立式柱形烟气脱硫脱硝吸附再生一体化系统的制作方法

本实用新型涉及一种立式柱形烟气脱硫脱硝吸附再生一体化系统。尤其涉及环境保护领域。

背景技术：

大气是参与水和各种元素循环的重要环境因素，是人类赖以生存的最基本的环境要素。随着社会经济的发展和工业化进程的加速，大量燃料的燃烧和工业废气的排放，使大气环境质量日趋恶化，不但自然生态遭到破坏，还直接威胁人类健康和生命安全。大气污染物中，按先后顺序急需治理的是SO₂、可吸入颗粒物、NOx等。

钢铁企业中的烧结、球团和焦化等企业以及火电厂、固体废弃物处理处置等企业在工艺生产过程中产生了大量的烟气，根据各自生产工艺而排放的这些烟气中不同程度地含有大量的粉尘、SO₂、NOx等有害物质。这些有害物质如不能有效去除和达标排放，将会形成雾霾天气和酸雨，严重污染大气环境、从而损害大众健康和生命安全，必须彻底治理，达标排放。

针对上述问题，目前传统的FGD方法多达上百种，主要有循环流化床干法烟气脱硫工艺、镁法脱硫工艺、半干法脱硫工艺、氨法脱硫工艺等，这些工艺及技术虽然历史贡献很大，但也存在着明显的缺点，如脱硫效率和脱硫剂的利用率较低，脱硫副产品不易综合利用，易产生新的污染，且工艺复杂。

关于脱硝，目前国内比较成熟的脱硝技术有SCR(选择性催化还原)、SNCR(非选择性催化还原)两种技术和工艺。

活性焦干法脱硫脱硝技术，国外始于20世纪60年代开始开发该技术，并于20世纪70 年代进行工业示范，20世纪80年代开始工业应用。目前该技术已应用于处理各种工业废气，如燃煤锅炉烟气、烧结机烟气和垃圾焚烧烟气，涉及化工、电力、冶金等多个行业。该技术的基本方法为在吸附塔内装填活性焦，烟气在活性焦的吸附作用下和在一定浓度氨氛围以及活性焦的催化作用下(SCR)脱除SO₂和NOx。吸附饱和的活性焦通过电动卸料星型阀和转运送料链板机输送到专门的再生塔进行解吸恢复活性后再通过链板机送入脱硫脱硝塔处理烟气。该方法存在明显的缺点就是：活性焦在物理循环过程中破损严重，损耗量大，约占总消耗的 50％～70％，年补充活性焦量大，运转电费高，动设备运行维护费用高。根据资料，该方法单位生产成本约为9元～14元。下表为某工程案例的活性焦充装和消耗一览表：

某工程案例活性焦需求量、消耗量一览表

技术实现要素：

针对上述缺陷，本实用新型提供一种活性焦在物理循环过程中破损少、运转成本低的立式柱形烟气脱硫脱硝吸附再生一体化系统。

为达到上述目的，本实用新型的立式柱形烟气脱硫脱硝吸附再生一体化系统，至少包括：

第一立式柱形吸附/解吸罐和第二立式柱形吸附/解吸罐，所述的立式柱形吸附/解吸罐均设有上通气口和下通气口，其中，下通气口用于向罐体内输入烟气或从罐体内向外排放解吸后烟气；上通气口用于向罐体内输入再生烟气或从罐体内向外排放吸附后烟气；

切换模块，设置在所述的第一立式柱形吸附/解吸罐和第二立式柱形吸附/解吸罐的上通气口和下通气口；

控制模块，用于控制切换模块，以使第一立式柱形吸附/解吸罐和第二立式柱形吸附/解吸罐交替处于吸附状态和解吸状态。

较佳的，在所述的切换模块与上通气口和/或切换模块与下通气口之间设置有隔断模块。

较佳的，还包括排放烟囱，所述的吸附后烟气通过管路与排放烟囱连通。

较佳的，所述的切换模块包括：连接立式柱形吸附/解吸罐下通气口的烟气进气管路和解吸烟气出气管路；以及，

连接立式柱形吸附/解吸罐上通气口的再生气进气管路和吸附后烟气出气管路；在所述的进气管路和出气管路上均设置有连接控制装置的受控阀门。

较佳的，还包括一再生气加热模块，用于对进入罐体内的再生烟气进行加热。

较佳的，所述的立式柱形吸附/解吸罐包括柱形的上段罐体和下段罐体组成，上段罐体和下段罐体之间通过法兰连接；其中，上段罐体上端设置有上通气口，下段罐体下端设置有下通气口；在所述的上段罐体与下段罐体之间设置有稀释氨分配管道；

其中，所述的每段罐体内至少设置有进气分配装置和吸附装置。

较佳的，所述的吸附装置包括：在每段罐体内下部设置有吸附剂支撑格栅，所述的吸附剂设置在吸附剂格栅上；

在所述上段罐体内的吸附剂与上端通气口之间设置有过滤层；

所述的罐体包括上封头、筒形罐体和下封头组成；在所述的罐体上对应吸附剂的位置设置有检修孔。。

较佳的，所述的进气分配装置至少包括：进气分配格栅，所述的进气分配格栅由多组轴向间隔分布的分配格栅板组成。

较佳的，所述的进气分配装置包括由下至上设置的：进气分配格栅支撑架、进气分配格栅、再分配器支撑架、和再分配器。

较佳的，还包括氨稀释混合模块，所述的氨稀释混合模块由稀释风机、氨/空气混合器及管道组成；所述氨稀释混合模块中所述氨/空气混合器出口管道和所述立式柱形吸附/解吸罐中所述稀释氨分配管道相连，为所述立式柱形吸附/解吸装置上段提供氨源。

本实用新型立式柱形烟气脱硫脱硝吸附再生一体化系统中，吸附器的下段用于吸附SO₂，吸附的上段用于脱除NOx。生产时，其中一个或多个吸附器为对烟气中有害物质进行吸附，同时另一个或多个解吸器对活性焦进行再生。吸附单元和解吸单元通过程控切换系统进行切换交替使用，共同完成有害物质的脱除和活性焦的再生循环。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为图1的结构框图。

图3为图1所示实施例中立式柱形吸附/解吸罐的结构示意图。

图4为图3所示实施例的A-A向剖视示意图。

图5为图3所示实施例的B-B向剖视示意图。

图6为图3所示实施例的C-C向剖视示意图。

具体实施方式

实施例1

图1所示为本实用新型的立式柱形烟气脱硫脱硝吸附再生一体化系统实施例的结构示意图。如图1和图2所示，本实施例所述系统依据烟气流动方向依次包括进口烟气/再生气切换模块91、立式柱形吸附/解吸装置、出口烟气/再生气切换模块95、再生气加热模块96、氨稀释混合模块97、排放烟囱98。

其中，上述的立式柱形吸附/解吸装置，包括位于图1左侧A部分中的三个第一立式柱形吸附/解吸罐93和位于图1右侧B部分中的三个第二立式柱形吸附/解吸罐，所述的立式柱形吸附/解吸罐均设有上通气口和下通气口，其中，下通气口用于向罐体内输入烟气或从罐体内向外排放解吸后烟气；上通气口用于向罐体内输入再生烟气或从罐体内通过烟囱98向外排放吸附后烟气；

切换模块91和切换模块95，设置在所述的第一立式柱形吸附/解吸罐和第二立式柱形吸附/解吸罐的上通气口和下通气口；

控制模块，用于控制切换模块，以使第一立式柱形吸附/解吸罐和第二立式柱形吸附/解吸罐交替处于吸附状态和解吸状态。其可以采用计算机自动控制(PLC或DCS控制)。

上述立式柱形吸附/解吸装置93垂直安装在烟气管道上，所述立式柱形吸附/解吸装置 93的进/出口管道上设有烟气进口/再生气出口隔断模块92；再生气加热模块96的进口端与外部氮气或烟气管道连接，所述再生气加热模块96的出口端与切换模块95中的再生气入口管道相连。所述出口烟气/再生气切换模块95中的所述烟气出口管道与排放烟囱98连接。所述再生气加热模块96依次由再生气进口阀、再生加热器和再生气出口阀组成，所述再生加热器的热源为电、蒸汽或燃气焚烧热，再生加热器的热传递媒介为氮气或烟气。

氨稀释混合模块97中的氨来自外部的氨站，所述氨稀释混合模块97中的稀释氨与所述稀氨气管路连接。所述进口烟气/再生气切换模块91中的所述再生气出口管道与外部制酸装置连接，制取合格的硫酸。

其中，上述的立式柱形吸附/解吸罐93为柱形的上段罐体和下段柱形罐体组成，上段罐体和下段罐体之间通过法兰连接；其中，上段罐体上端设置有上通气口，下段罐体下端设置有下通气口；在所述的上段罐体与下段罐体之间设置有稀释氨分配管道；其中，所述的每段罐体内由下到上至少包括：进气分配装置和吸附装置；其中所述的进气分配装置和吸附装置为进气分配格栅，用于对进入罐体内的烟气进行初步整流和分配；所述的吸附装置包括：在每段罐体内下部设置有吸附剂支撑格栅，所述的吸附剂设置在吸附剂格栅上。其中，吸附剂为活性焦吸附剂。

上述的本实用新型的立式柱形烟气脱硫脱硝吸附再生一体化系统的工作原理为：通过控制模块控制切换模块，从而使第一立式柱形吸附/解吸罐和第二立式柱形吸附/解吸罐交替处于吸附状态和解吸状态。其工作过程如下：

步骤1、使A部分第一立式柱形吸附/解吸罐(A)处于吸附状态

由于初始情况下，第二立式柱形吸附/解吸罐无需解吸。因此，首先只需使第一立式柱形吸附/解吸罐处于吸附状态：即，打开第一立式柱形吸附/解吸罐(A)下方的吸附烟气进气管路的阀门和第一立式柱形吸附/解吸罐(A)上方的吸附后烟气出气管路的阀门；然后使烟气进入第一立式柱形吸附/解吸罐(A)罐体内，由于罐体内的预置有活性焦吸附剂，这样利用具有独特吸附和催化性能的活性焦对烟气中的SO₂进行选择性吸附，吸附态的SO₂在烟气中氧气和水蒸气存在的条件下被氧化为H₂SO₄并被储存在活性焦孔隙内；同时活性焦吸附层相当于高效颗粒层过滤器，在惯性碰撞和拦截效应作用下，除尘净化后的烟气中的少量粉尘颗粒在床层内部不同部位被捕集，完成烟气脱硫和除尘净化。净化后的烟气通过烟囱排放即可。

步骤2、使第二立式柱形吸附/解吸罐(B)处于吸附状态，同时使第一立式柱形吸附/解吸罐(A)处于解吸状态；

使第二立式柱形吸附/解吸罐(B)处于吸附状态：即，打开第二立式柱形吸附/解吸罐 (B)下方的吸附烟气进气管路的阀门和第二立式柱形吸附/解吸罐上方的吸附后烟气出气管路的阀门；然后使烟气进入第二立式柱形吸附/解吸罐(B)罐体内，由于罐体内的预置有活性焦吸附剂，这样利用具有独特吸附和催化性能的活性焦对烟气中的SO₂进行选择性吸附，吸附态的SO₂在烟气中氧气和水蒸气存在的条件下被氧化为H₂SO₄并被储存在活性焦孔隙内；同时活性焦吸附层相当于高效颗粒层过滤器，在惯性碰撞和拦截效应作用下，除尘净化后的烟气中的少量粉尘颗粒在床层内部不同部位被捕集，完成烟气脱硫和除尘净化，净化后的烟气通过烟囱排放即可。

使第一立式柱形吸附/解吸罐(A)处于解吸状态：即关闭第一立式柱形吸附/解吸罐(A) 下方的吸附烟气进气管路的阀门和第一立式柱形吸附/解吸罐(A)上方的吸附后烟气出气管路的阀门；同时打开第一立式柱形吸附/解吸罐下方的解吸烟气出气管路的阀门和第一立式柱形吸附/解吸罐(A)上方的再生烟气进气管路的阀门；这时，高温的再生气从A部分罐体上方通气口进入，吸附SO₂后的活性焦，在加热再生气加热情况下，其所吸附的H₂SO₄与C(活性焦)反应被还原为SO₂，同时活性焦被再次活化从而恢复其吸附性能，循环使用。而解吸后的烟气通过第一立式柱形吸附/解吸罐(A)下方的解吸烟气出气管路输出，可用于制酸。这样，解吸过程完成。

步骤3、使上述过程持续交替完成即可实现对烟气的进行脱硫。

如果当经过吸附器后的烟气进入吸附器的上段时，喷入稀释氨，烟气中的NOx在活性焦的催化作用下发生SCR还原反应生成氮气和水，还可以同时实现脱硝过程。

上述实施例中二立式柱形吸附/解吸罐，包括依次连接的烟气进口/再生气出口1、下封头2、下部一段进气分配格栅支撑架3、下部一段进气分配格栅4、下部一段再分配器支撑架 5、下部一段再分配器6、下部一段吸附剂支撑格栅7、下部二段吸附剂支撑格栅9、稀释氨分配管道23、上部一段进气分配格栅支撑架11、上部一段进气分配格栅12、上部一段再分配器支撑架13、上部一段再分配器14、上部一段吸附剂支撑格栅15、上部二段吸附剂支撑格栅16、滤网支撑格栅17、滤网18、上封头19、烟气出口/再生气进口20、检修孔21、支座22、罐体10。

具体的部件连接关系为：所述罐体10的下段和上段依次焊接有下部一段进气分配格栅支撑架3、下部一段再分配器支撑架5、下部一段吸附剂支撑格栅7、下部二段吸附剂支撑格栅9、上部一段进气分配格栅支撑架11、上部一段再分配器支撑架13、上部一段吸附剂支撑格栅15、上部二段吸附剂支撑格栅16；在所述下部一段进气分配格栅支撑架3和所述上部一段进气分配格栅支撑架11上分别设有下部一段进气分配格栅4和所述上部一段进气分配格栅 12；在所述下部一段再分配器支撑架5和所述上部一段再分配器支撑架13上分别设有下部一段再分配器6和上部一段再分配器14；在所述下部一段吸附剂支撑格栅7、所述下部二段吸附剂支撑格栅9、所述上部一段吸附剂支撑格栅15和所述上部二段吸附剂支撑格栅16上分别装填有所述活性焦吸附剂8；在所述罐体10的上部安装有滤网支撑格栅17，在所述滤网支撑格栅17上铺设有滤网18；在所述罐体10的下部和上部分别焊接有所述下封头2和所述上封头19，所述烟气进口/再生气出口1和烟气出口/再生气进口20分别焊接连接于罐体10的下端和上端；在所述罐体10的下段和上段之间装设有稀释氨分配管道23；所述罐体10的外侧分别设有支座22，用于和外部框架的连接。

本实施例立式二段柱形烟气脱硫吸附(再生)装置具有以下有益效果：

1、本实用新型立式二段柱形烟气脱硫吸附(再生)装置可以根据工业生产中烟气中有害物质的含量和烟气量的具体情况进行并联组合，可以实现吸附装置的模块化，具有针对性好、灵活方便的等优点。

2、本实用新型立式二段柱形烟气脱硫吸附(再生)装置在脱硫和吸附剂再生的过程中活性焦吸附剂在装置中一次装填，循环使用，不存在活性焦的物理移动，避免了活性焦的大量损耗，与传统活性焦脱硫相比，运行费用大大降低。

3、本实用新型立式二段柱形烟气脱硫吸附(再生)装置实际生产应用过程为：吸附装置中，含有SO₂和NOx等有害物质的烟气完成吸附后达标排放。同时在解吸装置中，经过加热的再生气通过吸附饱和的活性焦吸附剂后完成脱吸，解析后的再生气去制酸工段，完成资源化利用，无二次废物产生。

以上，仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。