CN101259369A - 烟气脱硫脱硝除尘一体化工艺 - Google Patents

烟气脱硫脱硝除尘一体化工艺 Download PDF

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付小涛
李弘涛
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Abstract

本发明涉及烟气脱硫脱硝除尘一体化工艺，将烟气通过反应器发生氧化反应和酸碱中和反应进行脱硫脱硝，处理后的烟气经过除尘得到纯净烟气。整套的工艺装置，包括臭氧发生器，产生的和水供给溶气机，制得富氧吸收液，送入反应器，与烟气混合进行氧化反应。反应器包括文氏管、弯头、熟石灰分布板、直管和直角型导流板。本发明为全新工艺，效率高，投资少，运行费用低。

Description

烟气脱硫脱硝除尘一体化工艺
技术领域
本发明涉及一种全新的高效的烟气脱硫脱硝除尘一体化工艺。
背景技术
目前国内烟气脱硫脱硝多采用国外引进的技术，如催化还原烟气脱销(SCR)工艺、石灰/石灰石一石膏湿法脱硫工艺，这些工艺具有净化效率较高，但吸收塔体积十分庞大，具有占地面积大，投资昂贵，运行费用大，施工安装周期长，运行管理困难等弊病，尤其是脱销用催化剂还要依赖进口。为此，研究开发用于我国燃煤电厂锅炉、工业锅炉和其它工业窑炉的经济可靠的脱硫脱硝除尘一体化工艺技术和装备，使其产业化并形成生产规模，是我国推动烟气治理工作所迫切需要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有脱硫脱硝技术的不足之处，提供一种脱硫脱硝除尘效率高，投资少，运行费用低的全新的高效的烟气脱硫脱硝除尘一体化工艺，简称NHDD。
本发明目的是通过以下技术方案实现的。
一种烟气脱硫脱硝除尘一体化工艺，是将锅炉原烟气通过反应器发生强制氧化反应和酸碱中和反应进行脱硫脱硝，处理后的烟气经过除尘器进行除尘，得到纯净烟气。支持所述工艺的整套装置，包括臭氧发生器，制得浓度大于90％的臭氧，配合工艺用水供给溶气机，经过溶气机制得富氧吸收液，送入反应器，与进入反应器的原烟气混合、进行强制氧化反应；该臭氧发生器制得浓度大于90％的臭氧。
所述的反应器包括文氏管、弯头、熟石灰分布板、直管、直角型导流板，烟气的脱硫脱硝在此完成；其中，文氏管和弯头组成反应器的氧化区，在此发生氧化反应；熟石灰分布板和直角型导流板之间的直管构成反应器的中和区，在此发生酸碱中和反应。
原烟气经反应器底部弯头入口处的文氏管进入，在文氏管的喉口收缩区布置有若干喷嘴组成喷淋层，富氧吸收液经喷嘴雾化后喷入文氏管的喉口收缩区，分散成细小液滴并覆盖喉口的整个断面，液滴与喉口内烟气充分接触、高强度传质，进行脱硫脱硝；反应物随烟气经文氏管和弯头构成的反应器氧化区进入反应器中和区——直管，由给料机向直管供给熟石灰；强制氧化反应后的反应物在反应器中和区与均匀混合在烟气中的熟石灰发生中和反应；反应后烟气携带大量的固体颗粒进入除尘器，固体颗粒被除尘器从烟气中分离出，由气力输送设备输送给副产品库；洁净后的烟气在露点温度15℃以上，无须再热，经过引风机排入烟囱，完成脱硫脱硝过程。除尘器，可以选择布袋除尘器，或者电袋复合除尘器。
所述的溶气机，是在壳体外连接一电机，壳体内装设螺旋体叶轮，叶轮旋转，将进入溶气机的臭氧和水混合、切割，使臭氧充分溶于水中，制得的高富氧吸收液，由壳体下部送出氧活化器。
所述的给料机，由壳体外接变频电机，壳体内有梨刀叶轮与变频电机连接，壳体内的中下部设有打断式旋带叶轮，壳体内的底部有透气带；传动带连接变频电机。
本发明专利技术的工艺特点如下：
1.方型管道式反应器可直接安装在烟道上，并与除尘器入口烟道构成一个整体；
2.体积小、重量轻、运输安装简便、施工周期短；
3.占地面积小，特别适用于旧炉脱硫脱硝改造；
4.投资省、运行费用低、但脱硫脱硝效率高≥90％；
5.反应器出口烟温大于露点温度15℃以上，无需换热器；
6.具有多种功能作用，能同时脱硫脱硝除尘；
7.脱硫脱硝过程无废液产生，副产物易处理；
8.模块化设计，运行维护管理方便，可实现自动化及智能化；
9.确保除尘器低除尘负荷运行，克服了传统半干法脱硫除尘负荷大的弊病；
附图说明
图1为本发明的工艺设备流程示意图；
图2为本发明的NHDD系统立面布置示意图；
图3为溶气机的轴向纵剖面结构示意图；
图4为给料机的轴向纵剖面结构示意图。
图中：1臭氧发生器、2臭氧、3水、4溶气机、5富氧吸收液、6原烟气、7喷淋层、8文氏管、9弯头、10熟石灰分布板、11直管、12直角型导流板、13除尘器、14净烟气、15熟石灰、16给料机、17高压流化风、18流化风机，19螺旋体叶轮、20变频电机、21壳体、22梨刀叶轮、23变频电机、24传动带、25透气带、26打断式旋带叶轮。
具体实施方式
参见如图1、图2，原烟气6经反应器底部弯头9入口处文氏管8进入，在文氏管喉口收缩区布置若干喷嘴组成喷淋层7，富氧吸收液5通过喷嘴雾化喷入文氏管8喉口收缩区，分散成细小的液滴并覆盖喉口的整个断面，这些液滴与喉口内烟气充分接触，发生高强度传质，烟气中的NO、SO2被富氧吸收液氧化发生反应(1)(2)(3)后溶于液滴中生成硝酸和硫酸，反应物随烟气经反应器氧化区(文氏管8和弯头9)进入反应器中和区(直管11)，此时烟气得到冷却，湿度增加，在反应器中和区与均匀混合在烟气中的熟石灰15发生中和反应(4)(5)(6)(7)，主要生成物为硝酸钙和硫酸钙。反应后的烟气携带大量的固体颗粒进入除尘器13，被除尘器从烟气中分离出来，由气力输送设备再输送给副产品库。洁净后的烟气14在露点温度15℃以上，无须再热，经过引风机排入烟囱。
熟石灰15经给料机16并以流化风机18提供的高压流化风17为动力借助烟道负压的引力导向作用通过溢流方式进入反应器直管11，使之均匀地分布在热态烟气中。
本发明的反应原理如下：
1.强制氧化反应(反应器氧化区-文氏管8和弯头9)
3SO2+O3+3H2O→3H2SO4    (1)
SO3+H2O→H2SO4    (2)
NO2+3NO+O3+2O2+2H2O→4HNO3    (3)
本工艺所需富氧吸收液由溶气机供应，工艺用水的量取决于原烟气的湿度和温度。
2.酸碱中和反应(反应器中和区-熟石灰分布板10和直角型导流板12之间的直管11)
Ca(OH)2+H2SO4→CaSO4·2H2O    (4)
Ca(OH)2+2HNO3+2H2O→Ca(NO3)2·4H2O  (5)
Ca(OH)2+2HCl→CaCl2+2H2O    (6)
Ca(OH)2+2HF→CaF2+2H2O    (7)
本工艺钙硫比为1.1，反应器中和区烟气相对湿度小于20％，该段长度只需6-9m即可，烟气流速9-22m/s。
本发明采用的主要装置有：反应器、溶气机4、给料机16、臭氧发生器1、除尘器13、流化风机18，其中臭氧发生器1、除尘器13和流化风机18为选配设备，市场上有充足的供应。
反应器主要由文氏管8、弯头9、熟石灰分布板10、直管11、直角型导流板12组成，脱硫脱硝在此完成，其中文氏管8和弯头9组成反应器氧化区，熟石灰分布板10和直角型导流板12之间的直管11组成反应器中和区，当烟气通过反应器时可形成一个稳定的流场，为烟气脱硫脱硝及酸碱中和反应创造一个较佳的反应环境，直角型导流板12可确保烟气以适宜的流速和流场进入除尘器，以使除尘器获得最佳的除尘效果。
溶气机4主要由等螺距螺旋体叶轮19和壳体18等组成，将臭氧发生器1制造的浓度大于90％的臭氧2和工艺用水3按设计比例供给溶气机4，通过叶轮对水的的面切割作用使臭氧充分溶于水中，最后制得高富氧吸收液。
给料机16主要由梨刀叶轮22、打断式旋带叶轮26、透气带25和壳体21等组成，是反应器中和区(直管11)熟石灰供给装置，集液固混合、块体切割、输送等多种功能于一体。
臭氧发生器1主要作用是制造的浓度大于90％的臭氧2。
除尘器13主要作用是收尘，本工艺即可以选用电除尘器，也可以选择布袋除尘器，更可以选择电袋复合除尘器。
实施例
以75T燃煤锅炉烟气净化为例说明如下：
1)烟气基本参数
  序号   参数名称   单位   数值
  1   烟气净化装置入口烟气量   Nm3/h   135000
  2   烟气净化装置入口SO2浓度   mg/Nm3   1500
  3   烟气净化装置入口NOX浓度   mg/Nm3   350
  4   烟气净化装置入口粉尘浓度   g/Nm3   45
  5   烟气净化装置入口烟温   ℃   143
  6   脱硫率   ％   ＞90
  7   脱硝率   ％   ＞80
  8   除尘率   ％   ＞99.99
  9   SO2排放浓度   mg/Nm3   ＜150
  10   NOX排放浓度   mg/Nm3   ＜70
  11   粉尘排放浓度   mg/m3   ＜30
  12   净烟气温度   ℃   ＞75
2)物料平衡表
  序号   名称   单位   数值
  1   SO2的脱除量   t/h   0.19
  2   NOX的脱除量   t/h   0.04
  3   钙硫比Ca/S   1.1
  4   Ca(OH)2的耗量   t/h   0.29
  5   臭氧的耗量   t/h   0.06
  6   水的耗量   t/h   4.9
3)主要工艺设备技术参数表
  序号   名称   规格型号   备注
  1   反应器   □2×1.2m   非标
  2   溶气机   2.5KW   非标
  3   给料机   9.5KW   非标
  4   除尘器   电袋   外购
  5   臭氧发生器   50kg/h，55KW   外购
  6   流化风机   15000Pa，75KW   外购

Claims (5)

1.一种烟气脱硫脱硝除尘一体化工艺，是将锅炉原烟气(6)通过反应器发生强制氧化反应和酸碱中和反应进行脱硫脱硝，处理后的烟气经过除尘器(13)进行除尘，得到纯净烟气(14)，其特征在于：支持所述工艺的整套装置，包括臭氧发生器(1)，制得浓度大于90％的臭氧(2)，配合工艺用水(3)供给溶气机(4)，经过溶气机(4)制得富氧吸收液(5)，送入反应器，与进入反应器的原烟气(6)混合、进行强制氧化反应；
所述的反应器包括文氏管(8)、弯头(9)、熟石灰分布板(10)、直管(11)、直角型导流板(12)，烟气的脱硫脱硝在此完成；其中，文氏管(8)和弯头(9)组成反应器的氧化区，在此发生氧化反应；熟石灰分布板(10)和直角型导流板(12)之间的直管(11)构成反应器的中和区，在此发生酸碱中和反应；
原烟气(6)经反应器底部弯头(9)入口处的文氏管(8)进入，在文氏管(8)的喉口收缩区布置有若干喷嘴组成喷淋层(7)，富氧吸收液(5)经喷嘴雾化后喷入文氏管(8)的喉口收缩区，分散成细小液滴并覆盖喉口的整个断面，液滴与喉口内烟气充分接触、高强度传质，进行脱硫脱硝；反应物随烟气经文氏管(8)和弯头(9)构成的反应器氧化区进入反应器中和区——直管(11)，由给料机(16)向直管(11)供给熟石灰(15)；强制氧化反应后的反应物在反应器中和区与均匀混合在烟气中的熟石灰(15)发生中和反应；反应后烟气携带大量的固体颗粒进入除尘器(13)，固体颗粒被除尘器(13)从烟气中分离出，由气力输送设备输送给副产品库；洁净后的烟气(14)在露点温度15℃以上，无须再热，经过引风机排入烟囱，完成脱硫脱硝过程。
2.根据权利要求1所述的高效烟气脱硫脱硝除尘一体化工艺，其特征在于：所述的溶气机(4)，是在壳体外连接一电机(20)，壳体内装设螺旋体叶轮(19)，叶轮旋转，将进入氧活化器(4)的氧气(2)和水(3)混合、切割，使臭氧充分溶于水中，制得的高富氧吸收液(5)，由壳体下部送出氧活化器(4)。
3.根据权利要求1所述的高效烟气脱硫脱硝除尘一体化工艺，其特征在于：所述的给料机(16)，由壳体(21)外接变频电机(23)，壳体(21)内有梨刀叶轮(22)与变频电机(23)连接，壳体(21)内的中下部设有打断式旋带叶轮(26)，壳体(21)内的底部有透气带(25)；传动带(24)连接变频电机(23)。
4.根据权利要求1所述的高效烟气脱硫脱硝除尘一体化工艺，其特征在于：所述的臭氧发生器(1)，制得浓度大于90％的臭氧(2)。
5.根据权利要求1所述的高效烟气脱硫脱硝除尘一体化工艺，其特征在于：起收尘作用的除尘器(13)，可以选择布袋除尘器，或者电袋复合除尘器。
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