CN104707461B - 水浴式脱硫脱硝节能减排装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水浴式脱硫脱硝节能减排装置，包括烟气入口室(2)、换热器(3)和烟气出口室(7)，烟气入口室(2)上方连接换热器(3)，换热器(3)上方连接循环液溶液层(5)，循环液溶液层(5)上方设有过滤层(6)，过滤层(6)上方连接烟气出口室(7)，烟气出口室(7)烟气出口通过管道连接烟气净化器(8)，在其连接管上安装双氧水入口管(17)，循环液溶液层(5)出液口管道连接循环液罐(14)，循环液罐(14)出口管道连接循环液循环泵(1)，循环液循环泵(1)出口通过管道连接循环液溶液层(5)入液口；本发明利用碱性水溶液，采用水浴的方法，中和烟气中的硫化物和氮氧化物，达到脱硫、脱硝的目的。

Description

水浴式脱硫脱硝节能减排装置

[技术领域]

本发明涉及节能减排技术领域，具体地说是一种水浴式脱硫脱硝节能减排装置。

[背景技术]

全球变暖已成为全世界最关心的环保问题，雾霾也已成为我国人民群众的“心肺之患”，各种化石能源(煤炭、石油、天然气以及其它能源结构)是造成全球变暖和雾霾的主要原因之一。国家对于消除雾霾、节能减排、脱硫脱硝工作也越来越重视，已使这一工作作为当前的主要环保工作。但在这一工作中，特别是工业锅炉，这些设备的占有量大，各设备使用条件不一，初始条件的限制，使各设备的能耗、除尘、脱硫、脱硝的水平不一样，即使使用清洁能源(用电除外)，同样也有能耗和NO_X排放的问题。以前投运的很多工业炉窑设备，除能耗外，一般都没有脱硫脱硝措施。但在GB12371《锅炉大气污染物排放标准》中，国家已对工业炉窑的除尘、脱硫、脱硝应达到的排放指标有明确的指标要求，并对达到这一指标有一明确的时间界限。而要安装脱硫脱硝设备，因担心设备投资、运行成本等因素，使一些单位目前还处在观望阶段。

实际上，脱硫、脱硝、除尘是工业锅炉烟气排放中必须做的环保工作。工业锅炉一般都设置于工厂企业、宾馆酒店等企事业单位，锅炉容量小，分布面广，数量多，若采用传通的湿法脱硫、SNCR脱硝技术，因SNCR脱硝有温度的要求，工业锅炉和炉窑一般很难满足要求。而且湿法脱硫、SNCR脱硝投资大、运行费用高，一般企事业单位难于承受。因此，若能提供一种特殊装置，将节能、脱硫、脱硝放置成一体，在节能的前提下，使脱硫脱硝达到环保的要求，将具有非常重要的意义。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述要求而提供一种水浴式脱硫脱硝节能减排装置，利用碱性水溶液，采用水浴的方法，从而可以中和烟气中的硫化物和氮氧化物，达到除尘、脱硫、脱硝的目的。

为实现上述目的设计的一种水浴式脱硫脱硝节能减排装置，包括烟气入口室2、换热器3和烟气出口室7，所述烟气入口室2底部设有锁气器一4，所述烟气入口室2上方连接换热器3，所述换热器3上方连接循环液溶液层5，所述循环液溶液层5上方设有过滤层6，所述过滤层6上方连接烟气出口室7，所述烟气出口室7的烟气出口通过管道连接烟气净化器8，所述烟气净化器8底部安装有锁气器二9，所述循环液溶液层5为碱性溶液层，所述循环液溶液层5的出液口通过管道连接循环液罐14，所述循环液罐14的出口通过管道连接循环液循环泵1，所述循环液循环泵1的出口通过管道连接循环液溶液层5的入液口，所述循环液溶液层5、循环液罐14、循环液循环泵1之间形成循环回路，所述循环液循环泵1、锁气器一4、锁气器二9分别由线路连接控制系统。

所述循环液罐14底部安装有出灰器15，所述循环液罐14的溢流管连接中和池16，所述溢流管上安装有文丘里管，所述文丘里管的低压侧连接碱性溶液原液罐13，所述出灰器15由线路连接控制系统。

所述循环液罐14与循环液循环泵1之间的管道上增设有文丘利管二，所述文丘利管二与碱性溶液原液罐13之间通过管道连接。

所述换热器3中设有若干换热管，所述换热管的出气口带有扩散口，所述扩散口与循环液溶液层5直接相接。

所述循环液溶液层5中设有若干球形浮动物，所述球形浮动物在烟气的作用下上下左右浮动，所述球形浮动物之间形成烟气通道。

所述烟气出口室7与烟气净化器8之间的管道上设有双氧水入口，所述双氧水入口连接双氧水入口管17。

所述烟气净化器8的出气口通过管道连接引风机10，所述引风机10通过管道连接烟囱11，所述引风机10由线路连接控制系统。

所述换热管为光管、螺纹管、翅片管或鳍片管。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

(1)利用低温凝结技术回收烟气中的显热和水蒸汽的汽化潜热，减少烟气的排烟热损失，从而达到节能、减少二氧化碳排放量的目的；

(2)采用水浴的方式吸附烟气中的尘和有害物质，将烟气穿过碱性溶液层，并在碱性溶液层中设有比重为1左右的球形固体，使球形固体在溶液层内充分扰动从而使烟气中的烟尘、硫化物、氮化物在溶液内混合，达到除尘和吸附有害物质的目的；

(3)利用碱性水溶液，采用水浴的方法，从而可以中和烟气中的硫化物和氮氧化物，达到脱硫、脱硝的目的。

[附图说明]

图1是本发明的结构示意图；

图中：1、循环液循环泵 2、烟气入口室 3、换热器 4、锁气器一 5、循环液溶液层 6、过滤层 7、烟气出口室 8、烟气净化器 9、锁气器二 10、引风机 11、烟囱 12、热水泵 13、碱性溶液原液罐 14、循环液罐 15、出灰器 16、中和池 17、双氧水入口管。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作以下进一步说明：

如附图1所示，本发明包括：烟气入口室2、换热器3和烟气出口室7，烟气入口室2底部设有锁气器一4，烟气入口室2上方连接换热器3，换热器3上方连接循环液溶液层5，循环液溶液层5上方设有过滤层6，过滤层6上方连接烟气出口室7，烟气出口室7的烟气出口通过管道连接烟气净化器8，烟气净化器8底部安装有锁气器二9，循环液溶液层5为碱性溶液层，循环液溶液层5的出液口通过管道连接循环液罐14，循环液罐14的出口通过管道连接循环液循环泵1，循环液循环泵1的出口通过管道连接循环液溶液层5的入液口，循环液溶液层5、循环液罐14、循环液循环泵1之间形成循环回路，循环液循环泵1、锁气器一4、锁气器二9分别由线路连接控制系统。其中，循环液溶液层5中设有若干球形浮动物，球形浮动物在烟气的作用下上下左右浮动，若干球形浮动物之间形成烟气通道。循环液罐14底部安装有出灰器15，循环液罐14的溢流管连接中和池16，溢流管上安装有文丘里管，文丘里管的低压侧连接碱性溶液原液罐13，出灰器15由线路连接控制系统。循环液罐14与循环液循环泵1之间的管道上增设有文丘利管二，文丘利管二与碱性溶液原液罐13之间通过管道连接。换热器3中设有若干换热管，换热管的出气口带有扩散口，扩散口与循环液溶液层5直接相接，换热管可以为光管、螺纹管、翅片管或鳍片管等。烟气出口室7与烟气净化器8之间的管道上设有双氧水入口，双氧水入口连接双氧水入口管17。烟气净化器8的出气口通过管道连接引风机10，引风机10通过管道连接烟囱11，引风机10由线路连接控制系统。

本发明中，炉窑烟气进入烟气入口室2，在烟气入口室2的底部有锁气器一4；然后烟气分散进入换热器3中的换热管，通过换热管换热将烟气冷却。换热管可以是光管、螺纹管、翅片管、鳍片管等结构形式。换热管的烟气出口带有扩散口并与换热器上部的循环液溶液层5直接相接。循环液进入换热管与烟气直接接触使溶液汽化并冷却烟气。冷却后的气汽混合物与换热器内的冷却水换热冷却，形成相变换热过程。冷却后的烟气和冷凝水混合物穿过循环液溶液层5。在循环液溶液层中有比重为1左右的球形固体，用于扰动烟气，使烟气在溶液层内充分扰动从而使烟气在溶液内混合，吸附烟尘、硫化物、氮化物。混合液进入循环液罐14，烟气通过过滤层6进入烟气出口室7。在循环液罐14的底部安装出灰器15，循环液罐14出口接循环液循环泵1，在管道上安装有文丘里管，文丘里管的低压侧连接碱性溶液原液罐13。在循环罐14的溢流管接至中和池16，溢流管道上安装文丘里管，文丘里管的低压侧接碱性溶液原液罐13，根据中和池16的碱度，加入碱性原液，保证废水出口的碱度。循环液循环泵1的出口接至循环液入口管，形成循环液的循环回路。烟气穿过循环液溶液层5后，烟气通过过滤层6，使烟气中的液滴经初步过滤，然后烟气进入烟气净化器8。在烟气净化器内，根据净化要求安装不同的净化器材，烟气净化器8的底部安装锁气器二9。经净化后的烟气由引风机10抽送至烟囱11。换热器3用的冷却水由热水泵12抽送。循环液循环泵、热水泵、引风机、锁气器一、锁气器二、出灰器等均由自动控制器控制并与炉窑的控制系统连锁。

本发明的工作原理为：

一、利用低温凝结技术回收烟气中的热量，达到节能减排的目的。

能源设备中，很大部分是由燃烧燃料来获取能量。这些设备中，烟气排放是主要的热损失之一，且排放温度越高，热损失就越大。在排放的烟气中，因氢燃烧后会产生水蒸汽，为防止蒸汽结露腐蚀，工业锅炉烟气排放温度一般都在130-170℃左右，这时烟气中的水蒸汽不会凝结，为过热状态，蒸汽的显热和凝结热将随烟气排放进入大气。因此，排空的烟气中，既有烟气的显热，也有水蒸汽的潜热。本发明专利是由换热器3将烟气与冷却水换热使烟气温度降低，使烟气中的水蒸汽得到冷凝，从而能回收烟气中的显热和水蒸汽的汽化潜热，减少烟气的排烟热损失，从而达到节能、减少二氧化碳排放量。

二、采用水浴的方式吸附烟气中的尘和有害物质，达到除尘、减排的目的。

根据上海市环保局公布的PM_2.5来源的结果显示，本地的污染源占64％－84％，区域影响占16％－36％。本地排放源中，流动源(包括机动车、船舶、飞机、非道路移动机械等燃油排放)占29.2％，工业生产占28.9％，燃煤占13.5％，扬尘占13.4％，另有农业生产、生物质燃烧、民用生活面源及自然源等其它源占15％。在上述各类排放源中，除扬尘外，其余基本都是燃用石化能源的结果，因此，燃烧石化能源的设备应进行除尘处理。

在各类除尘设施中，按作用于除尘器的外力或作用机理不同，除尘器可以分为干式、湿式二大类，具体可以分为：①机械除尘器；②湿式除尘器；③电除尘器；④袋式除尘器。各类除尘器的适用范围和性能见下表1：

表1

从表1可以看出，湿式除尘器、电除尘器、袋式除尘器是几类比较好的除尘器。本发明专利将烟气穿过循环液溶液层5，在该碱性溶液层中有比重为1左右的球形固体，在烟气的作用下用于扰动烟气，使球形固体在溶液层内充分扰动从而使烟气中的烟尘、硫化物、氮化物在溶液内混合并吸附有害物质，使本发明成为一种湿式除尘器中的洗涤式除尘器，可以清除100％的PM₅₀，96％的PM₅,75％的PM₁。为清除烟气中的雾状物，洗涤后的烟气在烟气净化器8内进一步净化，是一种比较理想的除尘器。

三、利用碱性水溶液，采用水浴的方法，中和烟气中硫化物和氮化物，达到脱硫脱硝的目的。

石化燃料燃烧生成物烟气中，除燃烧生成物CO₂、H₂O、SO₂、NO₂、NO外，烟气中还有剩余O₂，烟气中的NO会继续反应。

2NO+O₂＝2NO₂

当硫化物(SO₂)与氮化物(NO₂)在水中会发生以下反应：

SO₂+H₂O＝H₂SO₃

3NO₂+H₂O＝2HNO₃+NO

2NO+O₂＝2NO₂

当H₂S0₃和HNO₃与碱性溶液(例如NaOH溶液)混合,会发生以下反应：

H₂SO₃+2NaOH＝Na₂SO₃+2H₂O

2HNO₃+2NaOH＝2NaNO₃+2H₂O

当双氧水H₂O₂与一氧化氮NO混合,会发生以下反应：

H₂O₂+NO＝H₂O+NO₂

从上述反应可知，采用循环液溶液层5，在循环液溶液层中有比重大于1的球形浮动物，用于扰动烟气，使烟气在溶液层内充分扰动从而使烟尘、硫化物、氮化物在溶液内混合，与水反应生成亚硫酸和硝酸溶液后，进入循环液罐14。为保证脱硝效果，在烟气出口室7与烟气净化器8之间设置有双氧水入口管17，从而可根据需要，喷入双氧水，使残留的NO氧化生成H₂O和NO₂。循环液罐14的溢流水进入中和池16，根据要求，用碱性溶液原液罐13内的碱液进行中和，从而可以中和烟气中的硫化物和氮氧化物。本发明主要是利用碱性溶液中和烟气中的硫化物和氮化物，从而达到脱硫、脱硝的目的。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水浴式脱硫脱硝节能减排装置，其特征在于：包括烟气入口室(2)、换热器(3)和烟气出口室(7)，所述烟气入口室(2)底部设有锁气器一(4)，所述烟气入口室(2)上方连接换热器(3)，所述换热器(3)上方连接循环液溶液层(5)，所述循环液溶液层(5)上方设有过滤层(6)，所述过滤层(6)上方连接烟气出口室(7)，所述烟气出口室(7)的烟气出口通过管道连接烟气净化器(8)，所述烟气净化器(8)底部安装有锁气器二(9)，所述循环液溶液层(5)为碱性溶液层，所述循环液溶液层(5)的出液口通过管道连接循环液罐(14)，所述循环液罐(14)的出口通过管道连接循环液循环泵(1)，所述循环液循环泵(1)的出口通过管道连接循环液溶液层(5)的入液口，所述循环液溶液层(5)、循环液罐(14)、循环液循环泵(1)之间形成循环回路，所述循环液循环泵(1)、锁气器一(4)、锁气器二(9)分别由线路连接控制系统，所述循环液罐(14)底部安装有出灰器(15)，所述循环液罐(14)的溢流管连接中和池(16)，所述溢流管上安装有文丘里管，所述文丘里管的低压侧连接碱性溶液原液罐(13)，所述出灰器(15)由线路连接控制系统。

2.如权利要求1所述的水浴式脱硫脱硝节能减排装置，其特征在于：所述循环液罐(14)与循环液循环泵(1)之间的管道上增设有文丘利管二，所述文丘利管二与碱性溶液原液罐(13)之间通过管道连接。

3.如权利要求2所述的水浴式脱硫脱硝节能减排装置，其特征在于：所述换热器(3)中设有若干换热管，所述换热管的出气口带有扩散口，所述扩散口与循环液溶液层(5)直接相接。

4.如权利要求3所述的水浴式脱硫脱硝节能减排装置，其特征在于：所述循环液溶液层(5)中设有若干球形浮动物，所述球形浮动物在烟气的作用下上下左右浮动，所述球形浮动物之间形成烟气通道。

5.如权利要求4所述的水浴式脱硫脱硝节能减排装置，其特征在于：所述烟气出口室(7)与烟气净化器(8)之间的管道上设有双氧水入口，所述双氧水入口连接双氧水入口管(17)。

6.如权利要求5所述的水浴式脱硫脱硝节能减排装置，其特征在于：所述烟气净化器(8)的出气口通过管道连接引风机(10)，所述引风机(10)通过管道连接烟囱(11)，所述引风机(10)由线路连接控制系统。

7.如权利要求6所述的水浴式脱硫脱硝节能减排装置，其特征在于：所述换热管为光管、螺纹管、翅片管或鳍片管。