[发明专利]一种流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺

说明书

一、技术领域

本发明属于烟气污染治理领域，特别是涉及火力发电厂燃煤锅炉烟气中SO₂和NO_x的流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺。

二、背景技术

燃煤电站锅炉排放的烟气污染物引起的大气污染和酸雨等问题已十分严重，造成了巨大的经济损失，因此控制烟气污染物排放已经势在必行。目前工业化应用较多的是单独的脱硫或脱硝技术，已开发应用的联合脱硫脱硝技术也是烟气脱硫技术(Flue Gas Desulfurization，FGD)和烟气脱硝技术一选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)组合工艺，造成了资源的巨大浪费、初投资大、运行费用高等问题，而且在协调组织各独立子系统以达到高效烟气净化方面也存在着诸多问题。

活性炭由于具有独特的孔隙结构和很高的化学稳定性和热稳定性、疏水性、负载催化能力以及可循环利用等优点，是一种优良的吸附剂和催化剂，并且在投资和运行成本方面有明显优势；另外我国还拥有丰富的活性炭相关自然资源，因此近年来活性炭法脱硫脱硝技术已成为研究焦点，并在工业上得到推广和应用。目前应用最广泛的活性炭脱硫脱硝工艺多采用固定床或移动床吸附流程，但该流程应用过程中存在着以下问题：(1)床层传热效果差，活性炭利用率低；(2)床层阻力过大，造成系统运行费用高；(3)系统运行连续性差、活性炭更换困难，不利于活性炭及时再生和循环利用；(4)工艺设备复杂、空间占用大，造成设备的初投资增加等缺点，阻碍了活性炭脱硫脱硝工艺的推广应用。

三、发明内容

本发明的目的在于克服上述现有活性炭脱硫脱硝工艺的不足，提出一种流态化活性炭联合脱除的工艺，通过烟气循环流化床活性炭脱硫脱硝的工艺流程，不仅简化了设备装置，还提高了活性炭的容积负荷、增强了活性炭活性和改善传质效果，实现了活性炭高效利用和再生的连续性。

本发明是通过如下方式实现：

流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺，该工艺由预除尘装置、活性炭进料装置、氨喷射装置、水雾化系统、循环流化床净化塔、气-固分离装置、螺旋回送装置、螺旋式微波再生装置、活性炭储存罐、文丘里、储气罐和二氧化硫储存罐组成，本发明的流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺步骤为：

a、从锅炉排出的烟气经过预除尘装置处理后，在反应塔内与活性炭进料装置送入的活性炭混合；

b、在循环流化床反应塔内，通过水雾化系统将温度调节为70℃-80℃，在反应塔下部，烟气中的SO₂被活性炭吸附；在反应塔上部由氨喷射装置喷入氨气，烟气中的和NO_x与氨气发生催化还原反应而被脱除；

c、净化的烟气与活性炭一起进入气-固分离装置进行气固分离，分离的活性炭一部分经螺旋回送装置送入塔内，另一部分经过螺旋式微波再生装置再生后，进入活性炭储存罐；

d、活性炭在螺旋式微波再生装置再生过程中，释放出二氧化硫，进入二氧化硫储存罐。

本发明的流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺，利用烟气循环流化床作为活性炭联合脱硫脱硝的主要装置。活性炭以流化状态方式与烟气中SO₂和NO_x充分接触，在保证床层内部温度均匀前提下加快其催化吸附反应速率，充分提高活性炭的利用率。烟气中SO₂和NO_x在循环流化床净化塔内的脱除反应既有活性炭的物理吸附，又有化学吸附。在反应塔下部，一方面部分SO₂通过分子间引力被活性炭颗粒物理吸附；另一方面吸附的SO₂在活性炭的催化作用下，被氧化后生成H₂SO₄，SO₂脱除率达到95％以上；在反应塔上部喷入氨气，在活性炭的催化作用下与NO_x与NH₃发生反应被还原成N₂，实现NO_x的催化还原脱除，NO_x脱除率超过80％；实现了SO₂和NO_x的分区脱除。具体反应方程式为：

活性炭吸附脱硫的反应式：

SO₂→SO₂^*         (物理吸附)

O₂→O₂^*           (物理吸附)