一種炭基催化劑脫硫脫硝系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環境工程領域，具體涉及一種以炭基催化劑為吸附劑及催化劑的鍋爐煙氣聯合脫硫脫硝系統和方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]炭基催化劑煙氣脫硫脫硝技術原理為:煙氣在炭基催化劑的吸附及催化作用下，煙氣中的SOjP O 2及H2O發生反應生成H2SO4,陽04吸附在炭基催化劑表面；同時利用炭基催化劑的催化性能，煙氣中NOx與氨氣發生催化還原反應生成N2，實現了煙氣的脫硫脫硝。吸附催化反應后的炭基催化劑進行再生后循環利用。
[0004]利用炭基催化劑進行煙氣脫硫脫硝的系統方法已經很多，但是現有的系統設計及系統方法還存在以下不足:
1、現有的炭基催化劑(如活性焦)脫硫脫硝系統多針對流量和濃度相對特定的煙氣條件設計，在煙氣流量和污染物濃度變化較大或較快時炭基催化劑物料的調節比較困難或物料易發生較大磨損。
[0005]2、當SOjP NOx濃度較高時，采用單塔布置無法實現兩種污染物的低濃度排放。
[0006]
【發明內容】
[0007]為解決以上問題，本發明提供一種炭基催化劑脫硫脫硝系統。
[0008]本發明同時提供一種利用炭基催化劑脫硫脫硝系統進行火電廠鍋爐煙氣脫硫脫硝的方法。
[0009]為達到上述目的，本發明的具體技術方案如下:
一種炭基催化劑脫硫脫硝系統，該系統包括煙氣系統(A)、脫硫吸附系統(B)，脫硝吸附系統(C)、炭基催化劑輸送機系統(E)、氮氣系統(F)、氨氣化稀釋系統(G)、冷卻水系統
(I)，各系統之間通過管道連接組成，系統還包括炭基催化劑再生系統(D)和空氣加熱系統
(H)；
所述煙氣系統(A)包括原煙氣(鍋爐煙氣)輸入管道(25)、混合氣管道(26)、凈煙氣排放管道(27 )、脫硫吸附塔入口聯箱(2 )及出口聯箱(3 )、脫硝吸附塔入口聯箱(8 )及出口聯箱(9);
所述脫硫吸附系統(B)包括脫硫吸附塔(2)、脫硫吸附塔頂料斗(4)、物料給料閥(5)、物料卸料閥(6);脫硫吸附塔頂料斗、物料給料閥、脫硫吸附塔、物料卸料閥依次自上而下布置；
所述脫硝吸附塔系統(C)包括脫硝吸附塔(7)、脫硝吸附塔頂料斗(10)、物料給料閥
(II)、物料卸料閥(12);脫硝吸附塔頂料斗、物料給料閥、脫硝吸附塔、物料卸料閥依次自上而下布置；所述脫硝吸附塔與所述脫硫吸附塔串聯設置； 所述炭基催化劑再生系統(D)包括脫附再生塔(13)、脫附再生塔頂料斗(14)、物料給料閥(15)、物料卸料閥(16)、振蕩篩(17);脫附再生塔頂料斗、物料給料閥、脫硝吸附塔、物料卸料閥、振蕩篩依次自上而下布置；
脫硫吸附塔(2)和脫硝吸附塔(7)并行設置，原煙氣由煙氣系統(A)輸送至脫硫吸附塔(I)進行脫硫處理，處理后煙氣再輸送至脫硝吸附塔(2)進行脫硝處理，處理達標的凈煙氣經排放管道排放；再生后的炭基催化劑經振蕩篩篩選后由吸附塔鏈條輸送機(19)分別送至脫硝吸附塔與脫硫吸附塔循環利用。
[0010]本發明的進一步設計在于:
所述脫硫吸附塔為多倉室結構，該多倉室結構由水冷隔板和多孔板將脫硫吸附塔分隔成四至八個倉室，多孔板垂直于煙氣流向設置，水冷隔板平行于煙氣流向設置；脫硫吸附塔上部對應每個倉室設有一個給料閥，下部對應每個倉室分別設有一個卸料閥。
[0011]所述脫附再生塔內部自上而下分為物料加熱段和冷卻段，吸附后的炭基催化劑在脫附再生塔內經加熱脫附后再生回到吸附塔，實現物料的回用。經脫附再生后的物料進入振蕩篩篩分除去粉塵及磨損顆粒。
[0012]脫硝吸附塔的物料卸料閥與脫附再生塔給料閥管線之間布置有新鮮料補料倉
(20)，新鮮炭基催化劑與吸附后的炭基催化劑一起送入脫附再生塔，處理后經振蕩篩篩選后由吸附塔鏈條輸送機(19)分別送至脫硝吸附塔與脫硫吸附塔利用。
[0013]所述空氣加熱系統(H)包括高溫空氣風機(22)和空氣加熱器(23);空氣加熱系統與脫附再生塔形成回路，采用電加熱將空氣循環加熱達到500~600°C，高溫空氣作為脫附再生塔的熱源載氣。
[0014]所述炭基催化劑輸送機系統(E)包括兩臺Z型物料鏈條輸送機(18、19)，分別向脫硝吸附塔與脫硫吸附塔輸送炭基催化劑；所述氮氣系統(F)包括PSA制氮機、氮氣緩沖罐、氮氣加熱器；氮氣系統接至脫硫和脫硝吸附塔，為脫附提供所需的保護載氣；所述氨氣化稀釋系統(G)包括液氨鋼瓶、液氨汽化器、氨氣緩沖罐；該系統連接至脫硝吸收塔入口處用以提供脫硝所用還原劑；所述冷卻水系統(I)包括冷卻塔及相應的水栗，分別為脫硫吸附塔和脫附再生塔供給冷卻水，對脫硫吸附塔和脫附再生塔內煙氣進行循環冷卻。
[0015]所述脫硝吸附塔煙氣入口聯箱前設有噴氨裝置，用于噴入氨氣。在塔內炭基催化劑的吸附催化作用下，用于脫除煙氣中的NOx。
[0016]利用上述系統對煙氣進行脫硫脫硝處理的方法，該方法包括脫硫脫硝和炭基催化劑再生過程，具體過程如下:
(1)脫硫脫硝過程:
來自鍋爐的熱煙氣(原煙氣)經過脫硫吸附塔入口聯箱進入脫硫吸附塔，經多倉室逐級吸附脫硫處理，脫硫后的煙氣經過脫硫吸附塔出口聯箱進入煙氣管道；來自氨氣化稀釋系統的氨氣在混合煙氣管道(26)內與脫硫吸附后的煙氣充分混合后通過脫硝吸附塔入口聯箱進入脫硝吸附塔，脫硝吸附凈化后的煙氣通過其出口聯箱進入凈煙氣管道，進而通過煙囪排放；
(2)炭基催凈化劑再生過程:
I)脫硫吸附塔及脫硝吸附塔內吸附了 S02& NOx的炭基催化劑通過塔底下方的卸料閥排入脫附再生塔鏈條輸送機(18)，送入脫附再生塔頂料斗； 2)同時，空氣加熱系統將空氣循環加熱到500~600°C，加熱后空氣對脫附再生塔內炭基催化劑物料加熱，炭基催化劑在塔內完成脫附再生，產生的SO2送去SOjlj用裝置(24);再生后的炭基催化劑經過振蕩篩篩分后經吸附塔鏈條輸送機(19)送至脫硫吸附塔及脫硝吸附塔利用。
[0017]其中，所述多倉室逐級吸附脫硫處理過程中，根據鍋爐煙氣含硫濃度控制各倉室給料閥的給料速度。當入口煙氣含硫濃度升高時，可讓靠近煙氣入口方向的倉室內物料下降速度加快，然后進入靠近出口方向的倉室，在這些倉室內可讓物料以較慢速度下降，使得物料和煙氣充分接觸，可有效減少物料磨損。
[0018]本發明的炭基催化劑脫硫脫硝系統及方法，具有如下優點:
1、本發明系統中，脫硫吸附塔、脫硝吸附塔兩塔平行設置，實現了煙氣串聯設置、炭基催化劑物料并聯設置。由于在脫硝吸附塔內主要發生催化還原反應，故物料在塔內移動速度相對比較緩慢，降低了脫硝吸附塔內物料磨損。
[0019]2、本發明系統中，經脫硫吸附塔脫除SO2后的煙氣仍含有極少量的SO2，該股煙氣進入脫硝吸附塔后可繼續完成SO2的脫除，實現了兩塔串聯，進一步提高了系統對煙氣中SO2的脫除效率。
[0020]3、本發明系統中設計了脫附再生塔，脫硝吸附塔底部排出的炭基催化劑也進行脫附再生。經脫硫吸附塔凈化后的煙氣繼續進入脫硝吸附塔進行脫硝反應，此過程有硫酸銨鹽產生并吸附在炭基催化劑表面，脫硝吸附塔內吸附的炭基催化劑經其底部的卸料閥排入脫附再生塔鏈條輸送機送至脫附再生塔，再生過程中炭基催化劑表面吸附的硫酸銨鹽分子發生分解。此過程將會大大降低再生廢氣CO2的產生，進而降低了炭基催化劑的損耗。
[0021]4、本發明系統中，脫硫吸附塔采用多倉室結構，該結構脫硫吸附塔帶水冷隔板，可適應高硫分、變硫分、變煙氣量的要求。同時使得脫硫過程可以分倉室分級進行，利于根據煙氣流量和污染物濃度變化時控制各倉室物料下降速度，通過不同速度組合降低物料整體下降速度，從而降低物料消耗。
[0022]5、本發明炭基催化劑脫硫脫硝系統方法，鍋爐煙氣經過炭基催化劑脫硫脫硝系統處理