一种活性焦干法净化工艺再生尾气的处理方法及装置与流程

本发明属于烟气活性焦干法净化工艺领域，具体涉及一种活性焦干法净化工艺再生尾气的处理方法及装置。

背景技术：

活性焦干法净化技术于20世纪80年代开始工业应用，具有脱硫效率高、反应不耗水、无废水废渣排放、无设备腐蚀问题等突出优势。随着环保要求的日益提高，该技术引起了越来越多的重视，应用日益广泛。

活性焦干法净化工艺主要依托于吸附塔和再生塔。在吸附塔内，烟气通过活性焦床层时其中的so2被活性焦吸附捕集，同时在活性焦表面官能团的催化作用下转化为h2so4并被储存在活性焦的空隙结构内，以实现脱硫。同时，活性焦还具有催化脱硝的能力，通过在吸附塔入口或塔内喷氨，烟气中的nox和nh3在活性焦的催化作用下反应生成n2和h2o，以实现脱硝。当活性焦上吸附的so2达到一定量时，需要将活性焦送至再生塔进行再生。在再生塔内的高温氮气环境下(400～450℃)，活性焦孔隙内的h2so4被活性焦还原为so2并随再生尾气排出。经过再生后的活性焦冷却至合适温度后可重新送回至吸附塔使用。

活性焦再生过程中排出的再生尾气，也叫富硫气体，其典型组成和性质如下表1所示：

表1

由表1可知，再生尾气温度较高、压力很低为微负压，其so2含量较高，且含有nh3和少量so3及焦粉，再生尾气的后续处理需要综合考虑结盐、堵塞和腐蚀等问题。

目前，再生尾气的处理方法主要有以下三种：

一、将再生尾气送至制硫酸装置，主要是将再生尾气增压、水洗及干燥处理后，送至转化塔制取硫酸。此流程较长，且再生尾气经过水洗冷却后，其中的so3会被洗至水洗水中形成硫酸，对水洗系统及下游设备腐蚀性很大，影响水洗系统的长周期稳定操作，同时外排的少量含酸废水还需进一步处理。

二、将再生尾气经过水洗后送至现有硫磺回收装置，主要是将再生尾气增压、水洗后再加压送至硫磺回收装置。其流程相对简单，水洗后的再生尾气中的nh3和部分so3会被脱除，可直接送至现有硫磺回收装置，对硫磺回收装置的影响很小。与第一种处理方法类似，其水洗系统腐蚀严重，同时也需外排的少量含酸废水，含酸废水后续处理复杂。

三、将再生尾气在干态下送至现有硫磺回收装置，主要是将再生尾气压缩至10kpa(g)，冷却至200℃后过滤，过滤后的气体经在压缩机压缩至70kpa(g)，最后送至硫磺回收装置。此流程全程干态，不会产生废水，腐蚀很低，但再生尾气中的nh3和so3会被带至硫磺回收装置，可能会带来硫磺装置催化剂硫酸盐化及下游系统腐蚀等问题。而且再生尾气中含有nh3和so3，在降温的过程中会生成铵盐，其中硫酸氢铵的粘性很大，容易粘附焦粉堵塞过滤器及下游压缩机等。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种活性焦干法净化工艺再生尾气的处理方法及装置，可有效的脱除再生尾气中的so2、so3和nh3等，其流程简单，无腐蚀及堵塞等问题，能够直接有效地处理活性焦干法净化工艺的再生尾气。

本发明的发明人在研究中发现，循环流化床锅炉通常设置炉内投钙脱硫设施，通过在锅炉的床层内加入石灰石，石灰石可在850℃左右分解成cao和co2，cao和so2及o2反应生成caso4，从而达到脱除大部分so2的目的。燃料通过锅炉底部进入锅炉，通过配风使之形成流化床充分燃烧。同时，向燃烧的炉膛内注入石灰石颗粒，在锅炉燃烧过程中，石灰石吸热分解，释放出co2，自身形成富含cao的多孔固体颗粒，为cao和so2的反应提供了丰富的接触面，在高温下反应形成caso4，随燃烧后的烟气一起进入炉膛后的分离器中分离，携带少量细粉的烟气进入烟道完成脱硝及热量回收后进一步处理，而大部分较粗的颗粒通过分离器分离下来重新送回炉膛燃烧，以进一步利用其中未反应的cao。生成的caso4随灰渣排出，可考虑用作生产水泥的原料。这样，借助循环流化床锅炉内已有的投钙脱硫设施来处理再生尾气，其流程简单，无腐蚀及堵塞等问题，能够直接有效地处理活性焦干法净化工艺的再生尾气。基于此，提出本发明。

本发明的第一方面提供了一种活性焦干法净化工艺再生尾气的处理方法，该处理方法包括：活性焦干法净化工艺再生尾气经过增压后，通过一次配风管道和/或二次配风管道送至设置有炉内投钙脱硫设施的循环流化床锅炉，其中，活性焦干法净化工艺再生尾气中的焦粉作为燃料充分燃烧，so2、so3和nh3经反应脱除。

本发明的第二方面提供了一种活性焦干法净化工艺再生尾气的处理装置，该处理装置包括：沿烟气流动方向依次设置的循环流化床锅炉、旋风分离器和烟道，循环流化床锅炉的底部和下部分别连接有一次配风管道和二次配风管道，一次配风管道和二次配风管道的入口处分别设置有风机，循环流化床锅炉的下部设置有燃料入口和石灰石入口，活性焦再生塔的尾气出口通过增压装置与一次配风管道和/或二次配风管道相连通。

本发明的处理方法通过采用设置有投钙脱硫设施的循环流化床锅炉来处理活性焦干法净化工艺再生尾气，可除去再生尾气中的焦粉、so2、so3和nh3，流程简单，而且再生尾气无需降温或增湿处理，一方面尾气的热量得到充分利用，另一方面也避免了结盐堵塞及腐蚀问题。且无腐蚀及堵塞等问题，能够直接有效地处理活性焦干法净化工艺的再生尾气，简单高效，且操作安全可靠。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为实施例1的活性焦干法净化工艺再生尾气处理的工艺流程图。

图2为实施例2的活性焦干法净化工艺再生尾气处理的工艺流程图。

附图标记说明：

设备：a-循环流化床锅炉；b-旋流分离器；c-烟道(c1-过热器1、c2-过热器2、c3-省煤器、c4-空气预热器)；d-一次风机；e-二次风机；f-一次配风管道；g-二次配风管道；h-离心风机；j-活性焦再生塔(j1-加热段、j2-冷却段)；

物流：1-锅炉燃料；2-石灰石；5-锅炉尾气；6-再生尾气。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例来详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不用于限制本发明。

本发明的第一方面提供了一种活性焦干法净化工艺再生尾气的处理方法，该处理方法包括：活性焦干法净化工艺再生尾气经过增压后，通过一次配风管道和/或二次配风管道送至设置有炉内投钙脱硫设施的循环流化床锅炉，其中，活性焦干法净化工艺再生尾气中的焦粉作为燃料充分燃烧，so2、so3和nh3经反应脱除。

优选情况下，增压后的活性焦干法净化工艺再生尾气通过一次配风管道送至循环流化床锅炉。通过一次配风管道将再生尾气送至循环流化床锅炉，更有利于再生尾气与炉膛中的cao充分混合，实现so2和so3的有效脱除。

本发明中，增压后的活性焦干法净化工艺再生尾气也可以通过一次配风管道和二次配风管道送至循环流化床锅炉。当增压后的活性焦干法净化工艺再生尾气通过一次配风管道和二次配风管道送至循环流化床锅炉时，活性焦干法净化工艺再生尾气在一次配风管道和二次配风管道中的分配比例优选为5～9∶1～5，更优选为6∶4。

优选情况下，活性焦干法净化工艺再生尾气在一次配风管道和/或二次配风管道上靠近循环流化床锅炉炉膛的位置并入。

本发明中，由循环流化床锅炉下部注入的石灰石，在高温环境下分解为cao，活性焦干法净化工艺再生尾气中的so2和so3与cao反应生成caso4，随灰渣排出。再生尾气中so3的脱除率大于90％，so2的脱除率可达80～90％。

根据本发明，锅炉燃料在配风的作用下充分流化及燃烧，可使循环流化床锅炉中形成850～1000℃的高温环境，优选循环流化床锅炉中的温度为850℃～900℃。

本发明中，所述活性焦干法净化工艺再生尾气无需降温、过滤处理，直接经离心风机加压至表压为12～20kpa后，与循环流化床锅炉用风混和进入锅炉炉膛。再生尾气不需降温，一方面其热量得到充分利用，另一方面也避免了结盐堵塞和酸露点腐蚀的问题。

优选地，将活性焦干法净化工艺再生尾气加压至表压为15kpa，再送至一次配风管道和/或二次配风管道。

本发明中，所述活性焦干法净化工艺再生尾气中的活性焦细粉可作为锅炉燃料充分燃烧利用。

根据本发明，再生尾气中的nh3在循环流化床锅炉的燃烧环境下少部分转化为nox，由于炉膛内具有sncr反应所需的温度区间，剩余的大部分nh3在炉膛中与nox进行sncr脱硝反应，由此可降低循环流化床锅炉出口烟气中的nox含量，同时再生尾气中的nh3被脱除。另外，循环流化床锅炉连接的旋风分离器入口独特的设计结构和流速范围，有利于nh3和烟气中的nox充分混合，且此区域正好具备sncr反应所需要的温度区间，其余未反应的nh3在旋风分离器入口与nox充分反应。由此可实现90％以上的nh3脱除，未脱除的少量nh3进入循环流化床锅炉下游的烟气净化设施处理。

本发明中，活性焦干法净化装置既可以作为循环流化床锅炉的烟气净化设施，又可与循环流化床锅炉炉内投钙脱硫形成联合净化设施。具体地，通过活性焦吸附塔将循环流化床锅炉烟气中的so2/so3吸附到活性焦微孔内，并将活性焦转移到再生塔，通过隔绝氧气加热将so2/so3从活性焦微孔中释放出来，再生尾气经加压后循环至锅炉内通过炉内投钙脱硫设施脱除大部分so2/so3，从而实现烟气中so2/so3的联合脱除，同时也可除去烟气中的焦粉和nh3等。

根据本发明，活性焦干法净化工艺再生尾气中的so2/so3进入循环流化床炉膛后，80～90％以上转化为caso4从灰渣排出，仅有少部分进入下游的烟气净化单元进行脱除。

另外，本发明的处理方法也可以用于处理其它活性焦干法净化装置的再生尾气。

本发明的第二方面提供了一种活性焦干法净化工艺再生尾气的处理装置，该处理装置包括：沿烟气流动方向依次设置的循环流化床锅炉、旋风分离器和烟道，循环流化床锅炉的底部和下部分别连接有一次配风管道和二次配风管道，一次配风管道和二次配风管道的入口处分别设置有风机，循环流化床锅炉的下部设置有燃料入口和石灰石入口，活性焦再生塔的尾气出口通过增压装置与一次配风管道和/或二次配风管道相连通。

本发明中，沿烟气流动方向，烟道内设置有过热器、省煤器和空气预热器，一次配风管道和二次配风管道分别与空气预热器相连。

活性焦再生尾气未经降温直接进行处理，其温度高于空气预热器出口燃烧用风的温度，优选情况下，活性焦再生塔的尾气出口连接于空气预热器之后，与一次配风管道和/或二次配风管道相连通的位置靠近循环流化床锅炉炉膛，可避免增加空气预热器的负荷。

本发明中，所述增压装置可选用本领域中能够使气体增压的任何设备，优选为压缩机或离心风机。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

本实施例用于说明本发明的活性焦干法净化工艺再生尾气的处理方法及装置。

如图1所示，自活性焦再生塔j出来的再生尾气6通过离心风机h加压至15kpa(g)后，混入至靠近锅炉炉膛处的一次配风管道f后进入锅炉a。锅炉燃料1在配风的作用下充分流化及燃烧，形成约850℃～900℃的高温环境。石灰石2自锅炉下部注入，随燃料一起充分流化，在高温环境下分解成为cao，与烟气中的煤燃烧生成的so2和so3反应，最终形成caso4随灰渣排出。再生尾气中的so2和so3大部分在此脱除，焦粉可作为燃料充分燃烧，再生尾气中的nh3在锅炉的燃烧环境下少部分转化为nox。由于炉膛内具有sncr所需的温度区间，大部分nh3与燃烧过程中生成的nox进行sncr脱硝反应，可降低烟气中的nox含量，同时再生尾气中的nh3将被脱除。由于循环流化床锅炉旋风分离器入口独特的设计结构和流速范围有利于nh3和烟气中的nox充分混合，且此区域正好是sncr反应所需要的温度区间，所以少部分在炉膛未反应的nh3也将在旋风分离器入口将重新与烟气中的nox混合，通过sncr反应得到脱除。燃烧后的烟气携带粉尘进入旋风分离器b，烟气通过旋风分离器顶部出口进入烟道c，从旋风分离器中回收下来的粉尘送回锅炉a炉膛内循环利用。进入烟道c的烟气依次通过过热器c1、过热器c2、省煤器c3和空气预热器c4，完成热量回收后，最终成为锅炉尾气送至后续工艺处理。

实施例2

本实施例用于说明本发明的活性焦干法净化工艺再生尾气的处理方法及装置。

如图2所示，自活性焦再生塔j出来的再生尾气6通过离心风机h加压至15kpa(g)后，混入至靠近锅炉炉膛处的一次配风管道f和二次配风管道g(分配比例为6∶4)后进入锅炉a。锅炉燃料1在配风的作用下充分流化及燃烧，形成约850℃～900℃的高温环境。石灰石2自锅炉下部注入，随燃料一起充分流化，在高温环境下分解成为cao，与烟气中的煤燃烧生成的so2和so3反应，最终形成caso4随灰渣排出。再生尾气中的so2和so3大部分在此脱除，焦粉可作为燃料充分燃烧，再生尾气中的nh3在锅炉的燃烧环境下少部分转化为nox。由于炉膛内具有sncr反应所需的温度区间，大部分nh3与燃烧过程中生成的nox进行sncr脱硝反应，可降低烟气中的nox含量，同时再生尾气中的nh3将被脱除。由于循环流化床锅炉旋风分离器入口独特的设计结构和流速范围有利于nh3和烟气中的nox充分混合，且此区域正好是sncr所需要的温度区间，所以少部分在炉膛未反应的nh3也将在旋风分离器入口将重新与烟气中的nox混合，通过sncr反应得到脱除。燃烧后的烟气携带粉尘进入旋风分离器b，烟气通过旋风分离器顶部出口进入烟道c，从旋风分离器中回收下来的粉尘送回锅炉a炉膛内循环利用。进入烟道c的烟气依次通过过热器c1、过热器c2、省煤器c3和空气预热器c4，完成热量回收后，最终成为锅炉尾气送至后续工艺处理。

以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。