CN107185404A

CN107185404A - 一种烟气净化用吸收塔及其烟气净化方法和应用

Info

Publication number: CN107185404A
Application number: CN201710569774.XA
Authority: CN
Inventors: 朱廷钰; 李玉然; 张帅; 范朝伟
Original assignee: Guangdong Kejie Environmental Protection Engineering Co ltd; Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Guangdong Kejie Environmental Protection Engineering Co ltd; Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2017-07-13
Filing date: 2017-07-13
Publication date: 2017-09-22

Abstract

本发明涉及一种烟气净化用吸收塔及其烟气净化方法和应用，包括竖直设置于所述吸收塔内部的第一多孔隔板和第二多孔隔板，将吸收塔内部分隔为相邻的第一区、第二区和第三区；第一区的塔壁下端设置有进气口，第一区内设置有烟气分隔板，将所述第一区隔离为上区和下区，下区的管壁下端设置有进气口，上区的管壁上端设置出气口；第一多孔隔板上贴有烟气挡板，烟气挡板的下边缘与烟气分隔板一体化；第二区填充有活性炭；第三区设置有喷氨格栅；高度低于所述烟气挡板的上边缘。通过设置烟气分隔板和烟气挡板，提高了物理吸附和化学吸附的效率，从而提高净化效率，可处理烟气量为4500Nm³/h以上，且可控性、适应性强，便捷高效。

Description

一种烟气净化用吸收塔及其烟气净化方法和应用

技术领域

本发明涉及烟气净化设备技术领域，尤其涉及一种烟气净化用吸收塔及其烟气净化方法和应用。

背景技术

随着国家对环保的要求越来越严，焦炉烟气达标排放标准越来越严，焦炉烟气净化工艺目前尚未完全成熟，各方面研究设计人员正在通过借鉴其他行业的烟气治理技术或引进国外先进技术进行尝试。活性炭法烟气脱硫脱硝技术在钢铁行业应用较为成熟，该技术不仅能够同时脱除烟气中的SO₂和NO_x，还具有不耗水、无二次污染、有效脱除烟气中的粉尘和重金属(如汞)等污染物、可通过吸附剂再生回收硫资源等优点，可以很好地应用于焦炉烟气筋金固化治理。焦炉烟气特性除了高氮低硫外，还含有硫化氢、焦油、重金属、烃类等组分，不同的焦炉结构，不同的工况造成烟气成分复杂多变，硫含量变化范围波动大，这些都是焦炉烟气吸收塔的结构设计时要加以考虑的因素。活性炭烟气脱硫脱硝技术的脱除效果直接受反应器内部结构的影响，因此，完善反应器的结构，提高反应器对烟气的适应性是每一个设计者义不容辞的责任。

脱硫脱硝一体化装置的主要原料为专用活性炭，它是一种综合强度(耐压、耐磨损、耐冲击)比常规活性炭高、比表面积比常规活性炭小的吸附材料。目前工业使用的专用活性炭常制作为圆柱状。

活性炭脱硫工艺原理是基于SO₂在活性炭表面的吸附和催化作用，烟气中的SO₂在120℃～160℃的温度下，与烟气中氧气、水蒸汽发生反应为硫酸吸附在活性炭孔隙内。

物理吸附：SO₂→SO₂(SO₂吸附在活性炭微细孔中)，

化学吸附：SO₂+O₂→SO₃，SO₃+nH₂O→H₂SO₄+(n-1)H₂O；

脱硝时喷NH₃，向硫酸盐转化(靠NH₃/SO₂)，反应为：

H₂SO₄+NH₃→NH₄HSO₄

NH₄HSO₄+NH₃→(NH₄)₂SO₄。

喷氨气进行脱硝，活性炭作为脱除NO_x的载体和催化剂，NO_x和NH₃在温度约107℃～167℃下，在焦基表面发生催化反应，将NO_x分解为N₂和H₂O，吸附于活性炭上，主要反应式如下：

4NO+O₂+4NH₃→4N₂+6H₂O

NH₄HSO₄+NH₃→(NH₄)₂SO₄

活性炭循环使用，吸附SO₂后的活性炭输送到再生塔，被加热至400℃左右时，释放出SO₂。

现有较为成熟的烟气脱硫脱硝塔可分为两大类，一体式脱硫脱硝塔和两段式脱硫脱硝塔，其中，两段式脱硫脱硝塔在应对高硫低氮烟气净化时，可较好地避免硫的存在对脱硫脱硝造成不良影响，因此较好地应用于钢铁烧结、球团烟气脱硫脱硝工艺中，而焦炉烟气的高氮低硫则更适合于应用一体式脱硫脱硝塔，然而硫的存在对于直接一体式脱硫脱硝塔的脱硝能力具有较大的负面影响，如何更加便捷地脱除硫，提高脱硫效率，提高不同含硫量时吸收塔的应对能力是焦炉烟气脱硫脱硝需要解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种适合焦炉烟气特性的活性炭法脱硫脱硝一体化吸收塔内部结构，能使塔内烟气合理的依次经过脱硫区和脱硝区，在保证脱除效率的情况下，提高吸收塔对烟气的适应性，使工业生产更高效更便捷。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种烟气净化用吸收塔，包括竖直地设置于所述吸收塔内部的第一多孔隔板(15)和第二多孔隔板(17)，将所述吸收塔内部分隔为相邻的第一区、第二区和第三区。

所述第一区的塔壁下端设置有进气口，所述第一区内设置有烟气分隔板(13)，将所述第一区隔离为上区和下区，所述下区的管壁下端设置有进气口(11)，所述上区的管壁上端设置出气口(12)；所述第一多孔隔板(15)上贴有烟气挡板(14)，例如，烟气挡板(14)可采用螺母连接方式连接在第一多孔隔板(15)上，所述烟气挡板(14)的下边缘与所述烟气分隔板(13)一体化。

所述第二区填充有活性炭。

所述第三区设置有喷氨格栅(16)；所述喷氨格栅(16)的高度低于所述烟气挡板(14)的上边缘。

本发明中的烟气净化吸收塔在烟气进入活性炭层之前在进气区域设置烟气分隔板和烟气挡板，烟气分隔板使烟气合理地至少两次经过活性炭，完成净化目的。烟气挡板避免烟气直接从进气区域流过而不穿过活性炭。

还需要说明的是，在本发明中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

优选地，所述第一多孔隔板(15)与所述第二多孔隔板(17)平行。

优选地，所述第一多孔隔板(15)与所述第二多孔隔板(17)之间的距离为1～2.5m，例如1m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m、1.6m、1.7m、1.8m、1.9m、2.0m、2.1m、2.2m、2.3m、2.4m或2.5m等，优选1.5～2m。

优选地，所述第一多孔隔板(15)和所述第二多孔隔板(17)的开孔率各自独立地选自30％～50％，例如30％、32％、35％、36％、38％、39％、40％、42％、43％、45％、48％、49％或50％等，优选35％～45％。在确保板强度和活性炭不外溢前提下最大的增加开孔率，同时可根据计算机模拟烟气流场均匀性结果调整开孔率分布，在气流场密集区域适当减小开孔率，使得烟气更多的流向阻力较大的区域，以此增加反应器内部流场整体的均匀性，提高吸收效果。

优选地，所述烟气分隔板(13)水平设置。

优选地，所述烟气分隔板(13)的与进气口底部的距离为1～5m，例如1m、1.5m、2m、2.5m、3m、3.5m、4m、4.5m或5m等，优选2～4m。烟气分隔板可通过人工焊接或在顶部用链条带动调节位置，根据烟气进口尺寸和烟气特性进行适当调整。

优选地，所述烟气挡板(14)的上边缘与下边缘的距离为2～4m，例如2m、2.2m、2.3m、2.5m、2.8m、3m、3.2m、3.5m、3.8m或4m等，优选2.5～3.5m。

本发明烟气分隔板、烟气挡板的高度和活性炭层的厚度之间相互配合，烟气分隔板与烟气挡板下部固定连接，使得烟气完全进入活性炭，烟气挡板高度要适当大于活性炭层的厚度，使所有的烟气可穿过活性炭，实现二次吸收，进一步提高烟气净化率。

优选地，所述吸收塔为长方体吸收塔。

优选地，所述吸收塔为长2～10m、宽3～6m、高8～30m的长方体吸收塔。例如，长2m、3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m或10m等，宽3m、3.2m、3.5m、3.8m、4m、4.2m、4.5m、4.8m、5m、5.2m、5.5m、5.8m或6m等，高8m、9m、10m、12m、15m、18m、20m、22m、25m、28m或30m等。

第二方面，本发明提供了一种利用如第一方面所述的吸收塔净化烟气的方法，包括：将含有SO₂和NO_x的烟气从进气口(11)通入吸收塔，同时从喷氨格栅(16)通入氨气，在塔内吸收后，净气从出气口(12)排出。

优选地，所述通入烟气的流速为10～25m/s，例如10m/s、12m/s、15m/s、18m/s、20m/s、22m/s或25m/s等，优选15～20m/s。

优选地，所述通入氨气的流速为10～20m/s，例如10m/s、11m/s、12m/s、13m/s、14m/s、15m/s、16m/s、17m/s、18m/s、19m/s或20m/s等，优选10～15m/s。

第三方面，本发明提供了如第一方面所述吸收塔在焦炉烟气净化装置、烧结烟气处理装置、玻璃炉窑烟气处理装置和垃圾焚烧站废气处理装置中的应用。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

(1)本发明的烟气净化吸收塔在烟气进入活性炭层之前在进气区域设置烟气分隔板和烟气挡板，烟气分隔板避免了烟气直接从进气区域流过而不穿过活性炭，烟气挡板使烟气合理地至少两次经过活性炭。两者互相协同，提高了物理吸附和化学吸附的效率，从而提高净化效率，可处理烟气量为4500Nm³/h以上；

(2)本发明可根据烟气的流动特征设置烟气分隔板、烟气挡板的高度和活性炭层的厚度，可控性强，提高吸收塔对烟气的适应性，便捷高效地完成达标排放的环保要求。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的烟气净化塔的正视图；

图2是本发明实施例1提供的烟气净化塔的内部结构俯视图；

图3是本发明实施例2提供的烟气净化塔的正视图；

图4是本发明实施例3提供的烟气净化塔的正视图；

图5是本发明实施例4提供的烟气净化塔的正视图；

图中标记为：

11、21、31、41：进气口；12、22、32、42：出气口；13、23、33、43：烟气分隔板；14、24、34、44：烟气挡板；15、25、35、45：第一多孔隔板；16、26、36、46：喷氨格栅；17、27、37、47：第二多孔隔板

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

实施例1

如图1和2所示的烟气吸收塔，塔体尺寸为长2m、宽4m、高8m，可处理烟气量为6000Nm³/h。烟气吸收塔包括竖直地设置于吸收塔内部的第一多孔隔板15和第二多孔隔板17，开孔率均为45％，两板互相平行，距离为2m，将塔内部分隔为从左到右的第一区、第二区和第三区；第一区、第三区的烟气通道宽各1m；

第一区内水平设置有烟气分隔板13，与进气口底部的距离为2m，将第一区隔离为上区和下区，下区的管壁下端设置有进气口11，上区的管壁上端设置出气口12；第一多孔隔板15上贴有烟气挡板14，烟气挡板14的下边缘与烟气分隔板13一体化；烟气挡板14的上边缘与下边缘的距离为3m；

第二区充满活性炭；

第三区设置有喷氨格栅16，高度低于所述烟气挡板14的上边缘。

利用如图1和2所示的烟气吸收塔对焦炉烟气进行净化吸收的方法，步骤如下：

将含有SO₂(含量在1000mg/m³以下)和NO_x的焦炉烟气从进气口11通入吸收塔，通入烟气的流速为20m/s，同时从喷氨格栅16通入氨气，流速为13m/s，在塔内吸收后，净气从出气口12排出，最终使烟气达到工业污染物排放标准。

实施例2

如图3所示的烟气吸收塔，与实施例1的烟气吸收塔的区别在于：烟气挡板24的上边缘与下边缘的距离为2.5m。

利用如图3所示的烟气吸收塔对焦炉烟气进行净化吸收的方法，步骤如下：

将含有SO₂(含量在1000～1500mg/m³)和NO_x的焦炉烟气从进气口21通入吸收塔，通入烟气的流速为20m/s，同时从喷氨格栅26通入氨气，流速为13m/s，在塔内吸收后，净气从出气口22排出，最终使烟气达到工业污染物排放标准。

实施例3

如图4所示的烟气吸收塔，塔体尺寸为长6m、宽4m、高20m，可处理烟气量为45000Nm³/h。烟气吸收塔包括竖直地设置于吸收塔内部的第一多孔隔板35和第二多孔隔板37，开孔率均为40％，两板互相平行，距离为2m，将塔内部分隔为从左到右的第一区、第二区和第三区；第一区、第三区的烟气通道宽各1m；

第一区内水平设置有烟气分隔板33，与进气口底部的距离为2m，将第一区隔离为上区和下区，下区的管壁下端设置有进气口31，上区的管壁上端设置出气口32；第一多孔隔板35上贴有烟气挡板34，烟气挡板34的下边缘与烟气分隔板33一体化；烟气挡板34的上边缘与下边缘的距离为3m；

第二区充满活性炭；

第三区设置有喷氨格栅36，高度低于所述烟气挡板34的上边缘。

利用如图4所示的烟气吸收塔对焦炉烟气进行净化吸收的方法，步骤如下：

将含有SO₂(含量在1000mg/m³以下)和NO_x的焦炉烟气从进气口41通入吸收塔，通入烟气的流速为20m/s，同时从喷氨格栅46通入氨气，流速为15m/s，在塔内吸收后，净气从出气口42排出，使得净烟气中的SO₂含量小于30mg/m³，NO含量小于150mg/m³，达到规定排放标准。

实施例4

如图5所示的烟气吸收塔，与实施例3的烟气吸收塔的区别在于：烟气分隔板43与进气口41底部的距离为3m。

利用如图5所示的烟气吸收塔对焦炉烟气进行净化吸收的方法，步骤如下：

将含有SO₂(含量在1000～1500mg/m³)和NO_x的焦炉烟气从进气口41通入吸收塔，通入烟气的流速为20m/s，同时从喷氨格栅46通入氨气，流速为15m/s，在塔内吸收后，净气从出气口42排出，使得净烟气中的SO₂含量小于30mg/m³，NO含量小于150mg/m³，达到规定排放标准。

实施例5

针对垃圾焚烧站烟气净化所用吸收塔，结构和实施例4中塔体结构类似，塔体尺寸为长6m，宽4m，高14m，可处理烟气量为30000Nm³/h，设置于吸收塔内部的第一多孔隔板和第二多孔隔板，开孔率均为42％左右，两板互相平行，距离为2m。烟气分隔板设置在距离进气口底部3m的位置，烟气挡板的上下边缘距离为3m，通入烟气的流速为18m/s，通入的氨气的流速为13m/s。

当烟气两次穿过活性炭时，烟气中含有的SO₂、重金属、粉尘、芳烃类危害气体首先吸附在活性炭下部，然后烟气与氨气混合完成脱硝过程和进一步深度净化处理，最终烟气实现达标排放要求。

实施例6

与图1和图2所示吸收塔结构类似，不同的是：塔体尺寸为长2m、宽3.1m、高8m，可处理烟气量为4800Nm³/h。第一多孔隔板和第二多孔隔板的开孔率均为50％，距离为1.5m，第一区、第三区的烟气通道宽各0.8m；烟气分隔板与进气口底部的距离为1m，烟气挡板14的上边缘与下边缘的距离为2.5m。

利用此烟气吸收塔对玻璃炉窑烟气进行净化吸收的方法，步骤如下：

将含有SO₂(含量在1000mg/m³以下)和NO_x的焦炉烟气从进气口通入吸收塔，通入烟气的流速为10m/s，同时从喷氨格栅通入氨气，流速为10m/s，在塔内吸收后，净气从出气口排出，达到规定排放标准。

实施例7

与图1和图2所示吸收塔结构类似，不同的是：塔体尺寸为长10m、宽6m、高30m，可处理烟气量为150000Nm³/h。第一多孔隔板和第二多孔隔板的开孔率均为30％，距离为2.5m，第一区、第三区的烟气通道宽各1.75m；烟气分隔板与进气口底部的距离为5m，烟气挡板14的上边缘与下边缘的距离为4m。

利用此烟气吸收塔对烧结烟气进行净化吸收的方法，步骤如下：

将含有SO₂(含量在3500mg/m³以下)和NO_x的焦炉烟气从进气口通入吸收塔，通入烟气的流速为25m/s，同时从喷氨格栅通入氨气，流速为20m/s，在塔内吸收后，净气从出气口排出，达到规定排放标准。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种烟气净化用吸收塔，其特征在于，包括竖直地设置于所述吸收塔内部的第一多孔隔板(15)和第二多孔隔板(17)，将所述吸收塔内部分隔为相邻的第一区、第二区和第三区；

所述第一区内设置有烟气分隔板(13)，将所述第一区隔离为上区和下区，所述下区的管壁下端设置有进气口(1)，所述上区的管壁上端设置出气口(12)；所述第一多孔隔板(15)上贴有烟气挡板(14)，所述烟气挡板(14)的下边缘与所述烟气分隔板(13)一体化；

所述第二区填充有活性炭；

2.如权利要求1所述的吸收塔，其特征在于，所述第一多孔隔板(15)与所述第二多孔隔板(17)平行；

优选地，所述所述第一多孔隔板(15)与所述第二多孔隔板(17)之间的距离为1～2.5m，优选1.5～2m。

3.如权利要求1或2所述的吸收塔，其特征在于，所述第一多孔隔板(15)和所述第二多孔隔板(17)的开孔率各自独立地选自30％～50％，优选35％～45％。

4.如权利要求1～3任一项所述的吸收塔，其特征在于，所述烟气分隔板(13)的与进气口底部的距离为1～5m，优选2～4m。

5.如权利要求1～4任一项所述的吸收塔，其特征在于，所述烟气挡板(14)的上边缘与下边缘的距离为2～4m，优选2.5～3.5m。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的吸收塔，其特征在于，所述吸收塔为长方体吸收塔。

7.一种如权利要求1～6任一项所述的吸收塔，其特征在于，所述吸收塔为长2～10m、宽3～6m、高8～30m的长方体吸收塔。

8.一种利用如权利要求1～7任一项所述的吸收塔净化烟气的方法，其特征在于，包括：将含有SO₂和NO_x的烟气从进气口(11)通入吸收塔，同时从喷氨格栅(16)通入氨气，在塔内吸收后，净气从出气口(12)排出。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通入烟气的流速为10～25m/s，优选15～20m/s；

优选地，所述通入氨气的流速为10～20m/s，优选10～15m/s。

10.如权利要求1～7任一项所述吸收塔在焦炉烟气净化装置、烧结烟气处理装置、玻璃炉窑烟气处理装置和垃圾焚烧站废气处理装置中的应用。