CN220589537U - 脱硝脱硫脱碳*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种脱硝脱硫脱碳***，用于从工艺气体(1)中联合脱除氮氧化物、硫氧化物和二氧化碳。所述脱硝脱硫脱碳***参考工艺气体的流动方向依次包括脱硝功能区(2)、氨法脱硫功能区(3)和氨法脱碳功能区(5)，所述脱硝功能区构成为SCR脱硝功能区或者SNCR脱硝功能区，所述氨法脱碳功能区包括氨法脱碳塔。所述脱硝脱硫脱碳***包括用于从氨法脱碳功能区向脱硝功能区输送碳酸氢铵溶液的脱硝剂供应管线(18)。在按本实用新型的脱硝脱硫脱碳***中实现***集成以及改进水平衡。
Description
技术领域
本实用新型属于环保技术领域，更具体地，涉及一种用于从工艺气体中联合脱除氮氧化物、硫氧化物和二氧化碳的脱硝脱硫脱碳***。
背景技术
二氧化碳是导致全球变暖的主要气体之一。另外，氮氧化物和硫氧化物也是环境污染源。因此，脱硝脱硫脱碳的工艺设计对于节能减排可以是重要的，其中，利用工厂排放的包含二氧化硫、二氧化碳和氮氧化物的工艺气体，可以在生产中有效利用废物，进行能源回收。目前而言，同时实现二氧化硫、二氧化碳和氮氧化物的脱除和能源回收是意义重大的。
目前，在脱硝方面，在工业烟气净化的技术路线中，可以采用选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)。在此，利用NH3还原烟气中NOX，生成无害的N2，其中，多余的NH3也被氧化为N2。SCR的反应温度一般可以在200～400℃之间，SNCR的反应温度一般可以在750～1100℃之间。
在脱硫方面，可以采用氨法脱硫技术。针对氨法脱硫技术，例如可参见本申请人的已公开的专利文献。
在脱碳方面，在世界范围内主要采用的碳捕集技术是有机胺法。在有机胺法中，存在运行成本高、***三废排放量大且难处理等问题。与有机胺法相比，氨法脱碳可以具有再生容易、运行成本低、获得碳酸氢铵化肥等优点。在氨法脱碳中要考虑到与氨逃逸和水平衡相关的问题。
专利文献CN204865483U公开一种用于燃煤电站锅炉烟气的多种污染物的联合脱除装置，其包括烟气水洗除尘塔、与烟气水洗除尘塔相接的烟气脱硫塔、与烟气脱硫塔相接的脱碳塔。在该联合脱除装置中未考虑水平衡的问题。
专利文献CN101422691A公开一种用于燃煤烟气的多种污染物的脱除设备。在此不涉及与氨逃逸和水平衡相关的问题。
本申请人的较早的专利文献CN113262625A公开一种氨法脱硫脱碳一体化装置，其中，以氨为脱硫剂和脱碳剂，工艺气体首先进入脱硫装置进行脱硫，生成硫酸铵化肥。脱硫之后的工艺气体进入脱碳装置中，以脱除工艺气体中的二氧化碳，生成碳酸氢铵化肥。在此未涉及脱硝脱硫脱碳三者一体化的技术措施。此外，在装置运行时，水平衡的实现可以具有改进的空间。
实用新型内容
本实用新型的目的是，提供一种脱硝脱硫脱碳***，用于从工艺气体中联合脱除氮氧化物、硫氧化物和二氧化碳，其中，实现***集成以及改进水平衡。
所述目的通过一种脱硝脱硫脱碳***达到，所述脱硝脱硫脱碳***用于从工艺气体中联合脱除氮氧化物、硫氧化物和二氧化碳，所述脱硝脱硫脱碳***参考工艺气体的流动方向依次包括脱硝功能区、氨法脱硫功能区和氨法脱碳功能区，所述脱硝功能区构成为SCR脱硝功能区或者SNCR脱硝功能区，所述氨法脱碳功能区包括氨法脱碳塔，所述脱硝脱硫脱碳***包括用于从氨法脱碳功能区向脱硝功能区输送碳酸氢铵溶液的脱硝剂供应管线。
在本实用新型中实现了脱硝功能区、氨法脱硫功能区和氨法脱碳功能区的***集成，能够有效地从工艺气体中联合地脱除三种污染物即氮氧化物、硫氧化物和二氧化碳。在此，在氨法脱碳功能区中的碳酸氢铵溶液一方面可以有利地用于在上游的脱硝功能区中作为脱硝剂，另一方面可以改进在氨法脱碳功能区中的水平衡。在一些特定的应用情形中甚至有可能的是，通过所述脱硝剂供应管线就已经能够实现水平衡，并且从而取消在氨法脱碳功能区中的专门的用于实现水平衡的水处理装置。即使在存在这样的水处理装置的情况下，也可以降低需要通过水处理装置处理的溶液量，并且从而可以降低设备成本和运行成本。
在一些实施方式中，所述脱硝剂供应管线可以包括用于从氨法脱碳塔的底部区段向脱硝功能区输送碳酸氢铵溶液的第一供应管线。在此，从氨法脱碳塔的底部提取溶液，不会破坏***平衡，对***的扰动最小化，脱碳吸收液可以维持稳定的成分。
在一些实施方式中，所述氨法脱碳功能区可以包括冷却结晶器和固液分离器，来自氨法脱碳塔的碳酸氢铵溶液能在冷却结晶器中冷却结晶，并且然后能在固液分离器中进行固液分离。优选地，在固液分离器中分离出的母液能返回至氨法脱碳塔。
在一些实施方式中，所述脱硝剂供应管线可以包括用于将母液输送至脱硝功能区的第二供应管线。在此，提取通过固液分离器产生的母液的一部分或者全部，不会破坏***平衡，对***的扰动最小化，脱碳吸收液可以维持稳定的成分。另外可以有助于从氨法脱碳功能区中去除杂质、例如硫酸盐。否则这些杂质会返回到氨法脱碳塔中，继续参与循环累积。
在一些实施方式中，所述脱硝剂供应管线可以仅仅包括所述第一供应管线和第二供应管线之一，或者可以同时包括两者。
在一些实施方式中，在***运行时，第一供应管线和第二供应管线可以在时间上同时地、部分重合地或者分开地运行。
在一些实施方式中，在***运行时，第一供应管线和第二供应管线可以以预定的比例共同地提供作为脱硝剂的碳酸氢铵溶液。
在一些实施方式中，在***运行时，在提供作为脱硝剂的碳酸氢铵溶液中，第一供应管线和第二供应管线之一可以主要地起作用，并且另一个可以辅助地起作用。
在一些实施方式中，所述第一供应管线和第二供应管线可以是相互分开的管线。
在一些实施方式中，所述第一供应管线和第二供应管线可以具有共同的管线区段。
在一些实施方式中，所述脱硝脱硫脱碳***可以包括用于从氨法脱碳功能区向氨法脱硫功能区输送碳酸氢铵溶液的脱硫剂供应管线。
在一些实施方式中，所述脱硫剂供应管线和所述脱硝剂供应管线可以是相互分开的管线。
在一些实施方式中，所述脱硫剂供应管线和所述脱硝剂供应管线可以具有共同的管线区段。
在一些实施方式中，在脱硝功能区与氨法脱硫功能区之间可以设置除尘装置，例如袋式除尘器。所述除尘装置可以配置成用于对从脱硝功能区流出的工艺气体进行除尘，并且然后经除尘的工艺气体被输送至氨法脱硫功能区。
在一些实施方式中，所述氨法脱碳塔可以自下向上包括至少两个级、例如至少三个级，其中，对于每两个相邻的级，在这两个级之间设置仅允许气体通过的气液分离器。优选地，对于每两个相邻的级，一个上方的级能够向一个下方的级补充溶液。
在一些实施方式中，所述氨法脱碳塔可以包括两个、三个或者四个级。
在一些实施方式中，所述氨法脱碳塔可以包括至少三个级，其中，中间的各级能被供应作为脱碳剂的氨，并且一个底部的级和一个顶部的级不被供应作为脱碳剂的氨。
在一些实施方式中，所述作为脱碳剂的氨可以是单质的气/液态氨，或者可以是氨水。
在一些实施方式中，作为脱硫剂的氨可以是单质的气/液态氨，或者可以是氨水。
在一些实施方式中，所述作为脱碳剂的氨和作为脱硫剂的氨可以由同一个来源提供。
在一些实施方式中，所述脱硝脱硫脱碳***可以包括设置在氨法脱碳塔下游的除氨功能区。
在一些实施方式中，该除氨功能区能向所述氨法脱碳塔的所述至少两个级之中的一个最上方的级补充溶液。
在一些实施方式中，所述脱硝脱硫脱碳***可以包括用于从氨法脱硫功能区向除氨功能区输送酸性溶液的管线。在此可以有利地实现氨法脱硫功能区与除氨功能区的共同作用。
在一些实施方式中，所述脱硝脱硫脱碳***可以包括设置在氨法脱硫功能区与氨法脱碳功能区之间的、用于冷却从氨法脱硫功能区流向氨法脱碳功能区的工艺气体的冷却功能区。
在一些实施方式中，所述氨法脱碳塔可以配设有用于冷却循环液的冷却装置。
在一些实施方式中，所述氨法脱碳塔的至少一个级、尤其是每一个级可以配设有用于冷却该级的循环液的冷却装置。
在一些实施方式中，所述脱硝脱硫脱碳***可以包括水处理装置，该水处理装置包括分离膜，用于从氨法脱碳功能区、尤其是氨法脱碳塔的溶液中分离出清水，以保持氨法脱碳功能区的水平衡。
上面已提及的技术特征、下面将要提及的技术特征以及单独地在附图中显示的技术特征可以任意地相互组合，只要被组合的技术特征不是相互矛盾的。所有的可行的特征组合都是在本文中明确地记载的技术内容。在同一个语句中包含的多个分特征之中的任一个分特征可以独立地被应用，而不必一定与其他分特征一起被应用。
附图说明
下面参照示意性的附图说明按本实用新型的脱硝脱硫脱碳***的示例性的实施方式。
图1是按本实用新型的一种实施方式的脱硝脱硫脱碳***的简图。
具体实施方式
在图1示出按本实用新型的一种示例性的实施方式的脱硝脱硫脱碳***，该***用于从工艺气体1中联合脱除氮氧化物、硫氧化物和二氧化碳，其中，实现***集成以及改进水平衡。要被净化的工艺气体1例如可以来自于火力发电厂的燃煤锅炉，或者可以来自于其他化工设备。在工艺气体1中，氮氧化物可以主要是NO2，硫氧化物可以主要是SO2。
参考工艺气体1的流动方向，脱硝脱硫脱碳***依次包括脱硝功能区2、氨法脱硫功能区3和氨法脱碳功能区5。有利且可选的是，在脱硝功能区2与氨法脱硫功能区3之间可以设置未示出的除尘装置，例如袋式除尘器。所述除尘装置可以配置成用于对从脱硝功能区2流出的工艺气体进行除尘，并且然后经除尘的工艺气体被输送至氨法脱硫功能区3。有利且可选的是，在氨法脱硫功能区3与氨法脱碳功能区5之间可以设置用于冷却从氨法脱硫功能区3流向氨法脱碳功能区5的工艺气体的冷却功能区4。有利且可选的是，在氨法脱碳功能区5的下游、尤其是氨法脱碳塔的下游可以设置除氨功能区7。
所述脱硝功能区2构成为SCR(选择性催化还原)脱硝功能区或者SNCR(选择性非催化还原)脱硝功能区。SCR法和SNCR法本身是已知的，它们可以应用在本实用新型中。在SCR法中，可以利用还原剂(NH3、尿素或者类似物)在金属催化剂的作用下选择性地与NOx反应生成N2和H2O。有利的是，SCR的反应温度一般可以选择在200～400℃之间。在SNCR法中，不使用催化剂。有利的是，SNCR的反应温度一般可以选择在750～1100℃之间。所述脱硝脱硫脱碳***包括用于从氨法脱碳功能区5向脱硝功能区2输送碳酸氢铵溶液的脱硝剂供应管线18，其将在下文中更详细地说明。
氨法脱硫技术本身可以是已知的。对此例如可参见本申请人的较早的专利文献CN215196261U和CN108722163B，它们可以通过引用而成为本申请的说明书的公开内容的组成部分。氨法脱硫功能区3可以配设有用于供应作为脱硫剂的氨15的加氨装置。所述作为脱硫剂的氨15可以是单质的气/液态氨，或者可以是氨水，或者可以是类似物。作为氨15的补充，或者作为氨15的替换，所述脱硝脱硫脱碳***可以包括用于从氨法脱碳功能区5向氨法脱硫功能区3输送碳酸氢铵溶液的脱硫剂供应管线19。所述脱硫剂供应管线19和所述脱硝剂供应管线18可以是相互分开的管线。替选地，所述脱硫剂供应管线19和所述脱硝剂供应管线18可以具有共同的管线区段。通过脱硫剂供应管线19输送的碳酸氢铵溶液一方面可以实现氨法脱硫功能区3的脱硫剂的一种来源，另一方面可以排出氨法脱碳功能区5多余的水分，作为氨法脱硫功能区3的补水。
所述氨法脱碳功能区5包括氨法脱碳塔。在如图1所示的实施方式中，所述氨法脱碳塔可以包括四个级，其中，中间的两个级能被供应作为脱碳剂的氨15，并且一个底部的级和一个顶部的级不被供应作为脱碳剂的氨15。作为脱硫剂的氨15可以是单质的气/液态氨，或者可以是氨水。有利的是，作为脱碳剂的氨和作为脱硫剂的氨可以由同一个来源提供。对于每两个相邻的级，在这两个级之间设置仅允许气体通过的气液分离器，一个上方的级能够通过未示出的管线向一个下方的级补充溶液。最上方的级可以通过管线从除氨功能区7补充溶液。最下方的级可以设有排出泵16，用于从氨法脱碳塔输出碳酸氢铵溶液。每一个级可以配设有一个相应的循环泵6-1、6-2、6-3、6-4，用于在相应的级中实现溶液循环，该溶液循环可以包括在循环泵下游的未示出的喷淋层，用于将循环吸收液返回到相应的级中，在氨法脱碳塔中与流经的工艺气体以逆流方式发生气液接触。所述氨法脱碳塔的至少一个级、尤其是每一个级可以配设有用于冷却该级的循环液的冷却装置。借助于该冷却装置，可以移除脱碳反应热或者结晶热。该冷却装置可以是热泵，用于从循环液中提取热量，使得循环液的温度降低至期望的温度范围。此外，该冷却装置也可以是具有散热翅片的散热器或者换热器。
在未示出的实施方式中，氨法脱碳功能区可以构造成两级的。对此可参见本申请人的较早的专利文献CN115445423A，其可以通过引用而成为本申请的说明书的公开内容的组成部分。
所述氨法脱碳功能区5可以包括设置在氨法脱碳塔下游的冷却结晶器10和固液分离器11，通过排出泵16来自氨法脱碳塔的底部区段的碳酸氢铵溶液能在冷却结晶器10中冷却结晶，并且然后能在固液分离器11中进行固液分离。通过固液分离器11分离出的固体，必要时可以在用干燥机干燥之后，被输送至包装机12，在此被包装成具有预定质量(例如40千克或者50千克)的成袋的碳酸氢铵化肥13。在固液分离器11中分离出的母液能通过返回管线14-1返回至氨法脱碳塔。
所述脱硝剂供应管线18可以包括用于通过排出泵16从氨法脱碳塔的底部区段向脱硝功能区2输送碳酸氢铵溶液的第一供应管线17。在此，从氨法脱碳塔的底部提取溶液，不会破坏***平衡，对***的扰动最小化，脱碳吸收液可以维持稳定的成分。作为替换或者作为补充，所述脱硝剂供应管线18可以包括用于将母液输送至脱硝功能区2的第二供应管线14-2。在此，提取通过固液分离器11产生的母液的一部分或者全部，不会破坏***平衡，对***的扰动最小化，脱碳吸收液可以维持稳定的成分。另外可以有助于从氨法脱碳功能区5中去除杂质、例如硫酸盐。否则这些杂质会通过返回管线14-1返回到氨法脱碳塔中，继续参与循环。所述第一供应管线17和第二供应管线14-2可以是相互分开的管线。替选地，所述第一供应管线17和第二供应管线14-2可以具有共同的管线区段。在此，脱硝功能区2利用来自脱碳功能区的碳酸氢铵溶液，而不需要从外界注入氨水。
有利的是，所述脱硝脱硫脱碳***可以包括未示出的水处理装置，该水处理装置可以包括分离膜，用于从氨法脱碳功能区5、尤其是氨法脱碳塔的溶液中分离出清水，以保持氨法脱碳功能区5的水平衡。由于通过脱硝功能区2可以蒸发消耗在氨法脱碳功能区5中的多余水分的至少一部分，该水处理装置可以以较低的工作容量来设计。在一些应用情况下，甚至可以取消水处理装置。
除氨功能区7用于脱除从氨法脱碳功能区5流出的工艺气体中的氨。一般可以采用水洗喷淋对游离氨进行吸收。水洗喷淋可设置多级。在如图1所示的实施方式中设置两级水洗喷淋，每一级配设有相应的循环泵9-1、9-2。工艺水20可以从最上部加入，上一级可以给下一级补充溶液，在塔底的溶液可以去往氨法脱碳功能区5，更具体地说，可以去往氨法脱碳塔的最上方的级，以在该最上方的级中补充溶液。有利的是，在水洗液中可以加入酸性溶液，增加洗氨效果。为此，所述脱硝脱硫脱碳***可以包括用于从氨法脱硫功能区3向除氨功能区7输送酸性溶液的未示出的管线。在此可以有利地实现氨法脱硫功能区3与除氨功能区7的共同作用。
在如图1所示的实施方式中，实现了脱硝功能区2、氨法脱硫功能区3和氨法脱碳功能区5的特别有利的***集成，能够有利地有效地从工艺气体中联合地脱除三种污染物即氮氧化物、硫氧化物和二氧化碳。在此，在氨法脱碳功能区5中的碳酸氢铵溶液一方面可以有利地用于在上游的脱硝功能区2中作为脱硝剂，另一方面可以有利地用于在上游的氨法脱硫功能区3中作为脱硫剂，再一方面可以改进在氨法脱碳功能区5中的水平衡。该脱硝脱硫脱碳***可以具有降低的设备成本和运行成本。
在如图1所示的实施方式中，工艺气体1依次经过脱硝功能区2、除尘装置(如果存在的话)、氨法脱硫功能区3、冷却功能区4(如果存在的话)、氨法脱碳功能区5、除氨功能区7(如果存在的话)，并且最后以净化气体8的形式排出到环境中。
需要注意的是，在此使用的术语是仅用于说明具体方面的目的，而不用于限制公开内容。如在此使用的单数形式“一个”和“所述一个”应包括复数形式，除非上下文明确地另有表述。可以理解到，术语“包括”和“包含”以及其他类似术语，在申请文件中使用时，具体说明所陈述的操作、元件和/或部件的存在，而不排除一个或多个其他操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或添加。如在此使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列举的项目的所有的任意的组合。在对附图的说明中，类似的附图标记总是表示类似的元件。
可以理解到，尽管术语“第一”、“第二”等等可以在此用来说明不同的元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅仅用来将一个元件与另一个元件区分开。因此，第一元件可以被称为第二元件，而不背离本实用新型构思的教导。
最后要指出的是，上述实施例仅仅用于理解本实用新型，而不对本实用新型的保护范围构成限制。对于本领域技术人员来说，在上述实施例的基础上可以做出修改，这些修改都不脱离本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种脱硝脱硫脱碳***，用于从工艺气体(1)中联合脱除氮氧化物、硫氧化物和二氧化碳，其特征在于，所述脱硝脱硫脱碳***参考工艺气体的流动方向依次包括脱硝功能区(2)、氨法脱硫功能区(3)和氨法脱碳功能区(5)，所述脱硝功能区构成为SCR脱硝功能区或者SNCR脱硝功能区，所述氨法脱碳功能区包括氨法脱碳塔，所述脱硝脱硫脱碳***包括用于从氨法脱碳功能区向脱硝功能区输送碳酸氢铵溶液的脱硝剂供应管线(18)。
2.根据权利要求1所述的脱硝脱硫脱碳***，其特征在于，所述脱硝剂供应管线包括用于从氨法脱碳塔的底部区段向脱硝功能区输送碳酸氢铵溶液的第一供应管线(17)。
3.根据权利要求1或2所述的脱硝脱硫脱碳***，其特征在于，所述氨法脱碳功能区包括冷却结晶器(10)和固液分离器(11)，来自氨法脱碳塔的碳酸氢铵溶液能在冷却结晶器中冷却结晶，并且然后能在固液分离器中进行固液分离，在固液分离器中分离出的母液能返回至氨法脱碳塔，其中，所述脱硝剂供应管线包括用于将母液输送至脱硝功能区的第二供应管线(14-2)。
4.根据权利要求1或2所述的脱硝脱硫脱碳***，其特征在于，所述脱硝脱硫脱碳***包括用于从氨法脱碳功能区向氨法脱硫功能区输送碳酸氢铵溶液的脱硫剂供应管线(19)。
5.根据权利要求1或2所述的脱硝脱硫脱碳***，其特征在于，在脱硝功能区与氨法脱硫功能区之间设置除尘装置。
6.根据权利要求1或2所述的脱硝脱硫脱碳***，其特征在于，所述氨法脱碳塔自下向上包括至少两个级，其中，对于每两个相邻的级，在这两个级之间设置仅允许气体通过的气液分离器，一个上方的级能够向一个下方的级补充溶液。
7.根据权利要求6所述的脱硝脱硫脱碳***，其特征在于，所述氨法脱碳塔包括至少三个级，其中，中间的各级能被供应作为脱碳剂的氨(15)，并且一个底部的级和一个顶部的级不被供应作为脱碳剂的氨。
8.根据权利要求6所述的脱硝脱硫脱碳***，其特征在于，所述脱硝脱硫脱碳***包括设置在氨法脱碳塔下游的除氨功能区(7)，该除氨功能区能向所述氨法脱碳塔的所述至少两个级之中的一个最上方的级补充溶液。
9.根据权利要求8所述的脱硝脱硫脱碳***，其特征在于，所述脱硝脱硫脱碳***包括用于从氨法脱硫功能区向除氨功能区输送酸性溶液的管线。
10.根据权利要求1或2所述的脱硝脱硫脱碳***，其特征在于，所述脱硝脱硫脱碳***包括设置在氨法脱硫功能区与氨法脱碳功能区之间的、用于冷却从氨法脱硫功能区流向氨法脱碳功能区的工艺气体的冷却功能区(4)；和/或所述氨法脱碳塔配设有用于冷却循环液的冷却装置。
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