CN102580510B - 双级大水体群塔除尘脱硝脱硫一体化设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于燃煤工业锅炉炉窑烟气污染防治技术设备范畴，即双级大水体群塔除尘脱硝脱硫一体化设备。它包括并排排布的脱硫沉池水床，在脱硫沉池水床顶板平台之上设有脱硝除尘水床，使烟气能先经脱硝除尘后顺利的进入第二级脱硫沉池水床之中进行接续脱硫处理净化；脱硝除尘水床前段的烟风道内安设喷淋脱硝药液的水幕喷淋管；脱硝除尘水床的出烟排风筒与脱硫沉池水床一端入口接通。使用硫酸亚铁盐湿式脱硝除尘为第一步，后一步则采用碱法脱硫，即前后两级均采用大水体方式，使脱硝与脱硫水液各自在独立的大水体内循环应用，循环净化及时排出沉淀物的工艺，脱硝脱硫效果明显。具有投资少，运行费用低，效果好，节约电能的特点。

Description

双级大水体群塔除尘脱硝脱硫一体化设备

技术领域

本发明属于燃煤工业锅炉炉窑烟气污染防治技术设备范畴。在对照国家环保部推荐的《鼓励发展环保技术》及《示范工程》的技术机理的基础上，结合我国最新要求PM2.5空气颗粒物控制以及我国北方地域气候特点、经济承受能力、锅炉煤种特征、管理操作水平而进一步发展创新的功能方面更加全面的稳妥实用的实用创新技术，第一级采用大水体水床溶解亚铁盐脱硝除尘，第二级采用大水体沉池群塔脱硫的一体化设备。 

背景技术

国家环保部每年都组织专家评审一批来自全国各地的环保示范工程和鼓励发展的环保技术，列为推广名录向全国发布，用以指导全国范围内的环保产业和污染治理项目的工艺技术方向。但是在煤烟型污染治理方面，首先是由我国南方地区生产麻石脱硫塔的环保企业技术人员和相关专家参与编制了《HJ462-2009工业锅炉及炉窑湿度脱硫工程技术规范》，然后这些南方专家在评审所谓先进的环保技术时，并没深入考证普通层燃工业锅炉的污染负荷和特征，主张按他们所编制的HJ462-2009《规范》在层燃工业锅炉上也套用发电煤粉锅炉第一级采用电除尘，或布袋除尘或陶瓷多管除尘，第二级则采用独立的湿式脱硫高塔的工艺模式。结果我国北方特别是东北冬寒地区的集中供热用炉单位和重点企业用蒸汽锅炉单位，按这种推荐模式上了电除尘或布袋除尘或陶瓷多管除尘与湿脱硫塔设备后，昂贵的投资造价，高额的运行费用，动力环节过多而导致频繁故障，使用炉单位在经济上很难承受得了。为此第二级湿式脱硫塔常常伺机偷停，只靠第一组干式除尘来维持运行，也就是没有从真正意义起到脱硫减排作用。 

关于脱硝，目前常用的是氨法脱硝。因烟气遇明火很容易爆炸，氨池漏泄也会造成重大安全事故和环境污染。 

发明内容

本发明的目的是针对上述不足而提供一种脱硝效果好，节约电能的双级大水体群塔除尘脱硝脱硫一体化设备。 

本发明的技术解决方案是：双级大水体群塔除尘脱硝脱硫一体化设备，包括并排排布的脱硫沉池水床，水床池底部为锥斗状，每个锥斗配套一台压把胶塞阀。在脱硫沉池水床顶板平台之上设有脱硝除尘水床，既减小了占地面积，又能保证前酸后碱两大水体互不干扰，使烟气能先经脱硝除尘后顺利的进入第二级脱硫沉池水床之中进行接续脱硫处理净化；脱硝除尘水床前段的烟风道(与锅炉出烟口连接)内安设喷淋脱硝药液的水幕喷淋管；脱硝除尘水床的出烟排风筒与脱硫沉池水床一端入口接通。脱硝药液是硫酸亚铁、亚氯酸钠或其它钙基为主(如氢氧化钙或电石渣等)的药液。硫酸亚铁、亚氯酸钠为高效氧化剂，吸附烟气中氮氧化物中的氧原子，游离出N₂，达到脱硝目的。配液时硫酸亚铁、亚氯酸钠通常为10-20％，余量为水。 

根据锅炉吨位大小设置2-5道水幕喷淋管；水幕喷淋管是由浸在脱硝除尘水床的水封池中的耐酸泵提供的循环脱硝药液，通过向脱硝除尘水床方向倾斜的烟风道与脱硝除尘水床间形成内循环水液输送系统，倾斜烟风道内壁将贴衬耐酸不锈钢板，水幕喷淋管为横断带状水幕喷淋管，其喷淋管用不锈钢管制成。 

脱硝除尘水床为40t/h以上锅炉配套时为左右通长短矩形锥斗箱体，烟风道为左、右两个，由左、右两端烟风道进烟口汇集到中间为排烟筒。排烟筒用钢板制成外壳，内壁贴焊不锈钢板内衬。排烟筒通过折弯烟风道，通向脱硫沉池水床的梯形体烟风均布室，烟气由脱硫沉池水床的进烟口分别进入多排并列的脱硫沉池水床。 

脱硫沉池水床内水床中间设隔浪板，顶棚左右两端均设三道横断凸起导流挡板，其中在一个侧壁上开设水封池。 

多台并列的脱硫沉池水床尾部根据配套锅炉吨位大小设置了由2-4台直径φ600～φ955，高度1.51m～2.20m单塔组合成的脱硫群塔，各单塔内设碟状水幕喷头一组或两组，并在脱硫沉池水床尾部水封池内浸入液下泥浆泵为碟状喷淋头提供循环水液。脱硫群塔之上座落扩容降速烟气脱水仓，烟气流经该脱水仓20流速限制在1.9m/s～1.56m/s之间，其内由砼制成的角页折板层层交错叠放收敛水汽。 

为稳定持久的将脱硝水床和脱硫沉池中分离出的灰渣及时清除，根据为之配套锅炉的总吨位脱硫沉池水床底部设置沉灰水池，根据沉灰水池的水深，其 上设置有工字钢轨道和抓斗机。抓斗机分为框架中心单定向拉杆的强力深水抓斗机，和框架外双定向杆强力浅水抓斗机。 

本发明的设计宗旨：确认对烟气粉尘采用湿式净化，要比电除尘、布袋除尘、陶瓷多管除尘投资少，费用低，效果好，而且稳定持久。另外也弄清了致使脱硫塔运行成本过高的主要因素，即用电成本太高。于是，从空气动力学原理考虑，如何降低运行阻力和用电消耗，便采用大水体脱硝除尘，大水体沉池群塔脱硫前后两级净化方式，完全可以取代国家推荐的干式除尘，湿式脱硫塔工艺模式。 

具体工艺流程叙述如下：锅炉烟气从炉后排放，在流经省煤器(或空气预热器，有的则取消了有煤器或空气预热器)之后的高位烟风道上横向隔断式布置了3-6列向烟气中喷淋亚铁盐脱硝药液的带状水幕喷淋器。这3-6列带状水幕喷管是由浸放在脱硝水床中的循环水泵提供以硫酸亚铁或其他钙基为主的脱硝水液，烟气加湿粉尘在有NO吸收液存在下流经烟风道。用脱硝水液加湿洗涤，粉尘液滴在烟气风速携带下直至进入专用脱硝水床再次冲激、吸收、反应。亚铁盐和氢氧化钙等钙基物为什么能脱去烟气中的NO，有独特的工艺机理，已有生产性试验实例，已经过湿式亚铁盐或氢氧化钙等脱硝处理后的烟气，再拐向脱硫沉池，开始进行下一级的碱性水液脱硫与深度除尘工序。 

本项目的发明人曾利用在大水体冲击除尘脱硫申请并获得过多项专利权。但此项大水体脱硫沉池技术如今仍有发展创新。其创新点在于前后通长的脱硫沉池长度和深度均加大，容水量显著增加，当水体深度超过一临界值时，则可明显地分成水体上层为汹涌激满地吸收反应区，而水位下层则由多组锥斗形成了类似斜板沉淀结构的相对稳定的沉淀区，特别是在脱硫沉池的顶棚面，采用了3-8道固定式的横断凸起导流挡板，该导流挡板与池的水面间形成了多个突缩段。烟气在引风机抽力作用下流经过程中，可以反复数次迫使烟气形成频繁冲击水面的机制，从而起到烟气反复搓洗水面接受吸收脱硫和深度除尘的作用。而且在该沉池前除尘的关键部位设置了隔浪板，防止中下部水体前后涌动，有助于水体中粉尘和脱硫物的沉淀。 

烟气经过脱硫沉池无泵喷淋脱硫及深度除尘后，又分成多股进入了多个单塔组成的群塔，这样就可以采用功率小、但流量大、扬程适当的微型水泵，向 群塔的各个单塔内提供碱性脱硫水液，由每塔一到两个碟状喷头，喷出的碟状水幕强化脱硫减排，完全可以获得那类高塔大功率水泵相同的脱硫效果，然后向上的烟气通过大容降速，以及交错叠落的角页折板的层层收敛，使排放的烟气湿度低于8％，最后进入引风机再通向烟囱排放。 

前一步脱硝除尘水床和后一步脱硫沉池群塔所沉淀分离的灰渣或脱硫物，通过压把胶塞阀定时排出机体，汇集到同一个沉灰水池内存放，氧化后，再用特制的深水抓斗机或浅水抓斗机，将氧化后的沉灰抓出集中回收使用。 

本发明的优点是：1、本项目探索用亚铁盐来脱硝，目的是从保证稳定、持久、安全、可靠的角度，而不去套用煤粉锅炉的氨法脱硝工艺。具体先尝试使用硫酸亚铁盐湿式脱硝除尘为第一步，后一步则采用碱法脱硫，即前后两级均采用大水体方式，使脱硝与脱硫水液各自在独立的大水体内循环应用，循环净化及时排出沉淀物的工艺，脱硝脱硫效果明显。2、本项目遵照工程力学机理，尽可能降低能耗，尽可能削减用电环节，从而降低制约运行成本的关键——用电费用，节约电能，使之用炉单位经济上能承受得了，特别是国家又发布燃煤烟气中氮气化物NO的减排(脱硝)的要求，和对空气中颗粒物PM2.5的监控要求，对燃煤烟气中粉尘排放浓度标准将更加提高，本项目基本可以符合这两项新的环保要求标准。 

下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。 

附图说明

图1是本发明结构简图。 

图2是图1俯视示意图。 

图3是图1左视示意图。 

图4是深水位抓斗机结构简图。 

图5是浅水位抓斗机结构简图。 

图6是碟状水幕喷头结构简图。 

图7是手动快速压把胶塞阀封闭状态结构简图。 

图8是手动快速压把胶塞阀开启状态结构简图。 

具体实施方式

参见图1、2、3，双级大水体群塔除尘脱硝脱硫一体化设备包括并排排布的 脱硫沉池水床14，水床池底部为锥斗状。在脱硫沉池水床14顶板平台之上设有脱硝除尘水床7；脱硝除尘水床7前段的烟风道4内安设喷淋脱硝药液的水幕喷淋管5；脱硝除尘水床7的出烟排风筒11与脱硫沉池水床14一端入口接通。 

根据锅炉吨位大小设置2-5道水幕喷淋管5；水幕喷淋管5是由浸在脱硝除尘水床7的水封池中的耐酸泵提供的循环脱硝药液，通过向脱硝除尘水床7方向倾斜的烟风道4与脱硝除尘水床7间形成内循环水液输送系统。 

脱硝除尘水床7为左右通长短矩形锥斗箱体，烟风道4为左、右两个，由左、右两端烟风道4进烟口汇集到中间为排烟筒11。 

脱硫沉池水床14内水床中间设隔浪板16，顶棚左右两端均设三道横断凸起导流挡板15，其中在一个侧壁上开设水封池A。 

排烟筒11通过折弯烟风道，通向脱硫沉池水床14的梯形体烟风均布室12，烟气由脱硫沉池水床14的进烟口13分别进入多排并列的脱硫沉池水床14。 

多台并列的脱硫沉池水床14尾部根据配套锅炉吨位大小设置了由2-4台直径φ600~φ955，高度1.51m~2.20m单塔17组合成的脱硫群塔，各单塔17内设碟状水幕喷头19一组或两组，并在脱硫沉池水床14尾部水封池内浸入液下泥浆泵18。脱硫群塔之上座落扩容降速烟气脱水仓20，其内由砼制成的角页折板28层层交错叠放。 

参见图1、3，脱硫沉池水床14底部设置沉灰水池26，其上设置有工字钢轨道和抓斗机27。 

参见图3、4、5，抓斗机27分为框架中心单定向拉杆的强力深水抓斗机，和框架外双定向杆强力浅水抓斗机。 

参见图1，烟气由锅炉1排出，通过出口烟风道2进入省煤器（或空气预热器）3，初步降温的烟气通过上行烟风道4在沿着由高位倾斜向下的烟风道途中，接受多道横断带状水幕喷管5喷出的脱硝水液（药液）的洗涤吸收，被水液洗涤下来的粉尘与脱硝物，夹杂急速流动的烟气流中，顺烟风道4由脱硝除尘水床7的进烟口6冲向脱硝水体中，脱硝物及烟灰粉尘将及时沉淀于该水体锥斗8中，再由汇流灰渣溜筒9向下排入地面附近的渣筒中，定时用长杆压把胶塞阀10排出，并且被定时冲入沉灰水池26中与脱硫物及烟灰一同储存氧化回收利用。脱硝后的烟气汇集到脱硝除尘水床7的中间，通过脱硝除尘水床7中间的汇合出烟排风筒11，拐向脱硫沉池前部的梯形烟风均布室12，分别由碱性脱硫沉池的各个进烟口13，进入脱硫沉池水床14，流动的烟气在各道横断凸起导流挡板15的几次扑击下，又将反复地冲激搓冲水面，达到无泵脱硫的目的。该脱硫沉池水床14在距该沉池前端的1.5个锥斗的部位，设置了隔浪板16，烟气行至尾部，拆弯向上又均分进入脱硫群塔，接受塔内碟状水幕喷头19的环状平射的封闭喷淋洗涤，以及强化脱硫，烟气再向上，进入了烟气脱水仓28，经过多层交错叠落的角页折板20的收敛水汽，平稳有效地去除烟气中的水汽，再向上经过汇合烟道21的汇集，进入下行烟风道22通向了风机23排向烟囱。 

参见图2，为脱硝除尘水床7、脱硫沉池水床14配套的还有配制脱硝液的机械配制池24，配制脱硫液的机械配制池25，以及两者共用的沉灰水池26（见图2、3）和抓斗机27排渣系统。 

参见图1、2，多台并列的脱硫沉池水床14尾部根据配套锅炉吨位大小设置了由2-4台直径φ600～φ955，高度1.51m～2.20m单塔组合成的脱硫群塔。各脱硫单塔17内设碟状水幕喷头19一组或两组，并在脱硫沉池尾部水封池内浸入液下泥浆泵18，为碟状喷淋头提供循环水液。 

整个设备机体全部用钢板、角钢、以及钢管制成，其内壁间距100mm-120mm焊波形铁线作拉筋，喷涂素水泥灰浆，半干后再喷水泥沙浆1-2次，人工压平抹面。在为高硫煤锅炉配套时采用耐酸水泥砂浆作内衬，第一级脱硝除尘设备系统水床内壁，衬耐酸不锈钢板预防SO₄腐蚀。 

采用双级大水体净化工艺，无论所配套的锅炉大小，均能将整个系统内的总阻力控制在1400Pa以内。用电负荷是电除尘等加湿式脱硫塔工艺设备的六分之一到八分之一，投资也不足它的一半。 

Claims (4)

1.一种双级大水体群塔除尘脱硝脱硫一体化设备，包括并排排布的脱硫沉池水床（14），水床池底部为锥斗状，其特征在于在脱硫沉池水床（14）顶板平台之上设有脱硝除尘水床（7）；脱硝除尘水床（7）前段的烟风道（4）内安设喷淋脱硝药液的水幕喷淋管（5）；脱硝除尘水床（7）的出烟排风筒（11）与脱硫沉池水床（14）一端入口接通；

脱硝除尘水床（7）为左右通长、矩形锥斗箱体，烟风道（4）为左、右两个，由左、右两端烟风道（4）进烟口汇集到中间为出烟排风筒（11）；

脱硫沉池水床（14）内水床中间设隔浪板（16），顶棚左右两端均设三道横断凸起导流挡板（15），其中在一个侧壁上开设水封池（A）；

出烟排风筒（11）通过折弯烟风道，通向脱硫沉池水床（14）的梯形体烟风均布室（12），烟气由脱硫沉池水床（14）的进烟口（13）分别进入多排并列的脱硫沉池水床（14）；

多台并列的脱硫沉池水床（14）尾部根据配套锅炉吨位大小设置了由2-4台单塔（17）组合成的脱硫群塔，各单塔（17）内设碟状水幕喷头（19）一组或两组，并在脱硫沉池水床（14）尾部水封池内浸入液下泥浆泵（18）；

脱硫群塔之上座落扩容降速烟气脱水仓（28），其内由砼制成的角页折板（20）层层交错叠放；

脱硫沉池水床（14）底部设置沉灰水池（26），其上设置有工字钢轨道和抓斗机（27）。

2.按照权利要求1所述的双级大水体群塔除尘脱硝脱硫一体化设备，其特征在于根据锅炉吨位大小设置2－5道水幕喷淋管（5）；水幕喷淋管（5）是由浸在脱硝除尘水床（7）的水封池中的耐酸泵提供的循环脱硝药液，通过向脱硝除尘水床（7）方向倾斜的烟风道（4）与脱硝除尘水床（7）间形成内循环水液输送系统。

3.按照权利要求1所述的双级大水体群塔除尘脱硝脱硫一体化设备，其特征在于抓斗机（27）分为框架中心单定向拉杆的强力深水抓斗机和框架外双定向杆强力浅水抓斗机。

4.按照权利要求1所述的双级大水体群塔除尘脱硝脱硫一体化设备，其特征在于脱硝药液是硫酸亚铁、亚氯酸钠、氢氧化钙或电石渣药液。

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