CN101518714B - 一种烟气净化工艺流程 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种烟气净化工艺流程，包含烟气脱硫、除尘和脱硝，在300℃以上，烟气先经过金属纤维滤料高温袋式除尘器除尘，然后再经过选择性催化还原脱硝反应器脱硝。本发明可以充分且有效地发挥除尘、脱硫和脱硝单项技术的优点，避免各项技术的不足，尤其使SCR脱硝可以在烟气自身的高温下有较高的活性，大大减轻对SCR脱硝的不良影响，并且可以采用通道更小表面积更大的SCR催化剂，高温烟气热能不但可以通过空气预热器AH得到利用，还可以安装余热锅炉进一步得到利用，简化和缩短整个工艺流程。

Description

一种烟气净化工艺流程

技术领域

本发明涉及一种烟气净化(脱硫、除尘、脱硝)工艺流程。

背景技术

现有滤料主要有各种化学纤维织布或针刺毡，其工作温度在260℃以下，广泛应用于燃煤电厂，冶金，水泥等行业的袋式除尘器中，在更高温的高效除尘器，就只有高温电除尘器和陶瓷纤维、多孔陶瓷除尘器，但前者可靠性较差，后者阻力很大，未得到广泛应用。

以不锈钢纤维、铁铬铝纤维为主的金属纤维滤料，是一种新型的过滤材料，具有比玻纤、化纤更高的使用温度和更高的强度。不锈钢纤维滤料在450℃以下，铁铬铝纤维在600℃以下可以长期使用。但由于金属纤维滤料价格较高，长期以来也未得到适合的应用，只在特殊场合小装置上得到一些应用。

除尘环保要求的提高，脱硫和脱硝的技术得到发展。脱硫有干法脱硫和湿法烟气脱硫两大类，前者可在较高温度进行，通常在布袋除尘器或电除尘器之前进行，而后者温度较低，在120℃以下，通常在除尘之后进行。脱硝工艺也是多种多样，其中加氨气后采用选择性催化还原脱硝技术(SCR)最为普通。

SCR脱硝技术以V₂O₅-WO₃(M₀O₃)/TO₂为最常用的一种催化剂，其工作温度范围是300℃～450℃。因此，在现有技术中，SCR脱硝反应器有三种工艺布置方式：即(1)高温高尘；(2)高温低尘；(3)低温低尘，如图1-1、图1-2和图1-3所示。

各种布置的优缺点如下：

第一种布置是图1-1所示的高温高尘布置方式，脱硝反应器(SCR)位于锅炉出口与空气预热器(AH)之间。这种方式的优点是进入脱硝反应器的烟气温度高达300～500℃，多数催化剂在此温度范围内有足够的活性，烟气不需要加热可获得好的NO_x净化效果。缺点是催化剂处于高尘烟气中，寿命会受下列因素影响。

①飞灰中K、C_a、S_I、A_s会使催化剂污染或中毒；

②飞灰磨损脱硝反应器并使蜂窝状催化剂堵塞；

③若烟气温度过高会使催化剂烧结或失效；

④SCR催化剂会对SO₂的氧化起催化作用，使之转化为SO₃，因此这种布置方式要避免采用高活性催化剂；

⑤如果温度降低，NH₃会与SO₃反应生成(NH₄)₂SO₄，(NH₄)₂SO₄会堵塞脱硝反应器通道和空气预热器。

因此采用这种布置方式既要选择合理的催化剂，又要使脱硝反应器通道有足够的空间防止堵塞，同时还要有防腐措施。另外还要采取适当措施避免飞灰的沉积，减轻其对催化剂的冲刷，防止温度过高或者过低，使之能够达到设计要求的各种条件。现在大多数工业上大多采用这种布置方式。

第二种布置是图1-2所示的高温低尘布置，将脱硝反应器布置在省煤器后(300～400℃)的高温电除尘器(H-ESP)与空气预热器之间，该方式可以防止烟气中飞灰对催化剂的污染、对脱硝反应器的磨损和堵塞，但是一般的电除尘器在300～400℃的高温下很难正常运行，可靠性不高，一般不采用。

第三种布置是图1-3所示的低温低尘布置方式，脱硝反应器置于湿式FGD系统之后，催化剂不会受飞灰和SO₃等气态毒物的影响，但由于烟温较低，一般需用气-气换热器或加设燃油或天然气的燃烧器将烟温提高到催化剂的活化程度，增加能源消耗和运行费用。因此，这种方式一般也不采用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烟气净化工艺流程，以充分且有效地发挥除尘、脱硫和脱硝单项技术的优点，避免各项技术的不足。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种烟气净化工艺流程，包含烟气脱硫、除尘和脱硝，在300℃以上，烟气先经过金属纤维滤料高温袋式除尘器除尘，然后再经过选择性催化还原脱硝反应器脱硝。

所述在金属纤维滤料高温袋式除尘器除尘之前先经过干法脱硫。

所述金属纤维滤料高温袋式除尘器的金属纤维滤料是不锈钢纤维织绒布、不锈钢纤维针刺毡或烧结不锈钢纤维膜。

所述金属纤维滤料高温袋式除尘器的金属纤维滤料是不锈钢纤维棉或铁铬铝纤维棉缠绕的滤管，包括多孔内支撑管、纤维棉、外护网、开口法兰、封口端盖和外箍圈，开口法兰和封口端盖分别安装在多孔内支撑管的两端，纤维棉包裹在多孔内支撑管上，外护网紧密包裹在纤维棉上，外箍圈紧箍在外护网上。

所述多孔支撑管和纤维棉之间还可以有内支撑网。

所述包裹在多孔支撑管上的丝网和纤维棉，是以分层圆管的方式包裹在多孔支撑管上。

所述包裹在多孔支撑管上的丝网和纤维棉，是交替多层缠绕的方式包裹在多孔支撑管上。其中，丝网和纤维棉的宽度与多孔支撑管的长度一样，丝网的长度大于纤维棉的长度，丝网和纤维棉叠置在一起，以盘旋缠绕的方式包裹在多孔支撑管上；或者丝网和纤维棉的宽度小于多孔支撑管的长度，丝网的宽度又大于纤维棉的宽度，丝网和纤维棉叠置在一起，以螺旋缠绕的方式包裹在多孔支撑管上。

所述纤维棉的厚度是0.5～10毫米(mm)，空隙率为40～90％，纤维直径是0.5～100微米(um)。所述纤维棉还可以是由粗纤维棉和细纤维棉至少两层所组成的。细纤维棉的厚度只有0.1～3mm。

采用上述方案后，本发明根据现有烟气净化技术的条件和需要，在高温高尘的方案中提出一个新的烟气净化工艺流程布局，关键是采用了金属纤维滤料高温袋式除尘器(HMDC)，才充分且有效地发挥各自单项技术的优点，避免各项技术的不足。

本发明由于采用HMDC，工艺流程有以下几个优点：

(1)使SCR脱硝可以在烟气自身的高温下有较高的活性；

(2)气体除尘后大大减轻了对SCR脱硝的不良影响，并且可以采用通道更小表面积更大的SCR催化剂；

(3)高温烟气热能不但可以通过空气预热器AH得到利用，还可以安装余热锅炉进一步得到利用；

(4)简化和缩短整个工艺流程。

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详述。

附图说明

图1-1是现有技术中，SCR脱硝反应器的高温高尘工艺流程图；

图1-2是现有技术中，SCR脱硝反应器的高温低尘工艺流程图；

图1-3是现有技术中，SCR脱硝反应器的低温低尘工艺流程图；

图2是本发明实施例一的示意图；

图3是本发明实施例二的示意图；

图4是本发明金属纤维滤料的结构示意图；

图5是本发明金属纤维滤料轴向截面的局部放大图；

图6是本发明金属纤维滤料加工方法一所用纤维棉和外护网的结构示意图；

图7是本发明金属纤维滤料加工方法一所制产品的径向截面结构示意图；

图8是本发明金属纤维滤料加工方法一所制产品的径向截面局部放大图；

图9是本发明金属纤维滤料加工方法二所用纤维棉和外护网的结构示意图；

图10是本发明金属纤维滤料加工方法二所制产品的径向截面结构示意图；

图11是本发明金属纤维滤料加工方法二所制产品的径向截面局部放大图；

图12是本发明金属纤维滤料加工方法三所用纤维棉和外护网的结构示意图；

图13是本发明金属纤维滤料加工方法三所制产品的径向截面结构示意图；

图14是本发明金属纤维滤料加工方法三所制产品的径向截面局部放大图。

具体实施方式

如图2所示是本发明的实施例一。

将锅炉烟气依次经脱硫装置，金属纤维滤料高温袋式除尘器，脱硝反应器，空气预热器和余热锅炉，最后由烟囱排出。其中脱硫为CFB-FGD烟气循环流化床脱硫，除尘为JM-HMDC烧结金属膜、高温袋式除尘器除尘。

如图3所示是本发明的实施例二。

将锅炉烟气依次经脱硫装置，金属纤维滤料高温袋式除尘器，脱硝反应器，空气预热器和余热锅炉，最后由烟囱排出。其中脱硫为L1FAC炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫技术，除尘为JL-HMDC不锈钢纤维织布高温除尘器除尘。

本发明的金属纤维滤料可以是不锈钢纤维织绒布、不锈钢纤维针刺毡或烧结不锈钢纤维膜，也可以如图4和图5所示，是不锈钢纤维棉或铁铬铝纤维棉缠绕的滤管，包括多孔内支撑管1、纤维棉2、外护网3、开口法兰4、封口端盖5和外箍圈6。

其中，开口法兰4和封口端盖5分别安装在多孔内支撑管1的两端。

纤维棉2包裹在多孔内支撑管1上。纤维棉2可以是一种，也可以是多种混合，具体可以是不易粘焊的金属纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维和碳纤维，也可以是易粘焊的合成纤维和其它纤维，或上述纤维中的一种或几种。纤维棉2可以全部由细纤维组成，还可以是不同粗细多层铺叠(粗纤维棉和细纤维棉至少两层)组成，如果里面是细纤维棉外面是较粗纤维棉，则成为深度过滤材料；如果纤维棉分为粗纤维支撑层和细纤维过滤层，而细纤维棉在外面时就是表层过滤材料。纤维棉2的厚度是0.5～10mm，空隙率为40～90％，纤维直径是0.5～100um。表层过滤材料的细纤维棉更薄，一般只有0.1mm～3mm。气体流过表层过滤材料阻力低，易反吹清洗。多孔支撑管1和纤维棉2之间还可增加一层或多层内支撑网(如丝网)7，以增进过滤效果。

外护网3包裹在纤维棉2上。外护网3具体可以是丝网或多孔管，且丝网可以是一层也可以是多层，丝网的外面还可以再套上多孔管，也可以直接用多孔管代替丝网来包紧纤维棉2。多孔管和丝网所用的材料根据使用的需要而定，主要是金属材料，也可以是陶瓷或玻璃、碳纤维材料。外护网3需包紧纤维棉2，并且使纤维棉2薄而且均匀。纤维棉2在自然状态是松散的，纤维易脱落，用外护网3包紧而不松脱，是本发明的关键。本发明的纤维棉2和外护网3还可以呈交替多次包紧的结构。

外箍圈5紧箍在外护网3上。

这样，即制作成以多孔支撑管1为骨架、一端开口一端封闭的圆筒形或椭圆形滤袋，如图4所示。

以下是本发明的纤维棉2及其外护网3的三种包裹卷绕方式：

第一种方式，分层圆管式。如图6所示是圆管状的纤维棉和外护网(如果有内支撑网，则内支撑网也呈圆管状)。具体包裹时，配合图7、图8，先在整根多孔支撑管1外包一层或多层内支撑网7，然后，再包一层或多层纤维棉2，最后，外面再包紧一层或多层外护网3。在这种结构中内支撑网7与外护网3被纤维棉2分隔开，各自分段。

第二种方式，交替多层盘旋缠绕式。如图9所示是展开后宽度与多孔支撑管1长度一样的纤维棉和丝网(用作内支撑网7和外护网3)，丝网和纤维棉叠置在一起，丝网的长度大于纤维棉的长度。具体包裹时，配合图10、图11，沿多孔支撑管1圆周方向盘旋卷绕，两头丝网比纤维棉长，因此丝网先在多孔支撑管1上缠绕一圈或多圈，成为内支撑网7，然后纤维棉2与丝网同时缠绕一圈或多圈，再接着丝网在纤维棉2外面缠绕一圈或多圈，成为外护网3。这种情况下丝网一头在里层与多孔支撑管1接触甚至焊接，另一头露在外面可以与搭接的丝网焊接，也可以在外面再套上多孔管。

第三种方式，交替多层螺旋缠绕式。如图12所示，长条形的丝网(用作内支撑网7和外护网3)和纤维棉展开后的宽度比多孔支撑管1的宽度小很多，丝网的宽度又大于纤维棉的宽度，丝网和纤维棉叠置在一起。具体包裹时，配合图13、图14所示，纤维棉2和丝网沿多孔支撑管1圆周缠绕的同时还沿多孔支撑管1长度方向延长。这时长条形丝网的一边在纤维棉2里面与多孔支撑管1接触(甚至焊接)，成为内支撑网7；长条形丝网的另一边在纤维棉2外边压紧纤维棉2，成为外护网3。长条型纤维棉2和丝网绕到多孔支撑管1两端被固定(丝网被外箍圈压紧或焊接)住。

下面通过三例，进一步说明本发明的内容：

实例一：多孔支撑管由外径为60mm、管壁为2mm的冲孔钢板制成，其外面裹一层陶瓷纤维(纤维棉)，厚6mm，纤维直径平均5um，纤维棉空隙率85％；纤维棉外面紧裹一层不锈钢丝网(外护网)，丝网为40目，丝经为0.25mm。

实例二：多孔支撑管由外径为150mm、管壁为3mm的冲孔板制成，外面包两层丝网(内支撑网)，然后在外面裹一层3mm厚的不锈钢粗纤维棉(纤维棉)，纤维直径为20um，再裹一层1mm厚的不锈钢细纤维棉(纤维棉)，纤维直径6um，最后在外面紧裹两层50目0.125mm丝经的方孔网(外护网)。

实例三：多孔支撑管外经只有20mm，长度1m，纤维棉厚度只有1mm，宽度8cm，长度2m，长条形丝网60目，宽度20cm，长度2m，纤维棉放滤料丝网中央，丝网和纤维棉在多孔支撑管上螺旋缠绕，间距4cm，绕25圈，紧密缠绕使纤维棉空隙率为70％。两端切齐用外箍圈箍紧加30目。

Claims (8)

1.一种烟气净化工艺流程，包含烟气脱硫、除尘和脱硝，其特征在于：在300℃以上，烟气先经过金属纤维滤料高温袋式除尘器除尘，然后再经过选择性催化还原脱硝反应器脱硝；所述金属纤维滤料高温袋式除尘器的金属纤维滤料是不锈钢纤维棉或铁铬铝纤维棉缠绕的滤管，包括多孔内支撑管、纤维棉、外护网、开口法兰、封口端盖和外箍圈，开口法兰和封口端盖分别安装在多孔内支撑管的两端，纤维棉包裹在多孔内支撑管上，外护网紧密包裹在纤维棉上，外箍圈紧箍在外护网上。

2.如权利要求1所述的一种烟气净化工艺流程，其特征在于：所述在金属纤维滤料高温袋式除尘器除尘之前先经过干法脱硫。

3.如权利要求1所述的一种烟气净化工艺流程，其特征在于：所述多孔支撑管和纤维棉之间还有内支撑网。

4.如权利要求1所述的一种烟气净化工艺流程，其特征在于：所述外护网为丝网，包裹在多孔支撑管上的丝网和纤维棉，是以分层圆管的方式包裹在多孔支撑管上。

5.如权利要求1所述的一种烟气净化工艺流程，其特征在于：所述外护网为丝网，包裹在多孔支撑管上的丝网和纤维棉，是交替多层缠绕的方式包裹在多孔支撑管上。

6.如权利要求1所述的一种烟气净化工艺流程，其特征在于：所述外护网为丝网，丝网和纤维棉的宽度与多孔支撑管的长度一样，丝网的长度大于纤维棉的长度，丝网和纤维棉叠置在一起，以盘旋缠绕的方式包裹在多孔支撑管上。

7.如权利要求1所述的一种烟气净化工艺流程，其特征在于：所述外护网为丝网，丝网和纤维棉的宽度小于多孔支撑管的长度，丝网的宽度又大于纤维棉的宽度，丝网和纤维棉叠置在一起，以螺旋缠绕的方式包裹在多孔支撑管上。

8.如权利要求1所述的一种烟气净化工艺流程，其特征在于：所述纤维棉的厚度是0.5～10毫米，空隙率为40～90％，纤维直径是0.5～100微米。

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