本发明涉及燃烧烟气污染物脱除领域，特别涉及一种通过臭氧氧化结合活性焦吸附实现燃煤烟气二氧化硫与氮氧化物联合脱除的装置及方法。
背景技术：
活性焦脱硫是一种可资源化的烟气脱硫技术，同时对烟气中的重金属等污染物也有明显的协同脱除作用。目前市场上的活性焦脱硫技术主要采用移动床吸附-加热再生工艺路线，移动床吸附工艺采用较高机械强度的定型颗粒活性焦，外形一般为Φ5～9mm直径的柱状。粉末活性焦流化床吸附脱硫是一种新型活性焦脱硫工艺路线，该工艺避免了柱状活性炭磨损产生的机械损失，粉末活性炭成本较低同时表面利用率相对柱状活性炭提高。活性焦对一氧化氮的吸附作用较弱，而烟气中氮氧化物主要是一氧化氮，因此难以直接通过吸附过程实现氮氧化物的联合脱除。活性焦作为一种多孔材料，是一种可以在低温下实现选择性催化脱硝的催化剂，传统的活性焦脱硫工艺通常通过喷氨，利用活性焦的催化作用将氮氧化物还原为氮气，实现脱硝，然而氨气也是一种大气污染物，所采用氨气对烟气进行脱硝，需要严格控制氨气的添加量，以防止二次污染，因而对工艺要求更为严格。
技术实现要素：
为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种粉状活性焦流化床脱硫喷氨联合脱硝的装置，在该装置内能够实现二氧化硫和氮氧化物联合脱除的目的。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种臭氧氧化联合脱硫脱硝的装置，包括流化床反应器、臭氧发生装置、活性焦给料装置、惯性分离器、除尘器，所述流化床反应器竖立设置，所述流化床反应器内设有内构件将流化床反应器分为上吸附段和下吸附段，所述下吸附段底部设有反应器烟气进口管，所述上吸附段上部设有反应器烟气出口管，所述臭氧发生装置向反应器烟气进口管内喷入臭氧，所述活性焦给料装置为上吸附段提供粉末活性焦；烟气在反应器烟气进口管与臭氧混合后依次进入流化床反应器的下吸附段和上吸附段，再从反应器烟气出口管排出后依次进入惯性分离器、除尘器，所述惯性分离器和除尘器底部设有循环焦给料组件，循环焦给料组件将惯性分离器和除尘器分离后的循环焦，一部分输送至上吸附段，另一部分输送至下吸附段；
所述内构件为能够允许下吸附段的烟气进入上吸附段，同时防止上吸附段内的活性焦进入下吸附段的部件，例如逆止阀等部件；
所述反应器进口管的直径小于下吸附段的管体直径，所述反应器进口管与下吸附段管壁形成环形槽，所述环形槽底部设有乏焦出口。
在反应器进口管内烟气与臭氧混合，使部分一氧化氮氧化为二氧化氮，然后进入下吸附段。在下吸附段，来自惯性分离器和除尘器的循环焦先将烟气中的硫氧化合物和二氧化氮进行预吸附后达到预脱硫脱硝的目的，然后在循环焦的催化作用下，臭氧将剩余部分的一氧化氮为二氧化氮，促进循环焦对氮氧化物的吸附；同时，烟气携带循环焦向上流动的过程中，大部分吸附硫氧化物和二氧化碳的乏焦被吹至下吸附段的管壁上，然后顺着下吸附段的管壁落入至环形槽内，从而对下吸附段内的乏焦进行排放。在上吸附段内，来自下吸附段内的烟气将粉末活性焦吹散，由于经过了循环焦对烟气中的大部分硫氧化物和氮氧化物进行了吸附，使得进入上吸附段内的烟气中硫氧化物和氮氧化物的量大大减少，而在该段内通入新鲜的粉末活性焦，相比循环焦具有更多的微孔，具有更高的吸附能力和催化效果，不仅提高了脱硫脱硝的效率，而且能够将多余的臭氧催化分解，防止二次污染；粉末活性焦随烟气依次进入惯性分离器和除尘器后被收集作为循环焦，一部分进入上吸附段进行脱硝，另一部分进入下吸附段进行脱硫。
本发明能够采用粉状活性焦在该装置内既进行脱硫同时进行脱硝。提高了粉末活性焦的利用效率。
本发明的目的之二是提供一种臭氧氧化联合脱硫脱硝的方法，提供臭氧发生装置、活性焦给料装置、惯性分离器、除尘器和竖直设立的流化床反应器，所述流化床反应器由下至上依次包括下吸附段和上吸附段，所述流化床反应器内设有防止上吸附段内粉末活性焦进入下吸附段的内构件，所述下吸附段底部设有反应器烟气进口管，所述上吸附段上部设有反应器烟气出口管，所述反应器进口管的直径小于下吸附段的管体直径，所述反应器进口管与下吸附段管壁形成环形槽，所述环形槽底部设有乏焦出口；
臭氧发生装置向反应器进口管内烟气喷入臭氧与烟气混合后进入下吸附段；
在下吸附段内，来自惯性分离器和除尘器的循环焦先将烟气中的硫氧化合物和二氧化氮进行预吸附后达到预脱硫脱硝的目的，然后在循环焦的催化作用下，臭氧将剩余部分的一氧化氮为二氧化氮，促进循环焦对氮氧化物的吸附；同时，烟气携带循环焦向上流动的过程中，大部分吸附硫氧化物和二氧化碳的乏焦被吹至下吸附段的管壁上，然后顺着下吸附段的管壁落入至环形槽内，从而对下吸附段内的乏焦进行排放；
在上吸附段内，粉末活性焦对烟气中的氮氧化物和硫氧化物进一步吸附脱除，并对烟气中携带的多余臭氧催化分解，然后吸附氮氧化物和硫氧化物后的粉末活性焦随烟气依次进入惯性分离器和除尘器进行分离形成循环焦，循环焦分别添加至上吸附段和下吸附段。
本发明的目的之三是提供一种上述装置或方法在燃煤发电领域中的应用。
本发明的有益效果为：
1.本发明采用臭氧将一氧化氮氧化成二氧化氮，并通过活性焦的吸附作用脱除。
2.本发明采用粉状活性焦在流态化条件下同时实现二氧化硫和氮氧化物的吸附净化。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的装置的结构示意图；
其中，1.活性焦储仓，2.活性焦给料组件，3.上吸附段，4.内构件，5.下吸附段，6.乏焦排出给料组件，7.臭氧发生装置，8.反应器烟气进口管，9.循环焦给料组件，10.布袋除尘器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本申请所述的粉末活性焦的粒径小于1mm。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在粉末活性焦处理烟气难以实现同时脱除二氧化硫和氮氧化物的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了粉末活性焦双循环联合臭氧氧化脱硫脱硝的装置及方法。
本申请的一种典型实施方式，提供了一种臭氧氧化联合脱硫脱硝的装置，包括流化床反应器、臭氧发生装置、活性焦给料装置、惯性分离器、除尘器，所述流化床反应器竖立设置，所述流化床反应器内设有内构件将流化床反应器分为上吸附段和下吸附段，所述下吸附段底部设有反应器烟气进口管，所述上吸附段上部设有反应器烟气出口管，所述臭氧发生装置向反应器烟气进口管内喷入臭氧，所述活性焦给料装置为上吸附段提供粉末活性焦；烟气在反应器烟气进口管与臭氧混合后依次进入流化床反应器的下吸附段和上吸附段，再从反应器烟气出口管排出后依次进入惯性分离器、除尘器，所述惯性分离器和除尘器底部设有循环焦给料组件，循环焦给料组件将惯性分离器和除尘器分离后的循环焦，一部分输送至上吸附段，另一部分输送至下吸附段；
所述内构件为能够允许下吸附段的烟气进入上吸附段，同时防止上吸附段内的活性焦进入下吸附段的部件，例如逆止阀等部件；
所述反应器进口管的直径小于下吸附段的管体直径，所述反应器进口管与下吸附段管壁形成环形槽，所述环形槽底部设有乏焦出口。
在反应器进口管内烟气与臭氧混合，使部分一氧化氮氧化为二氧化氮，然后进入下吸附段。在下吸附段，来自惯性分离器和除尘器的循环焦先将烟气中的硫氧化合物和二氧化氮进行预吸附后达到预脱硫脱硝的目的，然后在循环焦的催化作用下，臭氧将剩余部分的一氧化氮为二氧化氮，促进循环焦对氮氧化物的吸附；同时，烟气携带循环焦向上流动的过程中，大部分吸附硫氧化物和二氧化碳的乏焦被吹至下吸附段的管壁上，然后顺着下吸附段的管壁落入至环形槽内，从而对下吸附段内的乏焦进行排放。在上吸附段内，来自下吸附段内的烟气将粉末活性焦吹散，由于经过了循环焦对烟气中的大部分硫氧化物和氮氧化物进行了吸附，使得进入上吸附段内的烟气中硫氧化物和氮氧化物的量大大减少，而在该段内通入新鲜的粉末活性焦，相比循环焦具有更多的微孔，具有更高的吸附能力和催化效果，不仅提高了脱硫脱硝的效率，而且能够将多余的臭氧催化分解，防止二次污染；粉末活性焦随烟气依次进入惯性分离器和除尘器后被收集作为循环焦，一部分进入上吸附段进行脱硝，另一部分进入下吸附段进行脱硫。
本发明能够采用粉状活性焦在该装置内既进行脱硫同时进行脱硝。提高了粉末活性焦的利用效率。
由于粉末活性焦的质地较轻，容易被烟气带走，因而优选的，所述活性焦给料装置在上吸附段内的给料出口设置在上吸附段的中下部。提高粉末活性焦的利用效率。
优选的，所述除尘器为布袋除尘器。布袋除尘器除尘过程，会在滤料表面持续形成并更新活性焦滤层，该滤层具有一定的脱硫能力。其分离下来的活性焦相对于循环焦惯性分离器分离下来的活性焦具有更高的利用率。
优选的，惯性分离器分离出的循环焦输送至上吸附段，除尘器分离出的循环焦输送至下吸附段。
优选的，惯性分离器的分离效率不高于90％。
优选的，所述下吸附段底部管壁为从上至下为缩径结构。方便收集乏焦。
优选的，环形槽设有集料板。
优选的，乏焦出口设有闸板阀。
优选的，乏焦出口设有锁气给料机。防止烟气泄漏。
本申请的另一种实施方式，提供了一种臭氧氧化联合脱硫脱硝的方法，提供臭氧发生装置、活性焦给料装置、惯性分离器、除尘器和竖直设立的流化床反应器，所述流化床反应器由下至上依次包括下吸附段和上吸附段，所述流化床反应器内设有防止上吸附段内粉末活性焦进入下吸附段的内构件，所述下吸附段底部设有反应器烟气进口管，所述上吸附段上部设有反应器烟气出口管，所述反应器进口管的直径小于下吸附段的管体直径，所述反应器进口管与下吸附段管壁形成环形槽，所述环形槽底部设有乏焦出口；
臭氧发生装置向反应器进口管内烟气喷入臭氧与烟气混合后进入下吸附段；
在下吸附段内，来自惯性分离器和除尘器的循环焦先将烟气中的硫氧化合物和二氧化氮进行预吸附后达到预脱硫脱硝的目的，然后在循环焦的催化作用下，臭氧将剩余部分的一氧化氮为二氧化氮，促进循环焦对氮氧化物的吸附；同时，烟气携带循环焦向上流动的过程中，大部分吸附硫氧化物和二氧化碳的乏焦被吹至下吸附段的管壁上，然后顺着下吸附段的管壁落入至环形槽内，从而对下吸附段内的乏焦进行排放；
在上吸附段内，粉末活性焦对烟气中的氮氧化物和硫氧化物进一步吸附脱除，并对烟气中携带的多余臭氧催化分解，然后吸附氮氧化物和硫氧化物后的粉末活性焦随烟气依次进入惯性分离器和除尘器进行分离形成循环焦，循环焦分别添加至上吸附段和下吸附段。
优选的，所述活性焦给料装置向上吸附段的中下部输送粉末活性焦。
优选的，所述除尘器为布袋除尘器。
优选的，惯性分离器分离出的循环焦输送至上吸附段，除尘器分离出的循环焦输送至下吸附段。
优选的，惯性分离器的分离效率不高于90％。
优选的，烟气中氮氧化物与臭氧的摩尔比为(2～3):1。
优选的，每1m3的烟气中喷洒的粉状活性焦的质量为50～500g。
优选的，输送至上吸附段的循环焦为总循环焦质量的20％～30％，输送至下吸附段的循环焦为总循环焦质量的70％～80％。
本申请的第三组实施方式，提供了一种上述装置或方法在燃煤发电领域中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
一种臭氧氧化联合脱硫脱硝的装置，如图1所示，包括流化床反应器、臭氧发生装置7、活性焦给料装置、惯性分离器、布袋除尘器10，流化床反应器竖立设置，流化床反应器内设有内构件4将流化床反应器分为上吸附段3和下吸附段5，下吸附段5底部设有反应器烟气进口管8，上吸附段3上部设有反应器烟气出口管，臭氧发生装置7向反应器烟气进口管8内喷入臭氧，活性焦给料装置包括活性焦储仓1和活性焦给料组件2，活性焦给料组件将活性焦储仓1内的粉末活性焦提供给上吸附段3；烟气在反应器烟气进口管8与臭氧混合后依次进入流化床反应器下吸附段5和上吸附段3，再从反应器烟气出口管排出后依次进入惯性分离器、布袋除尘器10，惯性分离器和布袋除尘器10底部设有循环焦给料组件9，循环焦给料组件9将惯性分离器和布袋除尘器10分离后的循环焦，一部分输送至上吸附段3，另一部分输送至下吸附段5；
内构件4为能够允许下吸附段5的烟气进入上吸附段3，同时防止上吸附段3内的活性焦进入下吸附段5的部件，例如逆止阀等部件；
反应器进口管8的直径小于下吸附段5的管体直径，反应器进口管8与下吸附段管壁形成环形槽，环形槽底部设有乏焦出口。
活性焦给料装置在上吸附段3内的给料出口设置在上吸附段3的中下部。
惯性分离器分离出的循环焦输送至上吸附段3，布袋除尘器8分离出的循环焦输送至下吸附段6。
惯性分离器的分离效率不高于90％。
下吸附段5底部管壁为从上至下为缩径结构。
环形槽设有集料板。乏焦出口设有乏焦排出给料组件6，乏焦排出给料组件6包括闸板阀和锁气给料机。
其工艺为：
臭氧发生装置向反应器进口管内烟气喷入臭氧与烟气混合后进入下吸附段。
在下吸附段内，来自惯性分离器和除尘器的循环焦先将烟气中的硫氧化合物和二氧化氮进行预吸附后达到预脱硫脱硝的目的，然后在循环焦的催化作用下，臭氧将剩余部分的一氧化氮为二氧化氮，促进循环焦对氮氧化物的吸附；同时，烟气携带循环焦向上流动的过程中，大部分吸附硫氧化物和二氧化碳的乏焦被吹至下吸附段的管壁上，然后顺着下吸附段的管壁落入至环形槽内，从而对下吸附段内的乏焦进行排放。
在上吸附段内，粉末活性焦对烟气中的氮氧化物和硫氧化物进一步吸附脱除，并对烟气中携带的多余臭氧催化分解，然后吸附氮氧化物和硫氧化物后的粉末活性焦随烟气依次进入惯性分离器和除尘器进行分离形成循环焦，循环焦分别添加至上吸附段和下吸附段。
其中，烟气中氮氧化物与氨气的摩尔比为(2～3):1。
每1m3的烟气中喷洒的粉状活性焦的质量为50～500g。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。