CN205019964U - 一种烟气低温联合脱硫脱硝装置*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟气低温联合脱硫脱硝装置***，包括脱硫再生***和脱硝***，所述脱硫再生***包括调质塔、不少于2个的内部设置有低温脱硫催化剂床层的脱硫塔、与脱硫塔对应设置的用于盛装不同硫酸浓度洗涤液的再生液池、再生液输送泵和吹扫空气输送泵；所述脱硝***包括脱除脱硫烟气中水分的除湿塔、加热脱硫烟气的加热器、利用空气稀释氨气的氨气稀释器、混合脱硫烟气与稀释氨气的混合塔和内部设置有低温脱硝催化剂床层的脱硝塔。采用本实用提供装置***进行脱硫脱硝，克服了现有烟气脱硫脱硝技术存在的烟气适用范围窄，加热能耗高，运行成本高等问题。

Description

一种烟气低温联合脱硫脱硝装置***

技术领域

本实用新型属于烟气净化技术领域，具体涉及脱除烟气中二氧化硫和氮氧化物的联合脱硫脱硝装置***，用于工业烟气的净化处理。

背景技术

二氧化硫和氮氧化物是大气的主要污染物，也是大气污染治理和环境保护的重点和难点。近年来，为了控制二氧化硫和氮氧化物排放，世界很多国家都出台了大量的法律法规对其排放加以控制，且对二氧化硫和氮氧化物排放的控制日趋严格。

大气中的污染物二氧化硫和氮氧化物主要来源于石化物质燃烧后的烟气。到目前为止，烟气脱硫脱硝是控制二氧化硫和氮氧化物污染最有效的技术。

烟气脱硫技术主要分为湿法脱硫和干法脱硫两大类。所谓湿法脱硫，最主要方法是喷洒石灰浆与烟气中的二氧化硫反应生成浆状的硫酸钙石膏，由于浆状的硫酸钙石膏杂质较多，目前无法有效利用，因此湿法脱除烟气中的二氧化硫，不仅投资大，运行费用高，而且还会产生二次污染。这些缺点严重制约了湿法的推广使用与发展。所谓干法烟气脱硫，是应用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂来脱除烟气中的SO₂。优点是工艺过程简单，无污水、污酸处理问题，能耗低，特别是净化后烟气温度较高，有利于烟囱排气扩散，不会产生“白烟”现象，净化后的烟气不需要二次加热，腐蚀性小，其缺点是脱硫效率较低，设备庞大、投资大、占地面积大，操作技术要求高。

目前国内氮氧化物的控制主要依靠低NO_X燃烧控制技术，已经工业应用的脱硝技术普遍存在脱硝效率较低的问题，已经不能满足我国严格的排放标准。采取选择性催化还原反应(SCR)技术已建的脱硝工程项目，所采用脱硝催化剂均为高温脱硝催化剂，脱硝工艺通常采用传统的高温高尘布置方式，即将脱硝催化反应器布置在除尘脱硫装置之前，反应温度通常为350℃左右。采用这一布置方式时，对原有的生产工段进行改造的成本较高，且催化剂暴露在高灰高硫的复杂烟气中，易发生磨损、中毒，影响催化剂寿命。

有文献报道，已开发出了适用温度为160℃～240℃的低温脱硝催化剂。采用该低温脱硝催化剂对烟气进行脱硝，工艺布置方式有两种，一种是将脱硝催化反应床布置在除尘器之后，脱硫反应床之前；另一种是将脱硝催化反应床布置在脱硫反应床之后。对于前一种布置方式，优点是可以直接对烟气中氮氧化物进行脱除，不需对烟气进行除湿加热，占地面积小，但脱硝催化剂对烟气中的尘含量和二氧化硫含量有严格要求，而烟气中的二氧化硫含量通常都比较高，因此，该种布置方式所能适用的烟气非常少。对于后一种布置方式，虽然烟气经脱硫后二氧化硫含量低，能满足脱硝催化剂对烟气中二氧化硫含量的要求，但烟气经脱硫后的温度只有50℃～70℃，而烟气脱硝需要在160℃～240℃操作温度进行，因此需要将烟气的温度由50℃～70℃加热到160℃～240℃，这就造成加热能耗高，烟气脱硫脱硝运行成本高，企业治理污染的积极性不高。

发明内容

针对现有技术的烟气脱硫脱硝技术存在的不足，本实用新型的目的旨在提供一种新的烟气低温联合脱硫脱硝种植***，以克服现有烟气脱硫脱硝技术存在的烟气适用范围窄，或者加热能耗高，运行成本高等问题。

本实用新型提供的烟气低温联合脱硫脱硝装置***，其构成主要包括脱流再生***和脱硝***，所述脱硫再生***又包括调质塔、不少于2个的内部设置有低温脱硫催化剂床层的脱硫塔、与脱硫塔对应设置的用于盛装不同硫酸浓度洗涤液的再生液池、再生液输送泵和吹扫空气输送泵，调质塔的进气口通过管路与除尘净化烟气源连接，出口通过管路与脱硫塔的烟气进口连接，再生液输送泵进口通过管路与再生液池连接，出口通过管路与位于脱硫塔顶部的洗涤液进口连接，吹扫空气输送泵出口通过管路与位于脱硫塔顶部的吹扫空气进口连接，脱硫塔上的脱硫烟气出口通过管路与脱硝***的进口连接，脱硫塔的底部设计有洗涤液和吹扫空气的出口，脱硫塔之间通过位于设置在烟气进气总管路与烟气出气总管路之间的连接管路上的控制阀实现并联或串联设置；

所述脱硝***包括脱除脱硫烟气中水分的除湿塔、加热脱硫烟气的加热器、利用空气稀释氨气的氨气稀释器、混合脱硫烟气与稀释氨气的混合塔和内部设置有低温脱硝催化剂床层的脱硝塔，除湿塔的烟气进口与脱硫***脱硫后的烟气出气总管路连接，经其除湿后的烟气出口通过脱硫烟气输送泵和管路与加热器的烟气进口连接，加热器的加热烟气的出口和氨气稀释器的稀释氨气出口分别通过管路与混合塔的进口连接，混合塔的混合有氨气的混合烟气出口通过管路与脱硝塔的进口连接，位于脱硝塔顶部的净化烟气出口通过管路与烟囱连接。

在本实用新型的上述技术方案中，所述脱硫再生***的脱硫塔优先考虑设计为4个，4个脱硫塔通过位于设置在烟气进气总管路与烟气出气总管路之间的连接管路上的控制阀，使4个脱硫塔中的一部分脱硫塔处于脱硫操作，另一部分脱硫塔处于再生操作。脱硫再生***的4个脱硫塔，进一步地通过位于设置在烟气进气总管路与烟气出气总管路之间的连接管路上的3个控制阀，实现4个脱硫塔中的一部分脱硫塔处于脱硫操作，另一部分脱硫塔处于再生操作。控制阀优先选用蝶阀。

在本实用新型的上述技术方案中，所述再生液池优先考虑对应设置在脱硫塔的下方，再生液池的池***接位于脱硫塔底部的洗涤液出口。

在本实用新型的上述技术方案中，位于脱硫塔底部的洗涤液出口与吹扫空气出口，可分别设置，也可为同一出口，优先采用后一种结构。

在本实用新型的上述技术方案中，在连接调质塔进气口与除尘净化烟气源管路上设置有烟气输送泵，通过烟气输送泵将待脱硫脱硝烟气经调质塔输送到脱硫塔。

在本实用新型的上述技术方案中，所述脱硝***的脱硝塔最好设置为两个，两个脱硝塔通过进气口管路上的控制阀并联设置，一个塔脱硝运行，一个塔备用。

在本实用新型的上述技术方案中，脱硝***中的所述除湿塔优先选用降压冷凝结构除湿塔，以降低制造成本。

在本实用新型的上述技术方案中，脱硝***中的所述加热器为电加热器。

在本实用新型的上述技术方案中，脱硝***中的所述氨气稀释器与作为氨气气源的液氨钢瓶连接。

采用本实用新型提供的烟气低温联合脱硫脱硝装置***进行脱硫脱硝，对于除尘后尘含量满足脱硫条件要求，温度或/和湿度不能满足脱硫条件要求的烟气，烟气在送入脱硫塔脱硫之前，需先将烟气送入脱硫调质塔进行调质，将烟气的温度或/和湿度调整至满足脱硫条件要求。烟气中的氧含量一般都能脱硫条件要求，当烟气中的氧含量低于脱硫条件要求满足的含氧量时，一般采取在烟气进行脱硫调质之前，通过通入一定量的空气将烟气中含氧量调整至满足脱硫条件要求的含氧量。

采用本实用新型提供的烟气低温联合脱硫脱硝装置***进行脱硫脱硝，各个脱硫塔均为独立操作的脱硫塔，其中一部分塔脱硫运行，一部分塔再生运行。对于通常设置的4个脱硫塔，根据烟气中二氧化硫含量的情况，可以采取三个塔并联或串联脱硫操作运行，一个塔再生操作运行，也可以是两个塔并联或串联脱硫操作运行，两个塔再生操作运行。一般当脱硫后烟气中的二氧化硫浓度升至50～100mg/Nm³时，需停止塔脱硫运行，需要对脱硫剂床层进行再生操作。脱硫剂床层再生操作，优先选用4种不同浓度的硫酸溶液和清水按硫酸浓度的高低依次对催化剂床层进行浓度递减梯度洗涤。脱硫操作温度为50℃～150℃，优选60℃～120℃，特别优选70℃～100℃；相对湿度为6％～12％。

采用本实用新型提供的烟气低温联合脱硫脱硝装置***进行脱硫脱硝，脱硝***中的混合塔，烟气与氮气(NH₃与NO_x)的摩尔比一般控制在(1～1.5):1范围。与烟气混合的氨气为稀释氨气，稀释氨气中的氨气体与空气最好按1：(2～5)的体积比先混合好后再送入混合塔，与送入的烟气再混合。

采用本实用新型提供的烟气低温联合脱硫脱硝装置***进行脱硫脱硝，所使用的脱硫催化剂是以炭材料为载体，以镍、钛、铈等为活性组分的低温复合脱硫催化剂，由四川大学国家烟气脱硫工程技术研究中心开发生产，已面向社会出售，产品的名称为SO₂低温催化剂，反应活性温度50-150℃，SO₂浓度适应范围600-7000mg/m³，转化率可达99％以上。所使用的脱硝催化剂是以活性炭为载体，以铈、金属氧化物为活性组分，配以粘合剂制成的脱硝低温催化剂，由四川大学国家烟气脱硫工程技术研究中心开发生产，已面向社会出售，产品的名称为NO_x低温催化剂，反应活性温度80-158℃，NO_x浓度适应范围500-2000mg/m³，转化率可达80％以上。

本实用新型提供的烟气低温联合脱硫脱硝装置***，是将新型的低温脱硫催化法与低温NH₃-SCR法相结合形成的一种联合脱硫脱硝技术。脱硫采用新型低温催化法可以实现烟气脱硫及脱硫剂的再生，并且在一个脱硫塔进行脱硫剂的再生过程中，不影响其他脱硫塔的烟气脱硫进程，保证了脱硫的效率，且有副产品硫酸产生，无有害物质进入环境中，其生产过程环保，可实现资源的循环利用。脱硝采用低温NH₃-SCR，具有运行稳定，效率高，能耗低等优点。选取合适的氨氮比，既保证了较高的脱硝活性，也不会引起较多的NH₃逃逸。本实用新型将脱硫***置于脱硝***之前，并且脱硝之前对烟气进行脱硫除湿，降低了水分和硫对脱硝催化剂活性的影响，能保证脱硝催化剂长期高效运行，运行时间可达三年，不需对脱硝催化剂进行再生处理。另外，本实用新型的脱硝操作温度仅为80℃～158℃，较之现有低温脱硝技术的脱硝操作温度160℃～248℃，温度大大降低，本实用新型将烟气由脱硫后的温度50℃～150℃加热至80℃～158℃脱硝操作温度，加热升温的温度幅度大大降低，降低了加热能耗和运行成本。本实用新型提出的烟气低温联合脱硫脱硝装置***，具有脱硫和脱硝效率高，运行稳定，工艺简单，占地面积小，基建投资少，管理方便，生产成本低等优点，拥有显著的经济环境效益和广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的低温联合脱硫脱硝工艺流程图。

图中的标号分别为：1-吹扫气泵，2-控制阀，3-除湿塔，4-加热器，5-混合塔，6-脱硝塔，7-氨气稀释器，8-液氨钢瓶，9-脱硫烟气输送泵，10-再生液输送泵，11-再生液池，12-脱硫塔，13-调质塔，14-烟气输送泵。

具体实施方式

下面以本实用新型在内蒙古乌海市某焦化厂的实施为例，来进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。该焦化厂的烟气温度为150℃左右，烟气含湿量满足脱硫工艺对水分的要求，要求经脱硫脱硝处理后的排放气二氧化硫含量不高于50mg/Nm³，氮氧化物的含量不高于100mg/Nm³。

本实施例的装置***如图1所示。本实施例的脱硫***使用四个脱硫塔，四个脱硫塔通过位于设置在烟气进气总管路与烟气出气总管路之间的连接管路上的控制阀2控制进入脱硫塔的烟气流量，且根据烟气排放量的大小和烟气中二氧化硫含量的高低，将四个脱硫塔可布置为不同的并联方式、串联方式，实现脱硫操作与再生操作，在脱硫与再生之间进行切换，以及停车。

本实施例的烟气低温联合脱硫脱硝装置***，其结构如附图1所示，由脱硫再生***和脱硝***构成，所述脱硫再生***又由进口与除尘净化烟气源管路连接的烟气输送泵14，通过管路与烟气输送泵出口连接的调质塔13，4个的内部设置有低温脱硫催化剂床层的脱硫塔12，对应设置在脱硫塔下方的用于盛装不同硫酸浓度洗涤液的再生液池11，再生液输送泵10和吹扫空气输送泵1，调质塔的烟气出口与脱硫塔的烟气进气总管连接，再生液输送泵进口通过管路与再生液池连接，出口通过管路与位于脱硫塔顶部的洗涤液进口连接，吹扫空气输送泵出口通过管路与位于脱硫塔顶部的吹扫空气进口连接，脱硫塔的脱硫烟气出口通过烟气出气总管路与脱硝***的进口连接，脱硫塔的底部设计有洗涤液和吹扫空气共用的出口接管，4个脱硫塔之间通过位于设置在烟气进气总管路与烟气出气总管路之间的连接管路上的4个控制蝶阀实现并联或串联设置；

所述脱硝***又由用于脱除脱硫烟气中水分的降压冷凝结构的除湿塔3，加热脱硫烟气的电加热结构的加热器4，利用空气稀释氨气的氨气稀释器7，通过管路与氨气稀释器连接的氨气源钢瓶8，混合脱硫烟气与稀释氨气的混合塔5和内部设置有低温脱硝催化剂床层的脱硝塔6，除湿塔的烟气进口与脱硫***脱硫后的烟气出气总管路连接，经其除湿后的烟气出口通过脱硫烟气输送泵9和管路与加热器的烟气进口连接，加热器的加热烟气出口和氨气稀释器的稀释氨气出口分别通过管路与混合塔的进口连接，混合塔的混合有氨气的混合烟气出口通过管路与位于脱硝塔底部的进气口连接，位于脱硝塔顶部的净化烟气出口通过管路与烟囱连接。

烟气低温联合脱硫脱硝装置***中的脱硫***运行，经除尘净化的烟气由烟气输送泵14送入脱硫调质塔，由调质塔内设置的温度传感器和湿度传感器获得的数据得知，150℃左右的烟气温度满足脱硫温度条件要求，含湿量满足脱硫工艺对水分的条件要求，故不需要对烟气进行加热增湿处理。烟气由脱硫塔12下部进入，流经塔内的低温脱硫催化剂床层，烟气中的二氧化硫、氧在催化剂的催化氧化作用下氧化为三氧化硫，三氧化硫与烟气中的水作用生成硫酸，附着在催化剂上，脱硫后的烟气从脱硫塔上部排出后输送至脱硝***。

当从脱硫塔排出的烟气中的二氧化硫含量大于约50mg/Nm³时，对脱硫塔内的低温脱硫催化剂床层进行再生。再生时通过控制蝶阀2先关闭脱硫塔的烟气进出口，由再生液输送泵10依次抽取浓度不同的四个再生液池11中的稀硫酸进行梯度洗涤，每个浓度的稀硫酸冲洗塔15min左右，最后用清水冲洗15min左右，洗涤后浓度增大的稀硫酸流回相对应的洗涤液池中。作为副产物的洗涤液为浓度逐渐增大的硫酸溶液，硫酸浓度增大至30％后移走。

低温脱硫催化剂床层经冲洗再生后，开启吹扫气泵1，用空气吹扫脱硫塔催化剂床层6h以上，即可完成脱硫塔的再生。经再生的脱硫塔，可正常运行70h以上，并维持脱硫率大于95％。在脱硫塔的烟气进出口设有烟气分析仪的采样口，当出口二氧化硫浓度升高至设计要求时，通过调节相应的蝶阀切换塔的工作状态，随后进行再生操作。

烟气低温联合脱硫脱硝装置***中的脱硝***运行，脱硫后的烟气进入降压冷凝结构的除湿塔3，压力与温度降低，烟气中的水分冷凝，冷凝水从除湿塔下部的排水孔不断排出。除湿塔起到了减少烟气水分，降低对脱硫烟气输送泵9及后续设备的腐蚀，并且可以减少水分对脱硝催化剂活性的影响。除湿后的烟气进入加热器4，将烟气温度提升到140℃左右后进入混合塔，与从氨气稀释器7注入的稀释后的氨气在混合器5中充分混合。混合后的烟气进入脱硝塔6。脱硝塔设置有两座，两座脱硝塔采取交替运行方式设置，烟气经脱硝塔内的低温脱硝催还剂床层后从烟囱排放。氨气注入量根据烟气分析仪所显示的烟气中氮氧化物的浓度，按氨氮摩尔比1:1，通过调节连接氨气瓶8的流量计，控制进入***的氨流量，并控制稀释空气流量为氨气流量的3倍，在此条件下运行，脱硝效率稳定在80％以上，且氨气溢出率较低。

本实施例的实际运行参数均达到了设计工艺的要求。

虽然以上结合实施例描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种烟气低温联合脱硫脱硝装置***，包括脱硫再生***和脱硝***，其特征在于：

所述脱硫再生***包括调质塔(13)、不少于2个的内部设置有低温脱硫催化剂床层的脱硫塔(12)、与脱硫塔对应设置的用于盛装不同硫酸浓度洗涤液的再生液池(11)、再生液输送泵(10)和吹扫空气输送泵(1)，调质塔的进气口通过管路与除尘净化烟气源连接，出口通过管路与脱硫塔的烟气进口连接，再生液输送泵进口通过管路与再生液池连接，出口通过管路与位于脱硫塔顶部的洗涤液进口连接，吹扫空气输送泵出口通过管路与位于脱硫塔顶部的吹扫空气进口连接，脱硫塔上的脱硫烟气出口通过管路与脱硝***的进口连接，脱硫塔的底部设计有洗涤液和吹扫空气的出口，脱硫塔之间通过位于设置在烟气进气总管路与烟气出气总管路之间的连接管路上的控制阀(2)实现并联或串联设置；

所述脱硝***包括脱除脱硫烟气中水分的除湿塔(3)、加热脱硫烟气的加热器(4)、利用空气稀释氨气的氨气稀释器(7)、混合脱硫烟气与稀释氨气的混合塔(5)和内部设置有低温脱硝催化剂床层的脱硝塔(6)，除湿塔(3)的烟气进口与脱硫***脱硫后的烟气出气总管路连接，经其除湿后的烟气出口通过脱硫烟气输送泵(9)和管路与加热器的烟气进口连接，加热器的加热烟气出口和氨气稀释器的稀释氨气出口分别通过管路与混合塔的进口连接，混合塔的混合有氨气的混合烟气出口通过管路与脱硝塔的进口连接，位于脱硝塔顶部的净化烟气出口通过管路与烟囱连接。

2.根据权利要求1所述的烟气低温联合脱硫脱硝装置***，其特征在于，所述脱硫再生***的脱硫塔为4个，4个脱硫塔通过位于设置在烟气进气总管路与烟气出气总管路之间的连接管路上的控制阀(2)，使4个脱硫塔中的一部分脱硫塔处于脱硫操作，另一部分脱硫塔处于再生操作。

3.根据权利要求2所述的烟气低温联合脱硫脱硝装置***，其特征在于，脱硫再生***的4个脱硫塔通过位于设置在烟气进气总管路与烟气出气总管路之间的连接管路上的3个控制阀(2)，实现4个脱硫塔中的一部分脱硫塔处于脱硫操作，另一部分脱硫塔处于再生操作。

4.根据权利要求3所述的烟气低温联合脱硫脱硝装置***，其特征在于，所述再生液池对应设置在脱硫塔的下方，再生液池的池***接位于脱硫塔底部的洗涤液出口。

5.根据权利要求4所述的烟气低温联合脱硫脱硝装置***，其特征在于，位于脱硫塔底部的洗涤液出口与吹扫空气出口为同一出口。

6.根据权利要求1至5之一所述的烟气低温联合脱硫脱硝装置***，其特征在于，在连接调质塔进气口与除尘净化烟气源管路上设置有烟气输送泵(14)。

7.根据权利要求1至5之一所述的烟气低温联合脱硫脱硝装置***，其特征在于，所述脱硝***的脱硝塔设置为两个，两个脱硝塔通过进气口管路上的控制阀并联设置。

8.根据权利要求7所述的烟气低温联合脱硫脱硝装置***，其特征在于，所述除湿塔为降压冷凝结构除湿塔。

9.根据权利要求7所述的烟气低温联合脱硫脱硝装置***，其特征在于，所述加热器为电加热器。

10.根据权利要求7所述的烟气低温联合脱硫脱硝装置***，其特征在于，所述氨气稀释器(7)与作为氨气气源的液氨钢瓶连接。