CN210495921U - 一种利用活性炭解析塔余热热解尿素的脱硫脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用活性炭解析塔余热热解尿素的脱硫脱硝系统，该脱硫脱硝系统包括：解析塔、热风炉和尿素热解系统以及活性炭吸附塔。解析塔加热段与热风炉之间通过热介质输送管道进行热风循环加热。所述热介质输送管道上还设置有外排风管连接至尿素热解系统，外排风管输送的热风用于尿素热解系统内尿素的热解，尿素热解系统再通过氨气输送管与活性炭吸附塔相连。本实用新型结构简单，充分再利用了热风炉外排的废热气热解尿素制得氨气用于系统烟气的脱硫脱硝，降低了生产成本低，易操作、余热利用效果好，减少热浪费和污染，同时还避免了现有脱硝技术中脱硝反应物基本采用液氨，降低了使用液氨带来的危险性。

Description

一种利用活性炭解析塔余热热解尿素的脱硫脱硝系统

技术领域

本实用新型涉及活性炭法烟气净化装置，该具体涉及一种利用活性炭解析塔余热热解尿素的脱硫脱硝系统，属于环境保护领域。

背景技术

烧结烟气超低排放来临，要求SO₂、NO_x、粉尘分别小于35、50、10mg/Nm³，目前脱硫、除尘基本能达到要求，脱硝采用选择性催化还原工艺。目前工业行已经成功应用的工程实例有半干法+SCR工艺和双级活性炭工艺，对于脱硝来说，NH₃是必不可少的，选择性催化还原烟气脱硝工艺(Selective Catalytic Reduction of NO_x，简称SCR脱硝工艺)还原剂主要有液氨、氨水、尿素三种形态。液氨由于工艺系统简单,投资和运行成本较低，在SCR脱硝工艺中应用较广，但是液氨属于高危险还原品，其运输和储存要求苛刻且越来越多地受到政策、法规的限制，极为不便；同样，氨水也因为其运输、储存问题以及投资运行成本居高而受到应用的局限；作为安全性要求较低的SCR脱硝还原剂一尿素具有与液氨相同的脱硝性能，没有危险性政策、法规限制，可以方便地被运输、储存和使用。尿素作为SCR脱硝还原剂,主要工艺有热解制氨和水解制氨工艺，其中热解制氨工艺由于系统投资成本低、运行稳定、维护量小，亦越来越多地被电厂采用。针对目前钢厂与城市融为一体的现状，钢厂脱硝可以借鉴电厂，采用尿素作为还原剂显得更加重要。

尿素制氨工艺的原理是尿素水溶液在一定温度下发生分解，生产的气体中含有CO₂、水蒸气和氨气，尿素制氨工艺包括尿素水解和尿素热解两种工艺，尿素水解制氨技术安全性较好,能耗水平较低，但系统响应速率较慢，难以适应SCR烟气脱硝要求，尿素热解制氨技术是利用高温空气(300-650℃)加热分解制氨，反应速度快，应用广泛但需采用大功率电加热器,耗能较高。

活性炭双级吸附工艺具有多污染物协同效率高、资源化利用程度高、并可以实现超低排放的优点，在烧结行业烟气治理之中得到了广泛应用。活性炭吸附工艺通过作为吸附剂与还原剂的活性炭在吸附与解吸之中循环，完成污染物的脱出，其中吸附了污染物的活性炭需要在氮气气氛、400-450℃气氛下加热再生，一般采用燃烧焦炉煤气或高炉煤气为热源，在循环加热炉中燃烧，为充分利用热源，一般采用将经过加热活性炭之后的热风再次返回到加热炉，为保证循环管路压力稳定，在管路上需设置烟气放散管路进行外排。外排烟气即燃烧烟气，气量与燃烧新增的烟气量一致，约占总循环量5-30％，烟气温度250-480℃，这部分热量直接排放，既浪费了烟气余热，也很难满足环保达标排放要求。

实用新型内容

针对现有技术目前烧结烟气脱硝工艺中，脱硝反应物基本上都是采用液氨，特别是现在钢厂地理位置大部分都在城市范围之内，危险性高，因此可以采用尿素热解方式，热解气来源与系统的解吸塔热风炉外排高温热风，即能保证预热利用，又能提高系统安全性。因此，本实用新型提供了一种利用活性炭解析塔余热热解尿素的脱硫脱硝系统，该脱硫脱硝系统充分利用热风炉外排热风对雾状尿素溶液进行热解，进一步将热解后得到的氨气根据需要通入一级活性炭吸附塔、二级活性炭吸附塔入口以及SCR脱硝装置中的一种或多种进行脱硫脱硝处理。

为实现上述目的，本实用新型提供的具体技术方案如下：

一种利用活性炭解析塔余热热解尿素的脱硫脱硝系统，该脱硫脱硝系统包括：解析塔、热风炉和尿素热解系统。根据活性炭的走向，解析塔自上而下分为加热段、SRG段和冷却段。加热段的侧壁上设有加热介质入口和加热介质出口。热风炉的热介质出口通过第一输送管道与加热介质入口连接。加热段上的加热介质出口通过第二输送管道与热风炉的热介质入口连接。第二输送管道上分出支路外排风管，外排风管连接至尿素热解系统的加热气体入口，外排风管输送的热风用于尿素热解系统内尿素的热解。

作为优选，该脱硫脱硝系统还包括：活性炭吸附塔，尿素热解系统上设有氨气出口。氨气出口通过第三输送管道连接至活性炭吸附塔的进气口。尿素热解系统内尿素热解产生的氨气通过第三输送管道输送至活性炭吸附塔。

作为优选，该脱硫脱硝系统包括多级所述活性炭吸附塔。氨气出口通过第三输送管道分别独立的连接至各级所述活性炭吸附塔的进气口。

作为优选，多级所述活性炭吸附塔包括一级活性炭吸附塔和二级活性炭吸附塔。

作为优选，热风炉上还包括燃料入口、补气口，热风炉内设有燃烧装置。

作为优选，尿素热解系统上还设有尿素输入口。

作为优选，所述解析塔为活性炭解析塔，所述活性炭吸附塔包括SCR脱硝吸附塔。氨气出口通过第三输送管道连接至SCR脱硝吸附塔。

作为优选，第二输送管道上分出支路外排风管的位置设有流量调节阀，流量调节阀调节和分配进入外排风管内的风量大小。

作为优选，热风炉内产生的热介质依次通过第一输送管道输送至加热段，然后从加热介质出口排出经过第二输送管道回到热风炉的热介质入口，完成循环。

作为优选，第二输送管道输送的热介质中的一部分经过外排风管输送至尿素热解系统，用于尿素热解。尿素热解系统热解产生的氨气经由第三输送管道输送至活性炭吸附塔，氨气用于活性炭吸附塔脱硫脱硝。

作为优选，通过流量调节阀调节和分配，第二输送管道输送的热介质中，体积比为5-30％，优选为8-20％，更优选为10-15％的热介质经过外排风管L3输送至尿素热解系统；和/或

作为优选，输送至尿素热解系统的热介质温度为250-480℃，优选为280-460℃，更优选为300-420℃。

作为优选，热风炉内，燃料入口输入的燃气和补气口输入的空气经过燃烧装置燃烧，产生加热介质。

作为优选，单位时间内热风炉补充的空气和燃气的总量与输送至尿素热解系统3的热介质的量相等；和/或

作为优选，输送至尿素热解系统的热介质加热经过尿素输入口输入尿素热解系统内的尿素，使得尿素热解产生氨气。

作为优选，所述尿素热解系统中热解的尿素为雾化的尿素溶液。

作为优选，该脱硫脱硝系统还还设置有增压风机，该增压风机与活性炭吸附塔相连。

在本实用新型中，所述热风炉为循环加热炉，一般采用燃烧焦炉煤气或高炉煤气为热源，其燃烧产生的热气通过管道输送至解析塔，完成对活性炭加热再生后的低温热气再通过另一根管道返回到热风炉进行加热循环利用。

在本实用新型中，所述多级活性炭吸附塔包含了SCR脱硝吸附塔，所述尿素热解系统通过氨气输送管与SCR脱硝吸附塔、活性炭吸附塔以及二级活性炭吸附塔中的一种或多种的相连，指的是尿素热解系统通过氨气输送管与SCR脱硝吸附塔、活性炭吸附塔以及二级活性炭吸附塔的入口相连。

在本实用新型中，外排风管指的是为保证热风炉的循环管路压力稳定，需要在管路上设置烟气放散管路进行热气外排，外排的热气为完成活性炭加热再生后的低温热气，一般为总热气循环量的5％-30％，温度为250-480℃。

现有技术中，热风炉产生的热介质用于加热解析塔加热段内的活性炭。经过热风炉加热的热介质输送至解析塔加热段，在解析塔加热段内，热介质与活性炭进行换热(一般为间接换热)，解析塔加热段内的活性炭温度升高，活性炭得到解析和活化，原本吸附在活性炭内的污染物释放出来，进入SRG气体，经过加热段解析和活化的活性炭进入解析塔的冷却段进行冷却。在解析塔加热段内，热介质将热量传递给活性炭，自身温度降低。由于从解析塔加热段排出的热风一般还具有250℃以上的温度，可以循环回到热风炉进行二次加热，然后再输送至解析塔加热段用于加热活性炭，如此循环利用，提高热介质中的能量利用率，减少燃料的使用量。但是，如果将热介质在热风炉加热，输送至解析塔加热段加热活性炭，然后回到热风炉，再经过第二次加热，再输送至解析塔加热段加热活性炭，……，再经过热风炉第N次加热；由于热风炉加热热介质需要消耗热介质中的氧气，经过多次循环后，热介质中的氧含量逐渐减少，氧含量不充足的情况下，热风炉内的燃料燃烧不充分，从而导致单位质量或单位体积燃料产生的热量逐渐减少，降低了燃料的利用效率；同时，由于燃料燃烧不充分，导致产生的污染物逐渐增加，污染环境。因此，为了保证热风炉内加热热介质能够长时间稳定与解析塔加热段循环，需要将经过解析塔加热段后，从解析塔加热段排放出的热介质中的一部分进行排放，剩余部分输送回热风炉，现有技术中将该部分排放的热介质直接外排，导致：外排热介质中热量的损耗；二、污染物的直接排放对环境造成影响。

本实用新型的一种利用活性炭解析塔余热热解尿素的脱硫脱硝系统，利用从解析塔加热段排放出的热介质中外排部分的热介质输送至尿素热解系统，由于该部分热介质具有250℃以上的温度，可以用于尿素热解系统热解尿素，而且热解尿素产生的氨气正好是活性炭吸附系统，尤其是SCR脱硝系统需要的原料。本实用新型充分利用解析塔产生的余热，有效的利用该部分余热用于热解尿素，热解尿素产生的产物氨气又可以用于活性炭吸附系统处理烟气。

在本实用新型中，第二输送管道上分出支路外排风管的位置设有流量调节阀，流量调节阀调节和分配进入外排风管内的风量大小。根据实际工程情况，调节外排风量的大小，从而保证热风炉的正常加热热介质，保证解析塔加热段的正常供风，进一步保证活性炭在解析塔内的解析和活化。

在本实用新型中，尿素热解后产生的氨气可以选择性的输送至活性炭吸附塔入口对烧结烟气进行脱硫脱硝处理，也可以同时输送至多级活性炭吸附塔入口对烧结烟气进行脱硫脱硝处理。

在本实用新型在，所述烧结烟气指的是广义上的钢厂的工业烟气或工业废气。

与现有技术相比较，本实用新型的利用活性炭解吸塔余热热解尿素的脱硫脱硝系统具有以下有益技术效果：

1、工艺结构简单，充分再利用了热风炉外排的废热气热解尿素制得氨气用于系统烟气的脱硫脱硝，降低生产成本低，易操作；

2、余热利用效果好，减少热浪费和污染；

3、避免了现有脱硝技术中脱硝反应物基本采用液氨，降低了使用液氨带来的危险性；

附图说明

图1为本实用新型脱硫脱硝系统的结构示意图；

图2为本实用新型脱硫脱硝系统具有活性炭吸附塔的结构示意图；

图3为本实用新型脱硫脱硝系统具有多级活性炭吸附塔的结构示意图；

图4为本实用新型具有多级活性炭吸附塔的流程图；

图5为本实用新型具有的多级活性炭吸附塔中含有SCR脱硝吸附塔的流程图。

附图标记：

1：解析塔；2：热风炉；3：尿素热解系统；4：活性炭吸附塔；5：流量调节阀；101：加热段；102：SRG段；103：冷却段；10101：加热介质入口；10102：加热介质出口；201：热介质出口；202：热介质入口；203：燃料入口；204：补气口；301：尿素热解系统的加热气体入口；302：氨气出口；303：尿素输入口；L1：第一输送管道；L2：第二输送管道；L3：外排风管；L4：第三输送管道。

具体实施方式

下面对本实用新型的技术方案进行举例说明，本实用新型请求保护的范围包括但不限于以下实施例。

一种利用活性炭解析塔余热热解尿素的脱硫脱硝系统，该脱硫脱硝系统包括：解析塔1、热风炉2和尿素热解系统3。根据活性炭的走向，解析塔1自上而下分为加热段101、SRG段102和冷却段103。加热段101的侧壁上设有加热介质入口10101和加热介质出口10102。热风炉2的热介质出口201通过第一输送管道L1与加热介质入口10101连接。加热段101上的加热介质出口10102通过第二输送管道L2与热风炉2的热介质入口202连接。第二输送管道L2上分出支路外排风管L3，外排风管L3连接至尿素热解系统3的加热气体入口301，外排风管L3输送的热风用于尿素热解系统3内尿素的热解。

作为优选，该脱硫脱硝系统还包括：活性炭吸附塔4，尿素热解系统3上设有氨气出口302。氨气出口302通过第三输送管道L4连接至活性炭吸附塔4的进气口。尿素热解系统3内尿素热解产生的氨气通过第三输送管道L4输送至活性炭吸附塔4。

作为优选，该脱硫脱硝系统包括多级所述活性炭吸附塔4。氨气出口302通过第三输送管道L4分别独立的连接至各级所述活性炭吸附塔4的进气口。

作为优选，多级所述活性炭吸附塔4包括一级活性炭吸附塔和二级活性炭吸附塔。

作为优选，热风炉2上还包括燃料入口203、补气口204，热风炉2内设有燃烧装置。

作为优选，尿素热解系统3上还设有尿素输入口303。

作为优选，所述解析塔1为活性炭解析塔，所述活性炭吸附塔4包括SCR脱硝吸附塔。氨气出口302通过第三输送管道L4连接至SCR脱硝吸附塔。

作为优选，第二输送管道L2上分出支路外排风管L3的位置设有流量调节阀5，流量调节阀5调节和分配进入外排风管L3内的风量大小。

作为优选，热风炉2内产生的热介质依次通过第一输送管道L1输送至加热段101，然后从加热介质出口10102排出经过第二输送管道L2回到热风炉2的热介质入口202，完成循环。

作为优选，第二输送管道L2输送的热介质中的一部分经过外排风管L3输送至尿素热解系统3，用于尿素热解。尿素热解系统3热解产生的氨气经由第三输送管道L4输送至活性炭吸附塔4，氨气用于活性炭吸附塔4脱硫脱硝。

作为优选，通过流量调节阀5调节和分配，第二输送管道L2输送的热介质中，体积比为5-30％，优选为8-20％，更优选为10-15％的热介质经过外排风管L3输送至尿素热解系统3；和/或

作为优选，输送至尿素热解系统3的热介质温度为250-480℃，优选为280-460℃，更优选为300-420℃。

作为优选，热风炉2内，燃料入口203输入的燃气和补气口204输入的空气经过燃烧装置燃烧，产生加热介质。

作为优选，单位时间内热风炉2补充的空气和燃气的总量与输送至尿素热解系统3的热介质的量相等；和/或

作为优选，输送至尿素热解系统3的热介质加热经过尿素输入口303输入尿素热解系统3内的尿素，使得尿素热解产生氨气。

作为优选，所述活性炭吸附塔4的入口还连接有增压风机。

实施例1

如图1所示，一种利用活性炭解析塔余热热解尿素的脱硫脱硝系统，该脱硫脱硝系统包括：解析塔1、热风炉2和尿素热解系统3。根据活性炭的走向，解析塔1自上而下分为加热段101、SRG段102和冷却段103。加热段101的侧壁上设有加热介质入口10101和加热介质出口10102。热风炉2的热介质出口201通过第一输送管道L1与加热介质入口10101连接。加热段101上的加热介质出口10102通过第二输送管道L2与热风炉2的热介质入口202连接。第二输送管道L2上分出支路外排风管L3，外排风管L3连接至尿素热解系统3的加热气体入口301，外排风管L3输送的热风用于尿素热解系统3内尿素的热解。

热风炉2上还包括燃料入口203、补气口204，热风炉2内设有燃烧装置。尿素热解系统3上还设有尿素输入口303。热风炉2内产生的热介质依次通过第一输送管道L1输送至加热段101，然后从加热介质出口10102排出经过第二输送管道L2回到热风炉2的热介质入口202，完成循环。

实施例2

重复实施例1，只是第二输送管道L2上分出支路外排风管L3的位置设有流量调节阀5，流量调节阀5调节和分配进入外排风管L3内的风量大小。第二输送管道L2输送的热介质中的一部分经过外排风管L3输送至尿素热解系统3，用于尿素热解。

实施例3

重复实施例2，只是单位时间内热风炉2补充的空气和燃气的总量与输送至尿素热解系统3的热介质的量相等，该量为总循环热风量(第二输送管道L2输送的热介质总量)的15％。该脱硫脱硝系统外排风管L3外排热气温度为400℃。

实施例4

重复实施例3，只是所述尿素热解系统3中热解的尿素为雾化的尿素溶液。

实施例5

重复实施例1，如图2所示，只是该脱硫脱硝系统还包括：活性炭吸附塔4，尿素热解系统3上设有氨气出口302。氨气出口302通过第三输送管道L4连接至活性炭吸附塔4的进气口。尿素热解系统3内尿素热解产生的氨气通过第三输送管道L4输送至活性炭吸附塔4。

该脱硫脱硝系统还还设置有增压风机，该增压风机与活性炭吸附塔4的入口相连。

实施例6

重复实施例5，如图2所示，该脱硫脱硝系统包括多级所述活性炭吸附塔4。氨气出口302通过第三输送管道L4分别独立的连接至各级所述活性炭吸附塔4的进气口。

多级所述活性炭吸附塔4包括一级活性炭吸附塔和二级活性炭吸附塔。

实施例7

重复实施例6，如图3所示，所述解析塔1为活性炭解析塔，所述活性炭吸附塔4还包括SCR脱硝吸附塔。氨气出口302通过第三输送管道L4连接至SCR脱硝吸附塔。

实施例8

重复实施例7，只是单位时间内热风炉2补充的空气和燃气的总量与输送至尿素热解系统3的热介质的量相等，该量为总循环热风量(第二输送管道L2输送的热介质总量)的12％。该脱硫脱硝系统外排风管L3外排热气温度为360℃。

Claims (15)

1.一种利用活性炭解析塔余热热解尿素的脱硫脱硝系统，该脱硫脱硝系统包括：解析塔(1)、热风炉(2)和尿素热解系统(3)；根据活性炭的走向，解析塔(1)自上而下分为加热段(101)、SRG段(102)和冷却段(103)；加热段(101)的侧壁上设有加热介质入口(10101)和加热介质出口(10102)；热风炉(2)的热介质出口(201)通过第一输送管道(L1)与加热介质入口(10101)连接；加热段(101)上的加热介质出口(10102)通过第二输送管道(L2)与热风炉(2)的热介质入口(202)连接；其特征在于：第二输送管道(L2)上分出支路外排风管(L3)，外排风管(L3)连接至尿素热解系统(3)的加热气体入口(301)，外排风管(L3)输送的热风用于尿素热解系统(3)内尿素的热解。

2.根据权利要求1所述的脱硫脱硝系统，其特征在于：该脱硫脱硝系统还包括：活性炭吸附塔(4)，尿素热解系统(3)上设有氨气出口(302)；氨气出口(302)通过第三输送管道(L4)连接至活性炭吸附塔(4)的进气口；尿素热解系统(3)内尿素热解产生的氨气通过第三输送管道(L4)输送至活性炭吸附塔(4)。

3.根据权利要求2所述的脱硫脱硝系统，其特征在于：该脱硫脱硝系统包括多级所述活性炭吸附塔(4)，氨气出口(302)通过第三输送管道(L4)分别独立的连接至各级所述活性炭吸附塔(4)的进气口。

4.根据权利要求3所述的脱硫脱硝系统，其特征在于：多级所述活性炭吸附塔(4)包括一级活性炭吸附塔和二级活性炭吸附塔。

5.根据权利要求4所述的脱硫脱硝系统，其特征在于：热风炉(2)上还包括燃料入口(203)、补气口(204)，热风炉(2)内设有燃烧装置。

6.根据权利要求5所述的脱硫脱硝系统，其特征在于：尿素热解系统(3)上还设有尿素输入口(303)。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的脱硫脱硝系统，其特征在于：所述解析塔(1)为活性炭解析塔，所述活性炭吸附塔(4)包括SCR脱硝吸附塔；氨气出口(302)通过第三输送管道(L4)连接至SCR脱硝吸附塔。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的脱硫脱硝系统，其特征在于：第二输送管道(L2)上分出支路外排风管(L3)的位置设有流量调节阀(5)，流量调节阀(5)调节和分配进入外排风管(L3)内的风量大小。

9.根据权利要求7所述的脱硫脱硝系统，其特征在于：第二输送管道(L2)上分出支路外排风管(L3)的位置设有流量调节阀(5)，流量调节阀(5)调节和分配进入外排风管(L3)内的风量大小。

10.根据权利要求9所述的脱硫脱硝系统，其特征在于：热风炉(2)内产生的热介质依次通过第一输送管道(L1)输送至加热段(101)，然后从加热介质出口(10102)排出经过第二输送管道(L2)回到热风炉(2)的热介质入口(202)，完成循环；其中：第二输送管道(L2)输送的热介质中的一部分经过外排风管(L3)输送至尿素热解系统(3)，用于尿素热解；尿素热解系统(3)热解产生的氨气经由第三输送管道(L4)输送至活性炭吸附塔(4)，氨气用于活性炭吸附塔(4)脱硫脱硝。

11.根据权利要求10所述的脱硫脱硝系统，其特征在于：通过流量调节阀(5)调节和分配，第二输送管道(L2)输送的热介质中，体积比为5-30％的热介质经过外排风管(L3)输送至尿素热解系统(3)；和/或

输送至尿素热解系统(3)的热介质温度为250-480℃。

12.根据权利要求10所述的脱硫脱硝系统，其特征在于：通过流量调节阀(5)调节和分配，第二输送管道(L2)输送的热介质中，体积比为8-20％的热介质经过外排风管(L3)输送至尿素热解系统(3)；和/或

输送至尿素热解系统(3)的热介质温度为280-460℃。

13.根据权利要求10所述的脱硫脱硝系统，其特征在于：通过流量调节阀(5)调节和分配，第二输送管道(L2)输送的热介质中，体积比为10-15％的热介质经过外排风管(L3)输送至尿素热解系统(3)；和/或

输送至尿素热解系统(3)的热介质温度为300-420℃。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的脱硫脱硝系统，其特征在于：热风炉(2)内，燃料入口(203)输入的燃气和补气口(204)输入的空气经过燃烧装置燃烧，产生加热介质；和/或

输送至尿素热解系统(3)的热介质加热经过尿素输入口(303)输入尿素热解系统(3)内的尿素，使得尿素热解产生氨气。

15.根据权利要求14所述的脱硫脱硝系统，其特征在于：单位时间内热风炉(2)补充的空气和燃气的总量与输送至尿素热解系统(3)的热介质的量相等。

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