一种针对焦炉烟气的新型催化法脱硫脱硝装置及工艺的制作方法

本发明涉及焦炉烟气净化技术领域，具体涉及一种针对焦炉烟气的新型催化法脱硫脱硝装置及工艺，即通过催化脱硫系统及工艺，适用于焦炉烟气脱硫脱硝中，脱除烟气中的so2和nox。

背景技术：

焦炉是冶金行业中造成大气污染最严重的设备之一。焦炉排放的污染物成分复杂，含有氮氧化物（nox）、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氰化氢、残氨、酚以及煤尘、焦油等，这些排放的污染物加重了雾霾的污染程度。

近年来，雾霾现象频繁出现在我国大部分地区，国家对环保治理（大气污染）越来越重视，排放标准越来越严格，部分地区焦炉的排放标准已要求为：so2小于30mg/nm³；nox小于150mg/nm³；粉尘小于15mg/nm³。而目前焦炉的so2、nox含量均不能达到排放需求，因此增加焦炉烟气脱硫脱硝装置是焦化单位必须考虑的问题。

现有的脱硫脱硝一体化主要用于电厂，主流工艺路线为：scr+湿法脱硫。但焦炉烟气性质与电厂烟气性质相差较远，scr+湿法脱硫工艺并不适用于焦炉烟气。且这套工艺本身也存在一些问题，其中湿法脱硫存在如下的问题：

a）流程复杂，对操作要求较高；

b）需持续投入脱硫剂，产物石膏经济价值低，运行成本较高；

c）补水量大，废水排放量大；

d）用电设备多，能耗高；

scr脱硝存在如下的问题：

a）目前应用最广泛的脱硝催化剂为矾基催化剂，这种催化剂最适用的温度区间为300~400℃，一般布置在空预器前，粉尘和so2浓度高，粉尘会对催化剂造成冲刷，破坏催化剂，而催化剂对so2转化成so3有催化作用，so3易与逃逸的nh3反应生成nh4hso4，nh4hso4在150~230℃为液态，具有粘性，易堵塞空预器；

b)若scr布置在脱硫后，粉尘和so2浓度均较低，但烟气温度低，达不到矾基催化剂温度要求，需要升温，配套上加热炉，能耗高；即使是低温型矾基催化剂，也需要达到260℃以上的温度。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种针对焦炉烟气的新型催化法脱硫脱硝装置及工艺，脱硫利用一种炭材料为载体负载一定活性组分制备而成催化剂，吸附烟气中的h2o、so2和o2,生成h2so4，使烟气中so2满足国家排放标准要求；脱硝利用nh3-scr脱硝原理，采用纳米多金属催化剂作为脱硝催化剂，辅以除氨催化剂，脱硝除氨一体化。利用除氨催化剂除氨的同时进一步脱硝，使nox、nh3均满足国家排放标准要求。

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种针对焦炉烟气的新型催化法脱硫脱硝装置及工艺的解决方案，具体如下：

一种针对焦炉烟气的新型催化法脱硫脱硝装置，所述催化法脱硫装置配备在焦炉烟气的排放口的后方，所述催化法脱硫装置包括与焦炉烟气的排放口通过管道相连通的余热回收装置；

所述余热回收装置还通过管道与烟气调质系统相连通，所述烟气调质系统还通过设置有鼓风机的管道与脱硫塔的烟气入口11相连通；

所述脱硫塔的硫酸出口16通过管道与再生池相连通，所述再生池还通过设置有再生泵的管道与所述脱硫塔的喷淋入口15相连通；

所述脱硫塔的烟气出口12与所述脱硫塔的出风口13各自通过管道与烟囱相连通，所述烟囱还通过设置有反吹风机的管道与所述脱硫塔的进风口14连通；

氧化塔与所述脱硫塔的排气口19通过管道相连通；

所述氧化塔还通过管道与喷氨格栅aig相连通，所述喷氨格栅aig通过管道各自与混合器、脱硝塔的第一烟气入口1和脱硝塔的第二烟气入口2相连通；

所述混合器还通过管道分别与蒸发器和加热器相连通；

所述蒸发器还与设置有泵的管道相连通，所述加热器还与设置有风机的管道相连通。

所述余热回收装置用来让焦炉烟气经过所述余热回收装置回收利用焦炉烟气余热，并降低烟气温度；

所述烟气调质系统用来调节焦炉烟气的温度和焦炉烟气的湿度，使得焦炉烟气的温度和焦炉烟气的湿度达到脱硫塔中的脱硫催化剂要求；

所述脱硫塔用来让进入所述脱硫塔的焦炉烟气通过脱硫催化剂层，使得焦炉烟气中的h2o、so2和o2被吸附，由此获得的洁净烟气得以排放；

所述脱硫塔中的脱硫催化剂层7用来吸附在脱硫催化剂上的h2o、so2和o2,在脱硫催化剂的作用下，so2和o2反应生成so3，so3与h2o结合生成h2so4；

所述脱硫催化剂工作一段时间后达到饱和，通过水洗，将脱硫催化剂上储存的h2so4带出，形成稀释后的硫酸，同时经过水洗使得脱硫催化剂再生；通过反吹风机把洁净烟气引入到脱硫塔中，对脱硫催化剂进行吹干处理；

所述氧化塔用来让从干法脱硝装置的排气口排出的烟气经过所述氧化塔中的氧化催化剂氧化，将烟气中的部分no氧化成no2，使no/no2比达到一定值；

所述蒸发器用来让液氨或氨水通过蒸发器蒸发成气态，再与空气混合成混合物，其中的氨气稀释到5%以下，所述稀释后的氨气通过喷氨格栅aig后与烟气在通往脱硝塔的管道中均匀混合成烟气混合物；

所述脱硝塔用来让进入所述脱硝塔的烟气混合物通过脱硝催化剂层5，使得烟气混合物中的nh3、o2和nox,在脱硝催化剂的作用下，反应生成n2和h20；

所述脱硝塔中的脱硝催化剂还能用来吸附未反应完全的nh3。

所述氧化塔中设置有带有氧化剂的氧化剂层。

所述脱硝塔包括第二塔体，所述第二塔体中设置着带有脱硝催化剂的脱硝催化剂层5，所述脱硝催化剂层5共有两个脱硝催化剂层，所述两个脱硝催化剂层按自上而下的顺序依次排列为上部催化剂层和下部催化剂层；

所述第二塔体的一边壁上按自上而下顺序依次设置有与所述第二塔体内部相连通的第一烟气入口1和第二烟气入口2，所述第一烟气入口1和第二烟气入口2分别位于所述脱硝催化剂层5的上方和所述脱硝催化剂层5的下方；

所述第二塔体的另一边壁按自上而下顺序依次设置有与所述第二塔体内部相连通的第一烟气出口3和第二烟气出口4，所述第一烟气出口3和第二烟气出口4分别位于所述脱硝催化剂层5的上方和所述脱硝催化剂层5的下方；

所述第一烟气出口3和第二烟气出口4与所述烟囱相连通。

所述脱硫塔包括第一塔体，所述第一塔体中设置着带有脱硫催化剂的脱硫催化剂层17，所述第一塔体底部设置有与所述第一塔体内部相连通的硫酸出口16；

所述第一塔体的一边壁上设置有与所述第一塔体内部相连通的烟气入口11；

所述第一塔体的另一边壁上设置有与所述第一塔体内部相连通的进风口14；

所述第一塔体的顶壁上设置有与所述第一塔体内部相连通的烟气出口12、排气口19、出风口13与喷淋入口15。

在所述第一塔体中的防腐立柱18将所述脱硫催化剂层7支撑在所述第一塔体中。

所述针对焦炉烟气的新型催化法脱硫脱硝装置的工艺，具体如下：

步骤1：焦炉烟气经过所述余热回收装置，以此回收利用焦炉烟气余热，在焦炉烟气降低温度后，焦炉烟气继续经过烟气调质系统，以此调节焦炉烟气的温度和焦炉烟气的湿度，接着所述焦炉烟气在鼓风机的作用下进入脱硫塔；

步骤2：所述焦炉烟气从脱硫塔的烟气入口1进入第一塔体后，经由脱硫催化剂层7中的脱硫催化剂吸附焦炉烟气中的h2o、so2和o2，然后洁净烟气从烟气出口2流出直至烟囱来排放；

步骤3：而吸附在脱硫催化剂层7中的脱硫催化剂表面的h2o、so2和o2，经催化反应生成h2so4，这样通过再生泵从再生池中抽取水溶液，传送到所述脱硫塔的第一塔体的顶壁上的喷淋入口5进入，以此来冲洗脱硫催化剂，将脱硫催化剂上的h2so4从硫酸出口6传送到再生池，直到再生池中硫酸浓度达到设定值，以此用来制酸或制备硫酸盐；

步骤4：冲洗脱硫催化剂后，脱硫催化剂就恢复了活性，这样再经过反吹风机抽取洁净烟气从进风口4进入，把脱硫催化剂表面的水分从出风口3送往烟囱；

步骤5：液氨或氨水通过泵送到蒸发器，蒸发成气态，再与风机输送来空气在混合器中混合，其中的氨气稀释到5%以下；

步骤6：从排气口排出的烟气进入氧化塔，经过氧化催化剂层，部分no与o2在氧化催化剂层的氧化催化剂的催化作用下，反应生成no2；

步骤7：稀释后的氨气通过喷氨格栅aig后与烟气在通往脱硝塔的管道中均匀混合成烟气混合物，然后所述烟气混合物进入脱硝塔，所述烟气混合物先从第二烟气入口2进入第二塔体，经过下部催化剂层，nox与nh3在催化剂作用下，反应生成n2和h20，随后反应后的烟气混合物往上走，烟气混合物中逃逸的nh3被上部催化剂层吸附，烟气从第一烟气出口3直至烟囱排出；待上层催化剂吸附nh3饱和后，切换烟气进口来让烟气混合物从第一烟气入口1进入第二塔体，经过上部催化剂层，nox与脱硝催化剂作用下与脱硝催化剂表面吸附的nh3反应，生成n2和h20，反应后的烟气混合物往下走，烟气混合物中逃逸的nh3被下部催化剂层吸附，烟气从第二烟气出口4直至烟囱排出。

本发明的有益效果为：

本发明投入脱硫用的脱硫催化剂，无需再加其他任何脱硫剂，运行成本低；所述脱硫催化剂可再生，再生流程简单，无需加热，通过水洗即可，且再生过程产生稀释后的硫酸，具有经济价值，不产生其他废水；焦炉烟气经过脱硫脱硝装置后温度基本保持不变，可直接排放；脱硝催化剂反应温度要求低，反应温度区间80~140℃，是真正的低温催化剂；将烟气中的nox催化还原成对环境无污染的n2和h20；脱硝催化剂化学寿命长，可达24000h；脱硝催化剂脱硝效率高，可达85%以上。其工艺流程简单，设备少，占地面积较小，建设费用较低；用电设备少，能耗低。

附图说明

图1为针对焦炉烟气的新型催化法脱硫脱硝装置的总体结构示意图。

图2为脱硫塔的结构示意图。

图3为脱硝塔的结构示意图。

图2中，11为烟气入口，12为烟气出口，13为出风口，14为进风口，15为喷淋入口，16为硫酸出口，17为脱硫催化剂层，18为防腐立柱,19为排气口；图3中，1为第一烟气入口，2为第二烟气入口，3为第一烟气出口，4为第二烟气出口，5为脱硝催化剂层。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步地说明。

如图1-图3所示，针对焦炉烟气的新型催化法脱硫脱硝装置，所述催化法脱硫装置配备在焦炉烟气的排放口的后方，所述催化法脱硫装置包括与焦炉烟气的排放口通过管道相连通的余热回收装置；

所述余热回收装置还通过管道与烟气调质系统相连通，所述烟气调质系统还通过设置有鼓风机的管道与脱硫塔的烟气入口11相连通；

所述脱硫塔的硫酸出口16通过管道与再生池相连通，所述再生池还通过设置有再生泵的管道与所述脱硫塔的喷淋入口15相连通；

所述脱硫塔的烟气出口12与所述脱硫塔的出风口13各自通过管道与烟囱相连通，所述烟囱还通过设置有反吹风机的管道与所述脱硫塔的进风口14连通；

氧化塔与所述脱硫塔的排气口19通过管道相连通；

所述氧化塔还通过管道与喷氨格栅aig相连通，所述喷氨格栅aig通过管道各自与混合器、脱硝塔的第一烟气入口1和脱硝塔的第二烟气入口2相连通；

所述混合器还通过管道分别与蒸发器和加热器相连通；

所述蒸发器还与设置有泵的管道相连通，所述加热器还与设置有风机的管道相连通。

所述余热回收装置用来让焦炉烟气经过所述余热回收装置回收利用焦炉烟气余热，并降低烟气温度；

所述烟气调质系统用来调节焦炉烟气的温度和焦炉烟气的湿度，使得焦炉烟气的温度和焦炉烟气的湿度达到脱硫塔中的脱硫催化剂要求；

所述脱硫塔用来让进入所述脱硫塔的焦炉烟气通过脱硫催化剂层，使得焦炉烟气中的h2o、so2和o2被吸附，由此获得的洁净烟气得以排放；

所述脱硫塔中的脱硫催化剂层7用来吸附在脱硫催化剂上的h2o、so2和o2,在脱硫催化剂的作用下，so2和o2反应生成so3，so3与h2o结合生成h2so4；

所述脱硫催化剂工作一段时间后达到饱和，通过水洗，将脱硫催化剂上储存的h2so4带出，形成稀释后的硫酸，同时经过水洗使得脱硫催化剂再生；

通过反吹风机把洁净烟气引入到脱硫塔中，对脱硫催化剂进行吹干处理；

所述氧化塔用来让从干法脱硝装置的排气口排出的烟气经过所述氧化塔中的氧化催化剂氧化，将烟气中的部分no氧化成no2，使no/no2比达到一定值；

所述蒸发器用来让液氨或氨水通过蒸发器蒸发成气态，再与空气混合成混合物，其中的氨气稀释到5%以下，所述稀释后的氨气通过喷氨格栅aig后与烟气在通往脱硝塔的管道中均匀混合成烟气混合物；

所述脱硝塔用来让进入所述脱硝塔的烟气混合物通过脱硝催化剂层5，使得烟气混合物中的nh3、o2和nox,在脱硝催化剂的作用下，反应生成n2和h20；

所述脱硝塔中的脱硝催化剂还能用来吸附未反应完全的nh3。

所述氧化塔中设置有带有氧化剂的氧化剂层。

所述脱硝塔包括第二塔体，所述第二塔体中设置着带有脱硝催化剂的脱硝催化剂层5，所述脱硝催化剂层5共有两个脱硝催化剂层，所述两个脱硝催化剂层按自上而下的顺序依次排列为上部催化剂层和下部催化剂层；

所述第二塔体的一边壁上按自上而下顺序依次设置有与所述第二塔体内部相连通的第一烟气入口1和第二烟气入口2，所述第一烟气入口1和第二烟气入口2分别位于所述脱硝催化剂层5的上方和所述脱硝催化剂层5的下方；

所述第二塔体的另一边壁按自上而下顺序依次设置有与所述第二塔体内部相连通的第一烟气出口3和第二烟气出口4，所述第一烟气出口3和第二烟气出口4分别位于所述脱硝催化剂层5的上方和所述脱硝催化剂层5的下方；

所述第一烟气出口3和第二烟气出口4与所述烟囱相连通。

所述脱硫塔包括第一塔体，所述第一塔体中设置着带有脱硫催化剂的脱硫催化剂层17，所述第一塔体底部设置有与所述第一塔体内部相连通的硫酸出口16；

所述第一塔体的一边壁上设置有与所述第一塔体内部相连通的烟气入口11；

所述第一塔体的另一边壁上设置有与所述第一塔体内部相连通的进风口14；

所述第一塔体的顶壁上设置有与所述第一塔体内部相连通的烟气出口12、排气口19、出风口13与喷淋入口15。

在所述第一塔体中的防腐立柱18将所述脱硫催化剂层7支撑在所述第一塔体中。

所述针对焦炉烟气的新型催化法脱硫脱硝装置的工艺，具体如下：

步骤1：焦炉烟气经过所述余热回收装置，以此回收利用焦炉烟气余热，在焦炉烟气降低温度后，焦炉烟气继续经过烟气调质系统，以此调节焦炉烟气的温度和焦炉烟气的湿度，接着所述焦炉烟气在鼓风机的作用下进入脱硫塔；

步骤2：所述焦炉烟气从脱硫塔的烟气入口1进入第一塔体后，经由脱硫催化剂层7中的脱硫催化剂吸附焦炉烟气中的h2o、so2和o2，然后洁净烟气从烟气出口2流出直至烟囱来排放；

步骤3：而吸附在脱硫催化剂层7中的脱硫催化剂表面的h2o、so2和o2，经催化反应生成h2so4，这样通过再生泵从再生池中抽取水溶液，传送到所述脱硫塔的第一塔体的顶壁上的喷淋入口5进入，以此来冲洗脱硫催化剂，将脱硫催化剂上的h2so4从硫酸出口6传送到再生池，直到再生池中硫酸浓度达到设定值，以此用来制酸或制备硫酸盐；

步骤4：冲洗脱硫催化剂后，脱硫催化剂就恢复了活性，这样再经过反吹风机抽取洁净烟气从进风口4进入，把脱硫催化剂表面的水分从出风口3送往烟囱；

步骤5：液氨或氨水通过泵送到蒸发器，蒸发成气态，再与风机输送来空气在混合器中混合，其中的氨气稀释到5%以下；

步骤6：从排气口排出的烟气进入氧化塔，经过氧化催化剂层，部分no与o2在氧化催化剂层的氧化催化剂的催化作用下，反应生成no2；

步骤7：稀释后的氨气通过喷氨格栅aig后与烟气在通往脱硝塔的管道中均匀混合成烟气混合物，然后所述烟气混合物进入脱硝塔，所述烟气混合物先从第二烟气入口2进入第二塔体，经过下部催化剂层，nox与nh3在催化剂作用下，反应生成n2和h20，随后反应后的烟气混合物往上走，烟气混合物中逃逸的nh3被上部催化剂层吸附，烟气从第一烟气出口3直至烟囱排出；待上层催化剂吸附nh3饱和后，切换烟气进口来让烟气混合物从第一烟气入口1进入第二塔体，经过上部催化剂层，nox与脱硝催化剂作用下与脱硝催化剂表面吸附的nh3反应，生成n2和h20，反应后的烟气混合物往下走，烟气混合物中逃逸的nh3被下部催化剂层吸附，烟气从第二烟气出口4直至烟囱排出。

本发明的有益效果为：

本发明投入脱硫用的脱硫催化剂，无需再加其他任何脱硫剂，运行成本低；所述脱硫催化剂可再生，再生流程简单，无需加热，通过水洗即可，且再生过程产生稀释后的硫酸，具有经济价值，不产生其他废水；焦炉烟气经过脱硫脱硝装置后温度基本保持不变，可直接排放；脱硝催化剂反应温度要求低，反应温度区间80~140℃，是真正的低温催化剂；将烟气中的nox催化还原成对环境无污染的n2和h20；脱硝催化剂化学寿命长，可达24000h；脱硝催化剂脱硝效率高，可达85%以上。其工艺流程简单，设备少，占地面积较小，建设费用较低；用电设备少，能耗低。

以上以附图说明的方式对本发明作了描述，本领域的技术人员应当理解，本公开不限于以上描述的实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出各种变化、改变和替换。