 下移動，從優化活性焦移動床2的頂部下降至底部。排出優化活性焦移動床2外的優化活 性焦2-6進入篩子12，篩上的優化活性焦2-6由倉式泵I 13輸送至優化活性焦混合倉14 內，由倉式泵II 15輸送到優化活性焦倉18內，循環使用。篩下的優化活性焦2-6和袋式 反應器5中截留的優化活性焦2-6進入倉式泵III 23，輸送到原煤倉24，供燃燒使用。參看附圖4，脫硫工藝和優化活性焦管式反應器脫硝煙氣聯合凈化工藝示意圖。使 用濕法脫硫先進行脫硫，然后使用優化活性焦管式反應器進行脫硝。煙氣經過除塵器ESP 進行第一步除塵后，打開閘門28，煙氣在引風機1的作用下進入到熱交換器GGH進行工藝溫 度調整，隨后進入到脫硫裝置FGD中進行脫硫，煙氣脫硫后，再一次進入到熱交換器GGH進 一步進行工藝溫度調整，隨后進入到優化活性焦管式反應器3內進行脫硝過程。優化活性 焦由噴吹罐16連續向優化活性焦管式反應器3內輸入，優化活性焦作為催化劑參與脫硝的 反應。參看附圖5，優化活性焦管式反應器3內的優化活性焦管式反應器侯口 3-2處設置有 煙氣壓力損失調控裝置。優化活性焦經分配器17，氨氣經氨、空氣混合器19，在優化活性焦 管式反應器喉口 3-2部分逆向噴入優化活性焦管式反應器3內，與煙氣流的相對速度超過 40m/s,使其充分混合進行脫硝反應。反應后的煙氣進入袋式除塵裝置5進行進一步的除塵 和脫硝，在凈化風機7的作用下，達到排放標準后的煙氣通過煙 8排出。排出優化活性焦 管式反應器3外的優化活性焦進入篩子12，篩上的優化活性焦由倉式泵I 13輸送至優化活 性焦混合倉14內，經噴吹罐16連續輸送到優化活性焦分配器17內，由優化活性焦分配器 17輸入到優化活性焦管式反應器3內，循環使用。篩下的優化活性焦和袋式反應器5截留的細小顆粒的優化活性焦進入倉式泵III 23，輸送到原煤倉24，供燃燒使用。
參看附圖6，半干法脫硫工藝和優化活性焦袋式反應器脫硝煙氣聯合凈化工藝示 意圖。使用半干法脫硫工藝先進行脫硫，然后使用優化活性焦袋式反應器6進行脫硝。煙 氣在優化活性焦袋式反應器6內不僅能夠脫硝，而且能夠達到除塵的效果。在引風機1的 作用下，煙氣進入到循環流化床吸收塔以后進行脫硫后，輸送到袋式反應器6中，在輸送過 程中由氨、空氣混合器19逆向噴入氨氣，混合氣體一起進入到袋式反應器6中，進行脫硝。 優化活性焦倉18向袋式反應器6內輸入優化活性焦，作為催化劑參與脫硝的反應。排出優 化活性焦袋式反應器6外的優化活性焦6-5進入篩子12，篩上的優化活性焦6-5由倉式泵 I 13輸送至優化活性焦混合倉14內，由倉式泵II 15輸送到優化活性焦倉18內，循環使 用。篩下的優化活性焦6-5進入倉式泵III 23，進而輸送到原煤倉24，供燃燒使用。從優 化活性焦袋式反應器6排出的煙氣經過凈化風機7，從煙囪8排出。參看附圖7優化活性焦6-5位于小濾袋6-7和大濾袋6_8之間，煙氣通過煙氣入 口 6-4進入到優化活性焦袋式反應器6中，通過預除塵機構6-3先進行一步除塵，然后進入 到大濾袋6-8、小濾袋6-7之間，在優化活性焦6-5的催化作用下進行脫硝。進行反應后，凈 化煙氣通過閥門孔6-1，由煙氣出口 6-2排出。參看附圖8，燒結煙氣半干法脫硫工藝和優化活性焦袋式反應器脫硝煙氣聯合凈 化工藝示意圖。利用半干法脫硫工藝進行脫硫，然后再利用優化活性焦袋式反應器6進行 脫硝過程。煙氣在優化活性焦袋式反應器6內不僅能夠脫硝，而且能夠達到除塵的效果。煙 氣脫硫后，輸送到袋式反應器6中，在輸送過程中由氨、空氣混合器19逆向噴入氨氣，混合 氣體一起進入到袋式反應器6中，進行脫硝。優化活性焦倉18向袋式反應器6內輸入優化 活性焦6-5，優化活性焦6-5作為催化劑參與脫硝的反應。排出優化活性焦袋式反應器6外 的優化活性焦6-5進入篩子12，篩上的優化活性焦6-5由倉式泵I 13輸送至優化活性焦混 合倉14內，由倉式泵II 15輸送到優化活性焦倉18內，循環使用。篩下的優化活性焦6-5 進入倉式泵III 23，輸送到原煤倉24，供燃燒使用。從優化活性焦袋式反應器6排出的煙 氣經過凈化風機7，由煙囪8排出。燒結粉塵和脫硫產物同時可以實現綜合利用。其中，燒結粉塵由燒結粉塵倉26輸 送到燒結原料倉27綜合利用；脫硫產物由脫硫凈化產物倉21輸送至燒結原料倉27綜合利用。本發明采用優化活性焦作為催化劑，優化活性焦以褐煤為主要原料制造，褐煤資 源豐富，獲取容易，所需成本低。優化活性焦在低溫下參加脫硝反應。同時，優化活性焦實 現了循環利用和綜合利用，節約了資源。
權利要求
一種工業煙氣處理的方法，本方法包括脫硫和脫硝兩個工藝過程，其中脫硝過程中，借助于催化劑，實現對氮氧化合物的裂解生成氮氣，其特征在于所采用的催化劑為優化活性焦。
2.根據權利要求1所述的一種工業煙氣處理的方法，其特征在于采用優化活性焦進 行脫硝的工序過程為1)經過脫硫后的煙氣引入脫硝裝置中，2)煙氣在脫硝裝置中采用優化活性焦作為催化劑，在工藝溫度為70-150°C的環境下 進行脫硝處理，3)對脫硝后的煙氣做進一步的除塵，達到煙氣排放的標準后排出。
3.根據權利要求1所述的一種工業煙氣處理的方法，其特征在于所述 的用作脫硝催化劑的優化活性焦是由褐煤半焦、焦煤和煤焦油按重量百分比 47-75 % 10-35% 5_24 %混合后制成活性焦，或者是在以上混合物基礎上再加入 5-15%金屬氧化物Cr2O3或CuO強化劑、成型、干燥并進一步利用水蒸汽活化處理后得到的 優化活性焦。
4.根據權利要求1所述的一種工業煙氣處理的方法，其特征在于所述的脫硫工藝過 程采用的是常規工藝進行脫硫，煙氣經過脫硫處理后，溫度達到70-150°C，輸送到脫硝裝置 中進行脫硝，在脫硝裝置中通入氨氣，煙氣在脫硝裝置中借助于優化活性焦的催化作用下 實現氮氧化物的裂解，脫硝完成后經過進一步的凈化，達到排放標準后排放。
5.根據權利要求4所述的一種工業煙氣處理的方法，其特征在于在脫硝裝置中的排 放物經過篩分裝置后，篩上物返回脫硝裝置循環使用，篩下物回收到原煤倉，供燃燒使用。
6.與權利要求1所述的一種工業煙氣處理的方法配套的工業煙氣處理系統，系統中包 括有引風機、脫硫裝置、脫硝裝置、除塵器、熱交換器、催化劑供應裝置、煙 、凈化風機，其 特征在于脫硝裝置(SCR)采用的裝置為優化活性焦移動床(2)、或者優化活性焦管式反應 器(3)、或者優化活性焦袋式反應器(6)，經除塵器(ESP)除塵后的煙氣在引風機(1)的作 用下，首先進入到熱交換器(GGH)中進行工藝溫度調整，再進入到脫硫裝置(FGD)中進行脫 硫，脫硫過程完成后，進入熱交換器(GGH)進行進一步調整溫度，進入到脫硝裝置(SCR)進 行脫硝，達到排放標準后經煙 (8)排放。
7.根據權利要求6所說的一種工業煙氣處理的系統，其特征在于系統組成中還包括 優化活性焦補充和循環利用裝置，補充裝置將尚未使用過的優化活性焦注入到優化活性焦 混合倉(14)，經過篩分后的篩上物經倉式泵I (13)輸送到優化活性焦混合倉(14)中，再由 輸送裝置輸送到脫硝裝置(SCR)中，形成催化劑的循環利用裝置，以上的循環利用裝置還 包括燒結除塵灰與燒結煙氣的脫硫產物回輸到燒結原料倉(27)的分系統；經篩子(12)進 行篩分得到的篩下物經倉式泵III (23)也進入到原煤倉(24)形成活性焦的綜合利用裝置， 綜合利用裝置還包括袋式反應器(5)中截留的優化活性焦經倉式泵III (23)至原煤倉(24) 的回收分系統。
8.根據權利要求6所說的一種工業煙氣處理的系統，其特征在于所述的優化活性焦 移動床(2)的結構中包括有圓筒狀的殼體(2-7)、分別位于殼體(2-7)上端和下端的卸灰 閥(2-5)、優化活性焦移動床(2)的腔體內設置有布氣裝置(2-8)、設置在布氣裝置(2-8) 上與外界的氨、空氣混合器(19)配套的氣體入口(2-4)、設置在殼體(2-7)上的與內部連通的凈化氣出口(2-1)。
9.根據權利要求6所說的一種工業煙氣處理的系統，其特征在于所述的優化活性焦 管式反應器(3)的結構中包括有位于上部的收縮段(3-1)、與收縮段(3-1)連通的優化活 性焦管式反應器侯口(3-2)、與優化活性焦管式反應器侯口(3-2)連通的擴張段(3-3)，所 述的優化活性焦管式反應器侯口(3-2)處與配套的優化活性焦分配器(17)與氨、空氣混合 器(19)連通，所述的優化活性焦管式反應器(3)內設置有煙氣壓力損失調控裝置。
10.根據權利要求6所說的一種工業煙氣處理的系統，其特征在于所述的優化活性 焦袋式反應器(6)的結構中包括有箱體(6-9)、設置在箱體(6-9)上的煙氣進口(6-4)和 煙氣出口(6-2)、設置在箱體(6-9)上的大濾袋(6-8)、設置在大濾袋(6-8)內層的小濾袋 (6-7)、設置在小濾袋(6-7)內層的支撐體(6-6)，所述的優化活性焦袋式反應器(6)的煙 氣進口(6-4)處設置有預除塵設備(6-3)，所述的優化活性焦袋式反應器(6)的煙氣出口 (6-2)處設置有閥板孔(6-1)。
全文摘要
一種工業煙氣處理的方法和系統，解決了現有技術脫硝過程中，效率低、成本高的問題。采用的技術方案是，煙氣經過脫硫后，進行低溫脫硝過程。脫硝過程采用優化活性焦作為催化劑，在專門的裝置中，例如優化活性焦移動床、或優化活性焦管式反應器、或優化活性焦袋式反應器進行脫硝的過程，并且同時實現了優化活性焦的循環利用和綜合利用。本發明實現了低溫脫硝，脫硝效率高，投資小，運行費用低。
文檔編號B01D53/50GK101940868SQ200910074818
公開日2011年1月12日 申請日期2009年7月6日 優先權日2009年7月6日
發明者王向明, 王敏 申請人:王向明