CN108939807B - 一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化装置,按照烟气走向,该装置包括一级吸附塔和设置在一级吸附塔下游的二级吸附塔;原烟气输送管道连接至一级吸附塔的烟气入口,一级吸附塔的烟气出口通过第一管道连接至二级吸附塔的烟气入口;该装置还包括解析塔;解析塔上设有加热段和冷却段;加热段的下部设有加热段气体入口,加热段的上部设有加热段气体出口;解析塔的加热段气体出口通过第二管道连接至二级吸附塔的烟气入口。该装置将与待解析活性炭换热后的一部分外排热风引入二级吸附塔的烟气入口,一方面去除外排SO2浓度,同时加热二级吸附塔入口处的烟气,烟气温度得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种活性炭法烟气净化装置及其净化,具体涉及一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化装置,属于烟气净化处理领域。
背景技术
烧结烟气排放温度在110-170℃之间,里面含有SO2、NOx、粉尘、二噁英、重金属等多种污染物,而活性炭烟气净化技术恰好适宜烧结烟气温度排放区间,可实现多污染物的协同高效净化,在一套设备上能同时脱除多种污染物,实现副产物SO2的资源化利用,并且该技术具有污染物脱除效率高,基本不消耗水资源,无二次污染等优点。活性炭烟气净化装置设置有吸附***、解析***、制酸***等多个子***,烟气经过活性炭吸附单元后净化,活性炭颗粒在吸附单元和解析单元之间循环流动,实现“吸附污染物→加温解析活化(使污染物逸出)→冷却→吸附污染物”的循环利用。
活性炭吸附目前分为单级吸附与双级吸附两种方式,单级吸附为在一个吸附塔内同时吸附多种污染物,氨气在吸附塔入口加入,该种方法可以达到SO2脱除效率>98%,脱硝率约50%,粉尘出口浓度小于20mg/Nm3。随着环保要求的提高,部分钢铁厂采用双级吸附,其中一级塔进行脱硫、除尘等,二级塔进行脱硝,该种方法可以达到SO2脱除效率>98%,脱硝率大于80%,粉尘出口浓度小于10mg/Nm3。活性炭解析***通过热风炉燃烧高炉煤气、焦炉煤气等燃料对活性炭进行间接加热,因此燃烧后的高温气体中含有约100ppm的SO2气体,其温度约在300℃左右。目前该燃烧后的高温气体大部分用于热风循环,用于减少高炉煤气、焦炉煤气或其它燃料的应用,同时为了保持热风循环***中压力及含氧量稳定,需要时刻向烟道中排放,这部分外排气量约为循环量的10%,温度约300℃左右。
现有技术中外排的气体直接排放,排放的加热气体中存在微量的SO2外排,对环境造成影响,并且也不能充分利用外排的热量,造成热量的浪费。因此,向烟道中排放的这部分外排气量的热量没有得到充分利用,造成能源浪费。不仅如此,这部分外排气量含有SO2气体,直接外排对周边环境造成污染。
此外,吸附了污染物的活性炭采用解析塔进行解析。解析***目的是对吸附了污染物的活性炭进行高温解析再生,生产气体中含有高浓度SO2、大量水分等多种污染物(SRG),SRG气体送往制酸***制酸。
由于活性炭的吸附特性,烧结烟气中SO2及其他有害杂质几乎全部富集到SRG气体中。因此,在烧结净烟气中几乎测不到的有害成分在SRG烟气中都达到了很高的浓度,SRG烟气具有以下特点:(1)流量小、温度高,烟气平均温度约400℃,600m2烧结机SRG烟气流量(干基)为2000m3/h左右;(2)烟气SO2浓度高,SRG烟气中SO2质量分数可达25%(干基);(3)烟气中水含量高,最高水含量能达到33%;(4)烟气CO含量高,质量分数约0.5%;(5)烟气中氨、氟、氯、汞等有害组分含量高,平均质量分数分别为3.1%/0.1%/1.6%/51mg/Nm3;(6)烟气尘含量高,尘平均在2g/m3左右;烟尘主要成分为活性炭,占到总尘量的65-85%。从中可知,SRG气体中含水量大,温度高,具有高温高腐蚀性质,因此制酸工序为玻璃钢材质,玻璃钢材质对温度要求很高,一般要求在100℃以下运行,但是SRG气体水分含量高,会造成如下不利影响:(1)为了处理SRG中的污染物,消耗大量水,造成资源浪费;(2)由于水的比热容较大,为了在玻璃钢材质的制酸***中处理SRG气体,必须在SRG气体中加入水达到降温的目的,由于水分含量重,降温后温度相对较高,对玻璃钢材质寿命造成影响;(3)产生大量工艺废水。
发明内容
本发明的第一个目的在于:防止用于解析的热风循环气体中所含的SO2直接外排,为解决这一问题,本发明提供一种能够去除外排SO2浓度的烟气净化装置。该装置将与待解析活性炭换热后的一部分外排热风引入二级吸附塔的烟气入口,一方面去除外排SO2浓度,同时加热二级吸附塔入口处的烟气,烟气温度得到提高。一般而言,二级吸附塔入口处烟气的SO2浓度越低,温度相应提高,脱硝率就越高。因此,该装置在去除外排SO2浓度的同时,还提高了脱硝效率及余热利用率。
本发明的第二个目的在于:针对现有技术中SRG气体中水分含量重,不利于后续质酸处理的问题,本发明开发一种新的解析塔结构,依照活性炭吸附污染物的分解温度不同,通过分步加热的方法提前分离活性炭中的水分,减少SRG气体中水分含量,为下游制酸、废水处理工序正常运行创造良好条件。
根据本发明提供的第一种实施方案,提供一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化装置。
一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化装置,按照烟气走向,该装置包括一级吸附塔和设置在一级吸附塔下游的二级吸附塔。原烟气输送管道连接至一级吸附塔的烟气入口。一级吸附塔的烟气出口通过第一管道连接至二级吸附塔的烟气入口。该装置还包括解析塔。解析塔上设有加热段和冷却段。加热段的下部设有加热段气体入口,加热段的上部设有加热段气体出口。解析塔的加热段气体出口通过第二管道连接至二级吸附塔的烟气入口。
作为优选,该装置还包括热风炉。热风炉上设有热风入口和热风出口。从热风炉的热风出口引出的第三管道连接至解析塔的加热段气体入口。从加热段气体出口引出的第四管道连接至热风炉的热风入口。第二管道为第四管道分出的支路。
作为优选,所述解析塔包括自上而下设置的预热区、水蒸气分解区、污染物分解区、冷却区、第一过渡段和第二过渡段。其中:预热区的下部设有预热区气体入口和预热区气体出口。水蒸气分解区的下部设有水蒸气分解区气体入口和水蒸气分解区气体出口。污染物分解区的下部设有污染物分解区气体入口和污染物分解区气体出口。冷却区的下部设有冷却区气体入口和冷却区气体出口。水蒸气分解区与污染物分解区之间为第一过渡段。污染物分解区与冷却区之间为第二过渡段。第一过渡段的侧壁上设有水蒸气出口。第二过渡段的侧壁上设有SRG气体出口。
作为优选,冷却区气体入口与冷却气体输送管道连接。污染物分解区气体入口与第三管道连接。污染物分解区气体出口通过第五管道连接至水蒸气分解区气体入口。水蒸气分解区气体出口通过第四管道连接至热风炉的热风入口。
作为优选,冷却区气体出口通过第六管道连接至预热区气体入口。
作为优选,该活性炭解析塔还包括向解析塔上部通入氮气的氮气输送管道。氮气输送管道连接至解析塔,并且氮气输送管道与解析塔的连接位置位于预热区的上方。
作为优选,氮气输送管道上设有氮气换热器。预热区气体出口通过第七管道连接至氮气换热器的加热介质通道的入口。
作为优选,水蒸气出口通过第八管道输送至原烟气输送管道。SRG气体出口通过SRG气体输送管道输送至制酸***。
作为优选,所述二级吸附塔设置在一级吸附塔的一侧(例如右侧)。一级吸附塔的顶部设有一级吸附塔活性炭入口。一级吸附塔的底部设有一级吸附塔活性炭出口。二级吸附塔的顶部设有二级吸附塔活性炭入口。二级吸附塔的底部设有二级吸附塔活性炭出口。解析塔的顶部设有解析塔活性炭入口。解析塔的底部设有解析塔活性炭出口。
其中,一级吸附塔活性炭出口与解析塔活性炭入口连接。解析塔活性炭出口与二级吸附塔活性炭入口连接。二级吸附塔活性炭出口与一级吸附塔活性炭入口连接。
作为优选,该装置还包括第一输送机,用于将待再生活性炭从一级吸附塔活性炭出口输送至解析塔活性炭入口。该装置还包括第二输送机,用于将再生活性炭从解析塔活性炭出口输送至二级吸附塔活性炭入口。该装置还包括第三输送机,用于将脱硝后的活性炭从二级吸附塔活性炭出口输送至一级吸附塔活性炭入口。
作为优选,所述二级吸附塔设置在一级吸附塔的上部。二级吸附塔的顶部设有二级吸附塔活性炭入口。一级吸附塔的底部设有一级吸附塔活性炭出口。解析塔的顶部设有解析塔活性炭入口。解析塔的底部设有解析塔活性炭出口。
其中,一级吸附塔活性炭出口与解析塔活性炭入口连接。解析塔活性炭出口与二级吸附塔活性炭入口连接。
作为优选,该装置还包括第一输送机,用于将待再生活性炭从一级吸附塔活性炭出口输送至解析塔活性炭入口。该装置还包括第二输送机,用于将再生活性炭从解析塔活性炭出口输送至二级吸附塔活性炭入口。
作为优选,冷却气体输送管道上设有冷却风风机。第三管道上设有热风风机。热风炉上还设有补风口。
作为优选,该装置还包括烟囱。二级吸附塔的烟气出口经由第九管道连接至烟囱。
根据本发明提供的第二种实施方案,提供一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化方法。
一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化方法或者使用第一种实施方案中所述装置的方法,该方法包括以下步骤:
1)原烟气经过原烟气输送管道输送至一级吸附塔,原烟气在一级吸附塔内进行脱硫处理,经过一级吸附塔处理后的烟气经过第一管道输送至二级吸附塔,该烟气在二级吸附塔内进行脱销处理,经过一级吸附塔和二级吸附塔处理后的烟气从烟囱排放;
2)经过解析塔解析获得新鲜的活性炭通过第一输送机输送至二级吸附塔的活性炭入口;活性炭在二级吸附塔内自上而下,从二级吸附塔活性炭出口排出,然后将二级吸附塔排出的活性炭输送至一级吸附塔;活性炭在一级吸附塔内自上而下,从一级吸附塔活性炭出口排出,再将从一级吸附塔活性炭出口排出的活性炭输送至解析塔进行解析再生;
3)热风炉加热热风,热风通过第三管道从解析塔的加热段气体入口进入解析塔的加热段,热风在解析塔内与活性炭进行换热,加热解析塔内的活性炭,然后从加热段气体出口排出后经过第四管道进入热风炉内继续加热循环;第四管道上分出一个支路,为第二管道,从加热段气体出口排出的经过换热后的热风的一部分经过第二管道输送至第一管道或二级吸附塔的烟气入口。
作为优选,所述解析塔包括自上而下设置的预热区、水蒸气分解区、污染物分解区、冷却区、第一过渡段和第二过渡段。其中:预热区的下部设有预热区气体入口和预热区气体出口。水蒸气分解区的下部设有水蒸气分解区气体入口和水蒸气分解区气体出口。污染物分解区的下部设有污染物分解区气体入口和污染物分解区气体出口。冷却区的下部设有冷却区气体入口和冷却区气体出口。水蒸气分解区与污染物分解区之间为第一过渡段。污染物分解区与冷却区之间为第二过渡段。第一过渡段的侧壁上设有水蒸气出口。第二过渡段的侧壁上设有SRG气体出口。
作为优选,该方法还包括:4)一级吸附塔活性炭出口排出的活性炭在解析塔内依次经过预热区、水蒸气分解区、第一过渡段、污染物分解区、第二过渡段和冷却区;含有污染物的活性炭在进入解析塔后,先在预热区进行预热,然后在水蒸气分解区进行水分的脱除,从活性炭中被脱除的水分从第一过渡段侧壁上的水蒸气出口直接排出;然后,去除水分的含污染物活性炭再在污染物分解区进行分解和污染物的脱除,污染物从第二过渡段侧壁上的SRG气体出口排出;然后活性炭经过冷却区进行冷却,获得新鲜的活性炭。
作为优选,步骤3)具体为:冷却气体通过冷却气体输送管道从冷却区气体入口进入解析塔的冷却区,从冷却区气体出口排出的气体通过第六管道输送至预热区;
热风炉加热热风,热风通过第三管道从解析塔的污染物分解区气体入口进入解析塔的污染物分解区,热风在污染物分解区内与活性炭进行换热,加热解析塔内的活性炭,脱除活性炭的污染物;然后从污染物分解区气体出口排出后经过第五管道从水蒸气分解区气体入口输送至水蒸气分解区,该热风在水蒸气分解区内继续与活性炭进行换热,脱除活性炭内的水分;然后从水蒸气分解区气体出口排出,通过第四管道从热风炉的热风入口进入热风炉内继续加热循环;
第四管道上分出一个支路,为第二管道,从水蒸气分解区气体出口排出的经过换热后的热风的一部分经过第二管道输送至第一管道或二级吸附塔的烟气入口。
作为优选,预热区气体出口排出的气体通过第七管道输送至氮气换热器的加热介质通道的入口,加热氮气。
作为优选,从水蒸气出口排出的气体通过第八管道输送至原烟气输送管道。从SRG气体出口排出的SRG气体通过SRG气体输送管道输送至制酸***。
在本发明中,从加热段气体出口或水蒸气分解区气体出口排出的经过换热后的热风;其中体积分数为0.5-30%(优选为1-20%,更优选为2-15%)的热风经过第二管道输送至第一管道或二级吸附塔的烟气入口。
在本发明中,吸附塔包括一级吸附塔和二级吸附塔,为两级吸附塔结构。其中,一级吸附塔和二级吸附塔可以左右布置,即二级吸附塔设置在一级吸附塔的一侧(左侧或者右侧)。一级吸附塔和二级吸附塔也可以上下布置,即二级吸附塔设置在一级吸附塔的上部。烟气净化过程中,含多种污染物的(烧结)原烟气通过一级吸附塔进行脱硫除尘,然后进入二级吸附塔进行脱硝,NH3在二级吸附塔的烟气入口加入。活性炭在解析塔进行解析后通过第二输送机送往二级吸附塔,经过在二级吸附塔脱硝后的活性炭通过第三输送机送往一级吸附塔,经过在一级吸附塔脱硫除尘后的活性炭再通过第一输送机送往解析塔,完成一次完整的物料循环。
解析塔的主要目的是对吸附了污染物的活性炭进行加热再生。解析塔自上而下分为加热段和冷却段,所述加热段和冷却段具有管壳型或列管型换热器结构。活性炭分别经由加热段和冷却段的管程,而加热气体在加热段中经由壳程,冷却风在冷却段中经由壳程。在加热段和冷却段之间具有一个容纳活性炭的缓冲区或中间区。解析塔中用于加热再生活性炭的热量来自高炉煤气或焦炉煤气或其它物质的燃烧热,例如热风炉排气或热风或热空气,热风从解析塔的加热段气体入口进入解析塔,与待解析的活性炭进行间接换热。换热热风进入解析塔的温度为400-500℃,优选为410-470℃,更优选为430-450℃,热交换后加热段气体出口的排气温度为300-380℃,优选为320-375℃,更优选为340-370℃。通常,热风进入解析塔与活性炭间接换热,换热后的热风又通过热风炉进行加热而循环使用,为了保持热风循环***中压力及含氧量的稳定,本发明从解析塔的加热段气体出口引出第二管道(或者是第四管道的分支)连接至二级吸附塔的烟气入口,将与活性炭交换后的部分热风(0.5-30%(优选为1-20%,更优选为2-15%))引入二级吸附塔,一方面可以去除循环热风中的SO2,另一方面可以有效利用这部分热量,提高二级吸附塔入口处的烟气温度,从而提高脱硝效率,同时可降低氨的用量。
众所周知,采用活性炭法烟气脱硫脱硝的装置,烟气温度对污染物去除效果具有重要影响,低温有利于脱硫反应,高温有助于脱硝反应。
解析塔的加热段用于加热活性炭的热风,从加热段气体出口排出的热风中,部分外排气量(输送至二级吸附塔的气体的量)约为循环量(用于加热活性炭的热风的总量)的10%左右,SO2含量约100ppm,但由于输送至二级吸附塔的气体的量远远小于待处理的烟气量,经过二级吸附塔处理后,输送至二级吸附塔的气体中的SO2能够很好的被二级吸附塔内的活性炭吸附,不会对烟囱排放处排放气体中SO2浓度造成大的影响。本发明的目的在于防止用于解析的热风循环气体中所含的SO2直接外排。
本发明的装置中,将用于加热解析塔内活性炭的热风,从解析塔加热段或水蒸气分解区排出的与活性炭换热后的热风中的一部分(例如0.5-30%(优选为1-20%,更优选为2-15%))通过第二管道输送至二级吸附塔的烟气入口处;改变了现有技术中将该部分热风直接排放的技术方案。通过将解析塔换热段经过换热后的部分热风输送至二级吸附塔进行处理,避免了该部分热风直接外排,杜绝了该热风内污染物对环境的污染。同时,由于该部分热风的温度较高,输送至二级吸附塔的进气口,与原来进入二级吸附塔的烟气混合,提高了整个进入二级吸附塔的烟气温度,提高了二级吸附塔对烟气的脱销效率。
此外,现有技术中,由于采用将部分循环热风直接外排,为了控制排放SO2的量,只能将极少一部分热风进行外排,制约了循环热风与活性炭的换热效率;由于循环量较少,补充进入热风炉的风量也较小,因此,该方案中,热风炉一直处于低氧状态燃烧,致使燃料不能充分燃烧,造成资源的浪费。采用本申请的该设计,由于将部分循环热风输送至二级吸附塔,二级吸附塔可以对该部分热风进行处理,经过处理后在从烟囱排放,因此,可以根据需要,增大输送至二级吸附塔的热风量,因此,可以从热风炉的补气口补入更大量的空气,增加了热风炉中的氧气含量,提高了燃料的燃烧率,使其充分燃烧,节约燃料资源;同时,由于燃料燃烧充分,热值较高,也提高从热风炉输送的热风进入解析塔后,热风与活性炭的换热效率。
采用本申请的装置,也可以通过检测经过一级吸附塔处理后烟气的温度,根据活性炭对烟气进行脱硝处理的最佳理论温度,控制从第二管道输送至二级吸附塔的热风量,使得该部分热风输送至二级吸附塔时,与经过一级吸附塔处理后的烟气混合后,混合气体的温度为最适合活性炭进行脱硝处理的温度,提高二级吸附塔对烟气的脱硝效率。如果经过一级吸附塔处理后烟气的温度较高,减少从第二管道输送至二级吸附塔的热风量;如果经过一级吸附塔处理后烟气的温度较低,增大从第二管道输送至二级吸附塔的热风量。
因此,采用本发明的装置,将解析塔用于加热活性炭的循环热风中的一部风输送至二级吸附塔:第一,避免了将该部分热风直接外排,由于热风中SO2的存在带来污染环境的问题;第二,由于该部分热风输送至二级吸附塔,可以增大从循环热风中分流至二级吸附塔的热风量,提高热风炉中燃料的燃烧效率,节约资源;第三,该部分热风输送至二级吸附塔,与经过一级吸附塔处理后的烟气混合后,提高了在二级吸附塔内待处理烟气的温度,提高了脱硝效率。
作为优选方案,采用特殊的解析塔结构,将活性炭解析塔(或称为解析塔)上而下设置为预热区、水蒸气分解区、污染物分解区、冷却区、第一过渡段和第二过渡段;并且在第一过渡段的侧壁上设有水蒸气出口。使得含有污染物的活性炭在进入解析塔后,先进行预热,然后在水蒸气分解区进行水分的脱除,从活性炭中被脱除的水分从第一过渡段侧壁上的水蒸气出口直接排出,直接除去了含污染物活性炭中的水分。然后,去除水分的含污染物活性炭再在污染物分解区进行分解和污染物的脱除,主要进行含硫物质的分解,污染物从第二过渡段侧壁上的SRG气体出口排出;此处排出的SRG气体内水分含量极少,便于后续的制酸工序。含污染物的活性炭在水蒸气分解区脱除水分,在污染物分解区脱除其他污染物后,得到活化和再生,然后再将其经过冷却区进行冷却,获得新鲜的活性炭,再循环至吸附塔进行使用。
活性炭解析工艺,该工艺包括以下步骤:
1)吸附了污染物的活性炭从活性炭解析塔的入口进入活性炭解析塔,吸附了污染物的活性炭在重力作用下,自上向下移动,依次经过活性炭解析塔的预热区、水蒸气分解区、第一过渡段、污染物分解区、第二过渡段、冷却区;
2)吸附了污染物的活性炭在预热区内经过预热,然后进入水蒸气分解区,吸附了污染物的活性炭内的水分在水蒸气分解区进行分解和脱离,然后一起进入第一过渡段,从吸附了污染物的活性炭内分解和脱离出的水分从水蒸气出口排出;
3)分离了水分后的吸附了污染物的活性炭进入污染物分解区,吸附了污染物的活性炭内的污染物在污染物分解区进行分解和解析,然后进入第二过渡段,分解和解析出的污染物从SRG气体出口排出,解析完后的活性炭从活性炭解析塔的出口排出。
在本发明中,冷却风从冷却区气体入口进入冷却区,换热后,从冷却区气体出口输送至水蒸气分解区和/或预热区。
在本发明中,解析热风从污染物分解区气体入口进入污染物分解区,换热后从污染物分解区气体出口输送至水蒸气分解区和/或预热区。
在本发明中,水蒸气分解区内经过换热后的气体从水蒸气分解区气体出口输送至预热区和/或冷却区。
在本发明中,保留第I区为预热区,将老式解析塔加热段分为两个区间,即第II区为水蒸气分解区;温度控制在100-300℃区间,将活性炭中吸附的水分(自由水或结晶水)去除;第III区为硫酸铵或其它污染物的污染物分解区,主要进行SO2的分解,终点温度为400-550℃,并停留一定时间,确保活性炭完全解析。第IV区活性炭冷却区。
在本发明中,根据吸附污染物活性炭中水分的分解温度,控制水蒸气分解区的温度,使得吸附污染物活性炭中的水分在水蒸气分解区内进行分解,而污染物再此区段内不发生变化(不分解和脱除),水分在水蒸气分解区内从吸附污染物活性炭中脱除,然后从第一过渡段侧壁上的水蒸气出口排出。水蒸气分解区的温度一般为100-200℃,优选为105-190℃,更优选为110-180℃。
在本发明中,根据吸附污染物活性炭中污染物(含硫物质或其他污染物)的分解温度,控制污染物分解区的温度,使得吸附污染物活性炭中的污染物在污染物分解区内进行分解,污染物从活性炭中完全脱除,然后从第二过渡段侧壁上的SRG气体出口排出。污染物分解区的温度一般为400-550℃,优选为410-500℃,更优选为420-480℃。
在本发明中,解析塔热风流程:热风运动流向采用下进上出的方式,首先从活性炭加热段出口进入,通过污染物分解区间的入口进入,再从污染物分解区间的出口排出,然后再进入水蒸气分解区间的入口进入,然后再从水蒸气分解区间的出口排出。
水蒸气分解区与污染物分解区的中间为第一过度段,为活性炭层,主要进行水蒸气的外排;内部也含有易挥发的NH3。污染物分解区与冷却区之间为第二过渡段,为活性炭炭层,主要进行富含SO2气体的外排。第一过度段排放的水蒸气含量约500Nm3/h左右(含微量氨气),可以排放到烧结原烟气中。该水蒸气排放到原烧结烟气中,第一不会影响烧结烟气组成(由于原烧结烟气量巨大,该比例的水蒸气完全不会影响原烧结烟气的组成),第二可以再次利用里面含有的氨气,达到资源的有效利用。
在本发明中,解决现有技术中解析塔(原始结构的解析塔)中SRG气体中含有30%左右的水分含量,不利用后续工艺运行的问题;通过吸附污染物分解温度不同原理,将解析塔加热段分为水蒸气分解区和污染物分解区,其中水蒸气分解区进行活性炭吸附的水分(自由水和结合水)的分解,也可能含有微量的氨气;污染物分解区为硫酸盐或其它物质的分界区,主要分解出大量的SO2气体或其它物质,水分含量大大降低。然后下面为活性炭的冷却区,将加热的活性炭冷却。活性炭分解的水蒸气量少,可送往原烟道,利用里面微量的氨气;SRG气体中水分含量大大减少,SO2体积分数大大增加,有助于后续工序。
在本发明中,可以充分利用活性炭中解析塔中各个区段(预热区、水蒸气分解区、污染物分解区、冷却区)进行换热的热量;根据活性炭或者吸附了污染物的活性炭各个区段中,各自的工艺,或者说解析塔各个区段对活性炭或者吸附了污染物进行的作用或工艺,控制各个区段(预热区、水蒸气分解区、污染物分解区、冷却区)进风口(或者进气口)的温度,从而控制解析塔各个区段内活性炭的温度,实现其各个区段各自的功能。进入解析塔各个区段的冷风或热风(或者气体)通过与该区段内的活性炭进行换热后,从对应区段的气体出口排出,然后根据排出气体的温度,根据该排出气体的温度情况适应性的输入到其他区段(需要该温度气体的区段)的气体入口,进行再利用或者循环利用;充分利用换热气体的热量,节约资源。
在本发明中,冷却风通过冷却气体输送管道从冷却区气体入口输入到冷却区。热风通过热风输送管道从污染物分解区气体入口输送到污染物分解区。
在本发明中,根据从污染物分解区气体出口排出气体的温度,污染物分解区气体出口排出的气体可以选择性的通过输送管道从水蒸气分解区气体入口输送至水蒸气分解区,或者通过输送管道从预热区气体入口输送至预热区。实际工艺中,根据污染物分解区气体出口排出气体的温度,水蒸气分解区和预热区需要热风(或者热气体)介质的温度,选择性的从污染物分解区气体出口排出的气体输送至其中水蒸气分解区的气体入口和/或预热区的气体入口,用于水蒸气分解区或预热区内与活性炭进行换热。
在本发明中,根据从冷却区气体出口排出气体的温度,冷却区气体出口排出的气体可以选择性的通过第六管道从预热区气体入口输送至预热区,或者通过第六管道从水蒸气分解区气体入口输送至水蒸气分解区。实际工艺中,根据冷却区气体出口排出气体的温度,水蒸气分解区和预热区需要热风(或者热气体)介质的温度,选择性的从冷却区气体出口排出的气体输送至其中水蒸气分解区的气体入口和/或预热区的气体入口。
在本发明中,根据从水蒸气分解区气体出口排出气体的温度,水蒸气分解区气体出口排出的气体可以选择性的通过第四管道连接至热风炉的热风入口;或者通过第四输送管道从预热区气体入口输送至预热区,或者通过第四输送管道从冷却区气体入口输送至冷却区。实际工艺中,根据水蒸气分解区气体出口排出气体的温度,预热区和冷却区需要热风(或者热气体)介质的温度,选择性的从水蒸气分解区气体出口排出的气体输送至其中预热区的气体入口和/或冷却区的气体入口。
在本发明中,该活性炭解析塔还包括向活性炭解析塔上部通入氮气的氮气输送管道。解析过程中采用氮气进行保护,氮气同时作为载体将解析出来的SO2等有害气体带出。氮气输送管道上设有氮气换热器。第四管道和/或第六管道输送的气体可以连接至氮气换热器的加热介质通道的入口;第四管道和/或第六管道输送的气体用于与氮气进行换热。
在本发明中,根据从预热区气体出口排出气体的温度,预热区气体出口排出的气体可以选择性的通过第七管道从氮气换热器的加热介质通道的入口输送至氮气换热器,或者通过第七输送管道从冷却区气体入口输送至冷却区。实际工艺中,根据预热区气体出口排出气体的温度,氮气换热器和冷却区需要气体(或者风)介质的温度,选择性的从预热区气体出口排出的气体输送至其中氮气换热器的加热介质通道的气体入口和/或冷却区的气体入口。
在本发明中,由于活性炭在吸附塔中对原烟气进行处理时,吸附塔中喷入了氨气,活性炭在吸附塔中也吸附了部分氨气,吸附了污染物的活性炭再解析塔中进行解析时,活性炭内吸附的氨气在水蒸气分解区这一区段进行脱除,在水蒸气分解区脱除的水蒸气和氨气,从第一过渡段排出的气体可以通过第五输送管道输送至原烟气输送管道,将氨气循环利用,节约资源。
在本发明中,冷却气体输送管道上的冷却风风机用于向冷却区输送冷却气体。热风输送管道上的热风风机用于向污染物分解区输送热风。
作为优选,第一输送管道上设有第一换热器。
作为优选,第二输送管道上设有第二换热器。
作为优选,第三输送管道上设有第三换热器。
在本发明中,第一换热器用于与第一输送管道内的气体进行换热,第一换热器可以使得第一输送管道内输送的气体升温或者降温。第二换热器用于与第二输送管道内的气体进行换热,第二换热器可以使得第二输送管道内输送的气体升温或者降温。第三换热器用于与第三输送管道内的气体进行换热,第三换热器可以使得第三输送管道内输送的气体升温或者降温。换热器(包括第一换热器、第二换热器、第三换热器)的加热方式有多种途径,优选的是换热器为电加热器,采用电加热器进行加热,又或者将高温蒸汽或燃气燃烧产生的高温烟气作为加热介质与冷空气进行换热,形成高温热风。
通常,所述预热区、水蒸气分解区、污染物分解区、冷却区具有管壳型或列管型换热器结构。活性炭分别经由预热区、水蒸气分解区、污染物分解区、冷却区的管程,而预热气体在预热区中经由壳程,加热气体在水蒸气分解区和污染物分解区中经由壳程,冷却风在冷却区中经由壳程。在水蒸气分解区和污染物分解区之间具有一个容纳活性炭的缓冲区或中间区,为第一过渡段;在污染物分解区和冷却区之间具有一个容纳活性炭的缓冲区或中间区,为第二过渡段。
本发明提供的新型活性炭解析塔,根据活性炭中吸附的污染物分解温度不同,将解析气体进行中水蒸气进行提前分离,为后续工艺的稳定运行提供帮助。吸附了污染物的活性炭在解析塔中,活性炭内吸附的水分首先在水蒸气分解区内进行分解脱离,水蒸气从解析塔的水蒸气出口排出,脱除了水蒸气的吸附了其他污染物的活性炭继续在解析塔内解析和污染物的脱除,含硫物质和其他污染物在解析塔的污染物分解区分解和脱除,从解析塔的SRG气体出口排出。由于水蒸气最首先被脱除和排出,现对于现有技术,采用本申请提供的新型活性炭解析塔,从SRG气体出口排出的SRG气体中水分含量大大减少,由于SRG气体温度较高,进入制酸***时必须降温处理,由于SRG气体中水分含量少,因此,降温的难度大大降低。该过程降温一般采用水冷却或水换热,由于SRG气体中本身水分含量少,降温加入的冷却水大大减少,而且冷却效率大大的增加(由于SRG气体中本身水分含量少,水的比热容大)。因此,采用本申请提供的活性炭解析塔,获得的SRG气体用于制酸工艺的冷却过程简单、加入的冷却水少、冷却效率高。
制酸工艺的废水处理是该技术的重大难题,由于废水量大,废水中酸度大、污染物种类繁杂、含有有机物等特点,废水处理工艺是制酸工艺的关键环节。采用本申请的活性炭解析塔,从源头大大减少了SRG气体中的水分含量,冷却过程中加入的冷却水进一步减少,从而使得制酸***产生的废水量大大减少,采用本申请的装置后,制酸工艺产生的废水约为现有技术中产生废水量的30-60%,降低了废水处理工作量和废水处理难度。产生的废水量减少,污染物的总量不变,使得采用本申请的活性炭解析塔后,废水中的污染物浓度升高,处理(分离或富集)效果显著增加。
此外,采用本申请的活性炭解析塔后,解析的SRG气体中水分含量少,进入制酸***前的冷却工艺更加高效和稳定,由于比热容大的水分的含量大大减少,主要对气体进行冷却,控制更加简单,冷却工艺更加稳定,冷却效果更加有保证;更能准确的把握在进入玻璃钢材质的制酸工序时,SRG气体的温度,从而保证了玻璃钢材质的制酸***的安全,同时延长其使用寿命。
采用本申请的活性炭解析塔结构,可以完美解决现有技术中解析塔SRG气体中水分含量过多的问题,为后续制酸稳定运行创造条件,并能减少制酸废水处理量。
在本发明中,解析塔和活性炭解析塔通用,吸附塔和活性炭吸附塔通用。
在本发明中,二级吸附塔设置在一级吸附塔的下游是指:根据烟气流动的走向,烟气先经过一级吸附塔,再经过二级吸附塔;二级吸附塔位于一级吸附塔烟气流向的下游。
在本发明中,第一输送机、第二输送机、第三输送机均用于输送活性炭,可以采用现有技术中任何输送装置。
在本发明中,预热区、水蒸气分解区、污染物分解区和冷却区均为管壳结构。
作为优选,第一换热器、第二换热器、第三换热器均为电加热器。
采用本申请的活性炭解析塔结构,在活性炭解析塔中,首先将吸附了污染物的活性炭中的水分在水蒸气分解区进行分解和脱离;由于水蒸气的分解需要的温度较低,一般为100-150℃,因此,在水蒸气分解区的温度为100-150℃。经过水蒸气分解区后的活性炭进入污染物分解区,在该区段内,需要将活性炭加热至410-460℃,一般采用热风炉进行加热处理。现有技术中,需要将活性炭以及活性炭中吸附的污染物(包括水分)均加热到污染物分解温度(410-460℃),本申请的活性炭解析塔由于将活性炭中的水分提前分离出来,因此分离出来的水分不进入污染物分解区,也就减少了在污染物分解区给分离出来水分加热的热量;因此,采用本申请的活性炭解析塔,在污染物分解区消耗的热量大大少于现有技术中活性炭解析塔加热段消耗的热量。
采用本申请的活性炭解析塔结构,将水分在水蒸气分解区提前分离出来,避免了该部分水进入污染物分解区,也避免了在污染物分解区给该部分水加热的热量消耗,减少了活性炭解析过程中的热量消耗,节约了能源,同时减少了能源燃烧污染物的排放。
水蒸气在水蒸气分解区分解脱离后,从水蒸气出口排出,不进入污染物分解区;从而,从SRG气体出口排出的SRG气体中水分含量大大减少。SRG气体输送至制酸净化装置进行处理时,需要对SRG气体进行降温,由于SRG气体中的水分含量少,因此,对该部分气体降温的工作量小,降温效率高。一般采用兑入冷水降温,由于SRG气体中本身含有的水分减少,为了降温兑入的冷水量减少,从而减少了制酸净化工序产生的废水量。此外,由于SRG气体中本身含有的水分少,兑入的冷水进一步减少,从而提高了二氧化硫的体积浓度。
其中:解析塔的高度为8-30米,优选为10-25米,更优选为12-20米;例如15m左右。第二管道的直径为0.1-1.2米,优选为0.2-1.0米,进一步优选为0.3-0.8米,更优选为0.4-0.6米。
与现有技术相比,本发明具有以下有益技术效果:
1、本发明装置从解析塔的加热段气体出口引出第二管道连接至二级吸附塔的烟气入口,将现有技术中从解析塔的加热段气体出口直接外排的热风引入二级吸附塔,有效防止了这部分热风中所含的SO2直接外排,减少环境污染;
2、本发明将与活性炭热交换后的部分热风引入二级吸附塔,有效利用这部分热量,提高二级吸附塔入口处的烟气温度,从而提高脱硝效率;
3、本申请开发一种新的解析塔结构,根据活性炭中吸附的污染物分解温度不同,将解析气体进行中水蒸气进行提前分离,为后续工艺的稳定运行提供帮助;
4、采用本申请的活性炭解析塔,解析获得的SRG气体中水分含量少,在制酸工序之前的冷却过程中,消耗的冷却水少;经过制酸工序后,产生的废水量少;
5、采用本申请的活性炭解析塔,解析获得的SRG气体中水分含量少,对SRG气体的冷却工艺简单,冷却效率大大提高,保证了进入玻璃钢材质的制酸工序的气体温度,从而保证了玻璃钢材料装置的安全,延长了其使用寿命。
6、本发明的装置可用于烧结、焦化、垃圾焚烧等多种活性炭烟气治理领域,尤其适用于低烟气量的工况,其加热效果及提高脱硝率的效果更佳。
附图说明
图1为本发明一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化装置的示意图;
图2为本发明一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化装置的另一种结构的示意图;
图3为本发明一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化装置中活性炭热解析塔的结构示意图;
图4为本发明一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化装置中活性炭热解析塔的连接结构示意图;
图5为本发明一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化装置中活性炭热解析塔设有氮气换热器的结构示意图;
图6为烟气温度与脱硝率的关系曲线图。
附图标记:
1:一级吸附塔;101:一级吸附塔的烟气入口;102:一级吸附塔的烟气出口;103:一级吸附塔活性炭入口;104:一级吸附塔活性炭出口;2:二级吸附塔;201:二级吸附塔的烟气入口;202:二级吸附塔的烟气出口;203:二级吸附塔活性炭入口;204:二级吸附塔活性炭出口;L0:原烟气输送管道;L1:第一管道;L2:第二管道;L3:第三管道;L4:第四管道;L5:冷却气体输送管道;L6:第五管道;L7:第六管道;L8:氮气输送管道;L9:第七管道;L10:第八管道;L11:SRG气体输送管道;L12:第九管道;3:解析塔;301:解析塔活性炭入口;302:解析塔活性炭出口;4:加热段;401:加热段气体入口;402:加热段气体出口;5:冷却段;A1:预热区;A101:预热区气体入口;A102:预热区气体出口;A2:水蒸气分解区;A201:水蒸气分解区气体入口;A202:水蒸气分解区气体出口;A3:污染物分解区;A301:污染物分解区气体入口;A302:污染物分解区气体出口;A4:冷却区;A401:冷却区气体入口;A402:冷却区气体出口;A5:第一过渡段;A6:第二过渡段;A7:水蒸气出口;A8:SRG气体出口;A9:氮气换热器;A10:冷却风风机;A11:热风风机;6:热风炉;601:热风入口;602:热风出口;603:补风口;7:第一输送机;8:第二输送机;9:第三输送机;10:烟囱。
具体实施方式
根据本发明提供的第一种实施方案,提供一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化装置。
一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化装置,按照烟气走向,该装置包括一级吸附塔1和设置在一级吸附塔1下游的二级吸附塔2。原烟气输送管道L0连接至一级吸附塔1的烟气入口101。一级吸附塔1的烟气出口102通过第一管道L1连接至二级吸附塔2的烟气入口201。该装置还包括解析塔3。解析塔3上设有加热段4和冷却段5。加热段4的下部设有加热段气体入口401,加热段4的上部设有加热段气体出口402。解析塔3的加热段气体出口402通过第二管道L2连接至二级吸附塔2的烟气入口。
作为优选,该装置还包括热风炉6。热风炉6上设有热风入口601和热风出口602。从热风炉6的热风出口602引出的第三管道L3连接至解析塔3的加热段气体入口401。从加热段气体出口402引出的第四管道L4连接至热风炉6的热风入口601。第二管道L2为第四管道L4分出的支路。
作为优选,所述解析塔3包括自上而下设置的预热区A1、水蒸气分解区A2、污染物分解区A3、冷却区A4、第一过渡段A5和第二过渡段A6。其中:预热区A1的下部设有预热区气体入口A101和预热区气体出口A102。水蒸气分解区A2的下部设有水蒸气分解区气体入口A201和水蒸气分解区气体出口A202。污染物分解区A3的下部设有污染物分解区气体入口A301和污染物分解区气体出口A302。冷却区A4的下部设有冷却区气体入口A401和冷却区气体出口A402。水蒸气分解区A2与污染物分解区A3之间为第一过渡段A5。污染物分解区A3与冷却区A4之间为第二过渡段A6。第一过渡段A5的侧壁上设有水蒸气出口A7。第二过渡段A6的侧壁上设有SRG气体出口A8。
作为优选,冷却区气体入口A401与冷却气体输送管道L5连接。污染物分解区气体入口A301与第三管道L3连接。污染物分解区气体出口A302通过第五管道L6连接至水蒸气分解区气体入口A201。水蒸气分解区气体出口A202通过第四管道L4连接至热风炉6的热风入口601。
作为优选,冷却区气体出口A402通过第六管道L7连接至预热区气体入口A101。
作为优选,该活性炭解析塔3还包括向解析塔3上部通入氮气的氮气输送管道L8。氮气输送管道L8连接至解析塔3,并且氮气输送管道L8与解析塔3的连接位置位于预热区A1的上方。
作为优选,氮气输送管道L8上设有氮气换热器A9。预热区气体出口A102通过第七管道L9连接至氮气换热器A9的加热介质通道的入口。
作为优选,水蒸气出口A7通过第八管道L10输送至原烟气输送管道L0。SRG气体出口A8通过SRG气体输送管道L11输送至制酸***。
作为优选,所述二级吸附塔2设置在一级吸附塔1的一侧(例如右侧)。一级吸附塔1的顶部设有一级吸附塔活性炭入口103。一级吸附塔1的底部设有一级吸附塔活性炭出口104。二级吸附塔2的顶部设有二级吸附塔活性炭入口203。二级吸附塔2的底部设有二级吸附塔活性炭出口204。解析塔3的顶部设有解析塔活性炭入口301。解析塔3的底部设有解析塔活性炭出口302。
其中,一级吸附塔活性炭出口104与解析塔活性炭入口301连接。解析塔活性炭出口302与二级吸附塔活性炭入口203连接。二级吸附塔活性炭出口204与一级吸附塔活性炭入口103连接。
作为优选,该装置还包括第一输送机7,用于将待再生活性炭从一级吸附塔活性炭出口104输送至解析塔活性炭入口301。该装置还包括第二输送机8,用于将再生活性炭从解析塔活性炭出口302输送至二级吸附塔活性炭入口203。该装置还包括第三输送机9,用于将脱硝后的活性炭从二级吸附塔活性炭出口204输送至一级吸附塔活性炭入口103。
作为优选,所述二级吸附塔2设置在一级吸附塔1的上部。二级吸附塔2的顶部设有二级吸附塔活性炭入口203。一级吸附塔1的底部设有一级吸附塔活性炭出口104。解析塔3的顶部设有解析塔活性炭入口301。解析塔3的底部设有解析塔活性炭出口302。
其中,一级吸附塔活性炭出口104与解析塔活性炭入口301连接。解析塔活性炭出口302与二级吸附塔活性炭入口203连接。
作为优选,该装置还包括第一输送机7,用于将待再生活性炭从一级吸附塔活性炭出口104输送至解析塔活性炭入口301。该装置还包括第二输送机8,用于将再生活性炭从解析塔活性炭出口302输送至二级吸附塔活性炭入口203。
作为优选,冷却气体输送管道L5上设有冷却风风机A10。第三管道L3上设有热风风机A11。热风炉6上还设有补风口603。
作为优选,该装置还包括烟囱10。二级吸附塔2的烟气出口202经由第九管道L12连接至烟囱10。
实施例1
如图1所示,一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化装置,按照烟气走向,该装置包括一级吸附塔1和设置在一级吸附塔1下游的二级吸附塔2。原烟气输送管道L0连接至一级吸附塔1的烟气入口101。一级吸附塔1的烟气出口102通过第一管道L1连接至二级吸附塔2的烟气入口201。该装置还包括解析塔3。解析塔3上设有加热段4和冷却段5。加热段4的下部设有加热段气体入口401,加热段4的上部设有加热段气体出口402。解析塔3的加热段气体出口402通过第二管道L2连接至二级吸附塔2的烟气入口。
所述二级吸附塔2设置在一级吸附塔1的一侧(例如右侧)。一级吸附塔1的顶部设有一级吸附塔活性炭入口103。一级吸附塔1的底部设有一级吸附塔活性炭出口104。二级吸附塔2的顶部设有二级吸附塔活性炭入口203。二级吸附塔2的底部设有二级吸附塔活性炭出口204。解析塔3的顶部设有解析塔活性炭入口301。解析塔3的底部设有解析塔活性炭出口302。
一级吸附塔活性炭出口104与解析塔活性炭入口301连接。解析塔活性炭出口302与二级吸附塔活性炭入口203连接。二级吸附塔活性炭出口204与一级吸附塔活性炭入口103连接。
该装置还包括第一输送机7,用于将待再生活性炭从一级吸附塔活性炭出口104输送至解析塔活性炭入口301。该装置还包括第二输送机8,用于将再生活性炭从解析塔活性炭出口302输送至二级吸附塔活性炭入口203。该装置还包括第三输送机9,用于将脱硝后的活性炭从二级吸附塔活性炭出口204输送至一级吸附塔活性炭入口103。
实施例2
重复实施例1,只是所述二级吸附塔2设置在一级吸附塔1的上部。二级吸附塔2的顶部设有二级吸附塔活性炭入口203。一级吸附塔1的底部设有一级吸附塔活性炭出口104。解析塔3的顶部设有解析塔活性炭入口301。解析塔3的底部设有解析塔活性炭出口302。
其中,一级吸附塔活性炭出口104与解析塔活性炭入口301连接。解析塔活性炭出口302与二级吸附塔活性炭入口203连接。
该装置还包括第一输送机7,用于将待再生活性炭从一级吸附塔活性炭出口104输送至解析塔活性炭入口301。该装置还包括第二输送机8,用于将再生活性炭从解析塔活性炭出口302输送至二级吸附塔活性炭入口203。
实施例3
重复实施例1,只是该装置还包括热风炉6。热风炉6上设有热风入口601和热风出口602。从热风炉6的热风出口602引出的第三管道L3连接至解析塔3的加热段气体入口401。从加热段气体出口402引出的第四管道L4连接至热风炉6的热风入口601。第二管道L2为第四管道L4分出的支路。
实施例4
如图3所示,重复实施例3,只是所述解析塔3包括自上而下设置的预热区A1、水蒸气分解区A2、污染物分解区A3、冷却区A4、第一过渡段A5和第二过渡段A6。其中:预热区A1的下部设有预热区气体入口A101和预热区气体出口A102。水蒸气分解区A2的下部设有水蒸气分解区气体入口A201和水蒸气分解区气体出口A202。污染物分解区A3的下部设有污染物分解区气体入口A301和污染物分解区气体出口A302。冷却区A4的下部设有冷却区气体入口A401和冷却区气体出口A402。水蒸气分解区A2与污染物分解区A3之间为第一过渡段A5。污染物分解区A3与冷却区A4之间为第二过渡段A6。第一过渡段A5的侧壁上设有水蒸气出口A7。第二过渡段A6的侧壁上设有SRG气体出口A8。
实施例5
如图4所示,重复实施例4,只是冷却区气体入口A401与冷却气体输送管道L5连接。污染物分解区气体入口A301与第三管道L3连接。污染物分解区气体出口A302通过第五管道L6连接至水蒸气分解区气体入口A201。水蒸气分解区气体出口A202通过第四管道L4连接至热风炉6的热风入口601。冷却区气体出口A402通过第六管道L7连接至预热区气体入口A101。
实施例6
如图5所示,重复实施例5,只是该活性炭解析塔3还包括向解析塔3上部通入氮气的氮气输送管道L8。氮气输送管道L8连接至解析塔3,并且氮气输送管道L8与解析塔3的连接位置位于预热区A1的上方。氮气输送管道L8上设有氮气换热器A9。预热区气体出口A102通过第七管道L9连接至氮气换热器A9的加热介质通道的入口。
实施例7
重复实施例5,只是水蒸气出口A7通过第八管道L10输送至原烟气输送管道L0。SRG气体出口A8通过SRG气体输送管道L11输送至制酸***。冷却气体输送管道L5上设有冷却风风机A10。第三管道L3上设有热风风机A11。热风炉6上还设有补风口603。该装置还包括烟囱10。二级吸附塔2的烟气出口202经由第九管道L12连接至烟囱10。
实施例8
一种活性炭解析工艺,该工艺包括以下步骤:
1)吸附了污染物的活性炭从活性炭解析塔A的入口进入活性炭解析塔A,吸附了污染物的活性炭在重力作用下,自上向下移动,依次经过活性炭解析塔A的预热区A1、水蒸气分解区A2、第一过渡段A5、污染物分解区A3、第二过渡段A6、冷却区A4;
2)吸附了污染物的活性炭在预热区A1内经过预热,然后进入水蒸气分解区A2,吸附了污染物的活性炭内的水分在水蒸气分解区A2进行分解和脱离,然后一起进入第一过渡段A5,从吸附了污染物的活性炭内分解和脱离出的水分从水蒸气出口A7排出;
3)分离了水分后的吸附了污染物的活性炭进入污染物分解区A3,吸附了污染物的活性炭内的污染物在污染物分解区A3进行分解和解析,然后进入第二过渡段A6,分解和解析出的污染物从SRG气体出口A8排出,解析完后的活性炭从活性炭解析塔A的出口排出。
实施例9
重复实施例10,只是冷却风从冷却区气体入口A401进入冷却区A4,换热后,从冷却区气体出口A402经过第二输送管道L4输送至预热区A1;解析热风从污染物分解区气体入口A301进入污染物分解区A3,换热后从污染物分解区气体出口A302经过第一输送管道L3输送至水蒸气分解区;水蒸气分解区A2内经过换热后的气体从水蒸气分解区气体出口A202经过第三输送管道L5输送至冷却区A4。
使用实施例1
采用实施例3中的烟气净化装置,用于600000Nm3/h,烟气温度为140℃的工况条件下,将解析塔加热段外排热风引入二级吸附塔,其中引入的热风量为6000Nm3/h(SO2浓度在100ppm),引入二级吸附塔的热风量仅为原始烟气量的1/100,在混合烟气中SO2浓度也极低,不会对脱硝造成影响。
计算混合后烟气升温值:
①二级吸附塔入口处原烟气显热:
Q1=600000Nm3/h*140℃*0.32Kcal/Nm3.℃=2.688*107kcal/h;
②从解析塔的加热段排出热风中引入二级吸附塔的热风显热:
Q2=6000Nm3/h*30℃*0.337Kcal/Nm3.℃=0.606*106kcal/h;
③烟气与引入热风混合后的温度:
T=(2.688*107+0.606*106)/(600000*0.32+6000*0.337)=141.67;
即将解析塔外排热风引入二级吸附塔后,烟气温度上升值为:
ΔT=141.67℃-140℃=1.67℃。
附图6所示为烟气温度对脱硝率的影响,从附图5中可知,烟气温度提高,脱硝率逐渐提高,尤其在140-160℃温度区间,随着温度提高,脱硝率上升速度更快。从上述计算中可知,解析塔加热段的外排热风引入到二级吸附塔入口,烟气温度提高1-2℃,脱硝率可以提高1%。此外,为追求更高的脱硝效率,可以在保证活性炭解析率的前提下,尽量提高引入二级吸附塔的热风量。
使用实施例2
采用实施例7所述装置对含有污染物的活性炭进行解析活化(或再生)处理,处理600m2烧结机产生的烟气通过活性炭吸附塔处理后的含污染物的活性炭,从解析塔SRG气体出口处排出的SRG气体中,水分含量为100-200m3/h(现有技术中水分含量约为600-750m3/h),占SRG气体体积的5-10%(现有技术中水分含量占SRG气体体积约为25-40%)。该SRG气体通过冷却后进入制酸工序,制酸工序产生的废水量为现有技术中产生废水量的30-60%。
热量计算,假定SRG气体量为Q(湿基状态),现有技术中,水蒸气百分含量为30%,水蒸气比热容Cp为33.94J(mol/K),水蒸气分解温度为150℃,解析塔加热段目标温度为430℃,水蒸气排放量为总量的60%。热风炉效率为80%。
采用本申请的解析塔结构进行处理,先将水蒸气在解析塔的水蒸气分解区脱离,从水蒸气出口排出,从而减少了SRG气体中的水分含量。同时,在水蒸气加热段将吸附了污染物的活性炭中的水分脱离出来,在污染物分解区加热过程中,就减少了热量的需求,分离出来的水蒸气不要加热到430℃;也就是说,提前将水分分离出来,减少了热量的供应,节约能源。
提前排放的水蒸气减少的热量=Q*30%/18*60%*Cp*(430-130);
以600m2烧结机为例,Q=4000m3/h,通过计算可知,采用本申请的解析塔,活性炭解析塔污染物分解区减少热量供应为40733kJ/h。
已知高炉煤气热值为3500kJ/Nm3。
通过热风炉给活性炭解析塔污染物分解区供热,则采用本申请的解析塔装置后,可以减少高炉煤气量为=40733/3500/80%=14.5Nm3/h。大大减少了燃料的使用,节约能源的同时,减少了污染物的排放。
Claims (19)
1.一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化装置,按照烟气走向,该装置包括一级吸附塔(1)和设置在一级吸附塔(1)下游的二级吸附塔(2);原烟气输送管道(L0)连接至一级吸附塔(1)的烟气入口(101),一级吸附塔(1)的烟气出口(102)通过第一管道(L1)连接至二级吸附塔(2)的烟气入口(201);该装置还包括解析塔(3);解析塔(3)上设有加热段(4)和冷却段(5);加热段(4)的下部设有加热段气体入口(401),加热段(4)的上部设有加热段气体出口(402);解析塔(3)的加热段气体出口(402)通过第二管道(L2)连接至二级吸附塔(2)的烟气入口;其中:烟气进入二级吸附塔(2)进行脱硝。
2.根据权利要求1所述的烟气净化装置,其特征在于:该装置还包括热风炉(6);热风炉(6)上设有热风入口(601)和热风出口(602);从热风炉(6)的热风出口(602)引出的第三管道(L3)连接至解析塔(3)的加热段气体入口(401),从加热段气体出口(402)引出的第四管道(L4)连接至热风炉(6)的热风入口(601);第二管道(L2)为第四管道(L4)分出的支路。
3.根据权利要求2所述的烟气净化装置,其特征在于:所述解析塔(3)包括自上而下设置的预热区(A1)、水蒸气分解区(A2)、污染物分解区(A3)、冷却区(A4)、第一过渡段(A5)和第二过渡段(A6);其中:预热区(A1)的下部设有预热区气体入口(A101)和预热区气体出口(A102);水蒸气分解区(A2)的下部设有水蒸气分解区气体入口(A201)和水蒸气分解区气体出口(A202);污染物分解区(A3)的下部设有污染物分解区气体入口(A301)和污染物分解区气体出口(A302);冷却区(A4)的下部设有冷却区气体入口(A401)和冷却区气体出口(A402);水蒸气分解区(A2)与污染物分解区(A3)之间为第一过渡段(A5);污染物分解区(A3)与冷却区(A4)之间为第二过渡段(A6);第一过渡段(A5)的侧壁上设有水蒸气出口(A7);第二过渡段(A6)的侧壁上设有SRG气体出口(A8)。
4.根据权利要求3所述的烟气净化装置,其特征在于:冷却区气体入口(A401)与冷却气体输送管道(L5)连接;污染物分解区气体入口(A301)与第三管道(L3)连接;污染物分解区气体出口(A302)通过第五管道(L6)连接至水蒸气分解区气体入口(A201);水蒸气分解区气体出口(A202)通过第四管道(L4)连接至热风炉(6)的热风入口(601)。
5.根据权利要求4所述的烟气净化装置,其特征在于:冷却区气体出口(A402)通过第六管道(L7)连接至预热区气体入口(A101);和/或
该活性炭解析塔(3)还包括向解析塔(3)上部通入氮气的氮气输送管道(L8),氮气输送管道(L8)连接至解析塔(3),并且氮气输送管道(L8)与解析塔(3)的连接位置位于预热区(A1)的上方。
6.根据权利要求5所述的烟气净化装置,其特征在于:氮气输送管道(L8)上设有氮气换热器(A9),预热区气体出口(A102)通过第七管道(L9)连接至氮气换热器(A9)的加热介质通道的入口;和/或
水蒸气出口(A7)通过第八管道(L10)输送至原烟气输送管道(L0);SRG气体出口(A8)通过SRG气体输送管道(L11)输送至制酸***。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的烟气净化装置,其特征在于:所述二级吸附塔(2)设置在一级吸附塔(1)的一侧;一级吸附塔(1)的顶部设有一级吸附塔活性炭入口(103),一级吸附塔(1)的底部设有一级吸附塔活性炭出口(104);二级吸附塔(2)的顶部设有二级吸附塔活性炭入口(203),二级吸附塔(2)的底部设有二级吸附塔活性炭出口(204);解析塔(3)的顶部设有解析塔活性炭入口(301),解析塔(3)的底部设有解析塔活性炭出口(302);
其中,一级吸附塔活性炭出口(104)与解析塔活性炭入口(301)连接,解析塔活性炭出口(302)与二级吸附塔活性炭入口(203)连接,二级吸附塔活性炭出口(204)与一级吸附塔活性炭入口(103)连接。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的烟气净化装置,其特征在于:所述二级吸附塔(2)设置在一级吸附塔(1)的上部;二级吸附塔(2)的顶部设有二级吸附塔活性炭入口(203);一级吸附塔(1)的底部设有一级吸附塔活性炭出口(104);解析塔(3)的顶部设有解析塔活性炭入口(301),解析塔(3)的底部设有解析塔活性炭出口(302);
其中,一级吸附塔活性炭出口(104)与解析塔活性炭入口(301)连接,解析塔活性炭出口(302)与二级吸附塔活性炭入口(203)连接。
9.根据权利要求7所述的烟气净化装置,其特征在于:该装置还包括第一输送机(7),用于将待再生活性炭从一级吸附塔活性炭出口(104)输送至解析塔活性炭入口(301);该装置还包括第二输送机(8),用于将再生活性炭从解析塔活性炭出口(302)输送至二级吸附塔活性炭入口(203);该装置还包括第三输送机(9),用于将脱硝后的活性炭从二级吸附塔活性炭出口(204)输送至一级吸附塔活性炭入口(103)。
10.根据权利要求8所述的烟气净化装置,其特征在于:该装置还包括第一输送机(7),用于将待再生活性炭从一级吸附塔活性炭出口(104)输送至解析塔活性炭入口(301);该装置还包括第二输送机(8),用于将再生活性炭从解析塔活性炭出口(302)输送至二级吸附塔活性炭入口(203)。
11.根据权利要求4-6中任一项所述的烟气净化装置,其特征在于:冷却气体输送管道(L5)上设有冷却风风机(A10);第三管道(L3)上设有热风风机(A11);热风炉(6)上还设有补风口(603)。
12.根据权利要求1-6、9-10中任一项所述的烟气净化装置,其特征在于:该装置还包括烟囱(10);二级吸附塔(2)的烟气出口(202)经由第九管道(L12)连接至烟囱(10)。
13.一种提高余热利用率及脱硝率的烟气净化方法或者使用权利要求1-12中任一项所述装置的方法,该方法包括以下步骤:
1)原烟气经过原烟气输送管道(L0)输送至一级吸附塔(1),原烟气在一级吸附塔(1)内进行脱硫处理,经过一级吸附塔(1)处理后的烟气经过第一管道(L1)输送至二级吸附塔(2),该烟气在二级吸附塔(2)内进行脱硝处理,经过一级吸附塔(1)和二级吸附塔(2)处理后的烟气从烟囱(10)排放;
2)经过解析塔(3)解析获得新鲜的活性炭通过第一输送机(7)输送至二级吸附塔(2)的活性炭入口(203);活性炭在二级吸附塔(2)内自上而下,从二级吸附塔活性炭出口(204)排出,然后将二级吸附塔(2)排出的活性炭输送至一级吸附塔(1);活性炭在一级吸附塔(1)内自上而下,从一级吸附塔活性炭出口(104)排出,再将从一级吸附塔活性炭出口(104)排出的活性炭输送至解析塔(3)进行解析再生;
3)热风炉(6)加热热风,热风通过第三管道(L3)从解析塔(3)的加热段气体入口(401)进入解析塔的加热段(4),热风在解析塔(3)内与活性炭进行换热,加热解析塔(3)内的活性炭,然后从加热段气体出口(402)排出后经过第四管道(L4)进入热风炉(6)内继续加热循环;第四管道(L4)上分出一个支路,为第二管道(L2),从加热段气体出口(402)排出的经过换热后的热风的一部分经过第二管道(L2)输送至第一管道(L1)或二级吸附塔(2)的烟气入口(201)。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于:所述解析塔(3)包括自上而下设置的预热区(A1)、水蒸气分解区(A2)、污染物分解区(A3)、冷却区(A4)、第一过渡段(A5)和第二过渡段(A6);其中:预热区(A1)的下部设有预热区气体入口(A101)和预热区气体出口(A102);水蒸气分解区(A2)的下部设有水蒸气分解区气体入口(A201)和水蒸气分解区气体出口(A202);污染物分解区(A3)的下部设有污染物分解区气体入口(A301)和污染物分解区气体出口(A302);冷却区(A4)的下部设有冷却区气体入口(A401)和冷却区气体出口(A402);水蒸气分解区(A2)与污染物分解区(A3)之间为第一过渡段(A5);污染物分解区(A3)与冷却区(A4)之间为第二过渡段(A6);第一过渡段(A5)的侧壁上设有水蒸气出口(A7);第二过渡段(A6)的侧壁上设有SRG气体出口(A8);
该方法还包括:4)一级吸附塔活性炭出口(104)排出的活性炭在解析塔(3)内依次经过预热区(A1)、水蒸气分解区(A2)、第一过渡段(A5)、污染物分解区(A3)、第二过渡段(A6)和冷却区(A4);含有污染物的活性炭在进入解析塔(3)后,先在预热区(A1)进行预热,然后在水蒸气分解区(A2)进行水分的脱除,从活性炭中被脱除的水分从第一过渡段(A5)侧壁上的水蒸气出口(A7)直接排出;然后,去除水分的含污染物活性炭再在污染物分解区(A3)进行分解和污染物的脱除,污染物从第二过渡段(A6)侧壁上的SRG气体出口(A8)排出;然后活性炭经过冷却区(A4)进行冷却,获得新鲜的活性炭。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于:步骤3)具体为:冷却气体通过冷却气体输送管道(L5)从冷却区气体入口(A401)进入解析塔(3)的冷却区(A4),从冷却区气体出口(A402)排出的气体通过第六管道(L7)输送至预热区(A1);
热风炉(6)加热热风,热风通过第三管道(L3)从解析塔(3)的污染物分解区气体入口(A301)进入解析塔的污染物分解区(A3),热风在污染物分解区(A3)内与活性炭进行换热,加热解析塔(3)内的活性炭,脱除活性炭的污染物;然后从污染物分解区气体出口(A302)排出后经过第五管道(L6)从水蒸气分解区气体入口(A201)输送至水蒸气分解区(A2),该热风在水蒸气分解区(A2)内继续与活性炭进行换热,脱除活性炭内的水分;然后从水蒸气分解区气体出口(A202)排出,通过第四管道(L4)从热风炉(6)的热风入口(601)进入热风炉(6)内继续加热循环;
第四管道(L4)上分出一个支路,为第二管道(L2),从水蒸气分解区气体出口(A202)排出的经过换热后的热风的一部分经过第二管道(L2)输送至第一管道(L1)或二级吸附塔(2)的烟气入口(201)。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于:预热区气体出口(A102)排出的气体通过第七管道(L9)输送至氮气换热器(A9)的加热介质通道的入口,加热氮气;和/或
从水蒸气出口(A7)排出的气体通过第八管道(L10)输送至原烟气输送管道(L0);从SRG气体出口(A8)排出的SRG气体通过SRG气体输送管道(L11)输送至制酸***。
17.根据权利要求13-16中任一项所述的方法,其特征在于:从加热段气体出口(402)或水蒸气分解区气体出口(A202)排出的经过换热后的热风;其中体积分数为0.5-30%的热风经过第二管道(L2)输送至第一管道(L1)或二级吸附塔(2)的烟气入口(201)。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于:从加热段气体出口(402)或水蒸气分解区气体出口(A202)排出的经过换热后的热风;其中体积分数为1-20%的热风经过第二管道(L2)输送至第一管道(L1)或二级吸附塔(2)的烟气入口(201)。
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于:从加热段气体出口(402)或水蒸气分解区气体出口(A202)排出的经过换热后的热风;其中体积分数为2-15%的热风经过第二管道(L2)输送至第一管道(L1)或二级吸附塔(2)的烟气入口(201)。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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