CN109331651A - 一种脱硫脱硝塔的隔离***和隔离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脱硫脱硝塔的隔离***，所述脱硫脱硝塔内设有炭基催化剂吸附层，所述脱硫脱硝塔一侧设有烟气入口，另一侧设有烟气出口，烟气入口和烟气出口与炭基催化剂吸附层连通，该隔离***还包括氨气管道和惰性气体管道，所述氨气管道一端与烟气入口连通，所述惰性气体管道一端与脱硫脱硝塔底部连通，氨气管道和惰性气体管道之间通过一连接管道连通，所述连接管道上设有第一关断阀，惰性气体管道在连接管道之前设有第二关断阀，氨气管道在连接管道之前设有第三关断阀，该***在炭基催化剂温度异常上升可能引起着火的情况下，向脱硫脱硝塔内通入常温的惰性气体，起到降温、降氧作用，抑制床温进一步上升，避免着火事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种脱硫脱硝塔的隔离***和隔离方法，具体涉及一种以炭基催化剂为吸附剂及催化剂的锅炉烟气联合脱硫脱硝装置中的烟气隔离操作和方法，属于环境工程领域。
背景技术
炭基催化法烟气脱硫脱硝技术原理为：烟气在炭基催化剂的吸附及催化作用下，烟气中的SO2和O2及H20发生反应生成H2SO4，H2SO4吸附在炭基催化剂表面；同时利用炭基催化剂的催化性能，烟气中NOx与稀释氨气发生催化还原反应生成N2，实现了烟气的脱硫脱硝，吸附催化反应后的炭基催化剂进行再生后循环利用。在脱硫脱硝装置注入稀释氨气，用于实现烟气净化过程的脱硝反应，将烟气中的NOx转化为 N2。
炭基催化法烟气净化技术所采用的炭基催化剂是一种碳含量较高、孔隙结构十分丰富的固体颗粒材料。这种催化剂对烟气中的SO2、SO3等污染物具有很强的吸附能力，还可通过其催化作用，使NOx在较低温度下（100~200℃）与NH3发生还原反应生成N2和H2O。但是，炭基催化剂也是一种可燃物质，在一定条件下，有可能在脱硫脱硝塔中发生着火现象，从而危及***和设备的安全运行。因此，工艺***和装置设计时需要在充分利用催化剂的吸附催化性能的同时，采取有效措施，避免催化剂发生着火或在发生着火的情形下能有效控制着火材料的范围和数量、保障***和设备安全。
在吸附脱硫脱硝塔正常工作条件下，由于在设计时已考虑到放热量与散热量的平衡，在烟气中SO2浓度、温度、氧量在设计参数范围内变化，烟气和炭基催化剂的流动状况较好的情况下，床温可以得到有效控制，不会发生温度快速或大幅上升的情形。但如果烟气中SO2浓度、温度、氧量与设计参数相比发生了较大变化，尤其是炭基催化剂流动状况变差局部滞留，均可导致局部或整个脱硫脱硝塔内床温大幅或快速上升导致着火发生的后果。
有研究表明，环境因素当中，氧含量对着火的影响十分明显。当氧气浓度为4%~8%时，氧化反应速度很慢，与温度的关系为线性关系；当氧气浓度为12%~18%时，氧化反应速度可能会进一步加快，氧化反应速度与温度的关系为复合二次曲线关系；当氧气浓度为21%时，氧化反应的速度则有可能进一步加速到与温度的关系呈四次方关系。由此可见，当出现着火预警时，控制氧含量是防止着火的关键手段之一。将脱硫脱硝塔与外界隔离，不再通入烟气，并引入惰性气体置换氧气降低氧气含量，可有效控制温度上升。
炭基催化剂氧化释放的热量如不能及时被烟气带走放散，炭基催化剂自身的温度就会升高，从而加速氧化，释放更多的热量。当温度上升到约200℃时会突然加速上升，当连续有氧气的情况下，温度会上升到500℃以上，超过炭基催化剂的着火点，变化趋势如附图2所示。炭基催化剂的着火预警温度设定为170℃，此时执行烟气隔离操作。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种脱硫脱硝塔的烟气隔离***和方法，在炭基催化剂温度异常上升可能引起着火的情况下，通入常温的惰性气体，起到降温、降氧作用，抑制床温进一步上升，避免着火事故的发生。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种脱硫脱硝塔的隔离***，所述脱硫脱硝塔内设有炭基催化剂吸附层，所述脱硫脱硝塔一侧设有烟气入口，另一侧设有烟气出口，烟气入口和烟气出口与炭基催化剂吸附层连通，该隔离***还包括氨气管道和惰性气体管道，所述氨气管道一端与烟气入口连通，所述惰性气体管道一端与脱硫脱硝塔底部连通，氨气管道和惰性气体管道之间通过一连接管道连通，所述连接管道上设有第一关断阀，惰性气体管道在连接管道之前设有第二关断阀，氨气管道在连接管道之前设有第三关断阀。
对上述技术方案的进一步设计为：所述烟气出口设有第一挡板阀。
所述烟气入口设有第二挡板阀。
所述脱硫脱硝塔底部还设有卸料斗，所述炭基催化剂吸附层底部设有卸料器，炭基催化剂吸附层通过卸料器出口排入卸料斗。
所述炭基催化剂吸附层上设有温度计。
所述温度计设有若干个，若干个温度计沿炭基催化剂吸附层的高度方向均匀设置。
所述惰性气体为氮气。
一种上述脱硫脱硝塔的隔离***的隔离方法，包括如下步骤：
步骤一、关闭第三关断阀，不再向脱硫脱硝塔内部通入氨气；
步骤二：关闭第二挡板阀，不再向脱硫脱硝塔内部通入烟气；
步骤三：关闭第一挡板阀，隔绝脱硫脱硝塔与外界的连通；
步骤四：打开第二关断阀，向脱硫脱硝塔内引入惰性气体，一部分惰性气体将沿惰性气体管道进入脱硫脱硝塔底部，由卸料器出口通入炭基催化剂吸附层；
步骤五：打开第一关断阀，将惰性气体管道与氨气管道连通，一部分惰性气体通过氨气管道进入烟气入口，在沿烟气在脱硫脱硝塔的路径通入炭基催化剂吸附层。
上述方法中还可以将卸料器以最大频率运行，将脱硫脱硝塔内温度较高的炭基催化剂快速排出。
本发明的有益效果为：
本发明的隔离***通过设置于炭基催化剂吸附层内的温度计来监测催化剂温度，当温度异常上升时，关闭烟气和氨气的通入，并向脱硫脱硝塔内通入氮气。通入的常温氮气逐步置换烟气，起到降温、降氧作用，直至炭基催化剂处于无氧环境，降低炭基催化剂着火风险。
本发明中氮气分两路通入脱硫脱硝塔，一路由氨气管道经烟气入口进入脱硫脱硝塔内的炭基催化剂吸附层；另一路由氮气管道进入脱硫脱硝塔内底部，经卸料器出口进入炭基催化剂吸附层，使炭基催化剂吸附层完全覆盖氮气，着火风险更低。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为炭基催化剂的温度变化图。
附图中，1-第一挡板阀；2-温度计；3-卸料器；4-第二挡板阀；5-第一关断阀；6-第二关断阀；7-第三关断阀，8-炭基催化剂吸附层，9-氨气管道，10-氮气管道，11-卸料斗。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，本实施例的一种脱硫脱硝塔的隔离***，脱硫脱硝塔为错流移动床型式，脱硫脱硝塔内设有炭基催化剂吸附层8，脱硫脱硝塔底部还设有卸料斗11，所述炭基催化剂吸附层底部设有卸料器3，炭基催化剂吸附层通过卸料器3出口排入卸料斗11，脱硫脱硝塔一侧设有烟气入口，烟气入口处设有第二挡板阀4，另一侧设有烟气出口，烟气出口处设有第一挡板阀1，第一、第二挡板阀在通烟气时打开，需要隔绝烟气时关闭；烟气入口和烟气出口均与炭基催化剂吸附层8连通，烟气从脱硫脱硝塔的第二挡板阀4进入，通过炭基催化剂吸附层8净化后，从第一挡板阀1排出；炭基催化剂从脱硫脱硝塔的顶部进入，从下部卸料器3排出。
本实施例在脱硫脱硝塔外部设有氨气管道9和惰性气体管道，本实施例中惰性气体为氮气，廉价易得，所述氨气管道9一端与烟气入口连通，所述氮气管道10一端与卸料斗11连通，氨气管道9和氮气管道10之间通过一连接管道连通，所述连接管道上设有第一关断阀5，氮气管道10在连接管道之前设有第二关断阀6，正常运行时关闭，需要氮气引入时打开，氨气管道9在连接管道之前设有第三关断阀7，正常运行时打开，向脱硫脱硝塔内通入氨气。
脱硫脱硝塔的炭基催化剂吸附层设置有三层温度计2，三层温度计沿炭基催化剂吸附层高度方向均匀设置，实时监测高中低不同床层的温度，报警设定值选择160℃，当达到170℃停止通入烟气，并进行隔离操作，防止温度继续上升导致可能发生的着火。
当出现着火预警时，关闭第二挡板阀4和第一挡板阀1，通入氮气开始气体置换。此时物料***还在工作，有炭基催化剂进出，脱硫脱硝塔内的烟气可以通过第一挡板阀1和卸料器3等外泄，通入的常温氮气逐步置换烟气，起到降温、降氧作用，直至炭基催化剂处于无氧环境。在选择氮气置换时间时，需要综合考虑***的氮气流量和其它消耗氮气的设备（如再生塔）的安全，氮气置换时间一般选择1.3—1.7h，优选1.5h。
本实施例脱硫脱硝塔的隔离***的隔离方法，包括如下步骤：
步骤一、关闭第三关断阀7，不再向脱硫脱硝塔内部通入氨气，氨气管道9用来通入氮气；
步骤二：关闭第二挡板阀4，不再向脱硫脱硝塔内部通入烟气；如***设置有多个脱硫脱硝塔，温度异常的脱硫脱硝塔执行烟气隔离操作，其余脱硫脱硝塔正常运行；如***为单个脱硫脱硝塔，需要按照操作程序停止整个***的运行；
步骤三：关闭第一挡板阀1，隔绝脱硫脱硝塔与外界的连通；
步骤四：打开第二关断阀6，向脱硫脱硝塔内引入氮气，一部分氮气将沿氮气管道10进入脱硫脱硝塔底部，由卸料器3出口通入炭基催化剂吸附层8；
步骤五：打开第一关断阀5，将氮气管道10与氨气管道9连通，一部分氮气通过氨气管道9进入烟气入口，再沿烟气在脱硫脱硝塔的路径通入炭基催化剂吸附层8。
上述方法中还可以将卸料器3以最大频率运行，将脱硫脱硝塔内温度较高的炭基催化剂快速排出。本实施例中卸料器3为电机驱动变频可调，可提供不同的炭基催化剂外排能力。卸料器3在选择正常运行频率，需要考虑脱硫脱硝塔的净化效率；卸料器3的最大运行频率，需要考虑极端情况下快速排出炭基催化剂的能力。卸料器3正常运行频率一般选择最大运行频率的五分之一。
脱硫脱硝塔在出现着火预警时，物料***还在工作，有炭基催化剂进出，而且经由氨气管道9进入炭基催化剂吸附层8的氮气不易到达炭基催化剂吸附层8底部和卸料斗11，若此时部分温度较高的炭基催化剂经卸料器3进入卸料斗11后，依然存在着火风险，本实施例向卸料斗11内同时通入氮气，氮气经卸料器3出口进入炭基催化剂吸附层8，保证炭基催化剂吸附层8以及进入卸料斗11的炭基催化剂完全被氮气覆盖，从而降低着火风险。
本发明的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。
Claims (9)
1.一种脱硫脱硝塔的隔离***，所述脱硫脱硝塔内设有炭基催化剂吸附层，所述脱硫脱硝塔一侧设有烟气入口，另一侧设有烟气出口，烟气入口和烟气出口与炭基催化剂吸附层连通，其特征在于：还包括氨气管道和惰性气体管道，所述氨气管道一端与烟气入口连通，所述惰性气体管道一端与脱硫脱硝塔底部连通，氨气管道和惰性气体管道之间通过一连接管道连通，所述连接管道上设有第一关断阀，惰性气体管道在连接管道之前设有第二关断阀，氨气管道在连接管道之前设有第三关断阀。
2.根据权利要求1所述脱硫脱硝塔的隔离***，其特征在于：所述烟气出口设有第一挡板阀。
3.根据权利要求2所述脱硫脱硝塔的隔离***，其特征在于：所述烟气入口设有第二挡板阀。
4.根据权利要求3所述脱硫脱硝塔的隔离***，其特征在于：所述脱硫脱硝塔底部还设有卸料斗，所述炭基催化剂吸附层底部设有卸料器，炭基催化剂吸附层通过卸料器出口排入卸料斗。
5.根据权利要求1所述脱硫脱硝塔的隔离***，其特征在于：所述炭基催化剂吸附层上设有温度计。
6.根据权利要求5所述脱硫脱硝塔的隔离***，其特征在于：所述温度计设有若干个，若干个温度计沿炭基催化剂吸附层的高度方向均匀设置。
7.根据权利要求1所述脱硫脱硝塔的隔离***，其特征在于：所述惰性气体为氮气。
8.一种权利要求4所述脱硫脱硝塔的隔离***的隔离方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、关闭第三关断阀，不再向脱硫脱硝塔内部通入氨气；
步骤二：关闭第二挡板阀，不再向脱硫脱硝塔内部通入烟气；
步骤三：关闭第一挡板阀，隔绝脱硫脱硝塔与外界的连通；
步骤四：打开第二关断阀，向脱硫脱硝塔内引入惰性气体，一部分惰性气体将沿惰性气体管道进入脱硫脱硝塔底部，由卸料器出口通入炭基催化剂吸附层；
步骤五：打开第一关断阀，将惰性气体管道与氨气管道连通，一部分惰性气体通过氨气管道进入烟气入口，在沿烟气在脱硫脱硝塔的路径通入炭基催化剂吸附层。
9.根据权利要求7所述脱硫脱硝塔的隔离方法，其特征在于：将卸料器以最大频率运行，将脱硫脱硝塔内温度较高的炭基催化剂快速排出。
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