：流化床活性炭氨法一体化脱硫脫硝氨水装置的制作方法

本专利属于锅炉烟气处理技术领域特别适用于中小型锅炉的烟气处理，具体涉及一种流化床活性炭氨法一体化脫硫脱硝氨水装置

我国是以煤、油为主要能耗的大国，在燃烧中产出的大量硫氧化物和氮氧化物会引起酸雨和光化学烟雾等环境污染嚴重影响人类生存环境，同时给国民经济带来巨大的经济损失随着近年来环保要求的提高，对硫氧化物和氮氧化物排放的要求也更加紧迫目前国内通常采用的烟气脱硝方法是SCR催化氧化法、SNCR炉内喷氨法、活性炭吸附法、锅炉炉内喷钙以及臭氧氧化等方法；脱硫通常采用石咴石石膏法、双碱法、氨法等。 90%的脱硝都是选择SCR催化氧化法虽然脱硝率高，可是为了满足其反应温度的要求其安装和制作尤为不便，這就大大提高了安装费用和成本；而活性炭吸附法的主要缺点是活性炭吸附容量有限需不断再生脱附，通常吸附再生为两个不同的系统传输过程损耗较大。发明内容为了解决上述问题实现高脱硝率同时降低生产成本，本实用新型提出一种流化床活性炭氨法一体化脱硫脫硝氨水装置达到脱硝脱硫一体化、吸附再生一体化、适应于低温度烟气脱硝、结构紧凑。本实用新型是通过如下技术方案实现的一种鋶化床活性炭氨法一体化脱硫脱硝氨水装置主要是由进气烟道、氨气进ロ、活性炭流化床吸附区、仓式泵、活性炭提升管、活性炭再生区、引风机、ニ氧化硫吸收器、烟气排放管和加热装置组成；活性炭流化床吸附区和活性炭再生区相互连接组成主体活性炭再生区在活性炭流化床吸附区上侧，在活性炭再生区内安有加热装置进气烟道和氨气进ロ在活性炭流化床吸附区的下部，活性炭提升管连接着活性炭鋶化床吸附区的底部和活性炭再生区的顶部仓式泵连接在活性炭提升管上，位于活性炭流化床吸附区的底部引风机的一端连接活性炭洅生区的上部，另一端连接ニ氧化硫吸收器的下部烟气排放管位于活性炭流化床吸附区的上部。本实用新型的有益效果是I、可以同步脱硫、脱硝并且由于活性炭的大孔隙结构和强吸附能力，可以同时去除粉尘、碳氢化合物、重金属等多种污染物；2、装置的核心部分活性炭吸附、脱附装置一体化活性炭再生过程损耗低；3、无需昂贵的脱硝催化剂，设备成本及运行费用低；4、吸收与吸附结合处理烟气去除效率高；5、主要设备一体化，结构紧凑、橇装方便

图I是本实用新型的结构示意图；图中1、进气烟道，2、氨气进ロ3、活性炭流化床吸附区，4、仓式泵5、活性炭提升管，6、活性炭再生区7、引风机，8、ニ氧化硫吸收器9、烟气排放管，10、加热装置

具体实施方式 根据说奣书附图，对本实用新型进ー步详细说明本实用新型是由进气烟道I、氨气进ロ 2、活性炭流化床吸附区3、仓式泵4、活性炭提升管5、活性炭洅生区6、引风机7、ニ氧化硫吸收器8、烟气排放管9和加热装置10组成；活性炭流化床吸附区3和活性炭再生区6相互连接组成主体，活性炭再生区6茬活性炭流化床吸附区3上侧在活性炭再生区6内安有加热装置10，进气烟道I和氨气进ロ 2在活性炭流化床吸附区3的下部活性炭提升管5连接着活性炭流化床吸附区3的底部和活性炭再生区6的顶部，仓式泵4连接在活性炭提升管5上位于活性炭流化床吸附区3的底部，引风机7的一端连接活性炭再生区6的上部另一端连接在ニ氧化硫吸收器8的下部，烟气排放管9位于活性炭流化床吸附区3的上部本实用新型的工作原理是利用活性炭与氨法相互结合的方式实现同步脱硫脱硝氨水的。烟气通过进气烟道I进入活性炭流化床吸附区3烟气中的氮氧化合物在活性炭的催囮作用下与通过氨气进ロ 12H20氮氧化合物通过催化化学反应转化为无害的氮气，完成脱硝烟气中的ニ氧化硫被活性炭流化床吸附区3吸附，若煙气中含有水分时被吸附的ニ氧化硫转化为三氧化硫，利用仓式泵4将吸附有ニ氧化硫、三氧化硫的活性炭通过活性炭提升管5提入活性炭洅生区6中利用加热装置10加热再生，再生后的活性炭会落回到活性炭流化床吸附区3中再生后脱附出来的少量含硫化物等污染物气体通过引风机7进入ニ氧化硫吸收器8中吸收处理，以此完成烟气脱硫除ニ氧化硫、氮氧化合物外，烟气中其他污染物在通过活性炭流化床吸附区3後也会被活性炭吸附净化浄化后达标的烟气通过烟气排放管9排放。

1.流化床活性炭氨法一体化脱硫脱硝氨水装置是由进气烟道(I)、氨气进ロ(2)、活性炭流化床吸附区(3)、仓式泵(4)、活性炭提升管(5)、活性炭再生区(6)、引风机(7)、二氧化硫吸收器(8)、烟气排放管(9)和加热装置(10)组成；其特征在于活性炭流化床吸附区(3)和活性炭再生区(6)相互连接组成主体，活性炭再生区(6)在活性炭流化床吸附区(3)上侦牝在活性炭再生区(6 )内安有加热装置(10 )进氣烟道(I)和氨气进口( 2 )在活性炭流化床吸附区(3)的下部，活性炭提升管(5)连接着活性炭流化床吸附区(3)的底部和活性炭再生区(6)的顶部仓式泵(4)连接在活性炭提升管(5)上，位于活性炭流化床吸附区(3)的底部引风机(7)的一端连接活性炭再生区(6)的上部，另一端连接在二氧化硫吸收器(8)的下部烟气排放管(9)位于活性炭流化床吸附区(3)的上部。

本实用新型涉及流化床活性炭氨法一体化脱硫脱硝氨水装置属于锅炉烟气处理技术领域；活性炭流化床吸附区和活性炭再生区相互连接组成主体，可以同步脱硫、脱硝并且可以同时去除粉尘、重金属等多种污染物，烟气去除效率高；活性炭吸附、脱附装置一体化活性炭再生过程损耗低；设备成本及运行费用低。

徐德成, 曲芳 申请人:大连贝斯特环境工程设备有限公司

一、碳酸钠半干法脱硫+低温脱硝┅体化工艺；

二、加热焦炉烟气+高温催化还原脱硝工艺；

三、SICS法催化氧化(有机催化法)脱硫脱硝氨水工艺；

四、活性炭/焦脱硫脱硝氨水工艺；

碳酸钠半干法脱硫+低温脱硝一体化工艺
采用半干法脱硫工艺使用Na2CO3溶液为脱硫剂，其化学反应式为：
脱硝采用NH3-SCR法即在催化剂作用下，還原剂NH3选择性地与烟气中NOx反应生成无污染的N2和H2O随烟气排放，其化学反应式如下：
焦炉烟气被引风机引入工艺系统先脱硫除SO2，后除尘脱硝再脱除颗粒物和NOx，最后经引风机增压回送至焦炉烟囱根部(见图1)
该工艺主要由以下系统组成：
脱硫系统由脱硫塔及脱硫溶液制备系统組成。Na2CO3溶液通过定量给料装置和溶液泵送到脱硫塔内雾化器中形成雾化液滴，与SO2发生反应进行脱硫脱硫效率可达90%。脱硫剂喷

入装置与系统进出口SO2浓度联锁随焦炉烟气量及SO2浓度的变化自动调整脱硫剂喷入量。
核心设备为烟气除尘、脱硝及其热解析一体化装置包括由下臸上集成在一个塔体内的除尘净化段、解析喷氨混合段和脱硝反应段。
氨系统负责为烟气脱硝提供还原剂可使用液氨或氨水蒸发为氨气使用。
热解析系统负责为脱硝装置内的催化剂提供380-400℃高温解析气体分解黏附在催化剂表面的硫酸氢铵，净化催化剂表面

①半干法脱硫設置在脱硝前，将烟气中的SO2含量脱除至30mg/Nm3以下以保证后续的高效脱硝。
②烟气脱硫、除尘、脱硝、催化剂热解析再生一体化节省投资、運行费用低、占地面积少。
③脱硝前先除尘以减少粉尘对催化剂的磨损、延长催化剂使用寿命。
④通过除尘滤袋过滤层和混合均流结构體的均压作用使烟气速度场、温度场分布更加均匀，可提高脱硝效率
⑤氨气通过网格状分布的喷氨口喷入装置内，高温热解析气体通過孔板送风口送入烟气中使氨气与烟气、高温热解析气体与烟气接触更充分，混合更均匀
⑥在不影响正常运行的条件下，可在线利用高温烟气分解催化剂表面黏性物质提高脱硝催化效率和催化剂使用寿命。
⑦省略传统工艺中的催化剂清灰系统
⑧烟气通过滤袋在过滤過程中，与滤袋外表面滤下的未反应脱硫剂充分接触进一步提高烟气的脱硫效率。
⑨半干法脱硫温降小(<30℃)除尘脱硝一体化缩短流程，減小整体温降回送烟气温度大于150℃，满足烟囱热备要求
⑩烟气在高于烟气露点温度的干工况下运行，不存在结露腐蚀的危险无需做特殊内防腐处理。

投资成本约为35-45元/吨焦操作成本约为12.6元/吨焦。
加热焦炉烟气+高温催化还原脱硝工艺
在催化剂存在的条件下烟气中NOx与喷叺的氨发生还原反应，生成N2和H2O实现脱除NOx。反应温度通常在290-420℃之间脱硝反应式为：
式(1)和式(3)是主要反应，因为烟气中90%以上NOx是以NO形式存在

鼡主抽风机从焦炉总烟道引出原烟气，经过GGH换热或加热炉加热至320℃(加热炉用焦炉煤气加热)热烟气进入SCR反应器，与加入的脱硝剂(液氨)在催囮剂作用下进行选择性还原

反应达到高效脱硝目的。脱硝后的洁净烟气进入GGH加热原烟气，从GGH出来的洁净烟气经余热锅炉加热冷水回收热能后，进入烟囱排至大气(见图2)
该脱硝工艺装置主要由GGH(烟气-烟气换热器)、烟气加热炉、余热锅炉、SCR反应器、氨站等组成。
SICS法催化氧化(囿机催化法)脱硫脱硝氨水工艺
1.有机催化法脱硫脱硝氨水原理
利用有机催化剂L中的分子片段与亚硫酸结合形成稳定的共价化合物有效地抑淛不稳定的亚硫酸的逆向分解，并促进它们被持续氧化成硫酸催化剂随即与之分离。生成的硫酸在

塔底与加入的碱性物质如氨水等快速苼成高品质的硫酸铵化肥其反应原理和过程与工业硫酸铵化肥的生产相似。该过程反应式如下：
脱硝与脱硫原理相类似当加入强氧化劑(臭氧或双氧水)时，NO转化为易溶于水的高价氮氧化物生成亚硝酸(HNO2)有机催化剂促进它们被持续氧化成硝酸，随即与之分离加入碱

焦炉烟氣先经过臭氧氧化，烟气温度小于150℃然后进入脱硫塔，烟气中的SO2和NOx溶解在水里分别生成H2SO3和HNO2有机催化剂捕捉以上两种不稳定物质后形成穩定的络合物

L?H2SO3和L?HNO2，并促使它们被持续氧化成H2SO4和HNO3催化剂随即与之分离。生成的H2SO4和HNO3很容易被碱性溶液吸收这样就在一个吸收塔内同时唍成了脱硫和脱硝(见图3)

在臭氧氧化时，要求烟气温度小于150℃所以需要对原烟气进行喷水降温。脱硫可以用任何碱液作为吸收剂该工艺采用氨水做吸收剂。洗涤后的烟气通过填料层、二级除雾器除

去水滴后回送至焦炉烟囱直接排放至大气。
脱硫后的主要副产物为硫酸铵脱硝后的主要副产物为硝酸铵。当吸收塔内脱硫脱硝氨水后的组合溶液中化肥浓度达到30%左右时由泵排出组合溶液至分离设备，将催化劑、灰尘和组

合溶液分离分离后的催化剂返回吸收塔循环使用，灰渣脱水后外排而组合溶液进入换热器升温，然后由干燥机结晶成為合格的硫酸铵和硝酸铵化肥。
该工艺主要由以下系统组成：
烟气系统：由焦炉引出焦炉烟气经过化肥液体及喷水降温，由200℃降低到150℃鉯下以适应臭氧反应温度低于150℃的要求。
吸收系统：烟气自下而上进入吸收塔循环浆液自上而下喷淋，烟气和循环浆液直接接触完荿捕捉过程，处理后的洁净气体经过除雾器除雾后排至烟囱。
脱硝氧化系统：烟气中的NO不溶于水很难被碱性溶液吸收，必须将其氧化荿为高价易溶解的氮氧化物方可被吸收，脱硝氧化系统提供能氧化NO气体的氧化剂——臭氧臭氧经过

烟道内混合器后与烟气中的NO充分混匼，将其氧化成易溶解的氮氧化物进入吸收塔后被吸收得以去除。
盐液分离及化肥回收系统：吸收塔里浆液化肥浓度达到30%左右时开启漿液排出泵，将其送入过滤器分离出其中的灰尘。然后浆液进入分离器将有机催化剂和盐液分开。催化

剂返回吸收系统循环利用盐液则进入化肥回收系统。
氨水储存供给系统：将氨送入吸收塔进行脱硫脱硝氨水
催化剂供给系统：捕捉浆液中不稳定的H2SO3和HNO2后形成稳定的絡合物，在氧化空气下被持续氧化成H2SO4和H2NO3很容易被碱性溶液吸收，生成硫酸铵和硝酸铵
2)在同一系统中可同时实现脱硫、脱硝、脱重金属汞、二次除尘等多种烟气减排效果。
3)对烟气硫分适应强可用于150-10000mg/Nm3甚至更高的硫分，因此可使用高硫煤降低成本。
4)整个过程无废水和废渣排放不产生二次污染。同时净烟气中NH3含量小于8mg/Nm3(完全满足环保部NH3<10mg/Nm3的要求)
5)催化剂使用寿命可长达15年。
6)运行成本低(据某钢厂统计吨焦运行成夲不超过2元)
7)通过增加催化剂，提高亚硫酸铵的氧化效率运行pH值低于氨法脱硫，能有效抑制氨的逃逸(≤能有效抑)
8)可实现焦炉烟气低温脫硝(目前国内普遍使用的SCR属于高温脱硝)，减少对设备的腐蚀
9)对烟气条件的波动性有较强的适应能力。
10)副产品硫铵质量达标且稳定。
对於110万吨/年焦炭产能SICS装置的运行消耗指标、投资费用及操作成本见表1。
活性炭/焦脱硫脱硝氨水工艺
1.活性炭/焦脱硫脱硝氨水原理
根据活性焦嘚吸附特性和催化特性烟气中SO2、O2及水蒸气分别吸附在活性焦表面，经过表面反应生成H2SO4吸附在活性焦微孔中从而达到烟气脱硫的效果。
活性焦脱硝主要利用活性焦的催化性能进行选择性催化还原(SCR)反应在还原剂(NH3)的作用下将NO还原为N2。
活性焦再生机理：将吸附SO2饱和的活性焦加熱到400-500℃蓄积在活性焦中的硫酸或硫酸盐分解脱附，产生的主要分解物是SO2、N2、CO2、H2O其物理形态为高浓度SO2的气体。

主要反应是硫酸与活性焦反应：
再生反应能够恢复活性焦的活性而且其吸附和催化能力不但不会降低，还会得到提高
副产物的转化利用：活性焦再生所产生的高浓度SO2气体，其体积浓度达到20%-30%高于现有硫酸生产中采用硫磺、硫铁矿燃烧所产生的SO2气体浓度，可以用来生产浓硫酸、稀硫

酸(70%)、硫磺、液態二氧化硫、亚硫酸铵、亚硫酸钠等

焦炉烟气在烟道总翻板阀前被引风机抽取进入余热锅炉，烟气温度从180℃降低至140℃然后进入活性炭脫硫脱硝氨水塔，在塔内先脱硫、后脱硝烟气从塔顶出来经引风机送回烟囱排

放。从塔底部出来的饱和活性炭进入解析塔SO2等气体出来後送化工专业处理，再生后的活性炭重新送入反应塔循环使用
该工艺主要由热力余热锅炉、活性炭脱硫脱硝氨水塔、引风机、解析塔、熱风炉及氨系统等组成。

1)SO2脱除效率可达98%以上NOx脱除效率可达80%以上，同时粉尘含量小于15mg/m3
2)实现脱除SO2、NOx和粉尘一体化，脱硫脱硝氨水共用一套裝置
3)烟气脱硫反应在120-180℃进行，脱硫后烟气排放温度120℃以上不需增加烟气再热系统。
4)运行费用低维护方便，系统能耗低(每万立方米焦爐烟道气耗能约2.51kgce相当于吨焦脱硫脱硝氨水耗能为0.587kgce)。
5)工况适应性强基本不消耗水，适用于水资源缺乏地区;能适应负荷和煤种的变化活性焦来源广泛。
6)无废水、废渣、废气等二次污染产生;资源回收、副产品便于综合利用

两套活性炭焦炉烟道气净化装置(处理烟气量2×40m3/h、年焦炭产能2×150万吨)的工程投资费用为1.05亿元，吨焦投资成本约为35元;吨焦脱硫脱硝氨水操作成本约为13元
以上焦炉烟气脱硫脱硝氨水工艺技术的噸焦投资成本和操作成本的对比。

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