CN102393023A

CN102393023A - 火力发电厂烟气除尘脱硝脱硫方法

Info

Publication number: CN102393023A
Application number: CN2011103191295A
Authority: CN
Inventors: 李仁刚; 雷达; 黄向阳; 刘轶; 夏新伟; 丁炜
Original assignee: Nanjing Longyuan Environment Co Ltd
Current assignee: Nanjing Longyuan Environment Co Ltd
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2012-03-28

Abstract

本发明涉及一种火力发电厂烟气除尘脱硝脱硫方法，高温原烟气先通过布袋除尘器除尘后通入SCR反应器进行选择性催化还原脱硝，然后依次通过空气预热器和换热器降温至90~100℃，入脱硫塔进行湿法脱硫，从脱硫塔排出的脱硫烟气通过换热器升温至100~105℃后，入烟囱排放；布袋除尘器中，滤袋的滤布以PBO纤维的机织布为基布，以PBO纤维网和玄武岩纤维网交叉铺成的复合纤维毡为面层，将基布夹在两面层毡之间缝合，经热轧、烧毛热定型、聚四氟乙烯浸渍、烘干而成耐高温的滤布。本方法使用耐高温滤袋实现原烟气先高温除尘，后脱硝，减轻后续设备堵灰及对催化剂的危害，催化剂用量少，脱硝效率高，催化反应无需外加热量，节能减排。

Description

火力发电厂烟气除尘脱硝脱硫方法

技术领域

本发明涉及一种火力发电厂烟气除尘脱硝脱硫方法，特别是一种高温（380℃以上）条件下进行布袋除尘的脱硝脱硫方法。

背景技术

近年来，随着环保法规的日趋严厉和燃料价格的逐渐上涨，节能环保受到广泛的重视，对火力发电厂高温烟气的达标排放及烟气处理中节能降耗提出了更高的要求，特别是烟气中NOx的排放引起了社会极大的关注，烟气除必须进行传统的除尘及脱硫处理外,还需要进行脱硝处理，以确保SO₂和NO_X均能达标排放。目前，SCR（选择性催化还原）脱硝技术作为烟气NO_X脱除的主流技术已逐步应用于火力发电厂脱硝工程中。根据烟气的含尘量因煤质而不同，目前烟气处理流程大致有以下两种典型配置方案：（1）高含尘烟气布置方案按如下程序：高温烟气→SCR反应器（脱硝）→空气预热器（回收部分热量，烟气降温）→布袋除尘装置（除尘）→FGD（脱硫）→烟囱（排放）；这种方案的优点是烟道流程简单，压力损失较小。SCR反应温度比较合适，一般不需要额外的热源加热烟气，运行费用较低；存在的最大缺陷是未经除尘的烟气中重金属、SO₂含量较高，对催化剂的活性存在不利影响，容易造成下游设备反应器堵灰，其次，对于高含尘烟气，催化剂烟气通道必须加大以避免堵灰，这样会降低催化剂的比面积，从而加大催化剂的用量，增加SCR的建设和运行成本，同时催化剂用量的加大也需要体积更大的反应器，这样钢结构的耗量也增大；（2）低含尘布置方案按如下程序：高温烟气→空气预热器（降温）→布袋除尘装置（除尘）→FGD（脱硫）→加热器（升温）→SCR反应器（脱硝）→烟囱（排放）；这种方案优点是进入SCR反应器的烟气含尘量降低，可以选用较小的催化剂烟气通道，大大提高催化剂的比面积，从而降低催化剂的整体用量，降低初投资和催化剂更换运行费用；存在的最大缺陷是经过脱硫塔后的烟气温度低于SCR脱硝所需的反应温度，因此需要通过加热器，使烟气再热升温，一般再热系统需要增加3%左右的能耗；此外，除尘设在空气预热器之后，高温高浓度灰尘使空气预热器堵灰、积灰的概率增加，内壁磨损会加大，而堵灰会导致传热效果变差，排烟温度上升，排烟热损失增加，锅炉热效率降低，增加一次风与烟气、二次风与烟气的差压，增加了漏风损失，为满足锅炉燃烧所需风量，必须增大风机的送风量，因此，此方案能量损耗大，无法兼顾节能的目标。另外，传统布袋除尘器中，滤袋的连续耐温一般不超过250℃，滤布一般由P84、PPS、聚四氟乙烯（PTFE）纤维或相互复合制成，因此无法适应400℃左右的高温烟气环境。

发明内容

本发明提供一种火力发电厂烟气除尘脱硝脱硫方法，它可在原烟气的高温状态下实施布袋除尘，实现先除尘，后SCR脱硝，避免催化剂烟气通道及后续设备堵灰，克服大量粉尘对催化剂的危害，提高催化效率，并可节能降耗。

本发明方法是温度为380℃以上的原烟气先通过布袋除尘器除尘后通入SCR反应器进行选择性催化还原脱硝，脱硝后烟气依次通过空气预热器和换热器，降温至90~100℃后进入脱硫塔进行湿法脱硫，从脱硫塔排出的脱硫烟气通过所述换热器升温至100~105℃后，入烟囱排放；所述布袋除尘器中，滤袋的滤布由基布和面层毡组成；所述基布是PBO（聚对苯撑苯并双口恶唑）纤维的机织布；所述面层毡是由PBO纤维网和玄武岩纤维网交叉铺成的混合纤维毡，其中玄武岩纤维的重量含量为40%~50%，其余为PBO纤维；所述基布夹在两面层毡之间并缝合成复合滤料，经热轧、烧毛热定型、聚四氟乙烯浸渍、烘干而成耐高温的滤布。

所述脱硝后烟气通过空气预热器降温至150~160℃。

从脱硫塔排出的脱硫烟气温度为50~60℃。

所述基布的面密度为135~165g/m²。

本发明方法采用由PBO纤维和玄武岩纤维组成的复合材料制作除尘器滤袋，其中玄武岩纤维具有不燃性，可以耐600℃以上高温，强度高，无收缩等优点，但是性脆、耐磨性差，耐腐蚀性能也较差；PBO纤维具有刚直的线性高分子结构，其耐温达到为650℃，阻燃性很高，耐蠕变、耐酸碱、耐切割、耐磨、耐高湿，但是抗压强度较差；本发明用独特的复合方式使两种纤维性能互补，克服了单一材料存在的缺点，从而具有耐高温、高强度、高透气性等特性，完全适用于高温烟气（烟气温度一般在380~400℃）滤尘。本发明采用先除尘，后脱硝的工艺路线，其意义不仅在于突破了火力发电厂布袋除尘器只能布置在低温烟道的传统思路，更重要的是除尘后的烟气解决了后续一系列设备的堵灰问题并减轻了重金属离子的危害，特别是除尘后处于高温的烟气无需加热，直接进入催化还原脱硝程序，催化反应在该温度下进行，催化剂用量少，脱硝效率高。脱硝后的烟气经空气预热器将部分热量传递给空气，热空气可用于锅炉助燃，降低煤耗；降温后的烟气进行后续的湿法脱硫程序。整个流程中，烟气从高温度至低温，完成除尘、脱硝、脱硫的过程，烟气的热量得到了合理的利用，达到节能降排的目的。可见，本发明提供了火力发电厂高温烟气净化的最佳工艺线路。

附图说明

图1是本发明提供的火力发电厂除尘脱硝脱硫工艺流程示意图。

图2是布袋除尘器的结构示意图。

图3是由复合滤料的层状结构意图。

图中，1是锅炉，2是超高温布袋除尘器，2.1是滤袋，2.2是支撑架，2.3是烟气室，2.4是花板，2.5是压缩空气脉冲阀，2.6是灰斗，2.7是气流均布板，2.8是进气口，2.9是出气口，3是SCR反应器，4是空气预热器，5是脱硫塔，6是热交换器，7是烟囱，8是面层毡，9是基布。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明方法的实施例。

如图1，从火电厂锅炉1排出的高温烟气（温度为380℃~400℃）经过布袋除尘器2过滤除尘后进入SCR反应器3进行催化反应，使烟气中的NO_X还原成N₂；然后高温烟气进入空气预热器4与空气换热后，从空气预热器3出口烟气温度达到150—160℃，再经过热交换器6与脱硫后的低温烟气换热，烟气温度降到90—100℃，进入脱硫塔5，以石灰石浆液对塔内上升烟气进行喷淋，吸收其中的SO₂，生成石膏浆液沉降至塔底，脱硫后烟气温度降到50~60℃，从脱硫塔5的顶部排出，经过热交换器6升温至100—105℃左右，最后入烟囱7排放。

上述SCR反应器3中的催化脱硝及脱硫塔5的湿法脱硫均为本领域成熟的工艺过程，在此不一一详述。

图1中布袋除尘器2采用如图2的常规结构，烟气室2.2内设有多组过滤~清灰单元，每个单元包含依次排列并悬挂在花板2.4上的多个滤袋2.1和压缩空气脉冲阀2.5，滤袋2.1的下方设有灰斗2.6。含尘烟气经进气口2.8的气流均布板2.7均匀分配后，进入烟气室2.2，烟气中的粉尘被阻挡在各滤袋2.1外表面，洁净气体（即除尘后的烟气）进入滤袋2.1内并穿过花板2.4进入上部的净气室，从净气室的出气口2.9排出（去SCR反应器3进入脱硝工艺）。除尘器需要清灰时，启动压缩空气脉冲阀2.5，向各滤袋2.1内吹入脉冲压缩空气，使滤袋鼓胀变形，将附着在各滤袋2.1外表面的积灰吹落入灰斗2.6。

图2中的滤袋2.1采用滤布为耐高温的多层复合材料，滤布截面结构如图3，它由上、下两面层毡8和中间一层基布9通过针刺缝合而成。

基布9是PBO纤维机织布，面密度为135~165g/m²。面层8是PBO纤维和玄武岩纤维的混合纤维，其中玄武岩纤维占重量比例为40%~50%，其余为PBO纤维。

上述复合滤布的作步骤如下：

1）PBO纤维开包→粗开松→大仓混棉→精开松→储棉箱→半振动半气压棉箱→自调匀整→梳理→铺网；

2）玄武岩纤维开包→粗开松→大仓混棉→精开松→储棉箱→半振动半气压棉箱→自调匀整→梳理→铺网；

3）玄武岩纤维重量与PBO纤维按预定的重量比交叉铺网，形成面层。

4）按照同样工艺形成另一面层。

5）在两个面层之间加入PBO机织基布，经过预针刺机后进入水刺设备，针刺缝合；

6）整理工艺：热轧→烧毛→热定型→聚四氟乙烯浸渍→烘干→分切，得滤布，用于缝制滤袋。

本滤布的厚度为2.1mm，径向抗拉强力超过2000N/5×200mm，纬向抗拉强力超过2500 N/5×200mm，透气度为14cm³/cm²·s。

某电厂300MW机组按本发明方法的工艺流程（包括采用耐高温滤袋的布袋除尘）对原有的传统布袋除尘脱硝工艺进行了技术改造，排放的净化烟气的排尘浓度小于30mg/Nm³，除尘效率达到99.99%。相比技改前，空气预热器漏风系数降低了6%，排烟温度降低10℃，煤耗下降了9.8g/Kwh，年节煤达到1.8万吨左右。对SCR高尘布置方案，催化剂耗量比技改前每年减少费用为200多万元；对SCR低尘布置方案，厂用电率下降了3.1%，取得了良好的经济效益和环保效益。

Claims

1.一种火力发电厂烟气除尘脱硝脱硫方法，其特征是温度为380℃以上的原烟气先通过布袋除尘器除尘后通入SCR反应器进行选择性催化还原脱硝，脱硝后烟气依次通过空气预热器和换热器，降温至90~100℃后进入脱硫塔进行湿法脱硫，从脱硫塔排出的脱硫烟气通过所述换热器升温至100~105℃后，入烟囱排放；所述布袋除尘器中，滤袋的滤布由基布和面层毡组成；所述基布是PBO纤维的机织布；所述面层毡是由PBO纤维网和玄武岩纤维网交叉铺成的混合纤维毡，其中玄武岩纤维的重量含量为40%~50%，其余为PBO纤维；所述基布夹在两面层毡之间并缝合成复合滤料，经热轧、烧毛热定型、聚四氟乙烯浸渍、烘干而成耐高温的滤布。

2.根据权利要求1所述的火力发电厂烟气除尘脱硝脱硫方法，其特征是所述脱硝后烟气通过空气预热器降温至150~160℃。

3.根据权利要求2所述的火力发电厂烟气除尘脱硝脱硫方法，其特征是从脱硫塔排出的脱硫烟气温度为50~60℃。

4.根据权利要求1或2或3所述的火力发电厂烟气除尘脱硝脱硫方法，其特征是所述基布的面密度为135~165g/m²。