CN102858433A - 集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统 - Google Patents

集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，包括：集成滤波器模块，其中包括过滤袋并且对从燃烧炉中排出的废气进行集尘、脱硫和脱氮；脱硫反应器，其配置于所述集成滤波器模块的前面，并且进行脱硫工艺，以去除所述废气中的硫氧化物；和热交换器，其配置于所述集成滤波器模块的后面。所述集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，当包括集成滤波器模块，所述集成滤波器模块同时且整体地进行集尘、脱硫和脱氮；脱硫反应器，所述脱硫反应器配置于所述集成滤波器模块的前面并且主要对硫氧化物脱硫；和热交换器，所述热交换器配置于所述集成滤波器模块的后面，在此状态下，可利用从燃烧炉中排出的所述废气的高温热量，有效地去除污染物。

Description

集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统
技术领域
本发明涉及一种集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，尤其是涉及一种能够使用集成的滤波器模块，对从燃烧炉排出的废气同时且综合地进行集尘、脱硫和脱氮，并且能够有效地利用穿过所述集成的滤波器模块的废气的余热的集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统。
背景技术
在使用大量能量的工业厂房中，使用各种燃烧设备，如发电锅炉、焚烧锅炉等，获取电、蒸汽等能源。在所述燃烧设备的后面必须安装空气污染控制系统，用于去除燃烧过程中产生的空气污染物，如灰尘、硫氧化物、氮氧化物等。然而，迄今为止，大部分工业厂房的所述空气污染控制系统在能源节省方面不是非常有效，因为在设计所述空气污染控制系统时只考虑到单元工艺。
举例说明，一般地，在安装在发电锅炉中的空气污染控制系统中顺序安装300℃时有效运行的氮氧化物去除器(选择性催化还原(SCR))、用于处理灰尘的静电集尘器和用于处理硫氧化物的脱硫器。然而，这种空气污染控制系统具有如下问题：300℃的热能未被回收而被排出外部，并且SCR中用于脱氮的催化剂被高度集中的灰尘所污染，从而减少所述催化剂的生命周期。
专利号为10-2010-0104926的韩国专利公布了一种使用废气余热的高能量效率脱氮和脱硫反应器。尤其是，公布的是脱氮和脱硫反应器，所述脱氮和脱硫反应器能够在去除燃烧诸如煤、石油等化石燃料产生的废气中包含的氮氧化物和硫氧化物的工艺中，通过回收所述废气中的余热，提高能量效率。然而，这种脱氮和脱硫反应器具有如下问题：因为所述回收的余热提供给等离子反应器，以允许所述等离子反应器向所述SCR提供等离子，从而进行脱氮和脱硫，因此从燃烧炉排放的高温热量不能直接传递到SCR。
专利号为10-2010-0304080的韩国专利公布了一种利用电子束加速器净化废气的系统。尤其是，公布的是一种方法和装置，所述方法和装置通过利用电子束处理将所述废气中包含的硫氧化物和氮氧化物转换为硫酸和硝酸，硫酸和硝酸与中和剂反应生成硫酸铵和硝酸铵，然后去除硫酸铵和硝酸铵，从而对废气进行脱硫和脱氮。该专利文件公布了一种方法和装置，用于去除废气中的污染物，如二氧化硫、氮氧化物等。然而，在用于去除污染物的所述方法和装置中，不是使用余热而是使用电子束，因此未充分考虑利用余热。
包括上述专利文件的现有技术描述了一种技术，所述技术从燃烧炉中排出废气后利用空气污染控制系统对所述废气进行集尘、脱硫和脱氮，但是未描述一种技术，所述技术利用一个单元模块，对废气综合地进行集尘、脱硫和脱氮，也未描述利用从燃烧炉中排出的废气的余热对所述废气进行脱硫和脱氮，以及之后回收所述余热。因此存在现有技术的技术配置有些不足的问题。
发明内容
要解决的技术课题
相应地，本发明旨在解决上述问题，并且本发明的目的在于提供集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，当所述系统包括集成滤波器模块，所述集成滤波器模块同时且综合地进行集尘、脱硫和脱氮；脱硫反应器，所述脱硫反应器配置于所述集成滤波器模块的前面并且主要对硫氧化物脱硫；以及热交换器，所述热交换器配置于所述集成滤波器模块的后面，则在此状态下，所述集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统可以利用从燃烧炉中排出的废气的高温热量，有效地去除污染物。
技术方案
为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，所述系统包括：集成滤波器模块，其中包括过滤袋并且对燃烧炉中排出的废气进行集尘、脱硫和脱氮；脱硫反应器，所述脱硫反应器配置于所述集成滤波器模块的前面，并且进行脱硫工艺，以去除所述废气中的硫氧化物；和热交换器，所述热交换器配置于所述集成滤波器模块的后面；其中，所述脱硫工艺由所述脱硫反应器和所述集成滤波器模块顺序进行。
所述集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统可以进一步包括：脱硫剂供给装置，所述脱硫剂供给装置配置于所述脱硫反应器的前面；和还原剂注入器，所述还原剂注入器配置于所述脱硫反应器和所述集成滤波器模块之间。
所述过滤袋在其内部具有脱氮结构，所述脱氮结构进行脱氮工艺，去除氮氧化物。
所述脱硫剂供给装置提供的所述脱硫剂可以包括从熟石灰、石灰石和沸石组合中的一个以上。
所述还原剂注入器提供的还原剂可以为氨气。
所述集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统可以进一步包括压缩空气供给装置，所述压缩空气供给装置在所述过滤袋和所述脱氮结构之间提供压缩空气。
所述集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统可以进一步包括引风机(Induced Draft FAN)，所述引风机配置于所述热交换器的前面或后面。
所述热交换器可以包括翅片管或防腐管。
所述过滤袋可以具有空心圆柱结构或褶皱式结构，并且可以包括嵌入并固定于其中的脱氮结构，所述脱氮结构为与所述过滤袋相隔预设距离的垂直空心圆柱结构，并且通过所述脱氮结构的上端和下端引入和排出所述废气。
发明效果
如上所述，根据本发明的集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，当所述系统包括集成滤波器模块，所述集成滤波器模块同时且综合地进行集尘、脱硫和脱氮；脱硫反应器，所述脱硫反应器配置于所述集成滤波器模块的前面并且主要对硫氧化物进行脱硫；和热交换器，所述热交换器配置于所述集成滤波器模块的后面，则在此状态下，可以利用从燃烧炉中排出的所述废气的高温热量，有效地去除污染物。
此外，根据本发明的所述集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统可以通过利用脱硫反应器和集成滤波器模块持续进行脱硫，有效地去除废气中的硫氧化物，并且可以通过利用配置于过滤袋中的脱氮结构维持充分的空间速度，从而有效地捕集氮氧化物。
附图说明
图1为根据本发明的一种实施方式的通过一系列的连续工艺进行集尘、脱硫和脱氮的集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统的示意图；
图2为构成本发明的所述集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统的单元滤波器模块的结构的透视图。
具体实施方式
通过下文结合附图的详细描述，将能更清楚地理解本发明的上述和其他方面、特征和优点。下文参照附图对本发明的所述集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统进行详细描述。
下文参照附图对本发明的较佳的实施方式进行更详细的描述。
首先，参照图1对本发明的所述集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统100的整体结构进行描述。
所述集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统100包括：集成滤波器模块10，其对从燃烧炉1中排出的废气进行集尘、脱硫和脱氮工艺；脱硫反应器30，其配置于所述集成滤波器模块10的前面，并且进行脱硫工艺，以去除所述废气中的硫氧化物；热交换器40，其配置于所述集成滤波器模块10的后面；脱硫剂供给装置60，其配置于所述脱硫反应器的前面；还原剂注入器70，其配置于所述脱硫反应器30和所述集成滤波器模块10之间；和引风机50，其配置于所述集成滤波器模块10和所述热交换器40之间。
所述集成滤波器模块10包括废气入口11和废气出口12，所述废气入口11配置于所述集成滤波器模块10的一侧，所述废气出口12配置于所述集成滤波器模块10的另一侧。此外，所述集成滤波器模块10包括配置于其中的多个单元滤波器模块20。所述多个单元滤波器模块20的每个可以作为废气净化模块独立工作，也可以相互结合。
所述燃烧炉1中产生的废气以大约为300℃的温度被排出。所述废气包括空气污染物，如灰尘、氮氧化物、硫氧化物等。为了有效地去除所述空气污染物并且回收余热，如图1所示，所述废气穿过所述集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统100，所述集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统100包括脱硫反应器30，集成滤波器模块10和热交换器40。
脱硫剂，如熟石灰(氢氧化钙)、石灰石、沸石等，从所述脱硫剂供给装置60中喷射出，并且所述喷射出的脱硫剂在所述脱硫反应器30中引起化学反应，将气态硫氧化物转换为颗粒物。举例说明，当熟石灰(氢氧化钙)用作所述脱硫剂时，所述反应机理由下列反应式表示：
Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O+1/2O2+3/2H2O→CaSO4·2H2O
从上述反应式中可以看出，熟石灰(Ca(OH)2)与二氧化硫(SO2)反应生成颗粒石膏(CaSO4)。所述脱硫反应器30中生成的所述颗粒石膏通过所述废气入口11被引入到所述集成滤波器模块10并在其中被捕集。
同时，通过还原剂供给管道72将所述还原剂注入器70注入的还原剂提供给所述集成滤波器模块10。所述还原剂可以是氨气(NH3)。具体地，在所述集成滤波器模块10中，使用作为还原剂的氨气(NH3)将氮氧化物(NOx)还原为氮气(N2)，然后将所述氮气去除。
对通过所述集成滤波器模块10去除灰尘、硫氧化物和氮氧化物的大约230℃的所述废气，通过配置于所述集成滤波器模块10后面的所述热交换器40进行有效的热回收，然后以大约70℃的温度排出。随后，有效地进行热回收之后的所述废气通过烟囱2排出到外部。
所述热交换器40的前部具有翅片管，以致所述翅片管不会被废气凝结所腐蚀，从而回收最大限度的热量，并且所述热交换器40的后部具有防腐管，以致所述防腐管对废气凝结造成的腐蚀具有抵抗力。同时，翅片管和防腐管可以都安装在所述热交换器40的前部和后部，或者所述翅片管和防腐管中的一个可以选择性地分别安装在所述热交换器40的前部和后部。
所述防腐管可以由诸如聚四氟乙烯和硅等树脂，无机材料和复合金属材料生成。所述无机材料可以包括陶瓷、搪瓷、玻璃等。
考虑到腐蚀问题，所述引风机50可以配置于所述热交换器40的前面或后面。
下文，参照图2描述单元滤波器模块20，所述单元滤波器模块20构成所述集成滤波器模块10。
所述单元滤波器模块20包括：集尘板21，其以预设的距离相隔；过滤袋24，其配置于所述集尘板21之间；放点电极22，其配置于所述过滤袋24和所述集尘板21的周围；脱氮结构25，其嵌入并固定在所述过滤袋24中；和固定板23，其配置于所述集尘板21和所述过滤袋24的上端。
在所述集尘板21和所述放点电极22上分别连接具有相互不同极性的端子，从而电捕集灰尘。也就是说，引入所述单元滤波器模块20的污染物中的大部分灰尘通过强电作用被捕集在所述集尘板21上，所述强电作用在所述集尘板21和所述放电电极22之间形成。
此外，所述废气中的所述灰尘和作为从所述脱硫反应器30中获得的副产物的所述颗粒石膏，通过所述单元滤波器模块20中的静电引力和过滤机理，粘附在所述集尘板21或所述过滤袋24上，从而被去除。另外，通过未反应的硫氧化物和捕集在所述过滤袋24中的脱硫剂进行化学反应，进一步去除所述未反应的硫氧化物。
所述过滤袋24具有空心圆柱结构，并且包括底板24a和顶板24b，所述底板24a配置于所述过滤袋24的底部，所述顶板24b配置于所述过滤袋24的顶部并且具有孔，通过所述孔可以嵌入所述脱氮结构25。同时，所述过滤袋24可能具有所述过滤袋24的一部分打摺的结构。
所述过滤袋24用于吸收污染物并且再次对所述废气进行脱硫，所述废气首先由所述脱硫反应器30进行脱硫。也就是说，废气首先由所述脱硫反应器30进行脱硫，然后由所述过滤袋24进行再次脱硫。
所述脱氮结构25具有长圆柱形状，并且可以通过其上下端进行移动。所述脱氮结构25稳定地配置成，其上端穿透所述过滤袋24的所述顶板24b。所述脱氮结构25固定配置于所述过滤袋24中，并且与所述过滤袋24的外表面以预设的距离相隔。由所述过滤袋24和所述集尘板21去除硫氧化物和灰尘的所述废气，穿过所述脱氮结构25，然后氮氧化物(NOx)被氨气(NH3)还原成氮气(N2)，从而所述氮气被去除，所述氨气(NH3)是从所述还原剂注入器70中喷射出的还原剂，所述还原剂注入器70配置于所述脱硫反应器30和所述集成滤波器模块10之间。
压力损失被认为是影响同时进行脱硫、集尘和脱氮的所述集成滤波器模块10的性能的重要因素。因为所述压力损失与运行成本密切相关，所以优化压力损失是很重要的。由于集尘造成的压力损失的增加是所述压力损失的主要原因，以下将对此进行说明。
所述单元滤波器模块20中包括所述过滤袋24，所述过滤袋24中具有所述脱氮结构25，为了有效地分离捕集在所述过滤袋24中的所述灰尘，在所述过滤袋24和所述脱氮结构25之间施加由压缩空气供给装置80提供的压缩空气(参照图2中的附图标记28和29)。具体地，如图2中的附图标记28所示，将压缩空气从所述压缩空气供给装置80引入所述过滤袋24中，然后，如图2中的附图标记29所示，将所述压缩空气排出到所述过滤袋24的外表面，从而分离捕集在所述过滤袋24中的诸如灰尘等污染物5。
通过所述方法分离的所述灰尘，通过所述集尘板21和所述放电电极22之间形成的电场，有效地移动到所述集尘板21上，从而防止所述压力损失快速增加。
此外，下文参照图1和2对所述单元滤波器模块20中流体的流动进行更详细的描述。虽然通过所述脱硫反应器30引入所述单元滤波器模块20中的所述废气是从所述单元滤波器模块20的下部引入，并且在所述单元滤波器模块20中相隔的所述集尘板21之间移动，所述废气通过所述过滤袋24和所述脱氮结构25最终排出到外部。
因为所述过滤袋24设计成，从所述过滤袋24的侧边引入所述过滤袋24中的所述废气从所述脱氮结构25的下部引入并且从所述脱氮结构25的上部排出，因此所述废气具有足够的空间速度。所述空间速度为，通过与诸如氨气的还原剂的化学反应使引入到所述脱氮结构25中的所述废气中包含的氮氧化物还原成氮气所需的移动速度。
具体地，如图2中的附图标记26b所示的通过所述过滤袋24的下侧边引入的废气的流动，和，如图2中的附图标记26c所示的通过所述过滤袋24的上侧边引入的废气的流动，走向所述过滤袋24中，并且同时移动到缓冲空间20a，所述缓冲空间20a形成在所述脱氮结构25的下端。此时，聚集于所述缓冲空间20a的所述废气的所述移动速度相对减小，并且同时由于所述废气的集中引起所述废气的压力增加，从而自然引起所述废气的向上的流动。由于如上所述废气的流动，所述缓冲空间20a中的所述废气通过所述脱氮结构25的下端引入到所述脱氮结构25中，并且通过所述脱氮结构25的上端排出到外部(参照图2中的附图标记27)。如上所述，在引入到所述单元滤波器模块20的所述废气的流动中(参照图2中的附图标记26)，所述废气通过所述过滤袋24的侧边从各个方向引入到所述过滤袋24中，并且移动到所述脱氮结构25的下部，从而有效地净化氮氧化物。
如上所述，根据本发明的所述集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，当所述系统包括集成滤波器模块，同时且整体地进行集尘、脱硫和脱氮；脱硫反应器，配置于所述集成滤波器模块的前面并且主要对硫氧化物脱硫；和热交换器，配置于所述集成滤波器模块的后面，在此状态下，可以利用从燃烧炉中排出的所述废气的高温热量，有效地去除污染物。
尽管本发明的所述较佳的实施方式已作为说明用途公布，所述技术领域的专业人员将认识到，可以对本发明进行各种修改、补充和替换而不脱离权利要求公布的本发明的精神和范围。对本发明的简单修改、补充和替换属于本发明的范围，并且本发明的详细范围由附加的权利要求明确定义。

Claims (9)

1.一种集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，包括：
集成滤波器模块，所述集成滤波器模块包括过滤袋，并且对从燃烧炉中排出的废气进行集尘、脱硫和脱氮；
脱硫反应器，所述脱硫反应器配置于所述集成滤波器模块的前面，并且进行脱硫工艺，以去除所述废气中的硫氧化物；及
热交换器，所述热交换器配置于所述集成滤波器模块的后面；
其中，所述脱硫工艺由所述脱硫反应器和所述集成滤波器模块顺序进行。
2.如权利要求1所述的集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，还包括：
脱硫剂供给装置，所述脱硫剂供给装置配置于所述脱硫反应器的前面；及
还原剂注入器，所述还原剂注入器配置于所述脱硫反应器和所述集成滤波器模块之间。
3.如权利要求1或2所述的集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，其中，所述过滤袋中具有脱氮结构，所述脱氮结构进行脱氮工艺，去除氮氧化物。
4.如权利要求1或2所述的集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，其中，所述脱硫剂供给装置提供的所述脱硫剂包括熟石灰、石灰石和沸石中的一个或多个。
5.如权利要求1或2所述的集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，其中，所述还原剂注入器提供的所述还原剂为氨气。
6.如权利要求3所述的集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，还包括：
压缩空气供给装置，所述压缩空气供给装置在所述过滤袋和所述脱氮结构之间提供压缩空气。
7.如权利要求1或2所述的集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，还包括：
引风机，所述引风机配置于所述热交换器的前面或后面。
8.如权利要求1或2所述的集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，其中，所述热交换器包括翅片管或防腐管。
9.如权利要求3所述的集成的集尘、脱硫、脱氮和余热回收系统，其中，所述过滤袋具有空心圆柱结构或褶皱式结构，并且包括嵌入并固定于其中的脱氮结构，所述脱氮结构为与所述过滤袋相隔预设距离的垂直空心圆柱结构，并且通过所述脱氮结构的上端和下端引入和排出所述废气。
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