一种低温脱硝失活活性炭材料热再生废气的处理系统的制作方法

本实用新型涉及一种活性炭材料热再生废气处理系统，具体涉及一种低温脱硝失活活性炭材料热再生废气的处理系统。

背景技术：

活性炭材料(活性炭、活性焦或活性碳纤维等)因其丰富的孔隙结构及特有的吸附催化特性，已成为干法低温烟气脱硝的吸附剂。目前，利用活性炭材料的烟气脱硝是一种很有发展前景的工艺方法。炭材料吸附饱和后，可经再生恢复活性并循环利用。再生产生废气中的污染物必须经过高效净化处理，以免造成二次污染。现有技术中有关于低温炭基联合脱硫脱硝烟气方法的报道，采用固定床活性炭材料反应器对含有低浓度nox的低温烟气进行精脱硝，并利用下游热烟气对失活炭材料进行原位热再生。目前没有有关活性炭材料的热再生工艺以及再生废气的相关报道。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种低温脱硝失活活性炭材料热再生废气的处理系统，本实用新型采用脱硝反应器的原位热再生方法，并将再生废气引入上游锅炉系统，利用锅炉自身烟气净化系统，实现对废气中污染物的净化处理。

本实用新型涉及的活性炭材料为活性炭、活性焦、活性半焦、活性碳纤维及炭基材料的改性物等材料。

本实用新型提供的低温脱硝失活活性炭材料热再生废气处理系统，包括依次连通的锅炉系统、烟气净化系统和引风机；所述引风机的气体出口与至少两个并联的脱硝反应器连通；其中，至少一个所述脱硝反应器用于失活活性炭材料的再生，并与其余所述脱硝反应器相连通；用于再生的所述脱硝反应器与所述锅炉系统相连通。

具体地，所述烟气净化系统为氧化耦合ngd一体化烟气净化装置；

所述氧化耦合ngd一体化烟气净化装置的结构如下：

1)包括依次连通氧化烟道、ngd立管式反应器、除尘器、循环灰仓和增湿混合器；

所述氧化烟道与所述锅炉系统连通，所述除尘器与所述引风机连通，所述增湿混合器与所述ngd立管式反应器连通。

所述氧化烟道还与臭氧发生系统连通。

2)包括依次连通的ngd立管式反应器、除尘器、循环灰仓和增湿混合器；

所述ngd立管式反应器与氧化剂溶液储送装置连通，所述除尘器与所述引风机连通，所述增湿混合器与所述ngd立管式反应器连通。

本实用新型热再生废气处理系统，采用两个或多个所述脱硝反应器并联布置，交替运行，分别作脱硝和再生用，实现连续脱硝。利用上述处理系统进行失活活性炭材料热再生及废气处理时的工艺如下：当工作反应器(脱硝反应器)的活性炭材料吸附饱和后，通过阀门切换将反应切换至再生模式，将部分尾部洁净热烟气经加热后引入再生反应器(脱硝反应器)，失活活性炭材料被加热至目标温度，其中有nox和co污染物性气体释放出来，其中nox中以no为主。将热再生废气通入燃烧机构(燃烧器或炉膛)，与锅炉烟气均匀混合后，nox和co污染物浓度得到成倍稀释；在还原气氛及合适温度窗口下，再生废气中的部分co起脱硝还原剂作用，大部分co经燃烧后生成co2；之后锅炉出口烟气(100～160℃)经过强氧化剂氧化，其中no被氧化成反应活性更高的no2，再进入ngd反应器，在降温潮湿环境下，no2与钙基吸收剂发生反应生成硝酸钙和亚硝酸钙，再生废气中no最终固化在煤灰里，随灰作为固废进行后续回收处理。经ngd处理过的低温烟气进入活性炭脱硝装置进行深度脱硝后，洁净烟气排入大气。

为控制污染物释放速度和浓度，在100～400℃温度范围内，采用程序升温的控温模式，设多个恒温平台，缓慢释放失活炭材料中的nox，避免热再生期间由于nox大量集中释放，上游脱硝装置超负荷运行，造成出口nox排放超标。

采用本实用新型处理系统处理热再生废气时，采用的尾部低氧洁净烟气中的体积含氧量小于10％；

再生的条件如下：

再生温度＜400℃(不包括400℃)，优选100～400℃，更优选150～350℃；

所述尾部低氧洁净烟气的空速为＜1000h^-1；

控制所述再生废气的量小于所述烟气净化系统处理烟气量的60％；

再生废气中nox的浓度＜2000mg/m³，co的浓度＜5000mg/m³。

经实验发现，脱硝失活活性炭材料热再生时，废气中nox以no为主，仅有极少量为no2。此外，采用低氧热再生工艺，活性炭材料上部分c转化成co释放，温度越高，co释放浓度越高，即炭材料的炭损失越多。在400℃再生温度下，炭材料上吸附的nox绝大部分会释放出来，为减少炭损失，控制再生温度不超过400℃。

经净化后的再生废气经净化后输送至并联的脱硝反应器内进行脱硝处理，即实现对再生废气的处理。

本实用新型由于采取以上技术方案，具有以下优点：

1、本实用新型低温脱硝失活活性炭材料热再生废气的处理系统，将再生废气引入上游锅炉系统，利用锅炉自身烟气净化系统，实现对废气中污染物的净化处理；废气中的no经氧化后被钙基吸收剂吸收，最终固化在煤灰中；再生工艺简单，运行成本低，且最终的废弃物种类单一便于集中回收处理。

2、本实用新型低温脱硝失活活性炭材料热再生废气的处理系统，采用程序升温的控温模式，设多个恒温平台，使得再生时产生的nox得到缓慢释放，避免热再生期间由于nox大量集中释放，上游脱硝装置超负荷运行，造成出口nox排放超标。

3、本实用新型低温脱硝失活活性炭材料热再生废气的处理系统，采用脱硝反应器的原位热再生工艺，避免移动再生工艺中活性炭材料的机械损失，延长炭材料使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型低温脱硝失活活性炭材料热再生废气处理系统的结构示意图。

图2为臭氧氧化烟气净化装置的结构示意图。

图3为液态氧化剂氧化烟气净化装置的结构示意图。

图中各标记如下：

1脱硝反应器(再生/工作)、1-1再生气出口阀、1-2反应器进口阀、1-3反应器出口阀、1-4再生气进口阀、2引风机、3氧化耦合ngd一体化烟气净化装置、4锅炉燃烧机构、2引风机，3-1氧化烟道，3-2ngd立管式反应器、3-3布袋除尘器、3-4循环灰仓、3-5给料阀、3-6增湿混合器、3-7臭氧发生及投加装置、3-8氧化剂溶液储送装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1所示，为本实用新型提供的低温脱硝失活活性炭材料热再生废气处理系统的结构示意图，包括依次连通的锅炉燃烧机构4、氧化耦合ngd一体化烟气净化装置3和引风机2，其中，引风机2的出风口与并联的2个脱硝反应器1(只示出一个)连通，每个脱硝反应器1均设有洁净烟气出口，且2个脱硝反应器1相连通，用于再生的脱硝反应器1与锅炉燃烧机构4相连通，用于将再生产生的再生烟气送回至上游的锅炉燃烧机构4中，然后经氧化耦合ngd一体化烟气净化装置3进行净化处理，然后进入工作的脱硝反应器1中。

本实施例中，氧化耦合ngd一体化烟气净化装置3的一种结构示意图如图2所示，包括依次连通的氧化烟道3-1、ngd立管式反应器3-2、布袋除尘器3-3、循环灰仓3-4、给料阀3-5和增湿混合器3-6，其中，氧化烟道3-1与锅炉燃烧机构4相连通，布袋除尘器3-3与引风机2相连通，增湿混合器3-6与ngd立管式反应器3-2相连通，通过臭氧发生及投加装置3-7产生臭氧氧化剂并输送至氧化烟道3-1。经氧化耦合ngd一体化烟气净化装置3净化后的烟气经过引风机2引入至工作的脱硝反应器1中。

本实施例中，氧化耦合ngd一体化烟气净化装置3的一种结构示意图如图3所示，包括依次连通的ngd立管式反应器3-2、布袋除尘器3-3、循环灰仓3-4、给料阀3-5和增湿混合器3-6，其中，ngd立管式反应器3-2与锅炉燃烧机构4相连通，布袋除尘器3-3与引风机2相连通，增湿混合器3-6与ngd立管式反应器3-2相连通，通过氧化剂溶液储送装置3-8向ngd立管式反应器3-2中输入氧化剂。经氧化耦合ngd一体化烟气净化装置3净化后的烟气经过引风机2引入至工作的脱硝反应器1中。

利用本实用新型低温脱硝失活活性炭材料热再生废气处理系统进行活性炭材料再生以及再生废气处理时的工艺如下：

脱硝反应器1进入再生模式时，关闭反应器进出口阀1-2和1-3，打开再生气进出口阀1-4和1-1，炭材料产生的污染物性气体由再生热媒携带出脱硝反应器(再生)1，送回至上游锅炉燃烧机构(燃烧器或炉膛)4，与锅炉烟气均匀混合后，nox和co污染物浓度得到成倍稀释；在还原气氛及合适温度窗口下，再生废气中的部分co起脱硝还原剂作用，大部分co经燃烧后生成co2；之后锅炉出口烟气(100～160℃)进入氧化烟道3-1，经过强氧化剂氧化(可采用气体或液体氧化剂，如o3、氯酸钠溶液、亚氯酸钠溶液、h2o2溶液等)，烟气中的no被氧化成反应活性更高的高阶nox；再进入ngd立管式反应器3-2，在降温潮湿环境下，高阶nox、so2等酸性气体，与钙基吸收剂反应生成钙盐将其脱除，脱硫脱硝后的烟气经布袋除尘器3-3除尘后，由引风机2引入下游脱硝反应器(工作)，布袋除尘器3-3收集的灰进入循环灰仓3-4，部分循环灰由给料阀3-5和增湿混合器3-6定量重新送入ngd立管反应器3-2参与反应，多余的灰排出。再生废气中no最终固化在煤灰里，随灰作为固废进行后续回收处理。

本实用新型考察了再生温度对再生过程中失活炭材料中污染物的释放的影响，结果如图4所示，可以看出，再生温度对失活炭材料中污染物释放起决定性作用，在400℃范围内，吸附的nox绝大部分已经释放出来。

因此，为控制污染物释放速度和浓度，在100～400℃的温度范围内，优选150～350℃，采用程序升温的控温模式，设多个恒温平台，缓慢释放失活炭材料中的nox，避免热再生期间由于nox大量集中释放，上游脱硝装置超负荷运行，造成出口nox排放超标。

在100～400℃的再生温度下，并控制如下条件：尾气中氧量＜10％，再生废气的空速＜1000h^-1，控制再生废气的量小于烟气净化系统处理烟气量的60％，再生废气中nox浓度＜2000mg/m³、co浓度＜5000mg/m³，能够有效实现对再生废气的净化处理。

考察了如下热再生条件下的技术效果：

热再生工艺条件：再生热烟气氧量6％，再生温度为300℃，再生空速为500h^-1,再生烟气中nox浓度＜1000mg/m³，co浓度＜2000mg/m³。

在图1所示的热再生废气处理系统中进行，再生废气与锅炉烟气均匀混合，在高温还原气氛下，部分no被co还原成n2将其脱除，再生气中的绝大部分co经燃烧后生成co2；氧化耦合ngd烟气一体化净化装置入口no脱硝反应器进口nox浓度＜500mg/m³，co浓度＜50mg/m³，经氧化脱硝后ngd出口nox＜100mg/m³；低温烟气进入活性焦脱硝反应器进行精脱硝，反应温度70℃、空速1000h-¹，脱硝反应器出口nox浓度＜50mg/m³；总脱硝率90％。

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